有機(jī)物分子式、結(jié)構(gòu)式的確定

1、一、有機(jī)化合物組成的研究,專題一 第二單元 科學(xué)家怎樣研究有機(jī)物,確定有機(jī)物化學(xué)式的一般步驟：,確定組成的元素,,分子式,,結(jié)構(gòu)式,定性,定性,定量,定量,你知道嗎？,有機(jī)物組成元素的判斷,1 定性方法確定元素種類（燃燒法）（1）李比希法 C→CO2 H→H2O N →N2 Cl →HCl（2） 鈉熔法確定N、Cl、Br、S等元素

2、 N → NaCN Br →NaBr Cl →NaCl S →Na2S,（3）銅絲燃燒法確定鹵素 將一根純銅絲加熱至紅色，蘸取試樣，放在火焰上灼燒，若存在鹵素，火焰呈綠色,有機(jī)物分子式的確定,2 定量方法確定有機(jī)物分子式（李比希法）利用CuO在高溫下氧化有機(jī)物，生成水和二氧化碳 H→H2O 高氯酸鎂吸收

3、 C→CO2 堿石棉吸收確定C、H的量。,例1、實(shí)驗(yàn)測(cè)得某碳?xì)浠衔顰中含碳80%，含氫20%，又測(cè)得該化合物對(duì)氫氣的相對(duì)密度為15。求該化合物的分子式。,（1）最簡(jiǎn)式法 確定各元素原子個(gè)數(shù)比，求出最簡(jiǎn)式 根據(jù)有機(jī)物的M求出分子式（2）直接計(jì)算法 直接求算出1mol有機(jī)物中各元素原子的物質(zhì)的量，即可確定分子式。,,補(bǔ)充：有機(jī)物相對(duì)分子質(zhì)量的確定

4、,1.標(biāo)態(tài)密度法：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的密度，求算該氣體的相對(duì)分子質(zhì)量：M＝22.4×ρ,,2.相對(duì)密度法：根據(jù)氣體A相對(duì)于氣體B的相對(duì)密度，求算該氣體的相對(duì)分子質(zhì)量：MA＝D×MB,3.混合物的平均相對(duì)分子質(zhì)量：,＝,例2 某有機(jī)物A 3.0g在4.48LO2中充分燃燒，產(chǎn)物只有CO2、CO、H2O，將產(chǎn)物依次通過濃硫酸、堿石灰，濃硫酸增重3.6g，堿石灰增重4.4g，求該有機(jī)物的分子式。,欲判斷該有機(jī)物中是

5、否含氧元素： 設(shè)有機(jī)物燃燒后CO2中碳元素的質(zhì)量為m(C)，H2O中氫元素質(zhì)量為m(H)。若 m(有機(jī)物)＞m(C)＋m(H)→有機(jī)物中含有氧元素 m(有機(jī)物)＝m(C)＋m(H)→有機(jī)物中不含氧元素,練習(xí)1、嗎啡是嚴(yán)格查禁的毒品。嗎啡的組成中，碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為71.58%，氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.67%，氮元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.91%，其余為氧元素。已知嗎啡的相對(duì)分子質(zhì)量不超過300，則嗎啡的相對(duì)分子質(zhì)

6、量為______，嗎啡的分子式為___________。,285,C17H19O3N,練習(xí)2、取8 g某有機(jī)物A（相對(duì)分子質(zhì)量為32）在氧氣中完全燃燒，生成物中只有11 g CO2和9 g H2O，則A中一定含有______元素，其分子式是______；誤服A會(huì)使人中毒失明甚至死亡，其化學(xué)名稱為______，寫出此物質(zhì)在空氣中燃燒的化學(xué)方程式________________________。,練習(xí)4、A、B兩種烴的最簡(jiǎn)式相同。7.8 g

7、 A完全燃燒后的產(chǎn)物通入足量澄清石灰水中，得到干燥的沉淀60 g。A不能使酸性KMnO4溶液褪色，B卻可以使之褪色。在標(biāo)準(zhǔn)狀況下0.5 mol B完全燃燒生成了22.4 L CO2，A、B在相同善下蒸氣密度比為3︰1。求A、B的分子式和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。,練習(xí)3、2.3 g某有機(jī)物完全燃燒后生成0.1 mol CO2和2.7 g H2O，測(cè)得該化合物的蒸氣與空氣的相對(duì)密度是1.6，求該化合物的分子式 。,二、有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的研究,德國(guó)化學(xué)家李比

8、希（1803～1873）,1832年和維勒合作提出“基團(tuán)論”：有機(jī)化合物由“基”組成，這類穩(wěn)定的“基”是有機(jī)化合物的基礎(chǔ)。 1838年李比希還提出了“基”的定義,1 有機(jī)物中的基團(tuán) 有機(jī)物中的基團(tuán)具有不同的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，它們是不帶電的。有機(jī)物的性質(zhì)可以看作是各種基團(tuán)性質(zhì)的加和。,例如： —COOH具有酸性 —NH2具有堿性,2 有機(jī)物中基團(tuán)種類的確定——紅外光譜法 紅外光譜是利用有機(jī)物分子

9、中不同基團(tuán)的特征吸收頻率不同，測(cè)試并記錄有機(jī)物對(duì)一定波長(zhǎng)范圍的紅外光譜吸收情況。它可以初步判斷該有機(jī)物中含有那些基團(tuán)。 例如下圖是乙醇的紅外光譜圖：,3 核磁共振譜圖——確定有機(jī)物的結(jié)構(gòu) 在核磁共振分析中，最常見的是對(duì)有機(jī)化合物的1H核磁共振譜（1H－NMR）進(jìn)行分析。有機(jī)物分子中的H原子核所處的化學(xué)環(huán)境（附近的基團(tuán)）不同，表現(xiàn)出的核磁性就不同，代表核磁特性的峰在核磁共振譜圖中橫坐標(biāo)（化學(xué)位移）的位置也就不同

10、。例如：分子式為C2H6O的兩種有機(jī)物1H的核磁共振譜圖（教材P9）,峰的高度與H原子的個(gè)數(shù)成正比,例1 已知某有機(jī)物的分子式為C4H10，其核磁共振譜圖如下所示，請(qǐng)寫出它的結(jié)構(gòu)式,,例2 已知某有機(jī)物的分子式為C3H6O，其核磁共振譜圖如下所示，請(qǐng)寫出它的結(jié)構(gòu)式,,例2、某有機(jī)物由C、H、O三種元素組成，它的紅外吸收光譜表明有羥基O－H鍵和烴基上 C－H鍵的紅外吸收峰，且烴基與羥基上氫原子個(gè)數(shù)比為2︰1 ，它們的相對(duì)分子質(zhì)量為62，

11、試寫出該有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。,練習(xí)5、分子式為C3H6O2的有機(jī)物，若在1H-NMR譜上觀察到氫原子峰的強(qiáng)度為3:3，則結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可能為_____________, 若給出峰的強(qiáng)度為3:2:1，則可能為__________________。,CH3COOCH3,CH3CH2COOH、,HCOOCH2CH3、,CH3COCH2OH,拓展視野,諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)與物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析,斯德格爾摩時(shí)間10月9日，北京時(shí)間10月9日，瑞典皇家科學(xué)院決定將200

12、2年度諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予美國(guó)科學(xué)家約翰.B.芬、日本科學(xué)家Koichi Tanaka和瑞士科學(xué)家?guī)鞝柼?伍斯里奇。 瑞典皇家科學(xué)院稱贊約翰.B.芬和Koichi Tanaka的研究工作“發(fā)展了生物宏觀形態(tài)的鑒別和結(jié)構(gòu)分析方法”。瑞典皇家科學(xué)院對(duì)庫(kù)爾特.伍斯里奇的褒獎(jiǎng)辭中則稱“他在測(cè)定生物大分子在溶液中的三維結(jié)構(gòu)中，引入了核磁共振光譜學(xué)”。,3 手性分子（1）手性分子如果一對(duì)分子，它們的組成和原子的排列方式完全相同，但如

13、同左手和右手一樣互為鏡像，在三維空間里不能重疊，這對(duì)分子互稱為手性異構(gòu)體。有手性異構(gòu)體的分子稱為手性分子。（分子內(nèi)能找到對(duì)稱軸或?qū)ΨQ中心的分子為非手性的）（2）手性碳原子——連接四個(gè)不同的原子或基團(tuán)的碳原子當(dāng)四個(gè)不同的原子或基團(tuán)連接在碳原子上時(shí)，形成的化合物存在手性異構(gòu)體。,資料卡,手性分子,拓展視野,諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)與逆合成分析理論,科里(Elias James Corey)，美國(guó)有機(jī)化學(xué)家，生于1928年7月12日，科里從20世紀(jì)

14、50年代后期開始從事有機(jī)合成的研究工作，30多年來(lái)他和他的同事們共同合成了幾百個(gè)重要天然化合物。這些天然化合物的結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜，合成難度很大。1967年他提出了具有嚴(yán)格邏輯性的“逆合成分析原理”，以及合成過程中的有關(guān)原則和方法。他建議采取逆行的方式，從目標(biāo)物開始，往回推導(dǎo)，每回推一步都可能有好幾種斷裂鍵的方式，仔細(xì)分析并比較優(yōu)劣，挑其可行而優(yōu)者，然後繼續(xù)往回推導(dǎo)至簡(jiǎn)單而易得的原料為止。按照這樣的方式，一個(gè)有機(jī)合成化學(xué)家就不需

15、要漫無(wú)邊際的冥想，而不知從何著手了，因?yàn)樗钠瘘c(diǎn)其實(shí)就是他的終點(diǎn)?？评镞€開創(chuàng)了運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行有機(jī)合成設(shè)計(jì)。這實(shí)際上是使他的“逆合成分析原理”及有關(guān)原則、方法數(shù)字化。由于科里提出有機(jī)合成的“逆合成分析方法”并成功地合成50多種藥劑和百余種天然化合物，對(duì)有機(jī)合成有重大貢獻(xiàn)，而獲得1990年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。,三、有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的研究,問題解決,1 烷烴與鹵素單質(zhì)的光取代反應(yīng)機(jī)理（自由基反應(yīng)）,三、有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的研究,,問題解決,酯化

16、反應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理,酯的水解反應(yīng)機(jī)理,,拓展視野,諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)與同位素示蹤法,海維西(GeorgeHevesy)，匈牙利化學(xué)家，1885年8月1日生于布達(dá)佩斯。海維西曾就讀于柏林大學(xué)和弗賴堡大學(xué)。1911年在曼徹斯特大學(xué)E·盧瑟福教授的指導(dǎo)下研究鐳的化學(xué)分離，為他日后研究放射性同位素作示蹤物打下了基礎(chǔ)。海維西主要從事稀土化學(xué)、放射化學(xué)和X射線分析方面的研究。他與F，帕內(nèi)特合作，在示蹤研究上取得成功。1920年，海維西與科斯

17、特合作，按照玻爾的建議在鋯礦石中發(fā)現(xiàn)了鉿。1926年海維西任弗賴堡大學(xué)教授，開始計(jì)算化學(xué)元素的相對(duì)豐度。1934年在制備一種磷的放射性同位素之后，進(jìn)行磷在身體內(nèi)的示蹤，以研究各生理過程，這項(xiàng)研究揭示了身體成分的動(dòng)態(tài)。1943年，海維西任斯德哥爾摩有機(jī)化學(xué)研究所教授。同年，他研究同位素示蹤技術(shù)，推進(jìn)了對(duì)生命過程的化學(xué)本質(zhì)的理解而獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。1945年后海維西人瑞典國(guó)籍。海維西發(fā)表的主要專著是《放射性同位素探索》。海維