“测定有机物分子结构的常用分析方法”题型几例

“测定有机物分子结构的常用分析方法”题型几例

作者：蒋赵军

来源：《化学教学》2009年第08期

文章编号:1005-6629(2009)08-0094-03中图分类号:G424.74文献标识码:B

通过对苏教版《有机化学基础》专题1“有机化合物分子结构”教学后,结合新课标要求和各地近年来所命试题,将有关有机物分子结构测定方法的试题归纳为以下几种题型,介绍如下。

题型一: 1H核磁共振类

1H核磁共振法的原理:氢原子核具有磁性,如用电磁波照射氢原子核,它能通过共振吸收电

磁波能量,发生跃迁,用核磁共振仪可以记录到有关信号。处于不同化学环境中的氢原子因产生

共振时吸收的频率不同,在谱图上出现的位置也不同,且吸收峰的面积与氢原子数成正比。因此,从核磁共振氢谱图(1H-NMR)上可以推知该有机物分子有几种不同类型的氢原子及它们的数

目。分子式为C2H6O的有机物有下述两种图谱:

[例1]在有机物分子中,处于不同环境的氢原子在核磁共振谱中给出的峰值(信号)也不同,根据峰值(信号)可以确定有机物分子中氢原子的种类和数目。例如二乙醚的结构简式为CH3—CH2—O—CH2—CH3。其核磁共振谱中给出的峰值(信号)有两个如图2所示:

(1)下列物质中,其核磁共振氢谱中给出的峰值(信号)只有一个的是______。

A.CH3CH3

B.CH3COOH

C.CH3COOCH3

D.CH3COCH3

(2)化合物A和B的分子式都是C2H4Br2,A的核磁共振氢谱如图3所示,A的结构简式为

______,请预测B的核磁共振氢谱上有______个峰(信号)。

(3)请简要说明根据核磁共振氢谱的结果来确定C2H6O分子结构的方法是

______________。

解析:本题考查了根据1H核磁共振谱确定有机化合物的分子结构。(1)AD; (2)BrCH2CH2Br;

2 (3)若图谱中给出了3个吸收峰(信号),则说明C2H6O的结构是CH3CH2OH;若图谱中给出了1个吸收峰(信号),则说明C2H6O的结构是CH3OCH3

练习:1.分子式为C3H6O2的有机物,若在1H-NMR谱上观察到氢原子峰的强度为3∶3,则结构简式可能为_____________, 若给出峰的强度为3∶2∶1,则可能为__________________。

答案:CH3COOCH3; CH3CH2COOH、

HCOOCH2CH3、CH3COCH2OH

练习:2. 原子核磁共振谱是确定有机化合物结构的重要方法之一。在所研究的化合物分子中,处于相同化学环境的氢原子(等性H原子)在核磁共振谱中出现同一种信号峰,谱中峰的强度与等性H原子的数目成正比。如乙醛(CH3CHO)在核磁共振谱中有2种信号峰,其强度之比为3∶1。

今有化学式为C3H6O2的链状有机化合物,在核磁共振谱上给出了峰的稳定强度,有二种峰值强度之比分别为①3∶3,②2∶2∶1∶1,请推断出其对应的结构简式

①_______________,② ______________;

答案:①CH3COOCH3, ②HOCH2CH2CHO

题型二:红外光谱类

红外光谱法的原理:在有机物分子中,组成化学键或官能团的原子处于不断振动的状态,当其振动频率与照射有机物分子的红外光的振动频率相当时,分子中的化学键或官能团可发生振动吸收,不同的化学键或官能团吸收红外光的频率不同,在红外光谱图上将处于不同的位置,从而可获得分子中含有何种化学键或官能团的信息。吸收越强,透过率越低,则说明含有该种原子团(官能团)。

[例2] 某有机物A由C、H、O三种元素组成,它的红外吸收光谱表明有羟基中O—H键和烷基上C-H键的红外吸收峰,且烃基与羟基上氢原子个数比为2︰1 ,A的相对分子质量为62,试写出该有机物的结构简式。

解析:本题考查用现代有机化合物红外光谱结构测定来推断有机物的结构简式,由题给信息可知该烃基为饱和的烷烃基,又烃基与羟基上氢原子个数比为2︰1,A的相对分子质量为62,设该有机物的通式为CnH2n+2-x(OH)x,则(2n+2-x)︰x=2︰1,又12n+(2n+2-x)×1+17x=62

解得:n=2x=2,所以该有机物的结构简式为:HO-CH2-CH2-OH。

题型三:质谱类

质谱法的原理:待测化合物分子吸收能量(在离子源的电离室中)后产生电离,生成分子离子,分子离子由于具有较高的能量,会进一步按化合物自身特有的碎裂规律分裂,生成一系列确定组

成的碎片离子,将所有不同的质量离子和各离子电荷的多少按质荷比记录下来,就得到一张质谱图。由于在相同实验条件下每种化合物都有其确定的质谱图,因此将所得谱图与已知谱图对照,就可确定待测化合物的分子量或其它结构信息。

[例3]2002年诺贝尔化学奖获得者的贡献之一