分子结构的鉴定用

所以，该有机物还含有O，其质量为m(O)＝1.38g－ 0.66g＝0.72g 因此该有机物分子中各元素原子数目为： 0.54g×92 N(C)＝ ＝3 1.38g×12 0.72g×92 N(O)＝ ＝3 1.38g×16 该有机物的分子式为C3H8O3。 0.12g×92 N(H)＝ ＝8 1.38g×1
对有机物而言，不仅涉及到物质的分子式，而且常 常需要确定物质的结构式，要确定其结构式，一般 遵循“求式三步曲”。下图较全面地归纳了有机物 分子式和结构式的确定方法。
【例1】 有机物A蒸气的质量是相同状况下 同体积乙醇蒸气的2倍。1.38gA完全燃烧后， 若将燃烧的产物通过碱石灰，碱石灰的质量 会增加3.06g；若将燃烧产物通过浓H2SO4， 浓硫酸的质量增加1.08g；取4.6gA与足量钠 反应，生成的气体在标准状况下的体积为 1.68L；A不与纯碱反应。试通过计算确定A 的分子式和结构简式。
【解析】
A的相对分子质量Mr(A)＝46×2＝92
水的质量m(H2O)＝1.08g CO2的质量m(CO2)＝3.06g－1.08g＝1.98g 2 氢的质量m(H)＝1.08g× ＝0.12g 18 12 碳的质量m(C)＝1.98g× ＝0.54g 44 因m(H)＋m(C)＝0.12g＋0.54g＝0.66g<1.38g
某化合物经元素分析含C：64.87%、H： 13.51%、O：21.62%(均为质量分数)，质谱 中分子离子峰m/e＝74。红外光谱显示分子 只含—OH，核磁共振氢谱中有4个峰，且峰 面积之比为1∶1∶2∶6，试确定该化合物的 结构简式。
有机物分子结构的测定 测定有机物的结构，关键步骤是判定分子的不饱和 度及典型的化学性质，进而确定分子中所含的官能 团及其所处的位置，从而推知有机物的分子结构。 确定有机物分子结构的流程示意图如下：
2．核磁共振氢谱的应用原理 氢原子核具有磁性，如果用电磁波照射氢原 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。
化学键
一个碳 一个羰 碳双键 基
一个 一个碳 一个 酯基 碳三键 苯环
不饱和度 1
1
1
2
4
(2)确定有机物的官能团： 可以通过化学反应对有机物的官能团进行鉴 定和确定，从而推断有机物的可能官能团。 但用化学方法来确定有机物的结构有时是相 当复杂的。
问题探究
1．从红外光谱图和核磁共振氢谱图上可以获得什 么信息？ 提示：从红外光谱图上可以获得分子中含有何种化 学键或官能团的信息；从核磁共振氢谱图上可以推 知该有机物有几种不同类型的氢原子及它们的数目。 2．根据有机化合物分子式能否确定有机化合物 的结构？ 提示：一般不能，因为有机化合物分子有同分异 构现象。要确定其结构可利用现代仪器进行光谱， 核磁共振谱质谱等分析，可获得重要的数据来确 定分子结构。
(1)有机物分子不饱和度的计算： nH ①有机物分子的不饱和度＝n(C)＋1－ 2 其中n(C)为碳原子数；n(H)为氢原子数。在计算不 饱和度时，若含卤素原子，可将其视作氢原子；若含氧 原子，可不予考虑；若含氮原子，则从氢原子总数中减 去氮原子数。
②不饱和度(也称缺氢指数)可以为测定有机物 分子结构提供其是否含有双键、三键或碳环 等不饱和结构的信息。 ③几种官能团的不饱和度
【解析】 第一种情况峰强度比为1∶1，说 明有两类性质不同的氢原子，且两类氢原子 数目相等，即有2个性质不同，连接方式有别 的—CH3，则结构简式为
第二种情况峰强度比为3∶2∶1，说明结构 中含有3种不同性质的氢原子，其个数分别为 3、2、1：
【点拨】
利用红外光谱，可测知有机物中含有的键
的种类；利用核磁共振氢谱可知有机物中氢原子的种类； 二者结合可推测有机物的结构。
【例1】 未知物A的实验式为C2H6O，其红外光 谱图如图(a)，其核磁共振氢谱图有三个峰如图(b)， 峰面积之比是1∶2∶3。未知物A的质谱图如图(c)。 推导出未知物A的结构简式。
(c)未知物A的质谱图
【解析】 ①由A的质谱图知，M(A)＝46， 因M(C2H6O)＝46，则实验式、分子式为 C2H6O。②由A的红外光谱图(a)知，A的分 子结构中含有C—H、O—H、C—O键。③由A 的核磁共振氢谱图(b)知，A有三个峰如图(b)， 峰面积之比是1∶2∶3，分别是羟基的一个 氢原子，亚甲基的两个氢原子和甲基的三个 氢原子，即有三种类型的氢原子。 【答案】 未知物A的结构简式为 CH3CH2OH。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1．红外光谱的应用原理 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，其振动频率与红外光的振动 频率相当。所以，当用红外线照射有机物时，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频率不同，在红外光谱图上 将处于不同的位置，从而可以获得分子中含有何 种化学键或官能团的信息。
用核磁共振仪对分子式为C3H8O的有机物进行分 析，核磁共振氢谱有三个峰，峰面积之比是 1∶1∶6，则该化合物的结构简式为( )
【解析】 三个峰说明有三类氢，且个数比 为1∶1∶6，只有B项符合。D项结构不明， 是分子式而不是结构简式。 【答案】 B
质子核磁共振谱(PMR)是研究有机物结构的有力手 段之一，在所研究的化合物分子中，每一结构中 的等性氢原子在PMR谱中都给出了相应的峰(信号)， 谱中峰的强度与结构中的氢原子数成正比。例如， 乙醛的结构式为CH3CHO，其PMR谱中有两个信 号，其强度之比为3∶1。 分子式为C3H6O2的有机物，如果在PMR谱上观察 到的氢原子给出的峰有两种情况。第一种情况峰 给出的强度比为1∶1，请写出其对应化合物的结 构简式___，第二种情况峰的强度比为3∶2∶1， 请写出该化合物的可能的结构简式________。