化学自习室移动版

已知有机物的分子式后，确定有机物分子结构的方法有物 理方法和化学方法.物理方法主要是光谱分析法;化学方法是 以官能团的特殊反应为基础，鉴定出官能团.

一、确定有机物分子结构的物理方法

分析有机物物分子结构采用的光谱有质谱（MS)、红外光谱 (IR)和核磁共振谱（NMR).

1.   相对分子质量的测定——质谱法

质荷比（分子离子、碎片离子的相对质量与其电荷的比值) 最大值即为该有机物的相对分子质量.

2.   化学键或官能团的测定——红外光谱法

分子中化学键或官能团可对红外线发生振动吸收，不同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.

3.   氢原子种类和数目的测定——核磁共振氢谱法

分子中有几种不同化学环境的氢原子，其核磁共振谱图上 就出现几个吸收峰，共振峰的面积比就是不同类型氢原子的数 目比.

例1在核磁共振氢谱中出现两组峰,其氢原子数之比为3 :2的化合物是（）

解析：(A)中有2种不同环境的氢原子，个数比为3:1;据镜 面对称分析，可知（B)中有3种不同环境的氢原子，个数比为3 ：1：1； (C)中有3种不同的氢原子,个数比为1:3:4; (D)中有2种 不同的氢原子，个数比为3:2.答案：(D).

例2已知某有机物A的红外光谱和核磁共振氢谱如图1 所示，下列说法错误的是（）

(A)   由红外光谱可知，该有机物中至少含有三种不同的化学键

(B)   由核磁共振氢谱可知，该有机物分子中有三种不同的 氢原子且个数比为1:2:3

(C)   仅由其核磁共振氢谱无法得知其分子中的氢原子总数

(D)  若A的化学式为C₂H₆O，则其结构简式为CH₃－ O －CH₃

解析：由A的红外光谱可知，A中至少含有C—O、C—H、 O—H三种不同的化学键，(A)项正确；由核磁共振氢谱可知，其 分子中含有三种不同的氢原子，峰的面积之比等于其个数比，而 不能确定其具体个数，故（B)、（ C)正确；CH₃－O－CH₃分子中 只有一种氢原子，(D)项错误.答案：(D).

例3化合物A经李比希法和质谱法分析得知其相对分子 质量为136，分子式为C₈H₈O₂. A的核磁共振氢谱有4个峰且面 积之比为1:2:2:3, A分子中只含一个苯环且苯环上只有一个取 代基，其红外光谱与核磁共振氢谱如图2.关于A的下列说法 中，正确的是（）

(A) A分子属于酯类化合物，在一定条件下不能发生水解

(B) A在一定条件下可与4 mol H2发生加成反应

(C)  符合题中A分子结构特征的有机物只有1种

(D)  与A属于同类化合物的同分异构体只有2种

解析:化合物A中有4类氢原子，个数分别为1、2、2、3;因 为A是一取代苯，所以苯环上有三类氢原子，个数分别为1、2、 2,则剩余侧链上有3个等效氢原子，侧链为一CH₃ ；结合红外光谱可，知A中含有酯基，可以水解，A为，与A发生加成反应的H₂为3 mol,与A同类的同分异构体应为 5种。答案：（C).

二、确定有机物分子结构的化学方法

化学方法确定有机物分子结构的基本思路是：实验→有机物表现的性质及相关结论→官能团→确定结构式.

1.官能团种类的确定方法

有机物的性质主要是官能团的性质，根据官能团的的特征反应,选用相应的试剂和方法,可以对有机物进行检验.

表1常见的检验试剂与方法

2.官能团数目的确定方法

(1)  由官能团反应时的物料关系确定

如2 mol羟基与足量的钠反应产生1 mol H₂, 1 mol醛基与 足量的银氨溶液反应产生2 mol银,1 mol三键能与2 mol H₂发 生加成反应，等等.

(2)  由有机物相对分子质量的变化确定

在有机物的衍变过程中，既有结构上的改变，又有数量上 的改变，由有机物相对分子质量的改变可以确定官能团的种类和数目.

(3)由化学式本身猜测

化学式本身可以大致反映有机物的结构，如由分子式 CgH8O推测其分子中可能有羟基，由分子式CgH6O推测其分子 结构中可能有双键,属于醛或烯醇,等等.

例4某优质甜樱桃中含有一种羟基酸（用M表示）,M的 碳链结构无支链,分子式为C4H605 ； 1.34 g M与足量的碳酸氢 钠溶液反应，生成标准状况下的气体0.448 L. M在一定条件下发生如下转化：

（M、A、B、C分子中碳原子数目相同）.下列有关说法中不正确的是(   )

(A) M 的结构简式为 HOOC—CHOH—CH₂ — COOH

(B) B的分子式为C₄H₄O₄Br₂

(C) M的官能团种类、数量完全相同的同分异构体还有两种

(D)  C物质不可能溶于水

解析:0.01 mol M与足量的碳酸氢钠溶液反应，生成0.02 mol CO₂,说明1 mol M中含有2 mol羧基，由M的分子式和结构 特点，可知（A)项正确.M发生消去反应生成A( C₄H₄O₄ ),A与 Br₂发生加成反应生成B( C₄H₄O₄Br₂) , (B)项正确.B发生水解反应生成C, C分子中含有两个羧基和两个羟基，易溶于水.

例5现有分子式均为C₃H₆O₂的四种有机物A、B、C、D, 且分子中均含甲基,把它们分别进行下列实验以鉴别之,其实验 记录见表2.

表2

(1)B分子中官能团的名称是         

(2)C的结构简式为_____

(3)D在NaOH溶液中水解反应的化学方程式为__________ .

(4)  属于A的同系物且比A少一个碳原子的物质E的同分异构体有 (写结构简式.           

解析:根据官能团的性质可知，能发生中和反应、溶解Cu(OH)₂且产生氢气的为羧基，能发生水解反应的为酯基，能 发生银镜反应或与新制Cu (OH) 2反应的为醛基或甲酸的酯， 据此可得答案.

答案：（1 )醛基、羟基 （2 ) HCOOCH₂CH₃ ( 3 ) CH₃ COOCH₃ + NaOH →CH₃COONa ＋ CH₃OH    (4)HCOOCH₃、 HOCH₂CHO