第四節研究有機化合物的一般步驟和方法屠呦呦2011年9月獲得拉斯克臨床醫學獎，獲獎理由是“因為發現青蒿素——一種用于治療瘧疾的藥物，挽救了全球特別是發展中國家的數百萬人的生命。”一、研究有機物的步驟:粗產品分離提純定量分析（確定實驗式）確定分子式確定結構式核磁共振儀

質譜儀二、分離、提純

1、蒸餾：工業乙醇乙醇(95.6%)無水乙醇蒸餾加CaO蒸餾核磁共振儀

質譜儀2、重結晶：粗產品加熱溶解趁熱過濾冷卻結晶提純產品3、萃取：思考：如何分離下列混合物？1.NaCl和KCl3.4.Br2和H2ONO2和2.CCl4和H2O重結晶、過濾分液蒸餾萃取1.元素分析：李比希法→現代元素分析法元素分析儀三、元素分析與相對分子質量的確定德國化學家李比希“李比希元素分析法”的原理：取定量含C、H（O）的有機物加氧化銅氧化H2OCO2用無水CaCl2吸收用KOH濃溶液吸收得前后質量差得前后質量差計算C、H含量計算O含量得出實驗式將一定量的有機物燃燒，分解為簡單的無機物，并作定量測定，通過無機物的質量推算出組成該有機物元素原子的質量分數，然后計算出該有機物分子所含元素原子最簡單的整數比，即確定其實驗式（又稱為最簡式）。例1：8g某有機物完全燃燒，生成CO211g,H2O9g含有哪些元素?實驗式？CH4O若要確定分子式，還需什么數據？例2、實驗測得某碳氫化合物A中，含碳80%、含氫20%，求該化合物的實驗式。答案：實驗式是CH3，分子式是C2H6若要確定它的分子式，還需要什么條件？相對分子質量又測得該化合物的相對分子質量是30，求該化合物的分子式。核磁共振儀

相對分子質量的確定——質譜法有機物分子高能電子束轟擊帶電的“碎片”確定分子量碎片的質荷比質荷比：碎片的相對質量（m）和所帶電荷（e-）的比值【筆記】：1、作用：測定相對分子質量2.質譜法2、質譜圖中的質荷比最大值就是未知物的相對分子質量CH3CH2OH+質荷比311008060402002030405027294546CH3CH2+CH2=OH+CH3CH=OH+相對豐度/%乙醇的質譜圖

最大分子、離子的質荷比越大，達到檢測器需要的時間越長，因此質譜圖中的質荷比最大的就是未知物的相對分子質量。質譜儀例3．2002年諾貝爾化學獎獲得者的貢獻之一是發明了對有機物分子進行結構分析的質譜法。其方法是讓極少量的（10－9g）化合物通過質譜儀的離子化室使樣品分子大量離子化，少量分子碎裂成更小的離子。如C2H6離子化后可得到C2H6＋、C2H5＋、C2H4＋……，然后測定其質荷比。設H＋的質荷比為β，某有機物樣品的質荷比如右圖所示（假設離子均帶一個單位正電荷，信號強度與該離子的多少有關），則該有機物可能是（）A甲醇B甲烷C丙烷D乙烯B核磁共振儀

質譜儀[練習4]某有機物的結構確定：①測定實驗式：某含C、H、O三種元素的有機物，經燃燒分析實驗測定其碳的質量分數是64.86%，氫的質量分數是13.51%,則其實驗式是（）。

②確定分子式：下圖是該有機物的質譜圖，則其相對分子質量為（），分子式為（）。C4H10O74C4H10O②核磁共振氫譜①紅外光譜

作用：獲得分子中含有何種化學鍵或官能團的信息

作用：測定有機物分子中等效氫原子的類型和數目

四、分子結構的鑒定（波普分析）

當用紅外線照射有機物時，分子中的化學健或官能團可發生振動吸收，不同的化學鍵或官能團吸收頻率不同，在紅外光譜圖上將處于不同位置，從而可以獲得分子中含有何種化學鍵或官能團的信息。紅外光譜儀1.紅外光譜(IR)紅外光譜法確定有機物結構的原理是：由于有機物中組成化學鍵、官能團的原子處于不斷振動狀態，且振動頻率與紅外光的振動頻譜相當。所以，當用紅外線照射有機物分子時，分子中的化學鍵、官能團可發生震動吸收，不同的化學鍵、官能團吸收頻率不同，在紅外光譜圖中將處于不同位置。因此，我們就可以根據紅外光譜圖，推知有機物含有哪些化學鍵、官能團，以確定有機物的結構。1.紅外光譜(IR)核磁共振儀

例4、下圖是一種分子式為C4H8O2的有機物的紅外光譜譜圖,則該有機物的結構簡式為：C—O—CC=O不對稱CH3CH3CH2COOCH3或CH3COOCH2CH3練習5：有一有機物的相對分子質量為74，確定分子結構，請寫出該分子的結構簡式

C—O—C對稱CH3對稱CH2CH3CH2OCH2CH3

核磁共振中的核指的是氫原子核。氫原子核具有磁性，如用電磁波照射氫原子核，它能通過共振吸收電磁波能量，發生躍遷。用核磁共振儀可以記錄到有關信號，處于不同化學環境中的氫原子因產生共振時吸收的頻率不同，在譜圖上出現的位置也不同。且吸收峰的面積與氫原子數成正比。可以推知該有機物分子有幾種不同類型的氫原子（等效氫）及它們的數目多少。2.核磁共振氫譜結構分析：核磁共振法（H’—NMR）作用：測定有機物中H原子的種類和數目【筆記】吸收峰數目＝等效氫原子類型不同吸收峰的面積之比（強度比）＝不同氫原子的個數之比例5、分子式為C2H6O的兩種有機化合物的1H核磁共振譜，你能分辨出哪一幅是乙醇的1H-NMR譜圖嗎?分子式為C2H6O的兩種有機物的1H核磁共振譜圖

核磁共振氫譜H—C—O—C—HH—C—C—O—H

HHHHH

HH

HC7.下列有機物在H’-NMR上只給出一組峰的是()A、HCHOB、CH3OHC、HCOOHD、CH3COOCH3A[練習]6.下圖是某有機物的1H核磁共振譜圖，則該有機物可能是()

A.CH3CH2OHB.CH3CH2CH2OH

C.CH3—O—CH3D.CH3CHO問題探究：1.下列有機物中有幾種H原子以及個數之比？２種；９∶１１種３種；３∶２∶１４種；３∶２∶１∶６CH3-CH-CH3CH3CH3-C-CH3CH3CH3CH3-CH2-CH-CH3CH3CH3-CH2-OH2.分子式為C3H6O2的二元混合物，分離后,在核磁共振氫譜上觀察到氫原子給出的峰有兩種情況。第一種情況峰給出的強度為1︰1；第二種情況峰給出的強度為3︰2︰1。由此推斷混合物的組成可能是（寫結構簡式）

。CH3COOCH3CH3CH2COOHHOCH2COCH3HCOOCH2CH31∶13∶2∶1核磁共振儀

質譜儀拓展視野諾貝爾化學獎與物質結構分析(2002年)引入了核磁共振光譜學觀察到了DNA、蛋白質等大分子的真面目。

美國芬恩日本田中耕一瑞士維特里希注意！一、研究有機化合物的基本步驟分離提純→元素定量分析以確定實驗式→測定相對分子質量以確定分子式→波譜分析確定結構。二、分離和提純1.蒸餾2.重