第二章 有机化合物结构测定（课件）- 《有机化学》同步教学（华中科技大学版）

第二章 有机化合物结构测定 … 十 目录 第一节 研究有机化合物的一般过程 第二节 波谱法简介 学习目标 紫外光谱、红外光谱、 核磁共振谱及质谱的基 本原理。 研究有机化合物的步骤；紫外光谱、红外光谱、 核磁共振谱及质谱的波谱特点及显著特征。 紫外光谱、红外光谱、 核磁共振谱及质谱的基 本知识及其在有机结构测定中的应用。 熟悉 了解 掌握 第一节研究有机化合物的一般过程 一、分离纯化 二、 元素分析 三、 相对分子质量的测定 四 、有机化合物结构的表征 一、分离纯化 从天然产物中提取分离或通过合成方法得到的有机化合物中往往含有 杂质，需要先利用蒸馏、重结晶和色谱法等常用分离纯化方法进行分离纯 化，然后通过测定物理常数和色谱法等验证有机化合物的纯度。 二、元素分析 经过分离提纯得到的纯化合物，首先通过元素分析确定该有机化合物 由哪几种元素组成，然后通过计算求出各元素的百分含量及该化合物的实 验式，实验式是最简单的化学式，表示组成化合物分子的元素种类和各元 素原子的最小个数比。例如，实验式CH2O，表示某化合物分子是由C、H 和O三种元素组成，C、H和O原子最小个数比为1:2:1。实验式的计算方法 是将各元素的百分含量除以相应元素的相对原子质量。 课堂练习：某化合物C、H、O元素的百分含量分别为52.17%、13.04%、 34.78%。请问各元素原子的个数比应为多少 ？四种元素原子的最小个数 比为多少？该化合物的实验式是什么？ 三、相对分子质量的测定 经典的方法有凝固点降低法和渗透压法，目前常用的是质谱法。 质谱法只要用几毫克的样品就可快速、精密地测得有机化合物的相对分子 质量。 化合物的分子式可从它的相对分子质量除实验式的式量求得。 例如，测得上述化合物的相对分子质量为46.07，因C2 H6O的式量为 46.07，因此该化合物的分子式为C2 H6O。 四、有机化合物结构的表征 确定了化合物的分子式之后，必须对其结构进行表征。结构表征的方 ●化学方法 ●物理常数测定法 ●近代物理方法 法主要有： 1 2 （一）化学方法 先通过一系列化学反应确定该化合物中存在的官能团；然后在实 验室用降解反应初步确定化合物的结构；最后用有机合成方法在实验 室合成该化合物，以此确定化合物的结构。这种方法花费时间长，准 确率低。 （二）物理常数测定法 表征有机化合物结构常用的物理常数法，包括沸点、熔点、相对 密度、折射率和比旋光度等，是化合物的物理属性；常常需要配合其 他方法使用，才能准确表征一个化合物。 （三）近代物理方法 该方法主要有红外光谱、紫外光谱、核磁共振谱、质谱和X-射线衍射 等。其特点是样品用量少、快捷和准确率高。红外光谱可以确定化合物分 子中存在什么官能团；紫外光谱可揭示化合物中有无共轭体系存在；核磁 共振谱可以提供分子中氢原子与碳原子及其他原子的结合方式，它是测定 有机化合物结构最主要的方法；质谱可确定分子的相对分子质量；X-射线 衍射可以揭示化合物结晶体中各原子的几何形状，对确定复杂分子的空间 构型非常有用。 第二节波谱法简介 一、紫外光谱 二、红外光谱 三、核磁共振波谱 四、质谱 一、紫外光谱 紫外光谱(ultraviolet spectra,UV) 是物质分子的价电子吸收一定波 长的紫外光时发生跃迁产生的吸收光谱，也称电子光谱。 (一)紫外光谱的基本原理 紫外光区位于X射线与可见光区之间，10～200 nm 波长的电磁波是远紫外光， 200～380 nm波长的电磁波是近紫外光，380～780 nm 波长的电磁波是可见光。 X射线 远紫外区 近紫外区 可见区- 紫 蓝 绿 黄 橙 红 0 100 200 300 400 500 600 700 780 红外区 0→ σ* σ* π* π → π* E n (一)紫外光谱的基本原理 反键轨道 成键轨道 非键轨道 π σ - n→g* n→π