第四节研究有机化合物的一般步骤和方法课件(修改)

第一章认识有机化合物研究有机化合物的一般步骤和方法第四节有机化合物的混合物分离、提纯元素定量分析确定实验式波谱分析确定结构式测定相对分子质量确定分子式研究有机物一般经历的步骤：（一）物质分离和提纯的区别（二）物质提纯的原则：不增、不减、易分一、物质分离和提纯分离是把混合物分成几种纯净物，提纯是除去杂质。（三）物质分离提纯的一般方法：蒸馏重结晶

萃取分液色谱法（液态有机物）（固态有机物）（固态或液态）（固态或液态）即:不引进新的杂质；不减少被提纯的物质；被提纯的物质与杂质容易分离。核磁共振仪

质谱仪

1、蒸馏：利用混合物中各种成分的沸点不同而使其分离的方法。如石油的分馏。

常用于分离提纯液态有机物。条件：有机物热稳定性较强、含少量杂质、与杂质沸点相差较大（30℃左右）

课本P17实验1-1工业乙醇的蒸馏含杂工业乙醇工业乙醇(95.6%)无水乙醇（99.5%以上）蒸馏加CaO蒸馏一、物质分离和提纯核磁共振仪

质谱仪蒸馏烧瓶冷凝管温度计尾接管冷水热水使用前要检查装置的气密性！2、重结晶：

利用被提纯物质与杂质在同一溶剂中的溶解度不同而将其杂质除去的方法。

关键：选择适当的溶剂溶剂的条件：（1）杂质在溶剂中的溶解度很小或很大，易于除去；（2）被提纯的有机物在此溶剂中的溶解度受温度的影响较大(在热溶液中溶解度较大，冷溶液中溶解度较小，冷却后易于结晶析出)。核磁共振仪

质谱仪例如：实验1-2苯甲酸的重结晶粗产品热溶解热过滤冷却结晶提纯产品不同温度下苯甲酸在水中的溶解度温度0C溶解度g2550950.170.956.8加热苯甲酸溶解，冷却则结晶析出。思考：温度越低，苯甲酸的溶解度越小，为了得到更多的苯甲酸，是不是结晶时的温度越低越好？核磁共振仪

质谱仪3、萃取：原理：利用混合物中一种溶质在互不相溶的两种溶剂中的溶解性不同，用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂组成的溶液中提取出来的方法。主要仪器：分液漏斗、烧杯、铁架台操作过程：质谱仪萃取包括：

(1)液—液萃取：是利用有机物在两种互不相溶的溶剂中的溶解性不同，将有机物从一种溶剂转移到另一种溶剂的过程。

一般是用有机溶剂从水中萃取有机物，常用的不溶于水的有机溶剂有乙醚、石油醚、二氯甲烷等。

(2)固—液萃取：是用有机溶剂从固体物质中溶解出有机物的过程。（专用仪器设备）[练习]下列每组中各有三对物质，它们都能用分液漏斗分离的是A乙酸乙酯和水，酒精和水，植物油和水B四氯化碳和水，溴苯和水，硝基苯和水C甘油和水，乙酸和水，乙酸和乙醇D汽油和水，苯和水，己烷和水[练习]可以用分液漏斗分离的一组液体混和物是A溴和四氯化碳B苯和溴苯C汽油和苯D硝基苯和水有机物（纯净）确定实验式？要确定有机物中含有哪些元素；要确定各元素的质量分数如何利用实验的方法确定有机物中C、H、O各元素的质量分数？李比希法二、元素分析→确定实验式“李比希元素分析法”的原理：取定量含C、H（O）的有机物加氧化铜氧化H2OCO2用无水CaCl2吸收用KOH浓溶液吸收得前后质量差得前后质量差计算C、H含量计算O含量得出实验式将一定量的有机物燃烧，得到简单的无机物，并作定量测定，通过无机物的质量推算出组成该有机物元素原子的质量分数，然后计算出该有机物分子所含元素原子最简单的整数比，即确定其实验式（又称为最简式）。例：5.8g某有机物完全燃烧，生成CO213.2g,H2O5.4g，含有哪些元素?思考：能否直接确定该有机物的分子式?

实验式和分子式有何区别?C3H6O实验式和分子式的区别;实验式：表示化合物分子中所含元素的原子数目最简整数比的式子。分子式：表示化合物所含元素的原子种类及数目的式子,表示物质的真实组成。某含C、H、O三种元素的未知物A，经燃烧分析实验测定该未知物A中碳的质量分数为52.16%，氢的质量分数13.14%，试求该未知物A的实验式。例[解]:(1)先确定该有机物中各组成元素原子的质量分数因w(C)%=52.16%，w(H)%=13.14%,则w(O)%=

1-52.16%-13.14%=34.70%（2）再求各元素原子的个数比N(C):N(H):N(O)

=:

:34.70%52.16%13.14%12116=2：6：1则该未知物A的实验式为C2H6O问题解决:若要确定它的分子式,还需要什么条件？1、确定相对分子质量的常见方法：（1）根据标况下气体的密度可求：M=22.4L/mol▪ρg/L=22.4ρg/mol（2）依据气体的相对密度：M1=DM2(D:相对密度)（3）求混合物的平均式量：（4）运用质谱法来测定相对分子质量三、确定相对分子质量→确定分子式核磁共振仪

质谱仪核磁共振仪

相对分子质量的确定——质谱法有机物分子高能电子流轰击带电的“碎片”确定结构碎片的质荷比质荷比：碎片的相对质量（m）和所带电荷的比值（由于分子离子的质荷比越大，达到检测器需要的时间最长，因此谱图中的质荷比最大的就是未知物的相对分子质量）质谱法作用：测定相对分子质量

测定相对分子质量的方法很多，质谱法是最精确、最快捷的方法。它是用高能电子流等轰击样品分子，使该分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子。这些不同离子具有不同的质量，质量不同的离子在磁场作用下达到检测器的时间有差异，其结果被记录为质谱图。2.质谱法核磁共振仪

质谱仪例．2002年诺贝尔化学奖获得者的贡献之一是发明了对有机物分子进行结构分析的质谱法。其方法是让极少量的（10－9g）化合物通过质谱仪的离子化室使样品分子大量离子化，少量分子碎裂成更小的离子。如C2H6离子化后可得到C2H6＋、C2H5＋、C2H4＋……，然后测定其质荷比。设H＋的质荷比为β，某有机物样品的质荷比如右图所示（假设离子均带一个单位正电荷，信号强度与该离子的多少有关），则该有机物可能是（）A甲醇B甲烷C丙烷D乙烯B核磁共振仪

质谱仪CH3CH2OH+质荷比311008060402002030405027294546CH3CH2+CH2=OH+CH3CH=OH+相对丰度/%乙醇的质谱图

最大分子、离子的质荷比越大，达到检测器需要的时间越长，因此质谱图中的质荷比最大的就是未知物的相对分子质量。根据元素分析和质谱法确定A的分子式为C2H6O,但是符合A的结构有：H—C—O—C—HH—C—C—O—HHHHHHHHH例析二甲醚乙醇问题解决：究竟它是二甲醚还是乙醇呢？②核磁共振氢谱①红外光谱四、分子结构的鉴定——确定结构式化学方法：以官能团的特征反应为基础物理方法：核磁共振仪

红外光谱法确定有机物结构的原理是：由于有机物中组成化学键、官能团的原子处于不断振动状态，且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分子时，分子中的化学键、官能团可发生振动吸收，不同的化学键、官能团吸收频率不同，在红外光谱图中将处于不同位置。因此，我们就可以根据红外光谱图，推知有机物含有哪些化学键、官能团，以确定有机物的结构。1.红外光谱(IR)可以获得化学键和官能团的信息CH3CH2OH的红外光谱结论：A中含有O-H、C-O、C-H核磁共振仪

核磁共振中的核指的是氢原子核。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。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多少。2.核磁共振氢谱核磁共振仪

结构分析：核磁共振法（H’—NMR）作用：测定有机物中H原子的种类吸收峰个数和数目吸收峰强度之比吸收峰面积吸收峰数目＝氢原子类型不同吸收峰的面积之比（强度之比）＝不同氢原子的个数之比可以推知未知物A分子有3种不同类型的氢原子及它们的数目比为3：2：1H—C—O—C—HH—C—C—O—H

HHHHH

HH

H√核磁共振仪

分子式为C2H6O的两种有机物的核磁共振氢谱图

核磁共振氢谱H—C—O—C—HH—C—C—O—H

HHHHH

HH

H研究有机化合物的一般步骤和方法结构相对分子质量组成小结分离、提纯元素定量分析确定实验式测定相对分子质量确定分子式波谱分析确定结构式步骤方法蒸馏、重结晶、萃取红外光谱核磁共振氢谱质谱法元素分析核磁共振仪

质谱仪[练习]某有机物的结构确定：①测定实验式：某含C、H、O三种元素的有机物，经燃烧分析实验测定其碳的质量分数是64.86%，氢的质量分数是13.51%,则其实验式是（）。

②确定分子式：下图是该有机物的质谱图，则其相对分子质量为（），分子式为（）。C4H10O74C4H10O核磁共振仪

③已知该有机物的红外光谱图如下所示，请写出该分子的结构简式

C—O—C对称CH3对称CH2CH3CH2OCH2CH3核磁共振仪

质谱仪一、研究有机化合物的基本步骤分离提纯→元素定量分析以确定实验式→测定相对分子质量以确定分子式→波谱分析确定结构。二、分离和提纯1.蒸馏2.重结晶3.萃取4.色谱法三、元素分析与相对原子质量的测定1.元素分析：李比希法→现代元素分析法2.相对分子质量的测定—质谱法四、有机物分子结构的鉴定1.化学方法：利用特征反应鉴定出官能团，再制备它的衍生物进一步确认。2.物理方法：质谱法、红外光谱(IR)、紫外光谱、核磁共振氢谱(H-NMR)。本节小结核磁共振仪

C下列有机物在H’-NMR上只给出一组峰的是()A、HCHOB、CH3OHC、HCOOHD、CH3COOCH3A下图是某有机物的