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有机化合物结构的测定1
第3章 有机合成及其应用合成高分子化合物
1.认识有机化合物的分子结构决定于原子间的连接顺序，成键方式和空间排布，认识有机化合物存在构造异构和立体异构等同分异构现象。
2.知道红外、核磁等现代仪器分析方法在有机化合物分子结构测定中的应用。能说出测定有机化合物分子结构的常用仪器分析方法，能结合简单图谱信息分析判断有机化合物的分子结构。
你知道青蒿素怎样被分离提取的？它的组成与结构是如何测定的吗？
当人们从自然界中得到某一新化合物并将其提纯以后，测定其结构就是最重要的工作了。只有确定了这种化合物分子的结构，才能进一步了解和应用这种化合物。 在有机合成中，对天然产物合成的首要工作就是测定目标化合物分子的结构；而对人工设计的有机化合物，在合成后也必须测定其结构才能确定它是否就是目标产物。
那么，怎样对有机化合物进行结构测定呢？结构测定在有机化学中有什么重要作用？
从自然界提取或通过人工合成的有机化合物通常含有杂质，需要通过分离、提纯后才能进行结构测定，常见的分离、提纯有机化合物的方法有蒸馏、重结晶和萃取等。
蒸馏是分离、提纯液态有机化合物的常用方法。当液态有机化合物热稳定性较强、含有的杂质量较少且与杂质沸点有显著差别（一般大于 30 ℃）时，可用蒸馏的方法提纯。

分离、提纯有机化合物的常见方法
方法导引
东晋葛洪的《肘后备急方》记载了“青蒿一握，以水二升渍，绞取汁，尽服之”，屠呦呦受其启发，利用乙醚提炼出抗疟有效成分青蒿素。开创了疟疾治疗新方法，全球数亿人因这种“中国神药”而受益，她因此荣获2015年诺贝尔生理学或医学奖。
萃取
固-液萃取
利用溶剂从固体物质中溶解出待分离组分的过程
液-液萃取
有机物在两种互不相溶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中的过程。
液-液萃取
可使用有机溶剂从水中萃取有机化合物。
萃取用的溶剂
（1）萃取剂：
选择条件
①萃取剂与原溶剂互不相溶、不发生化学反应
②溶质在两溶剂中的溶解度有较大差别
（在萃取剂中的溶解度大）
③溶质不与萃取剂发生任何反应
常用萃取剂：
乙醇不可做萃取剂！！！
：将萃取后两种互不相溶的液体分开的操作
（2）分液
密度小于水的：苯、乙醚、乙酸乙酯；
密度大于水的：二氯甲烷、四氯化碳等。
注意事项：
①分液漏斗通过打开上方的玻璃塞和下方的活塞（或：使玻璃塞上的凹槽与玻璃塞上的小孔相对）可将两层液体分离。
②分液漏斗下端尖嘴部分紧靠烧杯内壁。
③分液漏斗内液体的总体积不超过容积的2/3。
④分液漏斗使用前需检漏。
⑤分液时下层液体从下口放出，上层液体从上口倒出。
重结晶
（2）适用范围：
（3）溶剂选择：
②被提纯的有机化合物在此溶剂中的溶解度受温度影响较大，能够冷却结晶
①杂质在此溶剂中溶解度很小或者很大，易于除去。
如果重结晶所得的晶体纯度不能达到要求，可以再次进行重结晶以提高产物的纯度。
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。
（1）原理：
固态有机混合物
分离提纯方法的选择：
液体混合物
蒸馏（沸点相差较大，30℃左右）
互溶
分液
不互溶
萃取
其中一种易溶于另一种溶剂
固体混合物
过滤
一种易溶于水，一种难溶于水
重结晶
（能溶于同一溶剂，但两种物质的溶解性有所差异）
1.下列物质中的杂质（括号中是杂质）分别可以用什么方法除去。
（1）酒精(水)
（2）KNO3 (NaCl)
（3）甲烷(乙烯)
（4）CO2(HCl)
（5）苯(水)
（6）NaCl(泥沙)
蒸馏
重结晶
溴水，洗气
分液
饱和NaHCO3溶液，洗气
过滤
2.现有一瓶A和B的混合液，已知A和B的某些性质如下表：
由此，分离A和B的最佳方法是（ ）
C
A.萃取 B.升华 C.蒸馏 D.分液
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}物质
分子式
熔点/℃
沸点/℃
密度/g·cm-3
水溶性
A
C3H6O2
-98
57.5
0.93
可溶
B
C4H8O2
-84
77
0.90
可溶
你知道青蒿素的组成与结构是如何测定的吗？
测定有机化合物结构的方 法很多，归根结底都是依据它们自身所具有的物理性质或化学性质来进行测定的，其核心 步骤是确定其分子式以及检测分子所含的官能团及其在碳骨架上的 位置。
一、有机化合物分子式的确定
组成有机化合物的元素种类并不多，最常见的是碳、氢、氧、氮、卤素等元素，各元素的质量分数通常需要借助有机化合物的化学性质进行定量测定。得知碳、氢、氮、卤素等元素的质量分数后，若总和小于100%，其差值一般就是氧元素的质量分数。
一定量有机物
CuO
氧化
H2O
CO2
无水CaCl2吸收
浓KOH吸收
反应前后装置质量差
计算C、H
元素质量
C、H、O
原子个数比
确定实验式
测定碳、氢元素的质量分数最常用的方法是燃烧分析法，其程序为:将样品置于氧气流中燃烧，燃烧后生成的水和二氧化碳分别用吸水剂和碱液吸收，称重后即可分别计算出样品中碳、氢元素的质量分数。
氧元素的质量分数=100%-其他元素质量分数之和
【例1】含C、H、O三元素的未知物A，经燃烧分析实验测定该未知物中碳的质量分数为52.2%，氢的质量分数为13.1%。试求该未知物A的实验式。
（2）再求各元素原子的个数比：
（1）先确定该有机化合物中氧元素的质量分数：
ω(O)＝100%－52.2%－13.1%＝34.7%
N(C)：N(H)：N(O)＝
52.2%
12.01
13.1%
1.008
34.7%
16.00
：
：
＝2：6：1
【答】该未知物A的实验式为C2H6O。
思路点拨
不能提前四舍五入，会引起误差较大。
【例2】某有机物5.8 g完全燃烧，生成CO2 13.2 g , H2O5.4 g 。含有哪些元素?
n(C) =
13.244
?
= 0.3mol
n(H) =
5.418×2
?
= 0.6mol
m(O) =
= 1.6 g
5.8 – 3.6 – 0.6
n(O) =
1.616
?
= 0.1mol
N(C)∶N(H)∶N(O)＝0.3：0.6：0.1
＝3∶6∶1
∴实验式为 C3H6O
有机物的实验式：
有没有O元素？
二、有机化合物结构式的确定
测定有机化合物的结构关键是：确定分子的不饱和度及典型的化学性质，进而确定分子所含有的官能团及其所处的位置。
化学键
不饱和度
化学键
不饱和度
一个碳碳双键
__
一个碳碳三键
__
一个羰基
__
一个苯环
___
一个脂环
__
一个氰基(—CN)
___
几种官能团的不饱和度
1
2
1
4
1
2
1.有机化合物分子不饱和度的计算
方法导引
如何计算有机化合物分子的不饱和度
有机化合物分子的不饱和度为：
式中：x 为碳原子数，y 为氢原子数。
在计算不饱和度时，若有机化合物分子含有卤素原子，可将其视为氢原子；若含有氧原子，则不予考虑；若含有氮原子，就在氢原子总数中减去氮原子数。
例如，分子式为C6H5NO2 的分子的不饱和度为
练习：试分析下列物质的不饱和度 (X为卤素原子)：
①Ω＝
②Ω＝
③Ω＝
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