第四章 有机化合物的结构表征
【教学重点】
红外光谱和核磁共振谱。
【教学难点】
谱图解析。
【教学基本内容】
红外光谱（分子振动与红外光谱、有机化合物基团的特征频率、红外谱图解析）； 核磁共振谱（核磁共振的产生、屏蔽效应与化学位移、自旋偶合与自旋裂分、n + 1规则、谱图解析）。
Ⅰ 目的要求
在研究有机化合物的过程中，往往要对未知物的结构加以测定，或要对所合成的目的物进行验证结构。其经典的方法有降解法和综合法。降解法是在确定未知物的分子式以后，将待测物降解为分子较小的有机物，这些较小的有机物的结构式都是已知的。根据较小有机物的结构及其他有关知识可以判断被测物的结构式。综合法是将已知结构的小分子有机物，通过合成途径预计某待测的有机物，将合成的有机物和被研究的有机物进行比较，可以确定其结构。经典的化学方法是研究有机物结构的基础，今天在有机物研究中，仍占重要地位。但是经典的研究方法花费时间长，消耗样品多，操作手续繁。特别是一些复杂的天然有机物结构的研究，要花费几十年甚至几代人的精力。近代发展起来的测定有机物结构的物理方法，可以在比较短的时间内，用很少量的样品，经过简单的操作就可以获得满意的结果。近代物理方法有多种，有机化学中应用最广泛的波谱方法是质谱、紫外和可见光谱，红外光谱，以及核磁共振谱，一般简称“四谱”。
本章的重点是了解四谱的基本原理，并能够认识简单的谱图，综合四谱进行结构剖析和确证。
本章学习的具体要求：
1、了解紫外光谱的基本原理和解析方法。
2、运用紫外光谱进行定性和定量分析。
3、了解红外光谱的基本原理和表示方法。
4、了解各类基本有机化合物的特征频率，并借此识别有机物的简单红外光谱图。
5、了解核磁共振的基本原理。
6、弄清屏蔽效应、等性质子和不等性质子，化学位移、自旋偶合和裂分等基本概念。
7、能够认识基本有机化合物的核磁共振谱图。
8、了解质谱基本原理和表示方法。
1 第四章 结构的表征
4-1 如何用IR光谱区别下列各组化合物。
（1）异戊烷分子中有异丙基，在1370—1380cm-1 的吸收峰分裂成两峰，强度接近；
（2）在3000cm-1以上无吸收峰者为丁烷； （3）在3000—3100cm-1无吸收者为环已烷；
（4）在3010cm-1附近有吸收峰者为甲叉基环已烷（亚甲基环已烷）；
（5）在3025cm-1附近和2720cm-1处有强吸收峰者为4-已烯醛；
（6）在1060cm-1附近有强吸收峰者为正戊醇；
（7）在1750—1860ｃｍ-1出现两个峰，其中高频峰强于低频峰者为乙酐。
4-2 如何用1H-NMR谱区分下列各组化合物？
（1）环丁烷只有一个单峰，而甲基环丙烷有四组吸收峰；
（2）新戊烷只有一个单峰，而正戊烷有三组吸收峰；
（3）前者（1-氯-2-溴乙烷）有两组峰，而后者（1,2-二溴乙烷）只有一个单峰。
4-3 比较下面两化合物中所标出的质子在1H-NMR谱中化学位移大小，并从低场到高场的顺序排列。
（1）B→A→C→D； （2）A→B→C。
4-4 请将下列各化合物中画线的质子的化学位移按由低场至高场的顺序排列。
（2）→（1）→（3）。
4-5将下列化合物按C=O健伸缩振动吸收波数由大到小排列成序。
（1）→（2）→（3）。
4-6 请将下列各组化合物按紫外吸收波长由大到小的顺序排列。
(1) B→D→A→C ； (2) D→C→B→A 。
4-7根据NMR谱推测下列化合物可能的构造式。
CCH3CH3H3CBrCH2OHCH3CHBrCH3(1)(2)(3)(4)CH2CH2CHCH3BrBr
4-8某化合物的分子式为C4H8O,它的红外光谱在1715cm-1有强吸收峰，它的核磁共振谱有一单峰，相当于三个H，有一四重峰相当于二个H，有一三重峰相当于三个H.。试写出该化合物的构造式。
1 第1节 认识有机化学
第1课时 有机化学的发展和有机化合物的分类
案例探究
尿素（CO（NH2）2 ） 在19世纪中叶之前只能从有机体内得到，被认为是有机化合物。但在1828年，德国化学家维勒在制备无机盐氰酸铵（ NH4CNO ） 时得到了尿素，从而打破了有机物只能来源于有机体的观念，也使有机物的概念成为历史，开辟了现代有机化学的新纪元。所以人们就将用无机物合成的有机物——尿素当作了现代有机化学和古代有机化学的分水岭。此后，其他化学家相继进一步合成了大量有机化合物，使人们彻底摈弃了“生命力论”。
思考: 1. 你了解尿素的结构吗？
2. 有机物只能从有机体内得到，此说法对吗？
自学导引
一、有机化学的发展
1. 19世纪，化学家提出了有机化学的概念。
2. 1828年，德国化学家维勒利用无机盐氰酸铵（ NH4CNO ） 制得了，从而让人们彻底摈弃了“生命力论”。
3. 我国科学家在世界上第一次用人工方法合成了，标志着人类合成蛋白质时代的开始。
答案
1. 瑞典 贝采里乌斯
2. 尿素
3. 结晶牛胰岛素
二、有机化合物的分类
1. 有机化合物的分类
（ 1 ） 据碳骨架分
（ 2 ） 据官能团分 2 1. 烃和烃的衍生物
①烃: 分子里只含 _______ 、 _______ 两种元素的有机物叫做烃。
②烃的衍生物: 烃分子里的 _______ 被其原子或原子团所取代，衍生出一系列新的化合物（ 非烃 ） 叫做烃的衍生物。
2. 官能团
①官能团
决定化合物特殊性质的 _______ 或 _______ 叫做官能团。
②常见官能团
类别 官能团的结构及其名称 有机化合物举例
烃 烷烃
烯烃
炔烃
芳香烃
类别 官能团的结构及其名称 有机化合物举例
烃
的
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- - -专业资料- 一、
在研究有机化合物的过程中，往往要对未知物的结构加以测定，或要对所合成的目的物进行验证结构。其经典的方法有降解法和综合法。降解法是在确定未知物的分子式以后，将待测物降解为分子较小的有机物，这些较小的有机物的结构式都是已知的。根据较小有机物的结构及其他有关知识可以判断被测物的结构式。综合法是将已知结构的小分子有机物，通过合成途径预计某待测的有机物，将合成的有机物和被研究的有机物进行比较，可以确定其结构。经典的化学方法是研究有机物结构的基础，今天在有机物研究中，仍占重要地位。但是经典的研究方法花费时间长，消耗样品多，操作手续繁。特别是一些复杂的天然有机物结构的研究，要花费几十年甚至几代人的精力。
近代发展起来的测定有机物结构的物理方法，可以在比较短的时间内，用很少量的样品，经过简单的操作就可以获得满意的结果。近代物理方法有多种，有机化学中应用最广泛的波谱方法是紫外和可见光谱，红外光谱，以及核磁共振谱（氢谱、碳谱），一般简称“四谱”。
二、 经典化学方法
1、 特点：以化学反应为手段一种分析方法
2、分析步骤
（1） 测定元素组成：将样品进行燃烧，观察燃烧时火焰颜色、有无黑烟、残余，再通过化学反应，检测C、H、O等元素含量，得到化学式
（2）测定分子摩尔质量：熔点降低法、沸点升高法 - -
