3.2有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的測(cè)定（課件）高中化學(xué)魯科版（2019）選擇性必修三

有機(jī)合成及其應(yīng)用合成高分子化合物第三章3.2有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的測(cè)定章節(jié)脈絡(luò)第三章有機(jī)合成及其應(yīng)用合成高分子化合物3.2有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的測(cè)定3.1有機(jī)化合物的合成3.3合成高分子化合物有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的測(cè)定1.宏觀辨識(shí)與微觀探析從宏觀層面觀察有機(jī)化合物的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，感知物質(zhì)性質(zhì)差異背后的結(jié)構(gòu)因素。深入微觀視角，通過(guò)質(zhì)譜、紅外光譜、核磁共振譜等數(shù)據(jù)，理解有機(jī)化合物中原子的微觀特征，能夠從微觀結(jié)構(gòu)角度解釋有機(jī)化合物的化學(xué)行為與特性。2.證據(jù)推理與模型認(rèn)知基于有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)測(cè)定的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和譜圖信息，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行合理證據(jù)推理的能力。引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)不同類型有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)測(cè)定的一般方法和規(guī)律，構(gòu)建有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)分析的認(rèn)知模型。3.科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)測(cè)定在醫(yī)藥研發(fā)、材料科學(xué)、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域的重要應(yīng)用，以及結(jié)構(gòu)測(cè)定技術(shù)發(fā)展對(duì)推動(dòng)科學(xué)進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展的重要意義，增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感和使命感

。核心素養(yǎng)目標(biāo)學(xué)習(xí)重難點(diǎn)重點(diǎn)：1.理解紅外光譜、核磁共振氫譜在官能團(tuán)識(shí)別、氫原子種類及數(shù)目分析中的核心作用。2.能夠整合元素分析、質(zhì)譜、光譜等多組數(shù)據(jù)，從分子式推導(dǎo)不飽和度，結(jié)合官能團(tuán)特征峰與氫譜峰信息，逐步推斷有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。難點(diǎn)：1.掌握利用元素分析確定有機(jī)化合物元素組成及最簡(jiǎn)式，熟練運(yùn)用質(zhì)譜法測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量、確定分子式。2.針對(duì)多官能團(tuán)、多環(huán)結(jié)構(gòu)的有機(jī)化合物，依據(jù)有限數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)多種可能結(jié)構(gòu)，并通過(guò)合理驗(yàn)證排除錯(cuò)誤假設(shè)，構(gòu)建完整且符合邏輯的結(jié)構(gòu)推導(dǎo)路徑。課前導(dǎo)入當(dāng)人們從自然界中得到某一新化合物并將其提純以后，測(cè)定其結(jié)構(gòu)就是最重要的工作了。只有確定了這種化合物分子的結(jié)構(gòu)，才能進(jìn)一步了解和應(yīng)用這種化合物。在有機(jī)合成中，對(duì)天然產(chǎn)物合成的首要工作就是測(cè)定目標(biāo)化合物分子的結(jié)構(gòu)；而對(duì)人工設(shè)計(jì)的有機(jī)化合物，在合成后也必須測(cè)定其結(jié)構(gòu)才能確定它是否就是目標(biāo)產(chǎn)物。那么，怎樣對(duì)有機(jī)化合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)測(cè)定呢？結(jié)構(gòu)測(cè)定在有機(jī)化學(xué)中有什么重要作用？測(cè)定有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的流程PART01有機(jī)化合物官能團(tuán)及碳骨架狀況分子式相對(duì)分子質(zhì)量測(cè)定元素組成相對(duì)分子質(zhì)量定性定量分析化學(xué)分析或儀器分析分子結(jié)構(gòu)由哪些元素組成各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)核心步驟測(cè)定有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的流程元素組成用途適用條件液態(tài)有機(jī)化合物熱穩(wěn)定性較強(qiáng)液態(tài)有機(jī)化合物中含有的雜質(zhì)量較少且與雜質(zhì)的沸點(diǎn)有顯著差別（一般大于30℃）分離、提純液態(tài)有機(jī)化合物分離、提純有機(jī)化合物的常見(jiàn)方法1.蒸餾分離、提純后才能進(jìn)行結(jié)構(gòu)測(cè)定測(cè)定有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的流程2.重結(jié)晶分離、提純固態(tài)有機(jī)化合物的常用方法(1)原理(2)重結(jié)晶的關(guān)鍵利用有機(jī)化合物在某種溶劑中的溶解度受溫度影響較大，加熱使其溶解于溶劑中，再降溫使其溶解度下降，從而析出該有機(jī)化合物的結(jié)晶。①選擇適當(dāng)?shù)娜軇ｋs質(zhì)在此溶劑中的溶解度較大或較小，易于除去；被提純的有機(jī)化合物在此溶劑中溫度較高時(shí)溶解度較大，溫度降低時(shí)溶解度迅速減小，冷卻后易于結(jié)晶析出。②樣品中雜質(zhì)含量較少（通常質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于5%）。測(cè)定有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的流程3.萃取富集有機(jī)化合物的常用方法萃取應(yīng)用常用的與水互不相溶的有機(jī)溶劑乙醚、石油醚、二氯甲烷等蒸餾、反萃取等一般是用有機(jī)溶劑從水中萃取有機(jī)化合物萃取后分離待測(cè)有機(jī)化合物與有機(jī)溶劑的方法測(cè)定有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的流程有機(jī)化合物分子式的確定PART02有機(jī)化合物分子式的確定氮元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定鹵素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定氧元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定碳、氫元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定測(cè)二氧化碳和水的質(zhì)量測(cè)氮?dú)獾捏w積測(cè)鹵化銀的質(zhì)量100%與其他元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和的差值。若為零，說(shuō)明不含氧元素；若不為零，差值一般為氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)確定有機(jī)化合物的實(shí)驗(yàn)式在氧氣流中充分燃燒在二氧化碳?xì)饬髦蟹磻?yīng)CuO,?與發(fā)煙硝酸、硝酸銀反應(yīng)，將鹵素原子轉(zhuǎn)變?yōu)辂u化銀沉淀一般先用濃硫酸吸收H2O，后用堿石灰吸收CO2(1)有機(jī)化合物元素組成的測(cè)定方法及步驟有機(jī)化合物分子式的確定由相對(duì)分子質(zhì)量確定分子式某僅含碳、氫、氧三元素的有機(jī)化合物，若n(C):n(H):n(O)=1∶2∶1，則其實(shí)驗(yàn)式為CH2O，式量為30。進(jìn)一步測(cè)出有機(jī)化合物的相對(duì)分子質(zhì)量后，就可以根據(jù)其相對(duì)分子質(zhì)量對(duì)實(shí)驗(yàn)式式量的倍數(shù)來(lái)確定分子式。若上例中樣品的相對(duì)分子質(zhì)量為60，是CH2O式量(30)的2倍，則該有機(jī)化合物的分子式就是C2H4O2。有機(jī)化合物分子式的確定(2)質(zhì)譜法測(cè)定有機(jī)化合物的相對(duì)分子質(zhì)量質(zhì)譜圖記錄了有機(jī)化合物分子裂解碎片形成的帶正電荷的各種離子的質(zhì)量大小，一般最大的離子質(zhì)量就是有機(jī)化合物的相對(duì)分子質(zhì)量。以質(zhì)譜中基峰（最強(qiáng)峰）的高度為100%，其余峰以與基峰的比值加以表示的峰強(qiáng)度為相對(duì)豐度，又稱相對(duì)強(qiáng)度。(3)有機(jī)化合物分子式的確定

部分有機(jī)化合物的實(shí)驗(yàn)式中，碳原子已達(dá)到飽和，則該有機(jī)化合物的實(shí)驗(yàn)式即為分子式，如CH4、CH3Cl、C2H6O、C4H10O3有機(jī)化合物分子式的確定某些特殊組成的實(shí)驗(yàn)式，不用結(jié)合其相對(duì)分子質(zhì)量，也可根據(jù)其組成特點(diǎn)確定其分子式，例如實(shí)驗(yàn)式為CH3的有機(jī)化合物，其分子式可表示為(CH3)n，當(dāng)n=2時(shí)，碳原子已達(dá)到飽和，故其分子式只能為C2H6。同理，實(shí)驗(yàn)式為CH3O的有機(jī)化合物，當(dāng)n=2時(shí)，碳原子已達(dá)到飽和，故其分子式只能為C2H6O2。有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)式的確定PART03有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)式的確定(1)確定有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)式的流程有機(jī)化合物分子式計(jì)算不飽和度化學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)或儀器分析圖譜推測(cè)化學(xué)鍵類型判斷官能團(tuán)種類及官能團(tuán)所處位置確定有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)式判斷是否存在不飽和鍵有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)式的確定(2)有機(jī)化合物分子不飽和度的計(jì)算如何計(jì)算有機(jī)化合物分子的不飽和度有機(jī)化合物分子的不飽和度為：式中：x為碳原子數(shù)，y為氫原子數(shù)。

在計(jì)算不飽和度時(shí)，若有機(jī)化合物分子含有鹵素原子，可將其視為氫原子；若含有氧原子，則不予考慮；若含有氮原子，就在氫原子總數(shù)中減去氮原子數(shù)。例如，分子式為C6H5NO2

的分子的不飽和度為：有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)式的確定常見(jiàn)基團(tuán)的不飽和度(3)確定有機(jī)化合物的官能團(tuán)有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)式的確定可能的官能團(tuán)試劑判斷依據(jù)備注碳碳雙鍵或碳碳三鍵溴的四氯化碳溶液橙紅色溶液褪色—酸性KMnO4

溶液紫色溶液褪色必須先排除醛基、羥基等的干擾鹵素原子NaOH溶液（加熱）、稀硝酸、AgNO3

溶液有沉淀產(chǎn)生在加入AgNO3

溶液前，必須先用稀硝酸酸化醇羥基鈉有氫氣放出必須排除羧基、酚羥基的干擾化學(xué)方法可能的官能團(tuán)試劑判斷依據(jù)備注酚羥基FeCl3溶液顯色不同的酚所顯顏色不完全相同溴水有白色沉淀產(chǎn)生—醛基銀氨溶液有銀鏡生成水浴加熱新制氫氧化銅懸濁液有磚紅色沉淀產(chǎn)生加熱羧基NaHCO3溶液有二氧化碳?xì)怏w放出—(3)確定有機(jī)化合物的官能團(tuán)有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)式的確定實(shí)驗(yàn)探究——利用官能團(tuán)性質(zhì)鑒別有機(jī)化合物

實(shí)驗(yàn)室中有四瓶標(biāo)簽?zāi)：臒o(wú)色溶液，分別是乙醇溶液、乙醛溶液、乙酸溶液和苯酚溶液。你能用化學(xué)方法將它們鑒別出來(lái)嗎？實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)官能團(tuán)檢驗(yàn)，鑒別乙醇、乙醛、乙酸、苯酚。實(shí)驗(yàn)用品

待鑒別試劑（乙醇溶液、乙醛溶液、乙酸溶液、苯酚溶液），F(xiàn)eCl3

溶液，NaHCO3溶液，10%NaOH溶液，2%CuSO4溶液，酸性KMnO4溶液；

pH試紙，試管，燒杯，膠頭滴管，玻璃棒，酒精燈，表面皿，鑷子，濾紙，試管夾等。實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)1.分析乙醇、乙醛、乙酸、苯酚四種有機(jī)化合物中的官能團(tuán)，明確含有這些官能團(tuán)的有機(jī)化合物可能具有的性質(zhì)。物質(zhì)官能團(tuán)可能具有的性質(zhì)乙醇具有還原性乙醛具有較強(qiáng)還原性乙酸能電離出H+，具有酸性苯酚遇FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng)（紫色）OHCHOCOOHOH2.選擇用于鑒別四種物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)待鑒別的物質(zhì)選擇的化學(xué)反應(yīng)乙醇乙醇與酸性KMnO4溶液的氧化反應(yīng)乙醛氧化反應(yīng)：CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOHCH3COONa+Cu2O↓+3H2O乙酸生成CO2的反應(yīng)：CH3COOH+NaHCO3CH3COONa+H2O+CO2↑苯酚苯酚遇FeCl3溶液的顯色反應(yīng)?3.給樣品編號(hào)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程，用實(shí)驗(yàn)流程圖說(shuō)明操作方案，完成鑒別。實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)甲、乙、丙、丁四種溶液甲：顯紫色無(wú)明顯現(xiàn)象無(wú)明顯現(xiàn)象乙：產(chǎn)生氣體無(wú)明顯現(xiàn)象FeCl3溶液NaHCO3溶液丙：出現(xiàn)磚紅色沉淀酸性KMnO4溶液?。和噬掖家胰┮宜岜椒訉?shí)驗(yàn)探究——利用官能團(tuán)性質(zhì)鑒別有機(jī)化合物(3)確定有機(jī)化合物的官能團(tuán)有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)式的確定物理方法①核磁共振氫譜（1H-NMR）作用測(cè)定有機(jī)化合物分子中有幾種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子及它們的相對(duì)數(shù)目關(guān)系吸收峰組數(shù)=氫原子種類數(shù)目，吸收峰面積比=不同類型的氫原子個(gè)數(shù)比該有機(jī)化合物分子含有五種不同化學(xué)環(huán)境的H原子，其個(gè)數(shù)比為1:1:2:1:6。(3)確定有機(jī)化合物的官能團(tuán)有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)式的確定物理方法②紅外光譜（IR）作用根據(jù)紅外光譜圖可以初步判斷有機(jī)化合物中含有的化學(xué)鍵或官能團(tuán)的種類根據(jù)吸收峰位置判斷，該有機(jī)物中存在：CCCO（酯羰基）CNC

OC

課堂小結(jié)有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)式的確定有機(jī)化合物分子式的確定有機(jī)化合物分子式的確定分離、提純有機(jī)化合物的常見(jiàn)方法元素組成的測(cè)定方法及步驟質(zhì)譜法測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量流程確定官能團(tuán)不飽和度的計(jì)算測(cè)定有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的流程流程隨堂訓(xùn)練1.鹵代烴與金屬鎂在無(wú)水乙醚中反應(yīng),可制得格氏試劑RMgX,它可與醛、酮等羰基化合物加成: 所得產(chǎn)物經(jīng)水解可以得到醇,這是某些復(fù)雜醇的合成方法之一?，F(xiàn)欲合成(CH3)3COH,下列所選用的鹵代烴和羰基化合物的組合正確的是(

)A.乙醛和氯乙烷 B.甲醛和1-溴丙烷C.甲醛和2-溴丙烷 D.丙酮和一氯甲烷D隨堂訓(xùn)練2.由

轉(zhuǎn)變成

，需經(jīng)過(guò)下列哪種合成途徑(

)A.消去→加成→消去 B.加成→消去→消去C.加成→消去→加成 D.取代→消去→加成A隨堂訓(xùn)練3.用甲苯生產(chǎn)一種常用的化妝品防霉劑，其生產(chǎn)過(guò)程如圖(反應(yīng)條件沒(méi)有全部注明)。隨堂訓(xùn)練回答下列問(wèn)題:(1)有機(jī)