第四節(jié) 研究有機化合物的一般步驟和方法

第一章

認識有機化合物第四節(jié)研究有機化合物的一般步驟和方法研究有機化合物要經(jīng)過以下幾個步驟:粗產(chǎn)品分離提純定性分析定量分析除雜質確定組成元素質量分析測定分子量結構分析實驗式或最簡式分子式結構式每一個操作步驟是怎樣完成的呢?1、混合物分離中常用的操作有哪些?

2、過濾、結晶的基本原理和操作要領？

3、分離除雜的基本原則：怎樣獲得一種純凈的有機產(chǎn)品呢？1)來源:不增、不減、易分、復原2)分離提純的方法天然或人工合成考慮一、分離提純

1、蒸餾：利用混合物中各種成分的沸點不同而使其分離的方法。如石油的分餾；常用于分離提純液態(tài)有機物；條件：有機物熱穩(wěn)定性較強、含少量雜質、與雜質沸點相差較大（30℃左右）課本P.17實驗1-1工業(yè)乙醇的蒸餾含雜工業(yè)乙醇95.6%(m/m)工業(yè)乙醇無水乙醇（99.5%以上）蒸餾加吸水劑蒸餾無水酒精的制取普通酒精含乙醇95.57%(質量)和水4.43%，這是恒沸點混合物，它的沸點是78.15℃，比純乙醇的沸點(78.5℃)低。把這種混合物蒸餾時，氣相和液相的組成是相同的，即乙醇和水始終以這個混合比率蒸出，不能用蒸餾法制得無水酒精。實驗室制備無水酒精時，在95.57%酒精中加入生石灰(CaO)加熱回流，使酒精中的水跟氧化鈣反應，生成不揮發(fā)的氫氧化鈣來除去水分，然后再蒸餾，這樣可得99.5%的無水酒精。如果還要去掉這殘留的少量的水，可以加入金屬鎂來處理，可得100%乙醇，叫做絕對酒精。工業(yè)上制備無水酒精的方法是在普通酒精中加入一定量的苯，再進行蒸餾。于64.9℃沸騰，蒸出苯、乙醇和水的三元恒沸混合物(比率為74∶18.5∶7.5)，這樣可將水全部蒸出。繼續(xù)升高溫度，于68.3℃蒸出苯和乙醇的二元混合物(比率為67.6∶32.4)，可將苯全部蒸出。最后升高溫度到78.5℃，蒸出的是無水乙醇。近年來，工業(yè)上也使用強酸性陽離子交換樹脂(具有極性基團，能強烈吸水)來制取無水酒精.蒸餾燒瓶冷凝管溫度計尾接管冷水熱水使用前要檢查裝置的氣密性！2、重結晶：利用被提純物質與雜質在同一溶劑中的溶解度不同而將其雜質除去的方法。關鍵：選擇適當?shù)娜軇?。選擇溶劑的條件：（1）雜質在溶劑中的溶解度很小或很大；（2）被提純的有機物在此溶劑中的溶解度受溫度的影響較大。例如：苯甲酸的重結晶P.18圖1-8粗產(chǎn)品熱溶解熱過濾冷卻結晶提純產(chǎn)品是不是溫度越低越好？？？3、萃?。涸恚豪没旌衔镏幸环N溶質在互不相溶的兩種溶劑中的溶解性不同，用一種溶劑把溶質從它與另一種溶劑組成的溶液中提取出來的方法。主要儀器：分液漏斗操作過程：振蕩靜置分液萃取包括：

1）液—液萃?。菏抢糜袡C物在兩種互不相溶的溶劑中的溶解性不同，將有機物從一種溶劑轉移到另一種溶劑的過程。

2）固—液萃取：是用有機溶劑從固體物質中溶解出有機物的過程。（專用儀器設備）4、色譜法：閱讀P.19利用吸附劑對不同有機物吸附作用的不同，分離、提純有機物的方法。例如：用粉筆分離色素……[練習1]下列每組中各有三對物質，它們都能用分液漏斗分離的是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[練習2]可以用分液漏斗分離的一組液體混和物是A溴和四氯化碳B苯和溴苯C汽油和苯D硝基苯和水

有機物（純凈）確定分子式？首先要確定有機物中含有哪些元素如何利用實驗的方法確定有機物中C、H、O各元素的質量分數(shù)？李比希法現(xiàn)代元素分析法研究有機物的一般步驟和方法“李比希元素分析法”的原理：取定量含C、H（O）的有機物加氧化銅氧化H2OCO2用無水CaCl2吸收用KOH濃溶液吸收得前后質量差得前后質量差計算C、H含量計算O含量得出實驗式[例1]某含C、H、O三種元素的未知物A，經(jīng)燃燒分析實驗測定該未知物中碳的質量分數(shù)為52.16%，氫的質量分數(shù)為13.14%。（P20）（1）試求該未知物A的實驗式（分子中各原子的最簡單的整數(shù)比）。（2）若要確定它的分子式，還需要什么條件？1、歸納確定有機物分子式的步驟是什么？[方法一]有機物的分子式←有機物的實驗式和相對分子質量原子個數(shù)的最簡整數(shù)比C2H6O元素分析:[例2]某同學為測定維生素C（可能含C、H或C、H、O）中碳、氫的質量分數(shù)，取維生素C樣品研碎，稱取該樣品0.352g，置于鉑舟并放入燃燒管中，不斷通入氧氣流。用酒精噴燈持續(xù)加熱樣品，將生成物先后通過無水硫酸銅和堿石灰，兩者分別增重0.144g和0.528g，生成物完全被吸收。試回答以下問題：（1）維生素C中碳的質量分數(shù)是

，氫的質量分數(shù)是

。（2）維生素C中是否含有氧元素？為什么？（3）試求維生素C的實驗式：

（3）若維生素C的相對分子質量為176，請寫出它的分子式C3H4O3

41％4.55％肯定含有氧C6H8O6

2、歸納確定有機化合物的分子式的方法有哪些[練習1]P21的“學與問”1mol物質中各種原子（元素）的質量[等于物質的摩爾質量與各種原子（元素）的質量分數(shù)之積]

1mol物質中的各種原子的物質的量

[1mol物質中各原子（元素）的質量除以原子的摩爾質量]知道一個分子中各種原子的個數(shù)有機物分子式[方法二][練習2]嗎啡和海洛因都是嚴格查禁的毒品。嗎啡分子含C71.58%、H6.67%、N4.91%、其余為O。已知其分子量不超過300。試求：⑴嗎啡的分子量；⑵嗎啡的分子式。285C17H19NO33、確定相對分子質量的方法有哪些？（1）M=m/n（2）M1=DM2(D:相對密度)（3）M=22.4L/mol?ρg/L=22.4g/mol(標況下氣體)測定相對分子質量的方法很多，質譜法是最精確、最快捷的方法。（一）相對分子質量的確定——質譜法研究有機物的一般步驟和方法（由于分子離子的質荷比越大，達到檢測器需要的時間最長，因此譜圖中的質荷比最大的就是未知物的相對分子質量）質譜儀有什么作用？其原理是什么？它是用高能電子流等轟擊樣品分子，使該分子失去電子變成帶正電荷的分子離子和碎片離子。這些不同離子具有不同的質量，質量不同的離子在磁場作用下達到檢測器的時間有差異，其結果被記錄為質譜圖。1、質荷比是什么？2、如何確定有機物的相對分子質量？分子離子與碎片離子的相對質量與其電荷的比值（二）分子結構的測定有機物的性質結構式（確定有機物的官能團）分子式計算不飽和度推測可能的官能團寫出可能的同分異構體利用官能團的特征性質，通過化學實驗確定。當化合物結構比較復雜時，若用化學方法，時間長、浪費試劑，因此科學上常常需要采取一些物理方法。與鑒定有機物結構有關的物理方法有質譜、紅外光譜、核磁共振譜等。紅外光譜紅外光譜法確定有機物結構的原理是：由于有機物中組成化學鍵、官能團的原子處于不斷振動狀態(tài)，且振動頻率與紅外光的振動頻譜相當。所以，當用紅外線照射有機物分子時，分子中的化學鍵、官能團可發(fā)生震動吸收，不同的化學鍵、官能團吸收頻率不同，在紅外光譜圖中將處于不同位置。因此，我們就可以根據(jù)紅外光譜圖，推知有機物含有哪些化學鍵、官能團，以確定有機物的結構。[例1]下圖是一種分子式為C4H8O2的有機物的紅外光譜譜圖,則該有機物的結構簡式為：C—O—CC=O不對稱CH3CH3COOCH2CH3[練習1]有一有機物的相對分子質量為74，確定分子結構，請寫出該分子的結構簡式

C—O—C對稱CH3對稱CH2CH3CH2OCH2CH3核磁共振氫譜如何根據(jù)核磁共振氫譜確定有機物的結構？對于CH3CH2OH、CH3—O—CH3這兩種物質來說，除了氧原子的位置、連接方式不同外，碳原子、氫原子的連接方式也不同、所處的環(huán)境不同，即等效碳、等效氫的種數(shù)不同。不同化學環(huán)境的氫原子（等效氫原子）因產(chǎn)生共振時吸收的頻率不同，被核磁共振儀記錄下來的吸收峰的面積不同。所以，可以從核磁共振譜圖上推知氫原子的類型及數(shù)目。[例2]一個有機物的分子量為70,紅外光譜表征到碳碳雙鍵和C＝O的存在，核磁共振氫譜列如下圖：②寫出該有機物的可能的結構簡式：①寫出該有機物的分子式：C4H6OCH3CH=CHCHO[練習2]2002年諾貝爾化學獎表彰了兩項成果，其中一項是瑞士科學家?guī)鞝柼亍ぞS特里希發(fā)明了“利用核磁共振技術測定溶液中生物大分子三維結構的方法”。在化學上經(jīng)常使用的是氫核磁共振譜，它是根據(jù)不同化學環(huán)境的氫原子在氫核磁共振譜中給出的信號不同來確定有機物分子中的不同的氫原子。下列有機物分子在核磁共振氫譜中只給出一種信號的是AHCHOB