有机化学 Organic Chemistry

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有机化学 Organic Chemistry 第十二章 酮和醛 核磁共振谱 醛和酮均含有羰基官能团: 羰基碳原子上至少连有一个氢原子的叫醛: —CHO 或 叫醛基。

羰基碳原子上同时连有两个烃基的叫酮。

羰基π电子云示意图 甲醛的结构 偶极矩 2.27D 偶极矩 2.85D 12.1 醛、酮的结构和命名 易受亲核试剂进攻,发生亲核加成 (1)醛酮的结构 sp2 羰基π电子云示意图 甲醛的结构 偶极矩 2.27D 偶极矩 2.85D

脂肪族醛酮命名: 以含有羰基的最长碳链为主链,支链作为取代基,主链中碳原子的编号从靠近羰基的一端开始(酮需要标明位次): (2)醛酮的命名 脂肪族醛酮命名: 以含有羰基的最长碳链为主链,支链作为取代基,主链中碳原子的编号从靠近羰基的一端开始(酮需要标明位次): 也可用希腊字母表示靠近羰基的碳原子,其次为、、…...

例如: (2)芳香醛、酮的命名,常将脂链作为主链,芳环为取代基:

(3) 比较简单的酮还常用羰基两边烃基的名称来命名: (4) 二元酮命名时,两个羰基的位置除可用数字标明外, 也可用、、…表示它们的相对位置, 表示两个羰基相邻, 表示两个羰基相隔一个碳原子:

伯醇和仲醇氧化或脱氢反应,可分别生成醛、酮。 例1: 12.2 醛酮的制法 伯醇和仲醇氧化或脱氢反应,可分别生成醛、酮。 例1: 12.2.1 醇的氧化和脱氢 例2:

例3:以三氧化铬和吡啶的络合物为催化剂制醛产率高: 例4: (主要制酮):含有不饱和C=C 双键的醛氧化,需采取特殊催化剂,如:丙酮-异丙醇 铝(或叔丁醇铝)或三氧化铬-吡啶络合物作氧化剂达 到此目的。 欧芬脑尔氧化法 羰基与羟基互换

例5:醇在适当的催化剂条件下脱去一分子氢,生成醛酮。 该反应得到的产品纯度高,但为一吸热反应,工业上常在脱氢的同时,通入一定量的空气,使生成的氢与氧结合放出的热量供脱氢反应。这种方法叫氧化脱氢法。

在汞盐催化下,生成羰基化合物,除乙炔外,其他炔烃水合均生成酮: 12.2.2 炔烃水合 主要生产乙醛。 在汞盐催化下,生成羰基化合物,除乙炔外,其他炔烃水合均生成酮: 例1: 例2:

生成相应的羰基化合物,该法主要制备芳香族醛酮(因为芳环侧链上-容易被卤化。) 例1: 12.2.3 同碳二卤化物水解 生成相应的羰基化合物,该法主要制备芳香族醛酮(因为芳环侧链上-容易被卤化。) 例1: 例2:

补充: 用甲苯及其他必要的有机、无机试剂合成: 注意

芳烃在无水三氯化铝催化下,与酰卤或酸酐作用,生成芳酮: 12.2.4 傅-克酰基化反应 芳烃在无水三氯化铝催化下,与酰卤或酸酐作用,生成芳酮: 苯甲酰氯 二苯甲酮 该反应也是一个芳环上的亲电取代反应:

傅-克酰基化反应历程: 加酸处理得酮

芳烃与直链卤烷发生烷基化反应,往往得到重排产物,但酰基化反应没有重排现象: 酰基是间位定位基,甲基,甲氧基为邻对位取代基。 在AlCl3-Cu2Cl2催化剂下,芳烃与CO、HCl作用可在环上引入一个甲酰基的产物,叫 。 伽特曼-科赫反应

补充1:完成下列转换 伽特曼-科赫反应 补充2:完成下列转换 傅-克酰基化反应

芳烃侧链上的-活泼易被氧化. 控制条件可生成相应的芳醛和芳酮(注意选择适当的催化剂)。 12.2.5 芳烃侧链的氧化 芳烃侧链上的-活泼易被氧化. 控制条件可生成相应的芳醛和芳酮(注意选择适当的催化剂)。

烯烃与CO和H2在某些金属的羰基化合物催化下,与110~200℃、10~20 MPa下,发生反应,生成多一个碳原子的醛。 12.2.6 羰基合成 烯烃与CO和H2在某些金属的羰基化合物催化下,与110~200℃、10~20 MPa下,发生反应,生成多一个碳原子的醛。 羰基合成的原料多采用双键在链端的-烯烃,其产物以直链醛为主(直:支 = 4:1)。

室温下,甲醛为气体,12个碳原子以下的醛酮为液体,高级醛酮为固体。 12.3 醛酮的物理性质 室温下,甲醛为气体,12个碳原子以下的醛酮为液体,高级醛酮为固体。 低级醛有刺鼻的气味, 中级醛(C8~C13)则有果香。 低级醛酮的沸点比相对分子量相近的醇低。(分子间无氢键)。 醛酮沸点与烷烃沸点的比较

由于羰基是个极性基团,分子间偶极的静电引力比较大,所以醛酮的沸点一般比相对分子量的非极性化合物(如烃类)高。 低级醛酮易溶于水,醛酮都能溶于水。丙酮能溶解很多有机化合物,是很好的有机溶剂。

羰基化合物在1680~1850cm-1处有一个强的羰基伸缩振动吸收峰。醛基C-H在2720cm-1处有尖锐的特征吸收峰。 醛酮的红外光谱 羰基化合物在1680~1850cm-1处有一个强的羰基伸缩振动吸收峰。醛基C-H在2720cm-1处有尖锐的特征吸收峰。 例1:乙醛的红外光谱 2 1

羰基若与邻近基团发生共轭,则吸收频率降低: 例2:苯乙酮的红外光谱

烯烃的加成一般为亲电加成; 醛酮的加成为亲核加成,易于HCN、NaHSO3、ROH、RMgX等发生亲核加成反应。 12.4 醛酮的化学性质 烯烃的加成一般为亲电加成; 醛酮的加成为亲核加成,易于HCN、NaHSO3、ROH、RMgX等发生亲核加成反应。 12.4.1 加成反应 (1)与氰化氢加成 (氰醇) 在碱性溶液中反应加速,在酸性溶液中反应变慢: -

CN-离子为强的亲核试剂,它与羰基的加成反应历程: 注意:由于氰化氢剧毒,易挥发。通常由氰化钠和无机酸与醛(酮)溶液反应。pH值约为8有利于反应。

羟基腈是一类很有用的有机合成中间体。氰基-CN能水解成羧基,能还原成氨基。 例如: —聚-甲基丙烯酸甲酯的单体的合成: 例如: —聚-甲基丙烯酸甲酯的单体的合成: 有机玻璃 丙酮氰醇(78%) -甲基丙烯酸甲酯(90%) 第二步包含:水解、酯化和脱水等反应。

补充: 伽特曼-科赫反应 氯甲基化反应

醛和脂肪族甲基酮(或七元环以下的环酮P285)与之反应,生成 -羟基磺酸钠 (2)与亚硫酸氢钠加成 醛和脂肪族甲基酮(或七元环以下的环酮P285)与之反应,生成 -羟基磺酸钠 在酸碱下可逆反应,分离提纯  -羟基磺酸钠易溶于水,不溶于饱和亚硫酸氢钠。将醛酮与过量的饱和亚硫酸氢钠水溶液混合在一起,醛和甲基酮很快会有结晶析出。可以此来鉴别醛酮。 (注意:苯甲醛可以,但苯乙酮不与之反应)

反应历程(亚硫酸氢根离子为亲核试剂): 该反应是个可逆反应,常被用来分离和提纯某些羰基化合物:  -羟基磺酸钠与等摩尔的NaCN作用,则磺酸基可被氰基取代,生成 -羟基腈,避免用有毒的氰化氢,产率也比较高。

(3)与醇加成 将醛溶液在无水醇中通入HCl气体或其他无水强酸,则在酸的催化下,醛能与一分子醇加成,生成半缩醛。半缩醛不稳定,可以和另一分子醇进一步缩合,生成缩醛:

半缩醛在酸催化下,可以失去一分子水,形成一个碳正离子,然后再与另一个醇作用,最后生成稳定的缩醛: 半缩醛反应历程: 质子化 半缩醛在酸催化下,可以失去一分子水,形成一个碳正离子,然后再与另一个醇作用,最后生成稳定的缩醛:

缩醛的反应历程:

缩醛对碱和氧化剂都相当稳定。由于在酸催化下生成缩醛的反应是可逆反应,故缩醛可以水解成原来的醛和醇: 在有机合成中常利用缩醛的生成和水解来保护醛基。

醛与二元醇反应生成环状缩醛: 例如: 制造合成纤维“维尼纶”: 聚乙烯醇 甲醛

酮也能与醇生成半缩酮或缩酮,但反应较为困难。而酮和1,2-或1,3-二元醇比较容易生成环状缩酮: 常用1,2-或1,3-二元醇与生成环状缩醛以保护羰基。

补充1:保护羰基 例1

补充2:保护羰基

利用其水解得醇反应,可以使许多卤化物转变为一定的醇: (4)与格利雅试剂的加成——醇 醛酮与格利雅试剂加成,后水解成醇: 强亲核试剂 利用其水解得醇反应,可以使许多卤化物转变为一定的醇: 例1:

例2: 例3:同一种醇可由不同的格利雅试剂和不同的羰基化合物生成:

与氨的衍生物,例如:羟胺(NH2OH),肼(NH2NH2), 2,4-二硝基苯肼和氨基脲等反应. (5)与氨的衍生物反应  与氨的衍生物,例如:羟胺(NH2OH),肼(NH2NH2), 2,4-二硝基苯肼和氨基脲等反应. 例1: 羟胺 肟(wò) 例2:

例3: 腙 (zong) 2,4-二硝基苯肼 例4: 氨基脲 脲(niao)

第一步:羰基的亲核加成,生成不稳定的加成产物; 第二步:失去一分子水. 醛酮与氨衍生物的反应历程: 第一步:羰基的亲核加成,生成不稳定的加成产物; 第二步:失去一分子水. 醛酮与氨衍生物的反应是——加成-脱水反应. 氨衍生物对羰基的加成一般可在弱酸催化下进行,其历程和醇对羰基的加成相类似。

此类反应,多出现在推结构等题中出现 醛酮与氨衍生物的反应,也常用来对羰基化合物的鉴定和分离: (1)生成物为具有一定熔点的固体,可利用来鉴别醛酮; (2)它们在稀酸作用下可水解成原来的醛酮,因此可利用来分离、提纯醛酮。 此类反应,多出现在推结构等题中出现

(A)醛酮与氨的反应: 亚胺极不稳定,极容易水解成原来的醛酮。 (B)醛酮与伯胺的反应——生成取代亚胺(希夫碱) 希夫碱还原可得仲胺。在有机合成上常利用芳醛与伯胺作用生成希夫碱,加以还原以制备仲胺。

总结——醛酮加成反应都是亲核加成;在加成反应过程中,羰基碳原子由原来sp2杂化的三角形结构变成了sp3杂化的四面体结构;当碳原子所连接基团体积较大时,加成可能产生立体障碍。 醛酮加成反应活性,一般具有如下由易到难的顺序: 例如:醛和脂肪族甲基酮能与NaHSO3加成,而非甲基酮就难于加成。

在微量酸或碱的存在下,酮和烯醇相互转变很快达到动态平衡,这种能够相互转变而同时存在的异构体叫互变异构体。(酮-烯醇互变异构) 12.4.2 氢原子的活泼性 (1)酮-烯醇互变异构 接受质子的方向 在微量酸或碱的存在下,酮和烯醇相互转变很快达到动态平衡,这种能够相互转变而同时存在的异构体叫互变异构体。(酮-烯醇互变异构)

简单的醛酮(乙醛、丙酮等)的烯醇式在互变平衡混合物中含量很少(酮式的总键能大于烯醇式):

-二羰基化合物,由于共轭效应,烯醇式的能量低,因而比较稳定: (1)与FeCl3显色反应 (2)使溴水褪色

在稀碱存在下,醛可以两分子相互作用,生成-羟基醛,叫羟醛缩合(或醇醛缩合)反应: (2)羟醛缩合反应 δ+

第二步:负离子作为亲核试剂与另一分子乙醛发生亲核加成,生成烷氧负离子 羟醛缩合反应历程 第一步:在碱作用下,生成烯醇负离子 第二步:负离子作为亲核试剂与另一分子乙醛发生亲核加成,生成烷氧负离子 δ+

-羟基醛受热时容易失去一分子水,生成,-不饱和醛 凡碳上有氢原子的-羟基醛都容易失去一分子水,生成 ——烯醛。 含有氢原子的酮也能起类似反应,生成,-不饱和酮

CH3-C-CH2-CH2-CH3 补充:不对称酮的-H原子的活性比较? (1)对OH-催化而言: R -CO-CH3 > -CO-CH2-R > -CO-CH-R’ -CO-CH-R’ > -CO-CH2-R > -CO-CH3 (2)对H+催化而言: 也有少量的反应与此不符,但符合Blanc (布朗克)规则:在可能形成环状化合物的条件下,总是比较容易形成五元或六元环状化合物(即五、六元环易形成)。

补充1: 完成下列反应,写出主要产物。

思考1: 思考2: O3 NaOH 10%  思考3: NaOH 10% ? 

两种不同的含有氢原子的羰基化合物之间进行羟醛缩合反应(称为交叉羟醛缩合);若参加反应的一种化合物不含-H原子,产物种类减少: (甲醛、三甲基乙醛、苯甲醛、糠醛等) OH— 90% 思考 苯甲醛与含有氢原子的脂肪族醛酮缩合,可以生成芳香族的,-不饱和醛、酮: OH— 10℃

补充2: H 糠醛 思考:在碱催化下的产物有变化吗?

醛、酮分子中的-H容易被卤素取代,生成-卤代醛、酮。 (3)卤化反应和卤仿反应 醛、酮分子中的-H容易被卤素取代,生成-卤代醛、酮。 例1 例2 一卤代醛、酮往往可以继续卤化成二卤代、三卤代产物

碱催化(不易控制,直至同碳三卤代物,易被碱分解):  -卤代醛、酮反应的历程 烯醇负离子 卤代物继续反应:

(B) 酸催化历程 酸催化可停留一卤代 由于卤原子是吸电子的, 碳上的氢原子在碱作用下容易离去,因此第二个氢原子更易被取代.

凡具有CH3-CO-结构的醛、酮(乙醛和甲基酮)与卤素的碱溶液作用时,反应总是得到同碳三卤代物: 三卤代物在碱存在下,会进一步发生三卤甲基和羰基碳之间的裂解,得到三卤甲烷和羧酸盐: - 三卤甲烷俗称卤仿(氯仿、溴仿和碘仿(亮黄色))。该反应叫卤仿反应,通式: 3

NaOX为强的氧化剂,可将此类结构氧化成:CH3-CO- 能发生碘仿反应的结构: 乙醛 甲基酮 含CH3CHOH—的醇 NaOX为强的氧化剂,可将此类结构氧化成:CH3-CO-

思考题 (1)CH3CH2OH (2)CH3CHO (3)异丙醇 (4)-苯乙醇 (5)CH3-CO-CH2-CH2-COOH 下列化合物哪些能发生碘仿反应? (1)CH3CH2OH (2)CH3CHO (3)异丙醇 (4)-苯乙醇 (5)CH3-CO-CH2-CH2-COOH 二元酸 答:都可以。 注意:乙酸不可以(Why?)

思考题 乙酸中也含有CH3CO基团,但不发生碘仿反应,为什么? 乙酸在NaOI条件下,形成CH3COO-,氧负离子与羰基共轭,电子均匀化的结果,降低了羰基碳的正电性,因此氢活泼性降低,不能发生碘仿反应。

12.4.3 氧化和还原 (1)氧化反应 由于醛的羰基碳上有一个氢原子,所以醛比酮容易氧化;使用弱的氧化剂都能使醛氧化: 以酒石酸盐为络合剂的碱 性氢氧化铜溶液(绿色),能与醛作用,铜被还原成 红色的氧化亚铜沉淀。 硝酸银的氨溶液,与醛反应,形成银镜。 (A) 费林试剂(Fehling): (B) 托伦斯试剂(Tollens):

例如: 制备,-不饱和酸可使用这些弱氧化剂(托伦斯试剂):

酮不易发生氧化,但在强氧化剂作用下,发生羰基和碳原子间发生碳碳键的断裂,生成低级羧酸混合物: 工业上己二酸的制备:

(2)还原反应——在不同的条件下,使用不同的试剂可得到不同的产物: 在催化剂(Ni、Cu、Pt、Pd等)作用下与氢气作用,生成醇,产率高。醛生成伯醇,酮生成仲醇: (A)催化加氢

若醛、酮分子中有其他不饱和基团(C=C、C≡C、 —NO2、—C≡N等),也同时被还原:

——制醇,产率高,选择性好 只还原醛、酮中的羰基,不影响其他不饱和键: (B)用金属氢化物还原 ——制醇,产率高,选择性好 只还原醛、酮中的羰基,不影响其他不饱和键: 硼氢化钠NaBH4: 还原性比NaBH4强,对C=C、C≡C没有还原作用,但对醛酮,以及羧酸和酯的羰基、NO2、 —C≡N 等都能还原。 氢化锂铝LiAlH4:

(C) 克莱门森(Clemmensen)还原 ——转化为烃 将醛、酮用锌汞齐加盐酸还原成烃: 这是将羰基还原成亚甲基的一个较好方法,在有机合成上常应用(注意:对醛-CHO而言还原到甲基-CH3)。 芳烃与直链卤烷进行傅-克烷基化反应有重排,所以可先进行傅-克酰基化反应再用克莱门森还原反应制取直链烷基苯: l

醛、酮与肼在高沸点溶剂(如一缩乙二醇)中与碱一起加热,羰基先与肼生成腙,腙在碱性加热条件下失去氮,结果羰基变成亚甲基。 (D) 沃尔夫-凯惜钠-黄鸣龙反应 醛、酮与肼在高沸点溶剂(如一缩乙二醇)中与碱一起加热,羰基先与肼生成腙,腙在碱性加热条件下失去氮,结果羰基变成亚甲基。 黄鸣龙的贡献——原工艺:醛、酮与肼生成腙,在KOH或乙醇钠作用下放出N2,需要高温高压,不方便。后改用高沸点醇,如三缩乙二醇为溶剂,要回流100h。黄1946年改进:将醛、酮、NaOH、肼的水溶液和高沸点醇一起加热使之生成腙后,先将水和过量的肼蒸出,待温度达到腙的分解温度(195~200℃)时再回流3~4h即可。优点:常压进行,时间短。

克莱门森还原——适用对酸不敏感的化合物; 注意:两种方法的适用范围 克莱门森还原——适用对酸不敏感的化合物; 如:NH2-CH2-CH2-CO-CH3,就不能用此方法, 含有-NO2也被同时还原。 沃尔夫-凯惜钠-黄鸣龙反应——适用对碱不敏感的化合物; 如:含有羧基等就不行。

补充: -CO,-NO2均还原! 用HCl,可使之变为酚!

不含氢原子的醛在浓碱存在下可以发生歧化反应,即两个分子醛相互作用,其中一分子醛还原成醇,一个氧化成酸: (3) 坎尼扎罗(Cannizzaro)反应 不含氢原子的醛在浓碱存在下可以发生歧化反应,即两个分子醛相互作用,其中一分子醛还原成醇,一个氧化成酸: 例1 例2 两种不同的不含氢原子的醛在浓碱存在下可以发生交叉歧化反应,产物复杂(两个酸两个醇)。

:由于甲醛还原性强,反应结果总是另一种醛被还原成醇,而甲醛氧化成酸:如甲醛和乙醛制备季戊四醇包括交叉羟醛缩合和交叉歧化反应: 若两个醛之一为甲醛 :由于甲醛还原性强,反应结果总是另一种醛被还原成醇,而甲醛氧化成酸:如甲醛和乙醛制备季戊四醇包括交叉羟醛缩合和交叉歧化反应: 思考:用乙烯和甲醛为原料合成之? 季戊四醇是重要化工原料,它的硝酸酯是心血管扩张药物。

由于醛基直接连在芳环上的芳醛都没有氢原子,所以可以用坎尼扎罗反应来制备芳香族醇:

甲醛是无色有刺激性气味的气体,易溶于水。 含甲醛37%~40%、甲醇8%的水溶液叫做“福尔马林”,用作杀菌剂和防腐剂(制作标本)。 12.5 重要的醛和酮 甲醛是无色有刺激性气味的气体,易溶于水。 含甲醛37%~40%、甲醇8%的水溶液叫做“福尔马林”,用作杀菌剂和防腐剂(制作标本)。 12.5.1 甲醛 (1) 甲醛极易氧化和聚合 在酸性介质中加热,可解聚再生成甲醛。 用此法储运甲醛。

浓缩甲醛水溶液和甲醛水溶液储存较久会生成白色的多聚甲醛(加热重新分解成甲醛): (2)甲醛在水中与水加成 甲二醇 浓缩甲醛水溶液和甲醛水溶液储存较久会生成白色的多聚甲醛(加热重新分解成甲醛): (3)甲醛与氨作用——乌洛托品(橡胶促进剂)

合成气(CO+2H2)或天然气(CH4)制甲醇; 甲醇氧化脱氢制甲醛: CH3OH + O2 2HCHO + 2H2O (4)甲醛的生产——甲醇氧化脱氢法 合成气(CO+2H2)或天然气(CH4)制甲醇; 甲醇氧化脱氢制甲醛: CH3OH + O2 2HCHO + 2H2O Ag 600~700℃ 甲醛用于制造酚醛树脂、脲醛树脂、合成纤维(维尼纶)及季戊四醇等

无色有刺激性气味的低沸点气体,易氧化和聚合。 用来合成乙酸、乙酐、季戊四醇、三氯乙醛 (1)乙醛的聚合——三聚或四聚乙醛 12.5.2 乙醛 无色有刺激性气味的低沸点气体,易氧化和聚合。 用来合成乙酸、乙酐、季戊四醇、三氯乙醛 (1)乙醛的聚合——三聚或四聚乙醛 在硫酸存在下加热,可解聚再生成乙醛。 用此法储运乙醛。 [补充]——三聚乙醛为香味液体;四聚乙醛为白色固体,熔点246℃,燃烧时无烟,用作固体无烟燃料。

(2)乙醛的制备 A:乙炔与水加成——P71 B: 乙烯的Wacker氧化 [主要] C: 由乙醇制备 Ag CH3CH2OH + ½O2 CH3CHO + H2O

具有愉快香味的液体。重要的有机溶剂;能溶解多种有机物。 (1)丙酮的制备 A:玉米或糖蜜发酵 B:异丙苯氧化制苯酚和丙酮(P249) 12.5.3 丙酮 具有愉快香味的液体。重要的有机溶剂;能溶解多种有机物。 (1)丙酮的制备 A:玉米或糖蜜发酵 B:异丙苯氧化制苯酚和丙酮(P249) C:丙烯直接氧化 (2)用途: 有机合成原料;在高分子工业中用以制备有机玻璃、环氧树脂等。

核磁共振谱——是由具有磁矩的原子核,受辐射而发生跃迁所形成的吸收光谱(原子核自旋运动引起)。 凡原子序数为奇数的原子核由于自旋而具有磁性。 常见的C12、O16、S32没有磁性,不发生核磁共振;F19、P31具有强的磁矩,但不重要;N13、Cl35太复杂,所以核磁共振的主要研究对象是H1;C13近年来已引起注意。 12.6 核磁共振谱(NMR) 确定分子的C-H骨架及所处化学环境 质量数 原子序数 自旋量子数I NMR信号 电荷分布 偶数 无 均匀 奇数 1, 2, 3, … (I为整数) 有 不均匀 奇数或偶数 1/2,3/2, 5/2, … (I为半整数) I=½的均匀 其它不均匀

H1的自旋量子数I=1/2;所以自旋磁量子数m=1/2,即氢原子核在外场中应有两种取向。 (1)核磁共振的基本原理 能量高 能量低 H1的自旋量子数I=1/2;所以自旋磁量子数m=1/2,即氢原子核在外场中应有两种取向。

在外场作用下,自旋能级的裂分: E=h0

核磁共振 只有当电磁波的辐射能等于H1的能级差时,才能发生H1的核磁共振: E射 = h射 = E = h0 所以要使H1发生核磁共振的条件必须是使电磁波的辐射频率等于H1的进动频率:射 = 0= H0/2 (1) 固定H0,逐渐改变辐射频率射,进行扫描; (2) 固定辐射频率射 ,然后从低场到高场改变磁场强度.

质子的能级差是一定的,但有机化合物中的质子周围都有电子,电子对外加电场有屏蔽作用,质子周围电子云密度越高,屏蔽作用就越大,该质子信号就要在越高的磁场下获得: (2) 核磁共振谱分析 Cl Cl-CH2-C-CH3 1,2,2-三氯丙烷 低场

以四甲基硅烷(TMS)作为标准物,以它的质子峰作为零点,其他化合物的质子峰化学位移都是相对的: 乙醇的核磁 共振谱 化学位移 以四甲基硅烷(TMS)作为标准物,以它的质子峰作为零点,其他化合物的质子峰化学位移都是相对的: 越小,对应的磁场强度高. 0为核磁共振仪的频率。

(3) 吸收峰的裂分 例1: 乙醇的核磁共振谱 c c b a 积分曲线高度比(峰面积)可得质子比。 a b

例2: 1,1,2-三氯乙烷的核磁共振谱

H Cl-CH2-C-Cl Cl 1,1,2-三氯乙烷 CH的吸收峰分析: 自旋偶合 (spin coupling) Ⅰ 自旋偶合 (spin coupling) Ⅲ Ⅱ 自旋偶合通常只在两个相邻碳上的质子之间发生;一般说来,当质子相邻碳上有n个同类质子时,吸收峰裂分为n+1个(不同类质子分裂成(n+1)(n’+1)个)。

补充:质子相邻碳上不同类质子 例1: 化合物Cl2CH-CH2-CHBr2 中的 -CH2- 应分裂成(1+1)(1+1)=4重峰; 例2: ClCH2-CH2-CH2Br 中间的-CH2-应分裂成(2+1)(2+1)=9重峰.

(n+1)型: 如1:CH2Cl-CHCl2 1:2:1 由此可判断不同分裂峰的个数及谱线相对强度。

如2:CH3CHCl2 几率 1/8 3/8 3/8 1/8 峰强度比为 1:3:3:1

例:乙醚( CH3CH2-O-CH2CH3 )的核磁共振谱

例如:若有样品两个(A,B),只知 利用核磁共振谱区分: 一个是: 3-戊酮, 一个是: 3-甲基-2-丁酮 A样品核磁共振谱

B样品核磁共振谱 七重峰

课堂讨论2 有机化学四大谱: 红外光谱(IR)(Infrared Spectroscopy) 有机化学最新进展与当代物理实验方法 有机化学四大谱: 红外光谱(IR)(Infrared Spectroscopy) 紫外光谱(UV)(Ultraviolet Spectroscopy ) 核磁共振谱(NMR) (Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy ) 4. 质谱(MS)(Mass Spectroscopy )

有机化合物结构研究方法 元素分析 —— 元素组成 质谱(MS)—— 分子量及部分结构信息 红外光谱(IR) —— 官能团种类 紫外—可见光谱(UV / Vis)—— 共轭结构 核磁共振波谱(NMR) —— C-H骨架及所处化学环境 X-射线单晶衍射 —— 立体结构

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