Question

10．利用核磁共振技術(shù)測(cè)定有機(jī)物分子的三維結(jié)構(gòu)的研究獲得了2002年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)．在有機(jī)物分子中，不同位置的氫原子的核磁共振譜中給出的峰值（信號(hào)）也不同．根據(jù)峰值（信號(hào)）可以確定有機(jī)物分子中氫原子的種類和數(shù)目．
（1）下列分子中，其核磁共振氫譜中只有一種峰（信號(hào)）的物質(zhì)是AD．
A．CH₃CH₃   B．CH₃COOH C．CH₃COOCH₃     D．CH₃COCH₃
（2）化合物A和B的分子式都是C₂H₄Br₂，A的核磁共振氫譜如圖所示，則A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH₂BrCH₂Br，請(qǐng)預(yù)測(cè)B的核磁共振氫譜上有2個(gè)峰（信號(hào)）
（3）某有機(jī)化合物僅由碳、氫、氧三種元素組成，經(jīng)測(cè)定其相對(duì)分子質(zhì)量為90．稱取該有機(jī)物樣品1.8g，在足量純氧中完全燃燒，將產(chǎn)物先后通過(guò)濃硫酸和堿石灰，兩者分別增重1.08g和2.64g．
①試求該有機(jī)物的分子式C₃H₆O₃（要有計(jì)算過(guò)程）．
②該有機(jī)物通過(guò)紅外光譜測(cè)得含有羧基和羥基官能團(tuán)，其核磁共振氫譜中有4種峰，峰面積之比為3：1：1：1，試寫出該有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式CH₃CH（OH）COOH．

Answer 1

分析 （1）核磁共振氫譜中峰值數(shù)等于有機(jī)物中氫原子的種類數(shù)，核磁共振氫譜中只給出一種峰，說(shuō)明該分子中的H原子都是等效的，只有1種H原子；
（2）由A的核磁共振氫譜可知，分子中只有一種H原子，A分子中2個(gè)Br原子連接不同的碳原子，B與A互為同分異構(gòu)體，B分子中2個(gè)Br原子連接在同一碳原子上，結(jié)合分子中H原子種類判斷核磁共振氫譜圖的特征峰值；
（3）濃硫酸增重為燃燒生成水的質(zhì)量，堿石灰增重為生成二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)n=$\frac{m}{M}$計(jì)算有機(jī)物、水、二氧化碳的物質(zhì)的量，再根據(jù)原子守恒計(jì)算分子中C、H原子數(shù)目，結(jié)合相對(duì)分子質(zhì)量可計(jì)算O原子個(gè)數(shù)，進(jìn)而確定分子式，結(jié)合含有的官能團(tuán)與核磁共振氫譜確定結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式．

解答 解：（1）核磁共振氫譜中只給出一種峰，說(shuō)明該分子中的H原子都是等效的，只有1種H原子．
A．CH₃CH₃中6個(gè)H原子都是等效的，核磁共振氫譜中只給出一種峰，故A正確；
B．CH₃COOH中甲基中的H原子與羧基中的H原子所處化學(xué)環(huán)境不同，CH₃COOH有2種H原子，核磁共振氫譜中有2個(gè)峰，故B錯(cuò)誤；
C．CH₃COOCH₃中甲基所處化學(xué)環(huán)境不同，甲基H原子不同，有2種H原子，核磁共振氫譜中有2個(gè)峰，故C錯(cuò)誤；
D．CH₃COCH₃中2個(gè)甲基連在同一個(gè)羰基上，6個(gè)H原子都是等效的，核磁共振氫譜中只給出一種峰，故D正確，
故選：AD；
（2）由A的核磁共振氫譜可知，分子中只有一種H原子，A分子中2個(gè)Br原子連接不同的碳原子，故A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH₂BrCH₂Br，B與A互為同分異構(gòu)體，B分子中2個(gè)Br原子連接在同一碳原子上，B為CH₃CHBr₂，分子中有2中H原子，故核磁共振氫譜圖有2個(gè)峰；
故答案為：CH₂BrCH₂Br；2；
（3）①有機(jī)物的物質(zhì)的量為$\frac{1.8g}{90g/mol}$=0.02mol，n（H₂O）=$\frac{1.08g}{18g/mol}$=0.06mol，n（CO₂）=$\frac{2.64g}{44g/mol}$=0.06mol，所以有機(jī)物分子中N（C）=$\frac{0.06mol}{0.02mol}$=3、N（H）=$\frac{0.06mol×2}{0.02mol}$=6，又因?yàn)橛袡C(jī)物分子量為90，則有機(jī)物中N（O）=$\frac{90-12×3-6}{16}$=3，故有機(jī)物分子式為C₃H₆O₃，
故答案為：C₃H₆O₃；
②該有機(jī)物通過(guò)紅外光譜測(cè)得含有羧基和羥基官能團(tuán)，其核磁共振氫譜中有4種峰，峰面積之比為3：1：1：1，有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH₃CH（OH）COOH，故答案為：CH₃CH（OH）COOH．

點(diǎn)評(píng) 本題考查核磁共振氫譜、同分異構(gòu)體的書寫、有機(jī)物分子式與結(jié)構(gòu)式的確定，難度不大，清楚磁共振氫譜與有機(jī)物中氫原子的種類關(guān)系，側(cè)重于學(xué)生分析能力和計(jì)算能力的考查，題目難度不大．