第八章现代物理实验方法在有机化学中的应用练习及答案.docx
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第八章现代物理实验方法在有机化学中的应用练习及答案
第八章现代物理实验方法在有机化学中的应用
1.指出下列化合物能量最低的电子跃迁的类型。
答案:
⑴.π-π*⑵.n-σ* ⑶.n-π* ⑷.n-σ*⑸.п-п*
2.按紫外吸收波长长短的顺序,排列下列各组化合物。
⑴.
⑵.CH3-CH=CH-CH=CH2CH2=CH-CH=CH2CH2=CH2
(3).CH3ICH3BrCH3Cl
⑷.
⑸.反-1,2-二苯乙烯顺-1,2-二苯乙烯
答案:
⑴以环己酮为基准,添加共轭双键及增加助色基都使UV吸收产生红移。
⑵以乙烯为基准,添加共轭双键及增加助色基都使UV吸收产生红移。
CH3-CH=CH-CH=CH2>CH2=CH-CH=CH2>CH2=CH2
⑶杂原子的原子半径增大,化合物的电离能降低,吸收带波长红移。
n®s*
CH3I>CH3Br>CH3Cl
⑷以苯环为基准,硝基苯增加p-p共轭,氯苯增加p-p共轭,UV吸收红移。
⑸反式异构体的共轭程度比顺式异构体更大。
反-1,2-二苯乙烯>顺-1,2-二苯乙烯
3.指出哪些化合物可在近紫外区产生吸收带.
(1)
(2)CH3CH2OCH(CH3)2(3)CH3CH2C≡CH
(4)(5)CH2=C=O(6).CH2=CH-CH=CH-CH3
答案:
可在近紫外区产生吸收带的化合物是⑷,⑸,⑹。
4、图8-32和图8-33分别是乙酸乙酯和1-己烯的红外光谱图,试识别各图的主要吸收峰:
答案:
图8-32己酸乙酯的IR图的主要吸收峰是:
①.2870-2960cm-1为-CH3,>CH2的VC-H碳氢键伸缩振动。
②.1730cm-1为VC=O羰基伸缩振动。
③.1380cm-1是-CH3的C-H弯曲振动。
④.1025cm-1,1050CM-1为VC-O-C伸缩振动。
图8-33,1-己烯的IR图主要吸收峰是①.=C-H伸缩振动。
②.-CH3,>CH2中C-H伸缩振动。
③.伸缩振动,④.C-H不对称弯曲振动。
⑤.C-H对称弯曲振动。
⑥.R-CH=CH2一取代烯。
5.指出如何应用红外光谱来区分下列各对称异构体:
(1)和CH3-C≡C-CH2OH
(2)
(3)和
⑷
(5)
答案:
(1)和CH3-C≡C-CH2OH。
前者:
νC=C:
1650cm-1,νC=O:
1720cm-1左右.。
后者:
νC=C:
2200cm-1,ν-O-H:
3200-3600cm-1。
(2)=C-H面外弯曲,反式,980-965cm-1强峰。
=C-H面外弯曲,顺式,730-650峰形弱而宽。
⑶和,在共轭体系中,羰基吸收波数低于非共轭体系的羰基吸收。
⑷中的C=C=C伸缩振动1980cm-1.中的C=C伸缩振动1650cm-1。
(5)吸收波数νC≡N>νC=C=N,νC≡N在2260-2240cm-1左右。
在C=C-H的面外弯曲振动910-905cm-1。
6.化合物E,分子式为C8H6,可使Br/CCl4溶液褪色,用硝酸银氨溶液处理,有白色沉淀生成;E的红外光谱如图8-34所示,E的结构是什么?
答案:
E,分子式C8H6,不饱和度为6,显然含有苯环(一个苯环的不饱和度为4);可使溴-四氯化碳溶液褪色表明环上侧链还含有重键C=C或C≡C;用硝酸银氨溶液处理有白色沉淀生成,说明含有-C≡C-H;至此,E的结构已经确定。
无需用到IR光谱,但IR光谱可进一步验证前面推测的正确性。
①.3300cm-1是≡C-H伸缩振动,②.3100cm-1是Ar-H的伸缩振动,③.2200cm-1是C≡C的伸缩振动。
④.1600-1451cm-1是苯环的骨架振动。
⑤.710cm-1,770cm-1表示苯环上单取代,所以化合物E的结构是:
7.试解释如下现象:
乙醇以及乙二醇四氯化碳溶液的红外光谱在3350cm-1处都有有一个宽的O-H吸收带,当用CCl4稀释这两种醇溶液时,乙二醇光谱的这个吸收带不变,而乙醇光谱的这个带被在3600cm-1一个尖峰代替。
答案:
在3350cm-1是络合-OH的IR吸收带,在3600cm-1尖峰是游离-OH吸收峰,乙醇形成分子间氢键,溶液稀释后,-OH由缔合态变为游离态,乙二醇形成分子内氢键,当溶液稀释时,缔合基没有变化,吸收峰吸收位置不变。
8.预计下列每个化合物将有几个核磁共振信号?
⑴.CH3CH2CH2CH3
(2)
(3).CH3-CH=CH2(4)反-2-丁烯
(5)1,2-二溴丙烷(6)CH2BrCl
(7)(8)2-氯丁烷
答案:
9.定出具有下列分子式但仅有一个核磁共振信号的化合物结构式。
(1)C5H12
(2)C3H6(3)C2H6O(4)C3H4(5)C2H4Br2(6)C4H6(7) C8H18(8)C3H6Br2
答案:
(1)
(2) (3)CH3-O-CH3(4)CH2=C=CH2(5)BrCH2-CH2Br
(6)CH3-C≡C-CH3(7) (8)
10.二甲基环丙烷有三个异构体,分别给出2,3和4个核磁共振信号,试画出这三个异构体的构型式。
答案:
2组信号4组信号3组信号
11.按化学位移δ值的大小,将下列每个化合物的核磁共振信号排列成序。
(1)
(2)(3) (4)
(5) (6) (7) (8)
答案:
(1) δb>δa
(2)δb>δa(3)δa>δb(4)δa>δb>δc>δd
(5) δa>δb(6)δa>δc>δb (7)δb>δ(8)δb>δa>δc
12.在室温下,环己烷的核磁共振谱只有一个信号,但在-100℃时分裂成两个峰。
试解释环己烷在这两种不同温度下的NMR图。
答案:
在室温下,环己烷的环以104-105次/秒快速转动,使命个α键质子与6个e键质子处于平均环境中,所以室温下,NMR图只有一个单峰。
当温度降至-100℃时,环己烷的转环速度很慢,所以在NMR图中可记录下α键质子和e键质子各有一个单峰。
即有两个峰。
13、化合物A,分子式为C9H12,图8-35图解-36分别是它的核磁共振普和红外光谱,写出A的结构。
答案:
分子式为C9H12,不饱和度为4,可能含有苯环(苯为4);NMR中δ=7.2处有4H表明苯环的存在,且为二取代苯环(此处只有4H,另2H被取代);δ=2.5处有一个单峰3H,说明分子中有一个无邻位氢的-CH3;δ=2.8处的2H四重峰,说明分子中存在着一个—CH2-,且其邻位有一个—CH3,受三个H的偶合裂分为四重峰;δ=1.3处的3H三重峰表明分子中存在着一个—CH3,且其邻位有一个—CH2,被二个H的偶合裂分为三重峰;同时可以看到δ1.3处3H和δ2.8处2H两组峰形相互“背靠背”,确属相互干扰偶合的质子,两者结合起来得单元结构为—CH2—CH3,可见化合物A应为甲基乙基苯,但此时属邻、间、对哪一个无法确定。
从IR光谱中:
3030处为苯环H的伸缩振动吸收;1602,1500等吸收表明苯环骨架的存在(苯环伸缩振动吸收);780,698两个吸收峰为间位二取代苯的特征吸收峰(邻、对位二取代苯只有一个吸收峰)。
所以,化合物A为:
间甲基乙基苯,其结构式如图所示。
14、推测具有下列分子式及NMR谱的化合物的构造式,并标出各组峰的相对面积。
答案:
(a)C3H7I,NMR中只有两组峰,说明分子中只有两种不等性质子。
从两组峰的峰形可以看出,是相互偶合的质子峰,d=1.8处的峰被邻位的一个H裂分为两重峰,而d=4.1处的峰被邻位的多个H裂分为多重峰(7重峰)。
在C3H7I各异构体中,只有异丙基碘的结构符合该图的要求。
所以,(a)的结构式如右图所示。
(b)C2H4Br2,分子不饱和度为0,为一饱和化合物;NMR中有两组峰,其中d=2.4处的峰被邻位一个H裂分成双峰,说明其邻位有一个—CH-;d=5.9处的峰被裂分成四重峰,说明其邻位是一个—CH3,且可以看出这两组峰是“背靠背”的相邻偶合关系。
结合相关信息,可得出化合物(b)的结构式为:
(c)C3H6Cl2,分子不饱和度为0,为一饱和化合物;NMR中有两组峰,其中d=3.7处的峰
被邻位2个H裂分成三峰,说明其邻位有一个—CH2-;d=2.1处的峰被裂分成五重峰,说明其邻位有2个—CH2-;且可以看出这两组峰是“背靠背”的相邻偶合关系。
结合相关信息,可得出化合物(c)的结构式如右图所示。
15、从以下数据,推测化合物的结构?
实验式:
C3H6O.NMR:
δ=1.2(6H)单峰.δ=2.2(3H)单峰.δ=2.6(2H)单峰.δ=4.0(1H)单峰.IR:
在1700cm-1及3400cm-1处有吸收带。
答案:
NMR中一共显示(6+3+2+1)=12H,而实验式为C3H6O,则其分子式应为:
C6H12O2,不饱和度为1,可能含一个C=C键或一个环;分子中含有O,且在IR3400cm-1处有吸收,说明分子中的确有—OH;NMR中四组质子峰均为单峰,说明分子中无相邻位置的H;IR中1700cm-1处的吸收说明分子中含有羰基-C=O;d1.2(6H)单峰说明有两个同样的—CH3;d2.2(3H)单峰表明另有一个不同的—CH3;d2.6(2H)单峰表明分子中有一个独立的—CH2-;d4.0(1H)单峰表明分子中有一个独立的—CH-。
综合上述信息得化合物可能结构有如下两种。
再仔细分析图中标2H2.6的质子,右式中CH2与强电负性氧相连,其d值应该更高(实为3.7~4.0),由此可以排除右式。
得化合物的结构式为左式。
16、有1mol丙烷和2molCl2进行游离基氯化反应时,生成氯化混合物,小心分馏得到四种二氯丙烷A、B、C、D,从这四种异构体的核磁共振谱的数据,推定A、B、C、D的结构。
化合物A:
(b.p.69OC)δ值8.4(6H)单峰。
化合物B:
(b.p.82OC)δ=1.2(3H)三重峰,1.9(2H)多重峰,5.8(1H)三重峰。
化合物C:
(b.p.96OC)δ=1.4(3H)二重峰,3.8(3H)二重峰,4.1(1H)多重峰。
化合物D:
(b.p.120OC)δ=2.2(2H)五重峰,3.7(4H)三重峰。
答案:
用1molCH3CH2CH3和2molCl2进行自由基氯化反应说明反应产物为“二氯取代丙烷”;化合物A:
(bp69℃),d值2.4(6H)单峰,说明分子中只有一种氢,6H分为两个独立的甲基,位置相同,为单峰,则A为2,2-二氯丙烷。
化合物B:
(bp88℃),d值1.2(3H)三重峰,1.9(2H)多重峰,5.8(1H)三重峰,说明分子中有三种不同的氢;d值1.2(3H)三重峰,表明邻位有—CH2-的—CH3;5.8(1H)三重峰,表明分子中有一个H,且其邻位有一个—CH2-;1.9(2H)多重峰
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- 第八 现代 物理 实验 方法 有机化学 中的 应用 练习 答案
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