核磁共振氢谱条件下的同分异构体解析

【高考化学·考试大纲】了解确定有机物结构的化学方法和物理方法(如核磁共振氢谱)。

【课程标准·学业要求】(1)知道核磁共振等现代仪器分析方法在有机化合物分子结构测定中的应用。(2)能说出测定有机化合物分子结构的常用仪器的分析方法,能结合简单图谱信息分析判断有机化合物的分子结构。

1.[16 全国Ⅱ,38]()分子核磁共振氢谱显示为______组峰,峰面积比为______。

2.[18 全国Ⅱ,36]化学式为C6H10O4(M=146g/mol)的同分异构体F,7.30g的F与足量饱和碳酸氢钠溶液反应可释放出2.24L 二氧化碳(标准状况),核磁共振氢谱为三组峰,峰面积比为3∶1∶1的结构简式为_________。

3.[17 全国Ⅱ,36]A(C2H4O)的核磁共振氢谱为单峰;A的结构简式为__________。

4.[18全国I,36]写出与C2H5OOC-CH2-COOC2H5互为同分异构体的酯类化合物的结构简式(核磁共振氢谱为两组峰,峰面积比为1:1)________________________。

5.[16 全国Ⅰ,38]具有一种官能团的二取代芳香化合物W是的同分异构体,0.5molW与足量碳酸氢钠溶液反应生成44gCO2,W共有______种(不含立体结构),其中核磁共振氢谱为三组峰的结构简式为_________。

6.[18 全国Ⅲ,36]X与D(HC≡CHCH2COOC2H5)互为同分异构体,且具有完全相同的官能团。X的核磁共振氢谱显示三种不同化学环境的氢,其峰面积之比为3∶3∶2。写出3种符合上述条件的X的结构简式________________________________________。

7.[14 全国Ⅰ,38]F()的同分异构体中含有苯环的还有______种(不考虑立体异构),其中核磁共振氢谱为4组峰,且面积比为6∶2∶2∶1的是___________(写出其中一种的结构简式)。

8.[17 全国Ⅰ,36]芳香化合物X是F(C6H5c C≡CCOO-C2H5)的同分异构体,且能与饱和碳酸氢钠溶液反应放出CO2,其核磁共振氢谱显示有4种不同化学环境的氢,峰面积比为6∶2∶1∶1,写出2种符合要求的X的结构简式____________。

核磁共振氢谱与等效氢原子分析法

核磁其振氢谱(1H-NMR):不同化学环境的氢原子,在谱图上出现不同的波峰[称化学位移(δ)]。

①波峰数等于不同化学环境的氢原子种数(即不等效氢原子的种数)；②不同波峰的面积之比,表示不同氢原子的数值比。

试题中,核磁共振氢谱的波峰数=不等效氢原子的种数=一(氯)取代物的数目。

【考型1】★核磁共振氢谱分析

1-1【.例题】[16 全国Ⅲ,38]芳香化合物F是的同分异构体,其分子中只有两种不同化学环境的氢,数目比为3∶1,写出其中3种的结构简式____________________________。

【解析】按建模方法分析:

(1)确定可能的结构:根据分子式(C8H8Cl2)属于芳香化合物,该同分异构体除苯环外,其余结构,以饱和链状连在苯环上。

(2)确定对称占位的氢原子数:分子中共有8个氢原子,根据氢谱中的数目3∶1,将氢原子还原,氢原子的数目占位值为“6+2”,分配这些氢原子数可知,6(对称位上有2个CH3)+2(苯环对称位上有2个H)。

(3)根据以上两点,分析在苯环上共有6个位置,在对称位上有2个甲基、2个氢原子,余下2个位置氯原子(可能在对称位上,也可能在不在对称位上即在对称轴上),得出结构如下。前三种Cl原子在对称位上,后两种Cl原子不对称,在对称轴上。

答案:

1-2.[17 全国Ⅱ,36]B(C3H8O)的核磁共振氢谱为三组峰,峰面积比为6∶1∶1。B的化学名称为_________。

【考型2】多官能团结构中同分异构体的写法(www.xing528.com)

2.[15 全国Ⅱ.38]戊二酸的同分异构体中能同时满足下列条件的共有_____种(不含立体异构):

①能与饱和NaHCO3溶液反应产生气体;②既能发生银镜反应,又能发生皂化反应。

其中核磁共振氢谱显示为3组峰,且峰面积比为6∶1∶1的是_____________(写结构简式)。

【考型3】★苯环上的取代基与等效氢的对称性

3.【例题】[17 全国Ⅱ,36](1)D(C7H8O2)的苯环上仅有两种不同化学环境的氢;1molD可与1molNaOH或2molNa反应。D的结构简式为____________。

(2)L是D[分子式为C7H8O2]的同分异构体,可与FeCl3溶液发生显色反应,1mol的L可与2mol的Na2CO3反应,L共有_____种;其中核磁共振氢谱为四组峰,峰面积比为3∶2∶2∶1的结构简式为__________、____________。

【解析】(1)根据分子式D(C7H8O2),可知不饱和度为4,除苯环外,其余为链状;审题“D的苯环上仅有两种不同化学环境的氢”,可知[在苯环对位上有两个不同的取代基;“1molD可与1molNaOH或2molNa反应”,根据(见建模)说明有机物的酸性强弱,结合O能形成的官能团判断,NaOH能与酚反应,而不能与醇羟基反应,Na与酚羟基和醇羟基均能反应;可以推出D为(2)L与FeCl3溶液发生显色反应(见建模)说明有酚羟基,1molL可与2molNa2CO3反应(见建模)有2个酚羟基,则L的结构中含有2个酚羟基和一个甲基;分析L共有同分异构体的种数,采用(见建模:“定一移一”]的方法书写,“定一”先把二个酚羟基连在苯环上,有邻、位和对三种情况,此为母体,再在苯环上引入甲基,分别对应的同分异构体的数目析,可得出。类似于的两种情况A为-CH3、B为-OH。

答案:(1)(2)6

一、★核磁共振氢谱分析

1.确定可能的结构

根据分子式与不饱和度的关系或信息确定可能的分子结构,可能是环状或链状、双键数、官能团等。

2.确定对称占位的氢原子数

根据分子中的氢原子数和氢谱的比值,还原成各个等效氢原子的数目。例如:核磁共振氢谱三组峰的面积比为2∶2∶1;①当分子为C10H10O4,峰的面积比值的公约数为2,还原等效的氢原子数为4+4+2,公约数为2,表示存在一个镜像对称,且对称轴上无氢原子,如:②当分子为C6H5Cl,峰的面积比值无公约数,还原等效的氢原子数为2+2+1。为:2种,3种和1种,共有6种;分析核磁共振氢谱下的特定结构,核磁共振氢谱峰面积比为3∶2∶2∶1,分配氢原子为:3(1个-CH3)∶2(2个-OH在对称位)∶2(苯环上有2个H在对称位)∶1(苯环上还有一个H在对称轴上),根据苯环上等效氢原子或取代物侧链种数的分

3.确定对称结构

根据氢谱中占位的氢原子数,按下列方式,确定分子的对称结构。

在平面线型的对称结构中,当分子中有一个结构的一般放在对称轴上,当分子结构中有两个对称结构时一般放在对称轴的两边的对称位置上(如上左图);当分子结构中有四个对称结构时,一般放在对称面的位置(如上右图)。

含等效氢原子的种数越小,分子的对称性越高。还要考虑立体笼状结构和环状结构。

氢谱中每个峰值占位的氢原子数分析如下:为“3n”时可能有n个对称的(-CH3);为“2n”时可能有n个对称的(CH2)或2n个对称位置上的(-H),为1时为不对称位置上或对称轴上的单(-H)。

苯环的几种对称轴情况:

二、核磁共振氢谱与芳香族化合物的结构分析

苯环上一取代物的数目,常常用于确定苯环上取代基的位置,核磁共振氢谱常用于考查芳香族化合物同分异构体的结构,设取代基-A上核磁共振氢谱峰值面积为δA,同分异构体的分析如下表:

注意用对称方法与核磁共振氢谱峰值面的关系分析。