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1、重要有机物的物理性质,编辑单位：化学与环境学院082 编辑：梁仕娣 王 怡,羧酸的物理性质,硝基化合物、胺,酰卤、酸酐、酯、酰胺,醇 酚 醚 醛、酮,醇酚醚,分子中含有(-OH,hydroxy group)的化合物称为醇或酚,羟基和脂肪族碳链直接相连的化合物称为醇,醇的基本结构：,甲醇的结构：,醇的物理性质,：,5、醇的溶解度：,甲、乙、丙醇与水以任意比混溶（与水形成氢键的原因）；C4以上则随着碳链的增长溶解度减小（烃基增大，其遮蔽作用增大，阻碍了醇羟基与水形成氢键）；分子中羟基越多，在水中的溶解度越大，沸点越高。如乙二醇（bp=197）、丙三醇（bp=290）可与水混溶。,酚的物理性质,羟基
2、直接和芳环相连的化合物称为酚,各种酚：,对苯二酚 （1，4-苯二酚）,均苯三酚 （1，3，5-苯三酚）,对甲苯酚,2，4，6-三硝基苯酚,-萘酚,邻羟基苯甲酸,酚的结构：,P- 共轭体系,氧原子上电子密度向苯环偏移 氧吸引OH成键电子的能力 OH键极性 给出质子的能力 p共轭的+C效应CO键极性 OH被取代能力，苯环亲电取代反应活性 p共轭酚这种特殊的烯醇式结构稳定性,大多数酚为固体，少数烷基酚为高沸点液体。酚微溶或不溶于水，而易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。随着羟基数目增多，多元酚在水中的溶解度增大。纯净的酚是无色的，但酚羟基容易被空气中的氧缓慢氧化而带有不同程度的黄色或红色 酚分子间能形成氢键
3、，分子有极性，能与水分子形成氢键。所以m.p.，b.p.，在水中的溶解度S均大于相应的芳烃，且随酚羟基数目的增多而增大。 邻硝基苯酚的 m.p.，b.p.，在水中的溶解度S均低于同分异构体对硝基苯酚，这是因为邻硝基苯酚形成分子内氢键，而对硝基苯酚则形成分子间氢键，所以前者分子间作用力小于后者。,邻硝基苯酚，通过分子内氢键形成六元螯合物，沸点低。,对硝基苯酚，通过分子间氢键形成缔合分子，沸点高。,醚的物理性质,甲醚的结构：,结构：,醚的4点物理性质： 1、极性大小导致：沸点低于 醇，芳醚的沸点较高。 2、无分子间氢键，沸点与烃相近，液态醚有挥发性，易燃易爆。,3、脂肪醚的水溶性不好，但,全溶于水
4、可与水形成氢键,4、IR谱 C-O 10501300cm-1,1HNMR谱,=3.5,0，分子有极性，但分子间不能缔合，所以沸点与相对分子质量相当的烃接近。与水分子间能形成氢键，在水中的溶解度与相对分子质量相当的醇接近。 醚一般微溶于水，易溶于有机溶剂。由于醚的化学性质不活泼，因此是良好的溶剂，常用来提取有机物或作有机反应的溶剂。,例如： b.p.() CH3(CH2)5OH 157 CH3O(CH2)4CH3 100 CH3(CH2)5CH3 98 S(g/100gH2O) CH3(CH2)3OH 7. 9 CH3 CH2 OCH2CH3 7. 5,醛和酮,物理性质,部分醛和、酮物理性质,分
5、类： 根据烃基的不同，可将醛、酮分为： 脂肪族醛、酮，芳香族醛、酮； 饱和醛、酮，不饱和醛、酮； 根据醛、酮分子中羰基的个数，可分为： 一元醛、酮，二元醛、酮等； 根据酮羰基所连的两个烃基是否相同，分为： 单酮，混酮。,物态：CH2O为气体；C2C12醛、酮为液体；C13以上醛、酮为固体。 沸点：与分子量相近的醇、醚、烃相比，有b.p：醇醛、酮醚烃。 原因：a. 醇分子间可形成氢键，而醛、酮分子间不能形成氢键； b. 醛、酮的偶极矩大于醚、烃的偶极矩：,溶解度：与醇相似。低级醛、酮可溶于水；高级醛、酮不溶于水。 因为醇、醛、酮都可与水形成氢键：,光谱性质 IR： C=O 17001740cm1
6、 羰基的伸缩振动吸收峰。 NMR：CHO 醛质子约10附近。,CO：16801850cm-1（很强峰）； 注意：丙酮的CO为1715 cm-1，乙醛的CO为1730 cm-1。 CH（醛）：2720cm-1（中等强度尖峰）。 讨论： 不同羰基的大致吸收位置：,IR光谱：,I效应、环张力等使CO波数升高；共轭效应使CO波数波数降低,例1：正辛醛的红外光谱 例2：苯乙酮的红外光谱,沸点：与分子量相近的醇、醚、烃相比，有b.p：醇醛、酮醚烃。 因为羰基的极性，醛和酮是极性化合物，因此分子间产生偶极-偶极吸引力。 沸点: (1)比相应分子量的非极性烷烃要高。 (2)比相应分子量的醇要低。这是由于偶极-
7、偶 极的静电吸引力没有氢键强。例如：,沸点,羧酸的物理性质,1、状态： C1C3 有刺激性酸味的液体，溶于水。 C4C9 有不愉快的臭味（丁酸为脚臭味）， 难溶于水。 C9 腊状固体，挥发性较低，无气味。,2、沸点：,二聚体的形式存在,羧酸是极性化合物，其沸点比相同相对分子质量的醇还要高。这是由于羧酸分子以二聚体的形式存在，而且它的氢键要比醇的牢固 乙醇：46 bp 78.5C 氢键键能：25 kj / mol 甲酸：46 bp 100.7 C 氢键键能：30 kj / mol,熔点：C4开始熔点随着相对分子质量增加，且呈交替上升趋势。一般偶数碳较相邻的奇数碳原子酸的熔点要高。,一般二元和多元
8、酸易溶于水，羧酸一般均溶于极 性较小的有机溶剂如乙醚、乙醇、苯等,3、溶解度 四个碳以下的酸可和水任意比例混合。 烃基 溶解度,4、红外光谱（IR） 羧酸的官能团是-COOH，它的红外光谱特征吸收峰主要体现在羧基的O-H、C=O、C-O键的振动吸收。 O-H键的伸缩振动吸收为33002500cm-1 ，峰形较宽。 这是受羧酸二聚体氢键的影响所致。 C=O键的伸缩振动吸收在17001680cm-1 范围内， 是受双键共轭影响。,C-O键伸缩振动在14001100cm-1区域出现较强且宽 的吸收峰。,5、核磁共振 羧酸中羧基的质子由于受两个氧原子的吸电子诱导作 用，屏蔽作用降低，化学位移出现在低场
9、，其=1013（在强极性溶剂中该峰不出现）。-质子 受羧基吸电子影响，核磁共振吸收峰向低场偏 移，其 =2.02.5,1、物态：低级的酰卤和酸酐有刺激性臭味的无色液体。 高级的酰卤和酸酐为白色固体。 低级酯为易挥发而具有香味的无色液体。 如：乙酸戊酯有梨的香味，丁酸甲酯有菠萝的香味。 酰胺中除了甲酰胺之外均为固体。,羧酸衍生物,2、沸点、熔点 酰卤 、酸酐、酯的b.p、m.p都 M 相近的羧酸 原因：酰卤 、酸酐、酯 没有分子间的氢键缔合作用。,酰胺相应的羧酸 原因：酰胺的氨基上的氢原子可在分子间形成较强的氢键。,随着酰胺的-NH2上的H被取代，分子间的氢键缔合作用将逐渐 ，以致不能发生氢键
10、缔合，其沸点和熔点都。,3.溶解度 酰卤、酸酐和酯不溶于水，但低级酰卤、酸酐遇 水则分解。低级酰胺 溶于水，随着M，溶解度。 4、红外光谱（IR） 吸电基使吸收峰向高频区移动， 供电基使吸收峰向低频区移动。,酰胺 N - 一取代酰胺 N - 二取代酰胺,酸酐：C=O有两个伸缩振动吸收峰在1800cm-11850cm-1区域和1740cm-11790cm-1区域。两个峰相隔约60 cm-1。C-O的伸缩振动吸收峰在1045cm-11310cm-1。,酰氨：C=O伸缩振动吸收峰低于酮，在1630cm-11690cm-1区域。N-H伸缩振动吸收峰在3050cm-13550cm-1区域内。,酯的C-O
11、在1050cm-11300cm-1区域有两个强的伸缩振动吸收峰。可区别于酮。,酯：C=O伸缩振动吸收峰稍高于酮，在1735cm-11750cm-1区域。如和芳基相连则降至1715cm-11730cm-1,4、核磁共振 在羧酸衍生物中，羰基邻近质子受羰基的影响，其化学位移向移动。,酰氨中CONH的质子吸收峰出现在58的范围内。 其吸收峰宽而矮,硝基化合物的物理性质 硝基化合物的偶极矩较大。 沸点比相应的卤代烃高。 多硝基化合物具有爆炸性。如：TNT炸药、 2,4,6-三硝基苯酚(俗称：苦味酸)。 液体硝基化合物是良好的有机溶剂。 有毒。 比重大于1。,含氮有机化合物,1、沸点 相应M 胺 烃、醚
12、 原因：胺分子中能形成氢键，是极性分子 胺 醇 原因：氢键比醇的弱 叔胺分子不存在氢键，其沸点低于相应的伯、仲胺。,胺的物理性质,2、溶解度 比相应的醇要大。 原因：胺分子与水分子之间产生氢键缔合的能力大于胺分子间的缔合，所以低级胺都易溶于水。 C6以上的胺溶解度降低。,伯胺和仲胺在35003400cm-1有弱的但很有特征的N-H伸缩振动吸收，伯胺有2个吸收峰，仲胺有1个吸收峰，叔胺没有伸缩振动吸收峰。 伯胺N-H弯曲振动吸收峰在16501580cm-1，可以作为鉴定伯胺的依据，仲胺的弯曲振动很弱不能鉴定。 脂肪胺的C-N伸缩振动在12501020cm-1 芳香胺在13801250cm-1,3、红外光谱,参考文献：系统有机化学 有机化学第四版,
