质谱是本世纪四十年代发展起来的一种测定有机化合物结构的重要手段之一。质谱仪在结构上主要有四部分
离子化 可变弧形磁场 离子收集器 记录仪 在质谱测定过程中, 试样在离子化室先变为蒸汽。离子化室是一个高真空状态(10-8 mmHg), 在离子化室有一个电子源, 可以发射高能量的电子束, 有机化合物分子受到高能电子束轰击, 便可以失去一个外层电子，变为高能分子离子, 带上一个正电荷。
M + e M+ + 2e
mv2Hev?R这些高能分子离子又可以裂解成各种各样带正电荷的阳离子, 带负电的负离子, 以及不带电的碎片。在离子化室还有一个加速装置, 正离子可被加速并进入下面的强磁场, 而负离子和中性碎片不被加速, 由真空泵抽走。质谱中的磁场是一个弧形磁场, 进入强磁场的正离子。由于它们的质荷比m/z不同, 在它们沿着弧形轨道前进的时候, 不同m/z的正离子, 弯曲程度不同。正离子作弧形运动时, 向心力(He?)与离心力mv2/R平衡。
其中H为磁场强度，R为离子运动的曲率半径，e，m，v分别为离子的电荷、质量和离子运动的速度。
1mv2?eV2 由于离子在电场为V的电场中经加速后，其动能与位能相等：
mH2R2?e2V 结合上面两式，得到：
质荷比小的阳离子, 弧的半径小, 而质荷比大的阳离子, 弧的半径大, 这样, 根据检测到的信号, 就可知道碎片的质量, 也就是说, 化合物分裂成了哪些正离子碎片, 从而根据这些碎片, 就可提供有机化合物的结构信息。
1.4.4.2 质谱图
质谱图以m/z作横坐标, 纵坐标为离子相对丰度, 以丰度最大的离子为100%（基峰）, 丰度最大的离子并不一定是分子离子。
1.4.4.3 质谱提供的信息 质谱通常用于两个方面: (a)证实两个化合物是否相同;
(b)帮助确定新化合物的结构。
质谱可以从如下几方面确定新化合物或未知物的结构
（1）给出正确的分子量（分子离子峰m/z）, 含单数N原子化合物, 分子离子峰为奇数, 其余全为偶数。
（2）根据碎片的丰度及种类,可以指出分子中有哪些结构单元存在。 （3）根据同位素丰度, 可以计算出分子中C, Cl, Br, N等原子的数目。
（4）给出结构式, 至少可以缩小到很少几种可能性。
1.4.4.4 应用质谱求元素组成
由于有机化合物分子中含有同位素元素，在分子离子峰附近还会有M+1峰。根据质谱图中分子离子峰与同位素峰的相对丰度和元素的相对同位素丰度(表7.1)可以按下式求出化合物中该元素的原子个数。 表7.1 有机化合物中常见元素的同位素丰度 元素 碳 氢 氮 氧 氟 硫 氯 溴 121丰度/% C 100 N 100 F 100 S 100 333781132C 1.08 N 0.38 18 O 0.20 34H 100 O 100 H 0.016 O 0.04 S 0.78 Cl 32.5 1416151719323579S 4.40 Cl 100 Br 100 Br 98.0 n?同位素峰的丰度1?分子离子峰的丰度元素的相对同位素丰度127碘
碳原子数n?I 100 M?1峰的丰度1?M峰的丰度1.092 例如，在自然界中，碳元素有两种同位素。同位素13C相对12C的丰度为1.08?(100-1.08)=1.092%，因此，有机化合物中C原子数n为：
n约为M+1峰相对M的丰度÷1.1。
质谱法对鉴定分子中含有Cl, Br, S原子很有用, 因这些元素含有较高两个质量单位的同位素。因此, 在含有Cl, Br, S的化合物的分子离子峰中有M+2的峰。对于含有两个Cl, Br原子的化合物, 常出现M+4的峰。
小 结
1、 1、 有机化学的概念以及与其它化学学科的区别和联系，有机化学的研究内容和任务。 2、 2、 有机化合物在结构、性质上的特点；同系列与同分异构现象；有机化合物构造式
的表示方法，理解每种表示方法的优缺点。
3、 3、 重点讲解了有机化合物中的共价键（碳原子的杂化方式、成键方式、键长、键角、
键能、键矩、偶极矩、诱导效应和断裂方式等）。 4、 4、 有机化合物中的各个官能团的结构及其分类。 5、 5、 通过学习，掌握有机化合物的系统命名法规则。
思 考 题
1.1 什么是同系列与同分异构现象？ 1.2 什么叫诱导效应？
1.3 影响有机化学反应活性的主要因素有哪些？
1.4 在沸点、熔点和溶解度方面，有机化合物和无机盐有哪些差别？
1.5 正丁醇的沸点(118℃)比它的同分异构体乙醚的沸点(34℃)高得多，但这两个化合物在水中的溶解度却
相同(每100克水溶解8克)，怎样说明这些事实？
1.6根据共价键的断裂方式推测反应机理的可能类型有哪些？
习 题
1.1 用系统命名法命名下列化合物。
OH(1)
CH3CH2CHCHCHOHCH3CH2CH2CH3
(2)
CH3CH2OHCHCHCHCH2CH2CH2CH3CH3Cl
(3)
CH3CH2OHCHCHCHCH2CH2CH2CH3CH3CH2CH2CH3(4)
CH3CH2CH2CH3CHCHCH2CHOCH3 (6)
COOHCH3NH2
(5)
COOHCH3CH3
(8)
(7)
COOHNH2NO2COOH
(10)
NO2NH2
(9)
COOHCH3
(11)
COOH(12)
NH2
(13)
H2NSO3HClCH3
(14)
EtMeCCn-Bun-Pr
1.2 写出下列化合物的结构式。 （1）4-乙基-4-氯-己酸-4-甲基戊酯 （2）N-（2-氨基丁基）-4-甲氧基苯胺 （3）2,6,6-三甲基双环[3.1.1]-2庚烯 （4）3-（1-甲基-8氨基-2-萘基）丁酸
1.3 写出的（1）CH4O （2）CH2O （3）CH2O2 （4）CH5N （5）CH2Br可能结构式并指出上述
每一结构式中的官能团。
1.4 下列化合物有无极矩？如有指出其方向。
（a）CH2Cl2 （b）CH3Cl （c）CH3OH （d）CF2Cl2
H3CCCCH3CH3ClCl (g)C2H5OH (e) CH3CH2Br (f)
1.5 化合物Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ都是NH3的衍生物，存在于某些鱼的分解产物中。预测这三者中哪一个在水中的溶解度最小？
CH3NH2 (CH3)2NH (CH3)3N
Ⅰ Ⅱ Ⅲ 1.6 写出下列各化合物构型异构体。 (1) (2) n-BuEtEtCCCi-PrMeHCCCC
PhCH3(3)
CH3n-BuCMe
(4)
H3CHOOCCH3COOH
(6)
H3CCClCCl CH3(5)
COOH1.7 将下列化合物按酸性强弱排列成序
CH3
(1)CH3COOH (2)CH3OCH2COOH(3)FCH2COOH(4) (CH3)2NCH2COOH
+2 脂肪烃化合物
内容提要
本章介绍烷烃、烯烃和炔烃的结构、命名、性质及其在有机制备、有机分析等各
方面的应用；利用反应活性中间体(碳正离子、碳负离子、自由基)解释反应机理； 掌握对映异构体、手性以及手性拆分的概念；了解不对称合成的概念。培养灵活运 用所学脂肪烃的知识科学地发现和理解新的有关脂肪烃的反应，且应用于工业生产中。
只含碳、氢两种元素的化合物叫做烃或者碳氢化合物。 烃类化合物可以根据它们的分子结构特征再进一步分类(见表2.1)。
表2.1 烃的分类及结构特征 分 类 脂 肪 烃 饱和烃 不饱 和烃 脂 环 烃 芳烃 单环芳烃 CnH2n-6 含一个芳环的碳环 环 烃 单环烃 多环烃 螺环烃 CnH2n—2 两个环共用一个碳原子 烷烃 烯烃 炔烃 环烷烃 环烯烃 桥环烃 分子式通式 CnH2n+2 CnH2n CnH2n—2 CnH2n CnH2n—2 CnH2n—2 结构特征 含饱和C－C单键 含不饱和C?C双键 含不饱和C?C叁键 含饱和碳环 含带双键的碳环 两个环共用两个以上碳原子 实 例 CH3CH3 乙烷 CH2?CH2 乙烯 CH?CH 乙炔 C6H12 环己烷 C6H10 环己烯 双环[2.1.1]己烷 螺[4.4]壬烷 苯 多环芳烃 CnH2n-12 含两个或以上芳环 萘CH三苯甲烷 非苯芳烃 含有结构和性质与苯环相似的芳烃 薁
2.1 脂肪烃的结构
脂肪烃是只含有碳氢两种元素的开链烃。根据分子中碳氢元素组成，脂肪烃又可分为饱和烃和不饱和烃。饱和烃又称为烷烃，它的分子式通式为CnH2n+2。不饱和烃的不饱和程度用不饱和度表示。 每增加一个不饱和键，分子中氢原子数减少2。 凡与烷烃分子式通式CnH2n+2比较，氢原子数目少2，就称为一个不饱和度。 例如，乙烯的不饱和度是1，乙炔的不饱和度是2。 但是，应该注意，环烷烃虽然是饱和烃，但它的分子式通式比烷烃少两个氢原子。因此，在分析分子结构与不饱和度的关系时，应考虑碳环占有一个不饱和度。 对于化合物的不饱和度(环加π键数)，可用下式计算：
F = [∑某元素的原子个数 ×(化合价-2) /2] +1
例1：计算苯的不饱和度。
解：苯分子中有6个碳原子(4价)和6个氢原子(1价)，根据上述公式计算，
F=[6C ×(4-2)+ 6H ×(1-2)]/2+1 = 4 那么，苯的不饱和度是4。
例2：计算萘的不饱和度。
解：萘分子中有10个碳原子(4价)和8个氢原子(1价)，根据上述公式计算，
F=[10C×(4-2)+ 8H×(1-2)]/2+1=7 那么，萘的不饱和度是7。
2.1.1 烃的电子结构特点
有机化合物的结构应该从不同层次来考虑。只有分别从原子，分子和电子的角度来分析化合物的结构特点，才有可能深入了解有机化合物的性质以及结构与性质的关系。 2.1.1.1 烃类化合物中的?电子与?电子
1、 1、 烷烃中?电子的饱和性与烷烃的结构
在烷烃分子中，碳原子处于sp3杂化态，相邻两个碳原子各以一个sp3杂化轨道相互重叠形成C－C ?键，碳原子以sp3杂化轨道与氢原子的s轨道相互重叠形成C－H ?键。ζ键沿键轴呈圆柱形对称，故形成ζ键的两原子可绕ζ键轴旋转而可能导致分子中原子空间位置不同。烷烃分子中各碳原子的结构都可以用四面体模型来表示。