Organic analysis · case 01

证据拼图：谁是未知有机物？

样品编号 O-17

化学家通常不会只凭一种仪器“猜”结构：每一项检测都提供一块限制条件。请依次读取证据，再把它们拼成对样品 O-17 的合理判断。

任务：用四类证据判断 O-17 的分子式和类别。目标不是背峰位，而是学会追问：这一条数据排除了什么？又支持了什么？

01打开四份检测记录

C · H · O

燃烧后检测到 CO₂ 和 H₂O；样品中碳、氢、氧的质量分数如下。

C 59.9%　H 13.4%　O 26.7%

把 100 g 样品换算为物质的量：C≈5.0 mol，H≈13.4 mol，O≈1.67 mol；约为 3 : 8 : 1。元素分析给出组成比例，但还不能独自告诉我们原子的连接方式。

MS · m/z

电子轰击后，横轴是质荷比 m/z；需结合谱图确认分子离子峰，不能只把最高 m/z 峰当作分子离子峰。

M⁺· 峰：m/z = 60　　强碎片峰：m/z = 45、43

若分子离子峰对应完整分子，则相对分子质量约为 60。这与 C₃H₈O（3×12+8×1+16=60）吻合；45、43 是碎裂后留下的片段，不要把它们误当分子式。

IR · cm⁻¹

分子中的化学键会吸收特定频率的红外光。这里最值得关注的是一段又宽又强的吸收带。

IR（示意，波数由左向右减小）

¹H NMR（简化分组示意，非按比例谱轴）

3200–3600 cm⁻¹ 的宽峰常提示 O—H 键；羰基 C=O 常在约 1700 cm⁻¹ 附近有很强吸收，而本样品没有。这使“含羟基的醇”比“醛或酮”更可信。

¹H NMR · ppm

氢原子所处化学环境不同，信号位置不同；峰面积积分可粗略反映该类氢的相对数目。

积分比约 6 : 1 : 1　　最强一组在约 1.2 ppm

一个 6H 信号表示两个环境相同的 CH₃；再配合一个 CH（1H）和一个可交换的 —OH（1H），与 (CH₃)₂CHOH 相符。本图按化学环境分组，不画自旋裂分；一组信号可以含多条峰线，不能把峰线数当成氢环境数。

回答：由哪些元素组成？比例如何？它擅长给出最简比或组成约束。

回答：分子大约多重？易碎成哪些片段？分子离子峰是重要线索，碎片峰也能提示局部结构。

回答：有什么官能团？氢原子分成几类？它们把“分子式”进一步收紧为“结构”。

严谨提醒：真实鉴定通常需要多份谱图互相印证；本互动数据经过教学化简。谱图是证据，不是孤立的答案。