【化学】2023-2024学年鲁科版选择性必修二 微项目3 青蒿素分子的结构测定—晶体在分子结构测定中的应用课件.pptx
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1、微项目微项目 青蒿素分子的结构测定青蒿素分子的结构测定晶体在分子结构测定中的应用课程标准1知道分子的结构可以通过波谱、晶体X射线衍射等技术进行测定。2了解测定分子结构的一般思路与方法,认识晶体对于分子结构测定的独特意义。3体会分子结构测定对于建立与优化物质结构理论模型,认识、解释和预测物质性质具有重要价值学法指导1.通过阅读教材项目活动1,了解利用晶体测定分子结构的意义。2通过项目活动2,学会借助晶体X射线衍射测定分子结构的基本思路。3通过动手实践,了解有机物分子间原子的连接与成键情况1.测定分子结构及组成的方法(1)质谱法:用电场和磁场将运动的离子(带电荷的原子、分子或分子碎片,有分子离子、
2、同位素离子、碎片离子、重排离子、多电荷离子、负离子和离子分子相互作用产生的离子)按它们的质荷比分离后进行检测的方法。可以进行相对分子量测定、化学式的确定及结构鉴定等。(2)红外光谱法:将分子吸收红外光的情况用仪器记录就得到该试样的红外吸收光谱图,利用光谱图中吸收峰的波长、强度和形状来判断分子中的基团,对分子进行结构分析。(3)核磁共振谱法:NMR是研究原子核对射频辐射的吸收,它是对各种有机和无机物的成分、结构进行定性分析的最强有力的工具之一,有时亦可进行定量分析。(4)X射线衍射法:使用X射线探测某些分子或晶体结构的科研方法。2分子空间结构的测定程序分析图像测定晶胞参数推算原子坐标计算原子距离
3、判断化学键及其类型确定分子结构。3借助晶体X射线衍射测定分子结构的基本思路参数位置坐标学思用某气态有机物X只含C、H、O三种元素,已知下列条件,现欲确定X的分子式,所需最少条件是()X中含碳质量分数X中含氢质量分数X在标准状况下的体积X对H2的相对密度X的质量AB CD答案:B解析:由C、H质量分数可推出O的质量分数,由各元素的质量分数可确定X的实验式,由相对密度可确定X的相对分子质量,由相对分子质量和实验式可确定X的分子式。项目活动项目活动1了解利用晶体测定分子结构的意义了解利用晶体测定分子结构的意义1青蒿素的组成与结构的测定我国研究人员从1973年初开始测定青蒿素的组成与结构。首先,研究人
4、员利用高分辨质谱仪测定出青蒿素的相对分子质量为282.33。结合元素分析,确定其分子式为C15H22O5。红外光谱实验结果表明,青蒿素分子中确实含有酯基和过氧基团。结合核磁共振谱图提供的关于碳、氢原子的种类和数量的信息,研究人员推定了青蒿素中甲基、过氧基团、带有酯基的六元环等部分结构片段。1975年,研究人员采用晶体X射线衍射的方法,确定了青蒿素的分子结构。2在探究青蒿素分子组成和结构的过程中,科研人员使用的测定方法及获得的分子组成和结构的信息测定方法获得的分子组成和结构的信息高分辨质谱仪测定出青蒿素的相对分子质量,结合元素分析,确定其分子式为C15H22O5氧化还原反应实验 青蒿素具有含过氧
5、基团的倍半萜内酯结构红外光谱青蒿素分子中确实含有酯基和过氧基团核磁共振谱图结合提供的关于碳、氢原子的种类和数量的信息,推定了青蒿素中甲基、过氧基团、带有酯基的六元环等部分结构片段晶体X射线衍射确定了青蒿素的分子结构3.借助晶体测定分子结构的独特意义测定分子空间结构最普遍的方法是晶体的X射线衍射,利用数学和物理知识对衍射所得图像进行复杂处理,可以测定晶体的晶胞参数(用于描述晶胞大小和形状的数据),推算得到晶胞中所有原子的坐标,从而计算出原子间的距离,判断哪些原子间存在化学键以及化学键的类型,确定分子的空间结构。互动探究问题1假设一个实验样品尺寸的数量级为104m、原子直径的数量级为1010m,请
6、估算这个实验样品中的原子数目。问题2上述材料中用到了哪些方法测定青蒿素分子的组成和结构?这些方法主要有什么用途?提示:质谱法测定相对分子质量红外光谱法测定官能团核磁共振氢谱测定有机物分子中碳、氢原子的种类和数目比晶体X射线衍射确定分子空间结构典例示范典例1(双选)我国科学家屠呦呦因发现植物黄花蒿叶中含有抗疟疾的物质青蒿素而荣获2015年诺贝尔生理学或医学奖。科学家对青蒿素的结构进行进一步改良,合成了药效更佳的双氢青蒿素、蒿甲醚。下列说法错误的是()A利用黄花蒿叶研究青蒿素结构的基本步骤为分离、提纯元素分析确定实验式测定相对分子质量确定分子式波谱分析确定结构式B、的反应类型分别为氧化反应、取代反
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