Question

2002年諾貝爾化學獎的一半獎金授予了瑞士科學家庫爾特維特里希，以表彰他“發明了利用核磁共振技術測定溶液中生物大分子三維結構的方法”。核磁共振技術是利用核磁共振譜來測定有機化合物結構，最有實用價值的就是氫譜，常用HNMR表示，如：乙醚分子中有兩種氫原子，其HNMR譜中有兩個共振峰，兩個共振峰的面積比為3:2，而乙醇分子中有三種氫，HNMR譜中有三個峰，三個共振峰之間的面積比為3:2:1。
（1）請寫出分子式C₄H₈在HNMR譜中兩個峰面種為3:1的化合物的結構簡式______。
（2）C₄H₁₀的HNMR譜有兩種，其中作液體打火機燃料的C₄H₁₀的HNMR譜的兩個峰的面積比為__________，結構簡式__________；其同分異構體的兩個峰的面種比為_________，結構簡式為________________________。

Answer 1

（1）分子式為C₄H₈的同分異構體有CH₃CH₂CH=CH₂、CH₃CH=CHCH₃、CH₂=C(CH₃)₂等，還有環丁烷、甲基環內烷等環烷烴。符合“兩種氫原子（兩個峰）”、“兩類氫原子個數為3:1（共振峰面積之比為3:1）”這兩項條件的只有CH₃CH=CHCH₃、CH₂=C(CH₃)₂。
（2）作液體打火機燃料是正丁烷，正丁烷分子中有兩類氫原子，個數比為3:2。所以答案為：3:2，CH₃CH₂CH₂CH₃；9:1，CH₃CH(CH₃)₂。

題示信息“乙醚分子中有兩種氫原子，其HNMR譜中有兩個共振峰，兩個共振峰的面積比為3:2，而乙醇分子中有三種氫，HNMR譜中有三個峰，三個共振峰之間的面積比為3:2:1”中可得出兩個結論：一是有機分子中氫原子和種類數跟HNMR中共振峰個數相等；二是共振峰的面積比與有機分子中各類氫原子個數有關，如乙醚分子（CH₃CH₂OCH₂CH₃）中，兩類氫原子的個數比為3:2，所以兩個共振峰的面積之比為3:2。