Question

2002年诺贝尔化学奖的一半奖金授予了瑞士科学家库尔特维特里希，以表彰他“发明了利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结构的方法”。核磁共振技术是利用核磁共振谱来测定有机化合物结构，最有实用价值的就是氢谱，常用HNMR表示，如：乙醚分子中有两种氢原子，其HNMR谱中有两个共振峰，两个共振峰的面积比为3:2，而乙醇分子中有三种氢，HNMR谱中有三个峰，三个共振峰之间的面积比为3:2:1。
（1）请写出分子式C₄H₈在HNMR谱中两个峰面种为3:1的化合物的结构简式______。
（2）C₄H₁₀的HNMR谱有两种，其中作液体打火机燃料的C₄H₁₀的HNMR谱的两个峰的面积比为__________，结构简式__________；其同分异构体的两个峰的面种比为_________，结构简式为________________________。

Answer 1

（1）分子式为C₄H₈的同分异构体有CH₃CH₂CH=CH₂、CH₃CH=CHCH₃、CH₂=C(CH₃)₂等，还有环丁烷、甲基环内烷等环烷烃。符合“两种氢原子（两个峰）”、“两类氢原子个数为3:1（共振峰面积之比为3:1）”这两项条件的只有CH₃CH=CHCH₃、CH₂=C(CH₃)₂。
（2）作液体打火机燃料是正丁烷，正丁烷分子中有两类氢原子，个数比为3:2。所以答案为：3:2，CH₃CH₂CH₂CH₃；9:1，CH₃CH(CH₃)₂。

题示信息“乙醚分子中有两种氢原子，其HNMR谱中有两个共振峰，两个共振峰的面积比为3:2，而乙醇分子中有三种氢，HNMR谱中有三个峰，三个共振峰之间的面积比为3:2:1”中可得出两个结论：一是有机分子中氢原子和种类数跟HNMR中共振峰个数相等；二是共振峰的面积比与有机分子中各类氢原子个数有关，如乙醚分子（CH₃CH₂OCH₂CH₃）中，两类氢原子的个数比为3:2，所以两个共振峰的面积之比为3:2。