有机化合物不饱和度的计算和应用

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1、有机化合物不饱和度的计算和应用上海建平世纪中学（201204）周平近两年，上海高考化学试卷中分析有机物的结构问题呈现出日益复杂的趋势，用常规思维来解决这类开放性的问题，难免会出现遗漏、差错，2004年上海卷22题难度系数高达11%，此类问题考生若能运用不饱和度来处理，就不会出现得分率低于11%的“悲惨”局面。什么是不饱和度？如同物质的溶解性可以用溶解度定量表示，弱电解质的电离程度用电离度表示一样，不饱和度是反映有机化合物不饱和程度的量化指标即缺氢程度，常用Ω表示，Ω值越大，则有机物的不饱和度越大。Ω最小值为0，如烷烃、饱和卤代烃、饱和醇与醚，这

2、些有机物中氢元素的含量已达到饱和，不能再结合氢原子。某烃CnHm与含相同碳原子数的烷烃CnH2n+2相比较，若少2个氢原子其不饱和度为1，少4个氢原子其不饱和度为2，所以CnHm的不饱和度。一、不饱和度的计算先将某化合物（本文仅讨论烃和烃的含卤、含氧衍生物）的分子式转变为只含碳氢两种元素的分子式，作为“相当的烃”，再把后者跟烷烃相比较。计算的一般方法是：（一）将每个卤素原子（X）看成H原子，氧原子（O）“视而不见”（即不予考虑），得到的分子式设为CnHm（作为相当的烃）。（二）将相当的烃的分子式CnHm与含相同碳原子数的烷烃“参照烃”CnH2n

3、+2相比较，CnHm的不饱和度。（三）举例例1求苯C6H6的不饱和度解：Ω=1/2（2×6+2-6）=4例2求氯乙烯C2H3Cl的不饱和度解：用H代替分子式中的Cl，C2H3Cl相当于C2H4，其Ω=1/2（2×2+2-4）=1例3求C4H8O2的不饱和度解：省略2个O原子，求C4H8O2的不饱和度等于求C4H8的不饱和度则Ω=1/2（2×4+2-8）=1Ω=1代表分子结构中可能有一个C=C或一个C=O双键（如羰基、醛基、羧基、酯基）或一个环状结构，Ω=2可能是2个上述结构的组合，也可能是一个C≡C键，依此类推。在Ω≥4，且碳原子数超过6时，常

4、考虑苯环（相当于1个碳环和3个C=C键的加合），各类有机物的组成、基团和不饱和度的相互关系如下表所示：表一：烃的组成与不饱和度的关系同系物烯烃环烷烃二烯烃炔烃苯的同系物烃分子组成CnH2nCnH2nCnH2n—2CnH2n—2CnH2n—6CnH2n+2—2Ω基团C=C碳环C=C2个C≡C苯环未知基团不饱和度11224Ω表二：烃的衍生物组成与不饱和度的关系同系物卤代烃一元醇醚酚醛酮羧酸酯分子组成CnH2n+1XCnH2n+2OCnH2n+2OCnH2n—6OCnH2nOCnH2nOCnH2nO2CnH2nO2基团-X-OH-O-OH苯环-CHO

5、-CO--COOH-COO-不饱和度00041111二、不饱和度的应用（一）确定已知结构的有机物分子式思维流程：结构简式计算不饱和度计算H原子数确定分子式例4（1998·上海·21）已知维生素A的结构简式可写为，式中以线示键，线的交点与端点处代表碳原子，并用氢原子数补足四价，但C、H原子未标记出来。则维生素A的分子式为__________（内容有所删减）。解析：维生素A的键线式显示其结构中有1个碳环、5个C=C键，不饱和度Ω=6，C原子数为20，H原子数=2×20+2-2×6=30，故维生素A的分子式为C20H30O。例5（2003·上海·28

6、）自20世纪90年代以来，芳炔类大环化合物的研究发展十分迅速，具有不同分子结构和几何形状的这一类物质在高科技领域有着十分广泛的应用前景。合成芳炔类大环的一种方法是以苯乙炔为基本原料，经过反应得到一系列的芳炔类大环化合物，其结构为：（1）上述系列中第1种物质的分子式为：____________……解析：第1种物质中有3个苯环、3个C≡C键，且相互间连成一个大环（其Ω=1），C原子数为24，其不饱和度Ω=3×4+3×2+1=19，H原子数=2×24+2-2×19=12，所以其分子式为：C24H12。（二）预测有机物的结构思维流程：分子式计算不饱和度

7、预测结构（基团）确定结构例6（2004·上海·22）某芳香族有机物的分子式为C8H6O2，它的分子（除苯环外不含其它环）中不可能有（）。A．两个羟基B．一个醛基C．两个醛基D．一个羧基解析：由该有机物的分子式可求出它的不饱和度Ω=6，分子中有1个苯环，其不饱和度Ω=4，余下2个不饱和度、2个碳原子。2个不饱和度的基团组合可能有三种情况：①两个C原子形成1个C≡C键、两个O原子形成2个羟基，均连在苯环上。②2个C原子形成1个羰基、1个醛基，相互连接。③2个C原子形成2个醛基，连在苯环上，三种情况中O原子数目都为2。而选项D，1个羧基的不饱和度仅为

8、1，O原子数目为2，羧基和苯环上的C已有3个价键，都不能与剩下的1个C原子以C=C键结合，故选D。例7（2004·上海·28）人们对苯的认识有一个不断