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不饱和度的计算和应用 有机化合物不饱和度的计算 王晓波 内蒙古，赤峰市，巴林左旗，林东一中化学组 025450 摘要：不饱和度揭示了有机物组成与结构的隐性关系和各类有机物间的内在联系，是推断有机物可能结构的一种新思维和新方法。本文定义了不饱和度的概念，整理与归纳了各种计算有机化合物不饱和度的公式和方法，同时运用例题阐述了不饱和度在确定有机化学的结构方面有很重要的应用。因此，掌握了有机物不饱和度的计算方法，为确定有机物的结构打下了坚实的理论基础，务必要加强这方面的学习与总结。 关键词：有机化合物；不饱和度；计算与应用 一、不饱和度的概念 分子式为CnHm的烃及分子式为CnHmOx的烃的衍生物，若mlt;2n+2，则该烃及其烃基就具有一定的不饱和度（用希腊字母Ω表示）。不饱和度又称缺氢指数或者环加双键指数，是有机化合物分子不饱和程度的量化标志，即有机化合物分子中与碳原子数相等的开链烷烃相比较，每减少2个氢原子，则有机物的不饱和度就相应的增加1。 二、不饱和度的计算 与饱和烃及其衍生物相比，分子中每减少2个一价原子，对应分子结构就多出1个不饱和度(Ω)，分子结构中就多出一个双键或增加1个环。这里所指的双键相当于1个不饱和度(Ω)，它包含碳碳、碳氮、氮氮、碳氧双键；叁键相当于2个不饱和度(Ω)，它包含碳碳、碳氮叁键；环相当于1个不饱和度(Ω)，它包含三元环、四元环、五元环等等。 1、烃及其含氧衍生物 化学式为CxHyOz的烃的含氧衍生物，其分子式等价于CxHy-z（OH）z，由于H、OH都是以一价结构与碳原子连接，故分子式CxHyOz等效为CxHy。显然，分子式为CnHm的烃及分子式为CnHmOx的烃的含氧衍生物的不饱和度计算公式为：Ω=(2n+2-m)/2。 显而易见，可以根据有机物的分子式，通过计算不饱和度，确定有机化合物分子的可能 2化学式为CxHyNz的烃的含氮衍生物恒等价于CxHy-2z（NH2）z，由于—H、—NH2都以一价结构与碳原子连接，故分子式等效为CxHy-z。按照该法可以计算其它有机化合物分子的不饱和度。有机化合物分子以卤素原子（—X），其他如—NO2、—NH2、—SO3H等一价结构的基团作为取代基，都可以将其视为氢原子计算不饱和度Ω。如：C2H3Cl的不饱和度为1，C2HNO2的不饱和度为2。 根据价键原理，在有机化合物分子中如遇到O、S，将其改写为CH2；遇到F、Cl、Br、I，将其改写为H；遇到N、P，将其改写为CH；遇到Na、K，将其改写为H；遇到Si，将其改写为C。例如：甲胺（CH3NH2）将N改写为CH，所以它就可视为C2H6，不饱和度为0；恶唑啉（C3H3NO）将N改写为CH，将O改 写为CH2，所以化学式可写作C5H6，不饱和度为3；烯丙基氯（CH2=CH-CH2Cl）将Cl改写为H，其化学式为C3H6，不饱和度为1。除此之外，碳的同素异形体（如金刚石、石墨、C60等）可将它视为氢原子数为0的烃来计 算其不饱和度Ω。 3、常见有机物不饱和度计算公式 常见有机物不饱和度计算还可以根据其结构计算，不饱和度（Ω）=双键数+叁键数×2+环数。如苯：Ω=3+0×2+1=4，即苯可看成三个双键和一个环的结构形式。这里的环数等于将环状分子剪成开链分子时，剪开碳碳键的次数，环包含有N、O、S等的芳香族和杂环化合物。 4、立体结构有机化合物——多面体或笼状结构 高中阶段很少涉及立体结构有机物不饱和度的计算，一般以立体封闭有机化合物分子（多面体或笼状结构）出现来计算不饱和度。不饱和度的计算，其成环的不饱和度比面数少数1，即面数与Ω的关系是：Ω=面数－1。如立方烷、降冰片烷等等。 三、有机物不饱和度计算的具体实例 例1、某烃的分子式中含有一个苯环，两个C＝C和一个C≡C，则它的分子式可能为（ ） A、C9H12 B、C17H20 C、C20H30 D、C12H20 解：因分子组成中含有一个苯环，两个碳碳双键，一个碳碳叁键，故不饱和度等于8，设此烃的分子式为CxHy，则由得：y=2x-14带入A、B、C、D中进行检验即可。 例2、某芳香族有机物的分子式为C8H16O2，它的分子（除苯环外不含其他环）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：根据题意，Ω=6，其中苯环占据了4个不饱和度，苯环上的取代基应拥有2个不饱和度，这2个不饱和度既可以是一个三键，也可以是2个双键。A为、B为、C为、D不可能。答案：D。