有機化合物不飽和度的計算和應用

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1、有機化合物不飽和度的計算和應用上海建平世紀中學（201204）周平近兩年，上海高考化學試卷中分析有機物的結(jié)構(gòu)問題呈現(xiàn)出日益復雜的趨勢，用常規(guī)思維來解決這類開放性的問題，難免會出現(xiàn)遺漏、差錯，2004年上海卷22題難度系數(shù)高達11%，此類問題考生若能運用不飽和度來處理，就不會出現(xiàn)得分率低于11%的“悲慘”局面。什么是不飽和度？如同物質(zhì)的溶解性可以用溶解度定量表示，弱電解質(zhì)的電離程度用電離度表示一樣，不飽和度是反映有機化合物不飽和程度的量化指標即缺氫程度，常用Ω表示，Ω值越大，則有機物的不飽和度越大。Ω最小值為0，如烷烴、飽和鹵代烴、飽和醇與醚，這些有機物中氫元素的含量已達

2、到飽和，不能再結(jié)合氫原子。某烴CnHm與含相同碳原子數(shù)的烷烴CnH2n+2相比較，若少2個氫原子其不飽和度為1，少4個氫原子其不飽和度為2，所以CnHm的不飽和度。一、不飽和度的計算先將某化合物（本文僅討論烴和烴的含鹵、含氧衍生物）的分子式轉(zhuǎn)變?yōu)橹缓細鋬煞N元素的分子式，作為“相當?shù)臒N”，再把后者跟烷烴相比較。計算的一般方法是：（一）將每個鹵素原子（X）看成H原子，氧原子（O）“視而不見”（即不予考慮），得到的分子式設為CnHm（作為相當?shù)臒N）。（二）將相當?shù)臒N的分子式CnHm與含相同碳原子數(shù)的烷烴“參照烴”CnH2n+2相比較，CnHm的不飽和度。（三）舉例例1求苯C

3、6H6的不飽和度解：Ω=1/2（2×6+2-6）=4例2求氯乙烯C2H3Cl的不飽和度解：用H代替分子式中的Cl，C2H3Cl相當于C2H4，其Ω=1/2（2×2+2-4）=1例3求C4H8O2的不飽和度解：省略2個O原子，求C4H8O2的不飽和度等于求C4H8的不飽和度則Ω=1/2（2×4+2-8）=1Ω=1代表分子結(jié)構(gòu)中可能有一個C=C或一個C=O雙鍵（如羰基、醛基、羧基、酯基）或一個環(huán)狀結(jié)構(gòu)，Ω=2可能是2個上述結(jié)構(gòu)的組合，也可能是一個C≡C鍵，依此類推。在Ω≥4，且碳原子數(shù)超過6時，?？紤]苯環(huán)（相當于1個碳環(huán)和3個C=C鍵的加合），各類有機物的組成、基團和不飽和

4、度的相互關系如下表所示：表一：烴的組成與不飽和度的關系同系物烯烴環(huán)烷烴二烯烴炔烴苯的同系物烴分子組成CnH2nCnH2nCnH2n—2CnH2n—2CnH2n—6CnH2n+2—2Ω基團C=C碳環(huán)C=C2個C≡C苯環(huán)未知基團不飽和度11224Ω表二：烴的衍生物組成與不飽和度的關系同系物鹵代烴一元醇醚酚醛酮羧酸酯分子組成CnH2n+1XCnH2n+2OCnH2n+2OCnH2n—6OCnH2nOCnH2nOCnH2nO2CnH2nO2基團-X-OH-O-OH苯環(huán)-CHO-CO--COOH-COO-不飽和度00041111二、不飽和度的應用（一）確定已知結(jié)構(gòu)的有機物分子式思

5、維流程：結(jié)構(gòu)簡式計算不飽和度計算H原子數(shù)確定分子式例4（1998·上?！?1）已知維生素A的結(jié)構(gòu)簡式可寫為，式中以線示鍵，線的交點與端點處代表碳原子，并用氫原子數(shù)補足四價，但C、H原子未標記出來。則維生素A的分子式為__________（內(nèi)容有所刪減）。解析：維生素A的鍵線式顯示其結(jié)構(gòu)中有1個碳環(huán)、5個C=C鍵，不飽和度Ω=6，C原子數(shù)為20，H原子數(shù)=2×20+2-2×6=30，故維生素A的分子式為C20H30O。例5（2003·上海·28）自20世紀90年代以來，芳炔類大環(huán)化合物的研究發(fā)展十分迅速，具有不同分子結(jié)構(gòu)和幾何形狀的這一類物質(zhì)在高科技領域有著十分廣泛的應用

6、前景。合成芳炔類大環(huán)的一種方法是以苯乙炔為基本原料，經(jīng)過反應得到一系列的芳炔類大環(huán)化合物，其結(jié)構(gòu)為：（1）上述系列中第1種物質(zhì)的分子式為：____________……解析：第1種物質(zhì)中有3個苯環(huán)、3個C≡C鍵，且相互間連成一個大環(huán)（其Ω=1），C原子數(shù)為24，其不飽和度Ω=3×4+3×2+1=19，H原子數(shù)=2×24+2-2×19=12，所以其分子式為：C24H12。（二）預測有機物的結(jié)構(gòu)思維流程：分子式計算不飽和度預測結(jié)構(gòu)（基團）確定結(jié)構(gòu)例6（2004·上海·22）某芳香族有機物的分子式為C8H6O2，它的分子（除苯環(huán)外不含其它環(huán)）中不可能有（）。A．兩個羥基B．一個

7、醛基C．兩個醛基D．一個羧基解析：由該有機物的分子式可求出它的不飽和度Ω=6，分子中有1個苯環(huán)，其不飽和度Ω=4，余下2個不飽和度、2個碳原子。2個不飽和度的基團組合可能有三種情況：①兩個C原子形成1個C≡C鍵、兩個O原子形成2個羥基，均連在苯環(huán)上。②2個C原子形成1個羰基、1個醛基，相互連接。③2個C原子形成2個醛基，連在苯環(huán)上，三種情況中O原子數(shù)目都為2。而選項D，1個羧基的不飽和度僅為1，O原子數(shù)目為2，羧基和苯環(huán)上的C已有3個價鍵，都不能與剩下的1個C原子以C=C鍵結(jié)合，故選D。例7（2004·上?！?8）人們對苯的認識有一個不斷