不飽和度的計算方法
1)從有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)計算不飽和度的辦法
通過有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)計算,Ω=雙鍵數(shù)+三鍵數(shù)×2+環(huán)數(shù)
如苯:Ω=3+0×2+1=4 即苯可看成三個雙鍵和一個環(huán)的結(jié)構(gòu)形式。
補(bǔ)充理解說明:
單鍵對不飽和度不產(chǎn)生影響,所以烷烴的不飽和度是0(全部原子均已飽和)。
一個雙鍵(烯烴、亞胺、羰基化合物等)貢獻(xiàn)1個不飽和度。
一個三鍵(炔烴、腈等)貢獻(xiàn)2個不飽和度。
一個環(huán)(如環(huán)烷烴)貢獻(xiàn)1個不飽和度。環(huán)烯烴貢獻(xiàn)2個不飽和度。
一個苯環(huán)貢獻(xiàn)4個不飽和度。
一個碳氧雙鍵貢獻(xiàn)1個不飽和度。
一個-NO2貢獻(xiàn)1個不飽和度。
例子:丙烯的不飽和度為1,乙炔的不飽和度為2,環(huán)己酮的不飽和度也為2。
2)從分子式計算不飽和度的辦法
第一種辦法為通用公式:
Ω=1+1/2∑Ni(Vi-2)
其中,Vi代表某元素的化合價的絕對值,Ni代表該種元素原子的數(shù)目,∑代表總和。這種辦法適用于繁雜的化合物。
第二種辦法為只含碳、氫、氧、氮以及單價鹵素的計算公式:
Ω=C+1-(H-N)/2
其中,C代表碳原子的數(shù)目,H代表氫和鹵素原子的總數(shù),N代表氮原子的數(shù)目,氧和別的二價原子對不飽和度計算沒有貢獻(xiàn),故不需要考慮氧原子數(shù)。這種辦法只適用于含碳、氫、單價鹵素、氮和氧的化合物。
第三種辦法簡化為只含有碳C和氫H或者氧的化合物的計算公式:
Ω =(2C+2-H)/2
其中C和H分別是碳原子和氫原子的數(shù)目。這種辦法適用于只含碳和氫或者氧的化合物。
補(bǔ)充理解說明:
(1)若有機(jī)物為含氧化合物,由于氧為二價,C=O與CH2"等效",
如CH2=CH2(乙烯)、CH3CHO(乙醛)、CH3COOH(乙酸)的不飽和度Ω為1。
(2)有機(jī)物分子中的鹵素原子取代基,可視作氫原子計算不飽和度Ω。
如:C2H3Cl的Ω為1,別的基團(tuán)如-NH2、-SO3H等都視為氫原子。
(3)碳的同素異形體,可將其視作氫原子數(shù)為0的烴。
如C60(足球烯,或者富勒烯,Buckminster fullerene)
(4)烷烴和烷基的不飽和度Ω=0
如CH4(甲烷)
(5)有機(jī)物分子中含有N、P等三價原子時,每增加1個三價原子,則等效為減少1個氫原子。
如,CH3NH2(氨基甲烷)的不飽和度Ω=0。
(6)C=C碳碳雙鍵的不飽和度Ω=1;碳碳叁鍵的不飽和度Ω=2。
(7)立體封閉有機(jī)物分子(多面體或籠狀結(jié)構(gòu))不飽和度的計算,其成環(huán)的不飽和度比面數(shù)少數(shù)1。
如立方烷面數(shù)為6,其不飽和度Ω=6-1=5
(8)對于烴的含氧衍生物(CnHmOz),因?yàn)闅湓拥淖畲笾狄彩?n+2(如飽和一元醇CnH2n+2O),因此其不飽和度也為零,依此類推,飽和一元醛(CnH2nO),飽和一元羧酸(CnH2nO2),因?yàn)楹幸粋碳氧雙鍵而比同碳數(shù)的飽和一元醇減少了2個氫原子,也可視為其不飽和度Ω=1。這樣,對于一個有機(jī)物分子--烴或烴的含氧衍生物,只要了解了其不飽和度,就能推斷出其可能的結(jié)構(gòu)。即有下列關(guān)系:
若Ω=0,說明有機(jī)分子呈飽和鏈狀,分子中的碳?xì)湓右訡nH2n+2(此為飽和烴分子式通式)關(guān)系存在。
若Ω=1,說明有機(jī)分子中含有一個雙鍵或一個環(huán)。
若Ω=2,說明有機(jī)分子中含有兩個雙鍵或一個三鍵或一個雙鍵一個環(huán)或兩個環(huán)。
若Ω≥4,說明有機(jī)分子中可能含有苯環(huán)(C6H6)。