不饱和度.doc

2011年高二化学培优辅导资料－有机化学
不饱和度
一、不饱和度的概念
不饱和度又称缺氢指数或者环加双键指数，是有机物分子不饱和程度的量化标志，即有机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增加1，用希腊字母Ω表示。
二、不饱和度的计算
1、根据有机物的化学式计算
常用的计算公式：
烃（CnHm）：Ω＝　　　　　　　　　　　　　　卤代烃（CnHmXZ）：Ω＝　　　　　　　
含氧衍生物（CnHmOZ）：Ω＝　　　　　　　　　含氮衍生物（CnHmNZ）：Ω＝　　　　　　
公式繁多，现简化如下：
将有机物的化学式转化为CxHyOa(NH)b则Ω＝x+1－y/2
此公式使用范围极广，可囊括几乎所有有机物，无需分类讨论，硅与碳等效，卤素与氢等效，硫与氧等效。例：C10H4Cl2可转化为C10H6　，则Ω＝10+1－6/2＝8　　
C20H31O2N3可转化为C20H28O2(NH)3　，则Ω＝20+1－28/2＝7　
2、非立体平面有机物分子，可以根据结构计算
Ω＝双键数+叁键数×2+环数
备注：双键包含碳碳、碳氮、氮氮、碳氧双键；叁键包含碳碳、碳氮叁键；环数等于将环状分子剪成开链分子时，剪开碳碳键的次数，环包含含N、O、S等的杂环。
如苯：Ω＝6+1－6/2=3+1=4，即苯可看成三个双键和一个环的结构形式。

例：

Ω＝4+0×2+2=6 　 Ω＝6+1×2+2=10　 　 Ω＝8+0×2+3=13　
3、立体封闭有机物分子（多面体或笼状结构）不饱和度的计算，其成环的不饱和度比面数少数1。
例：　　　　　　　　　　　

立方烷面数为6　，Ω＝5　 降冰片烷面数为3　，Ω＝2　 棱晶烷面数为 5 ，Ω＝4　
三、不饱和度（Ω）与分子结构的关系
1、若Ω＝0，说明分子是饱和链状结构；
2、若Ω＝1，说明分子中有一个双键或一个环；
3、若Ω＝2，说明分子中有两个双键或一个三键；或一个双键和一个环；或两个环；余类推；
4、若Ω≥4，说明分子中很可能有苯环。
四、不饱和度的应用
1、辅助推导化学式
思路：结构简式——计算不饱和度——计算H原子数——确定分子式
〖例1〗（2008海南20）1mo1X能与足量碳酸氢钠溶液反应放出44.8LCO2(标准状况)，则X的分子式是（ D）
A．C5H10O4 　　　B．C4H8O4 　　　　 C．C3H6O4 　　　 D．C2H2O4
解析：能与碳酸氢钠反应的有机物一般为羧基，1molX放出CO2为2mol，说明含2个羧基，其不饱和度至少为2，口算可得A、B、C的不饱和度均为1，D为2，可快速求解选项为D。
〖例2〗（2009浙江11）一种从植物中提取的天然化合物a-damascone，可用于制作
“香水”，其结构如下图，有关该化合物的下列说法不正确的是（ C ）
A．分子式为C13H20O　　　　　　　　　　　　　　B. 该化合物可发生聚合反应
C．1mol该化合物完全燃烧消耗19molO2　　
D．与溴的CCl4溶液反应生成的产物经水解、稀硝酸化后可用AgNO3溶液检验
解析：A项，可快速判断出该分子为C13HyO，根据不饱和度公式，该分子含3个双键一个环，Ω＝4＝13+1－y/2，y＝20，正确；
B项，由于分子可存在碳碳双键，故可以发生加聚反应，正确；
C项，根据A项可转化为C13H18（H2O）13个碳应消耗13个O2，18个H消耗4.5个O2，共为17.5，故错；
D项，碳碳双键可以与Br2发生加成发生，然后水解酸化，即可得Br－，再用AgNO3可以检验，正确。
〖例3〗（09天津卷8）请仔细阅读以下转化关系：

A是从蛇床子果实中提取的一种中草药有效成分，是由碳、氢、氧元素组成的酯类化合物；
B称作冰片，可用于医药和制香精、樟脑等；
C的核磁共振氢谱显示其分子中含有4种氢原子；
D中只含一个氧原子，与Na反应放出H2；
F为烃。
请回答：
（1）B的分子式为___________。
（4）F的分子式为____________。
化合物H是F的同系物，相对分子质量为56，写出H所有可能的结构：　　　　　　　　　　　　　　　。
(节选自部分内容，以下相同)
解析：（1）从图中可快速看出B中有10个C，一个O，为面数为3的闭合笼状结构，故Ω=2，分子式为C10HyO， Ω＝2＝10+1－y/2＝18，确定分子式为C10H18O
（2）F为烃，E-F为消去反应，70/14=5，F为戊烯，分子式为C5H10。H是F的同系物，相对分子质量为56，56/14＝4，为丁烯，所有同分异构体为1－丁烯，2－丁烯（存在顺反异构）和甲基丙烯四种。
2、辅助推断有机物的结构与性质
思路：分子式——计算不饱和度——预测官能团及数量——确定结构——推测性质
〖例4〗有一环状化合物C8H8，它不能使溴的CCl4溶液褪色；它的分子中碳环上的1个氢原子被氯取代后的有机生成物只有一种。这种环状化合物可能是（C ）
－CH＝CH2　　　H3C－　　－CH3

　A　　　　　　　　　　　B　　　　　　　　　　　C　　　　　　　　 　 D　　　
解析：不能使溴的CCl4溶液褪色，可排除AD；C8H8中Ω＝8+1－8/2＝5，B中Ω＝4，排除，即得正确答案为C。
〖例5〗（05烟台）某芳香族有机物的分子式为C8H6O2，若该有机物除苯环外不含其它环，则它的分子中不可能有（ D ）

A．两个醛基 　　　　　B．一个醛基 　　　　C．两个羟基 　　　D．一个羧基
〖例6〗（2008四川卷29）（3）①芳香化合物E的分子式是C8H8Cl2。E的苯环上的一溴取代物只有一种，则E的所有可能的结构简式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
解析：根据公式CxHyOa(NH)b则Ω＝x+1－y/2，卤素原子与H等效，C8H8Cl2可转化为C8H10，Ω＝8+1－10/2＝4，又为芳香化合物，说明只含一个苯环，其余均饱和，故结构即可迎刃而解。答案如下：
、、、、
　、、　
〖例7〗（09全国卷Ⅱ30）化合物A相对分子质量为86碳的质量分数为55.8%，氢为7.0%，其余为氧。A的相关反应如下图所示：
已知R－CH＝CHOH(烯醇)不稳定，很快转化为
R－CH2CHO。
根据以上信息回答下列问题：
⑴ A的分子式为 ;
⑸A有多种同分异构体,写出四个同时满足(i)能发生水解反应(ii)能使溴的四氯化碳溶液褪色两个条件的同分异构体的结构简式： 　 、 　 、
　　　　　 、 　　　　　 ；　
⑹A的另一种同分异构体，其分子中所有碳原子在一条直线上，它的结构简式为 。
解析：⑴（86×55.8%÷12）：（86×7%÷1）：（86×37.2%÷12）＝4：6：2，A的分子式为C4H6O2
⑸(i)能发生水解反应：只含C、H、O元素，为酯类；
(ii)能使溴的四氯化碳溶液褪色：含碳碳双键或三键
C4H6O2中Ω＝4+1－6/2＝2，则含一个碳碳双键，一个酯键，答案如下：
HCOOCH＝CHCH3　HCOOCH2CH＝CH2　　H2C＝CHCOOCH3　　HCOOC(CH3)＝CH2
⑹其分子中所有碳原子在一条直线上：含碳碳叁键
C4H6O2中Ω=2，则只含一个碳碳叁键，答案为：HOCH2C≡CCH2OH
3、同分异构体、同系物的判断
同系物结构相似(同类物质)，不饱和度相同；同分异构体分子式相同，不饱和度相同，根据这条规律，可快速判断，不必花大力气数H原子个数，写分子式。
〖例8〗下列各对物质中，互为同系物的是 （ A ）
A．　　 与　　－CH3　　　　　　　　　　　B．HCOOCH3与CH3COOH　　　　　　　　
　　　OH　　OH　　　　
C．　　－CH＝CH2与CH3－CH＝CH2　　　　D．C6H5OH与C6H5CH2OH
解析：同系物为同类物质可排除BD；C中不饱和度分别为4和1，排除，可得A为正确答案。
〖例9〗（2001年天津理综）A、B、C、D、E 五种芳香化合物都是某些植物挥发油中的主要成分，有的是药物，有的是香料。它们的结构简式如下所示：
　　OCH3　　　　　　OH　　　　　　　　OCH3　　　　　　OH　　　　
　　　－OCH3　　　　　－OCH3　　　　　　－OH　　　　　　－OH　　　　　　　－CH＝CHCHO　　

CH2－CH＝CH2　 CH2－CH＝CH2　　 CH2－CH＝CH2　　　CH2－CH＝CH2
　　A　　　　　　　　B　　　　　　　　　C　　　　　　　　D　　　　　　　　　E
请回答下列问题：
⑴这五种化合物中，互为同分异构体的是 BC 。

解析：分子中均含苯环外，可看苯环外的结构：
A中5个C，Ω=1
B中4个C，Ω=1；C中4个C，Ω＝1；BC为同分异构体；
D中3个C，Ω=1；E中3个C，Ω＝2；非同分异构体。
〖例10〗（2003年全国）人们使用四百万只象鼻虫和它们的215磅粪物，历经30年多时间弄清了棉子象鼻虫的四种信息素的组成，它们的结构可表示如下（括号内表示④的结构简式）

　①　　　　　　　 ② 　　　　　　③　　　　　　　 　④
以上四种信息素中互为同分异构体的是 （ C ）
A．①和② B. ①和③ C. ③和④ D.②和④
解析：由所给结构可知①中含11个碳原子，Ω=2+1=3；②中含10个碳原子，Ω=2+1=3；③中含11个碳原子，Ω=1+1=2；④中含11个碳原子，Ω=1+1=2。可见①和②因碳原子数不等而不是同分异构体，③和④为同分异构体，答案为C。

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