不飽和度的計算公式
來源：高三網(wǎng) 2021-12-03 19:43:59
不飽和度，又稱缺氫指數(shù)或者環(huán)加雙鍵指數(shù)，是有機物分子不飽和程度的量化標(biāo)志，用希臘字母Ω表示，在有機化學(xué)中用來幫助畫化學(xué)結(jié)構(gòu)，在推斷有機化合物結(jié)構(gòu)時很有用。以下就是不飽和度計算公式
不飽和度公式可以幫助使用者確定要畫的化合物有多少個環(huán)、雙鍵、和叁鍵，但不能給出環(huán)或者雙鍵或者叁鍵各自的確切數(shù)目，而是環(huán)和雙鍵以及兩倍叁鍵(即叁鍵算2個不飽和度)的數(shù)目總和。最終結(jié)構(gòu)需要借助于核磁共振(NMR)，質(zhì)譜和紅外光譜(IR)以及其他的信息來確認(rèn)。
1)從有機物分子結(jié)構(gòu)計算不飽和度的方法
根據(jù)有機物分子結(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。
補充理解說明:
單鍵對不飽和度不產(chǎn)生影響，因此烷烴的不飽和度是0(所有原子均已飽和)。
一個雙鍵(烯烴、亞胺、羰基化合物等)貢獻1個不飽和度。
一個三鍵(炔烴、腈等)貢獻2個不飽和度。
一個環(huán)(如環(huán)烷烴)貢獻1個不飽和度。環(huán)烯烴貢獻2個不飽和度。
一個苯環(huán)貢獻4個不飽和度。
一個碳氧雙鍵貢獻1個不飽和度。
一個-NO2貢獻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方法
第一種方法為通用公式:
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。這種方法適用于復(fù)雜的化合物。
第二種方法為只含碳、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，氧和其他二價原子對不飽和度計算沒有貢獻，故不需要考慮氧原子數(shù)。這種方法只適用于含碳、氫、單價鹵素、氮和氧的化合物。
第三種方法簡化為只含有碳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。這種方法適用于只含碳和氫或者氧的化合物。
補充理解說明:
(1)若有機物為含氧化合物，因為氧為二價，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，其他基團如-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)，由于氫原子的最大值也是2n+2(如飽和一元醇CnH2n+2O)，所以其不飽和度也為零，依此類推，飽和一元醛(CnH2nO)，飽和一元羧酸(CnH2nO2)，由于含有一個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，對于一個有機物分子--烴或烴的含氧衍生物，只要知道了其不飽和度，就能推斷出其可能的結(jié)構(gòu)。即有下列關(guān)系:
若Ω=0，說明有機分子呈飽和鏈狀，分子中的碳氫原子以CnH2n+2(此為飽和烴分子式通式)關(guān)系存在。
若Ω=1，說明有機分子中含有一個雙鍵或一個環(huán)。
若Ω=2，說明有機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，說明有機分子中可能含有苯環(huán)(C6H6)。
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