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不饱和度的确定和应用

2019-09-10尹清华

中学课程辅导·教育科研 2019年7期
关键词:同分异构碳原子氢原子

尹清华

【摘要】  不饱和度又称缺氢指数,灵活使用不饱和度在有机物学习及做题中对大家有很大的帮助。

【关键词】  有机物 不饱和度

【中图分类号】  G633.8             【文献标识码】  A   【文章编号】  1992-7711(2019)07-157-01

不饱和度又称缺氢指数,是定量衡量有机物不饱和程度的一个量,用Ω表示,即有机物分子中与碳原子相同的开链烷烃相比较,每减少2个氢原子,则有机物Ω增加1.中学化学中的常见官能团,如碳碳双键、碳碳三键、醛基、酮基、羧基、酯基,以及不是官能团的苯环都含有不饱和度,把握Ω,可以说把握了官能团,这在有机物学习及做题中对大家有很大的帮助。

一、Ω的确定

1. 根据结构确定Ω

说明:稠环芳香族化合物,每两个苯环共一个公共边,则Ω减少1;环可以是纯碳环,也可以环中有其他原子;环状分子用剪刀剪成开链分子,剪开碳碳单键的次数即不饱和度数。一般来说:Ω=双键数+三鍵数×2+环数

2.根据分子式确定Ω

说明:氧原子不影响Ω;将卤素原子视为氢原子;碳的同素异形体可视为氢原子数为0;将CnHmNP改为CnH(m-P)(NH)p,将NH忽视,则Ω为■;

将CnHmOpNqXw改写为CnH(m-q)Op(NH)qXw,忽视氧原子,忽视NH,卤素视为氢原子,则Ω为■。232

二、不饱和度的应用

1. 书写有机物分子式或判断有机物分子式是否正确

例1、【2017天津卷】汉黄芩素是传统中草药黄芩的有效成分之一,

对肿瘤细胞的杀伤有独特作用。汉黄芩素的分子式为

解析:先确定汉黄芩素的碳原子数,可将碳原子编号以免遗漏,再确定该物质Ω为11,直接数出氧原子数为5,该有机物分子式为C16H12O5,

2. 判断有机物的同分异构体

例2、(广东高考题)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)

以上四种信息素中互为同分异构体的是

A ①和②        B ①和③       C ③和④      D ②和④

解析:①一个分子有10个碳原子,Ω为3,一个氧原子;②一个分子有10个碳原子,Ω为3,一个氧原子; ③一个分子有11个碳原子,Ω为2,一个氧原子;④ 一个分子有11个碳原子,Ω为2,一个氧原子。原子组成相同,Ω相同的物质要么是同种物质,要么是同分异构体, ①和② 为 同种物质 ,③和④ 是同分异构体,C正确

3.推断有机物的结构和性质

利用分子式,求出Ω,推测物质可能结构与性质。如C3H6O,其Ω为1,可能为醛、酮、烯醇、环醇,一般来说有机物C6,Ω4,则该有机物有苯环。

例3.(浙江高考题)白黎芦醇(结构简式:                              )属二苯乙烯类多酚化合物。某课题组提出了如下合成路线:

根据以上信息回答下列问题:

(1)白黎芦醇的分子式是                                                      。

(2)化合物A不与FeCl3溶液发生显色反应,能与NaHCO3反应放出CO2,推测其核磁共振谱(1H -NMR)中显示有           种不同化学环境的氢原子。

(3)化合物                             有多种同分异构体,写出符合下列条件的所有同分异构体的结构简式:

①能发生银镜反应;②含苯环且苯环上只有两种不同化学环境的氢原子。

解析:(1)白黎芦醇一个分子有14个碳原子,Ω为9,三个氧原子,则白黎芦醇的分子式为C14H12O3。

(2)A的分子式为C9H10O4,Ω为5,一定含有苯环,用了6个碳原子,4个Ω,还余3个碳原子,1个Ω,4个氧原子,根据A→B的反应条件及碳原子数的变化,说明A分子中有一个羧基,用了一个碳原子,1个Ω,2个氧原子,还余下2个饱和碳原子,2个氧原子,对照白黎芦醇的结构,确定含苯环,间三位,无酚羟基,有两个醚键,有羧基。则A的结构简式为:

(3)                           限制条件的同分异构体的书写,仍然可使用不饱和度来分析,该物质有8个碳原子,5个Ω,2个氧原子,限制条件为:有醛基,用了1个碳原子,1个Ω,一个氧原子;含苯环,用了6个碳原子,4个Ω;苯环上只有两种不同化学环境的氢原子,则一般为苯环对位上有2个不同的取代基;综合分析余下碳原子:8-1-6=1,Ω:5-1-4=0,氧原子:2-1=1,余下的碳原子一定饱和,氧原子可做羟基或醚键或甲酸酯则符合条件的同分异构体有:

[ 参  考  文  献 ]

[1]历届高考化学试题.

[2]不饱和度-360百科.

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