應(yīng)用不飽和度速解有機(jī)結(jié)構(gòu)(簡)式

不飽和度，又稱缺氫指數(shù)（Ω），是指將相當(dāng)?shù)臒N分子式CnHm跟同碳數(shù)的開鏈烷烴的分子式CnH2n+2相比較，每減少2個氫原子成為一個不飽和度（相當(dāng)?shù)臒N是將有機(jī)物分子中，除C、H元素以外的其他元素進(jìn)行處理而形成的烴，即將鹵素原子換作H；將S、O‘視而不見’；將N、P換作CH，但所形成的雙鍵也算一個不飽和度）。

不飽和度計(jì)算公式為：Ω=2n+2-m2。

［對立體幾何構(gòu)型分子，不飽和度（Ω）=面數(shù)-1=破環(huán)次數(shù)］

掌握了不飽和度的概念，將有助于推斷和書寫有機(jī)物的結(jié)構(gòu)，收到事半功倍的效果。

【例1】 曾有人用金屬鈉處理化合物A(分子式為C5H6Br2，含五元環(huán))，欲得產(chǎn)物B，而事實(shí)上卻得到了芳香化合物C(分子式為C15H18)。

（1）請畫出A、B、C的結(jié)構(gòu)簡式。

（2）為什么該反應(yīng)得不到B卻得到C?

（3）預(yù)期用過量酸性高錳酸鉀溶液處理C，得到的產(chǎn)物是D，寫出D的結(jié)構(gòu)式。

解析：A的Ω=2×5+2-82=2=1+1（說明A含一個五元環(huán)和一個C=C）

C的Ω=2×15+2-182=7

對比C的分子式（C15H18）和A的分子式（C5H6Br2）知，C分子是由3個A分子脫去溴原子相互連接而成的。再結(jié)合C為芳香化合物和C的不飽和度（Ω=7）可推出，3個A在形成C的同時，還圍成了一個芳香化合物的苯環(huán)（Ω=4），而苯環(huán)的凱庫勒式是由三個C—C單鍵和三個C=C雙鍵相互交替而成的。且三個五元環(huán)在C中的位置應(yīng)相同，

故Ω＝7＝1+3×2（一個環(huán)+三個A）＝4+3×1（說明C含一個苯環(huán)+三個五元環(huán)）由以上條件可知A、B、C的結(jié)構(gòu)簡式

C的結(jié)構(gòu)簡式A的結(jié)構(gòu)簡式

（2）（3）答案略。

【例2】 1999年合成了一種新化合物，本題用X為代號。用現(xiàn)代物理方法測得X的相對分子質(zhì)量為64；X含碳93.8%，含氫6.2%；X分子中有3種化學(xué)環(huán)境不同的氫原子和4種化學(xué)環(huán)境不同的碳原子，X分子中同時存在C—C、C=C和C≡C三種鍵，并發(fā)現(xiàn)其C=C比尋常的C=C短。

（1）X的分子式是。

（2）寫出X的可能結(jié)構(gòu)式。

解析：（1）由各元素的含量值和相對分子質(zhì)量可知，該有機(jī)物為烴，且分子式為C5H4（Ω=2×5+2-42=4）。

（2）由分子中同時存在C—C、C=C和C≡C三種鍵，并發(fā)現(xiàn)其C=C比尋常的C=C短，說明有環(huán)結(jié)構(gòu)且C=C在環(huán)中，C≡C在側(cè)鏈上（環(huán)為三碳環(huán)），Ω=1+1+2（一個C=C+一個環(huán)+一個C≡C）。

（3）由X分子中有3種化學(xué)環(huán)境不同的氫原子和4種化學(xué)環(huán)境不同的碳原子可知，C=C碳原子環(huán)境及所帶氫原子環(huán)境相同。

綜合上述分析得X可能結(jié)構(gòu)式（如右上圖）。

【例3】 最近，我國一留美化學(xué)家參與合成了一種新型炸藥，它跟三硝基甘油一樣抗打擊、抗震，但一經(jīng)引爆就發(fā)生激烈爆炸，據(jù)信是迄今最烈性的非核爆炸品。該炸藥的化學(xué)式為C8N8O16，同種元素的原子在分子中是毫無區(qū)別的。

（1）畫出它的結(jié)構(gòu)式。

（2）寫出它的爆炸反應(yīng)方程式。

（3）該物質(zhì)為何是迄今最烈性的非核爆炸品？

解析：（1）由它跟三硝基甘油一樣抗打擊、抗震，可知C8N8O16為硝基化合物。即C8N8O16可寫為C8（NO2）8相當(dāng)?shù)臒N為C16H8，其不飽和度Ω=2×16+2-82=13=8+5

（8個硝基的不飽和度8+8個碳形成的不飽和度5）。

（2）由同種元素的原子在分子中是毫無區(qū)別的和Ω=5可聯(lián)想到8個碳高度對稱——形成正立方體構(gòu)型，得結(jié)構(gòu)簡式如右圖

（2）（3）（答案略）。

(責(zé)任編輯 廖銀燕）