談不飽和度在有機(jī)推斷類試題中的應(yīng)用

范海鳳

通過對不飽和度的學(xué)習(xí)，不僅增加了對有機(jī)物結(jié)構(gòu)推斷途徑的認(rèn)識，更是打開了一個全新的推斷途徑，簡化了思路，激活了思維，加快了推斷的步伐。本文擬從以下幾個方面予以解讀，以饗讀者。

綜觀近幾年來的高考有機(jī)化學(xué)試題中有關(guān)有機(jī)物組成和結(jié)構(gòu)部分的題型，其共同特點(diǎn)是：通過圖表、合成路線等給出某一有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡式、分子式或式量，考核某有機(jī)物的性質(zhì)、反應(yīng)類型等，同時結(jié)合對結(jié)構(gòu)進(jìn)行發(fā)散性的思維和推理，來考查“對微觀結(jié)構(gòu)的一定想象力”。為此，考生必須對有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡式、化學(xué)式或式量具有一定的結(jié)構(gòu)化處理的本領(lǐng)，才能從根本上提高自身的“空間想象能力”。而不飽和度對解決此類題會起到事半功倍的效果。

一、不飽和度的概念

不飽和度，又稱缺H指數(shù)，有機(jī)物每有一不飽和度，就比相同碳原子數(shù)的烷烴少兩個H原子，所以，有機(jī)物每有一個環(huán)，或一個雙鍵（包括碳碳雙鍵和碳氧雙鍵），相當(dāng)于有一個不飽和度，碳碳三鍵相當(dāng)于二個不飽和度，一個苯環(huán)相當(dāng)于四個不飽和度（包括一個環(huán)，三個所謂的碳碳雙鍵）。見表1：

二、不飽和度的計算公式

分子的不飽和度=n（C）+1-n（H）2

其中：n（C）為碳原子數(shù)，n（H）為氫原子數(shù)。在計算不飽和度時，若有機(jī)物分子中含有鹵素原子，可將其視為氫原子；若含有氧原子，則不予考慮；若含有氮原子，就在氫原子總數(shù)中減去氮原子數(shù)。

三、題型例析

題型一、計算不飽和度

例1烴分子中若含有雙鍵、三鍵或單鍵的環(huán)，氫原子數(shù)就少，分子就不飽和，亦即具有一定的“不飽和度”，其數(shù)值或表示為：不飽和度=雙鍵數(shù)+環(huán)數(shù)+三鍵數(shù)×2。則有機(jī)物CC的不飽和度為（ ）。

A.8 B.7 C.6 D.5

分析據(jù)題目信息，分子的不飽和度=雙鍵數(shù)+環(huán)數(shù)+三鍵數(shù)×2=4+2+1×2=8。注意，本題中含有的環(huán)不是苯環(huán)。 另外，也可據(jù)：分子的不飽和度=n（C）+1-n（H）2計算，結(jié)果相同。

答案：A。

題型二、據(jù)不飽和度判斷有機(jī)化合物的初步結(jié)構(gòu)

例2某有機(jī)物的分子式為C5H3F3Cl2，下列對該有機(jī)物結(jié)構(gòu)描述不正確的是（）。

A.是只含有1個碳碳雙鍵的鏈狀化合物

B.是含有2個碳碳雙鍵的鏈狀化合物

C.是只有1個碳碳雙鍵的單環(huán)化合物

D.是含有1個碳碳三鍵的鏈狀化合物

分析法①由于鹵族元素的化合價為1價，在有機(jī)物中可當(dāng)作氫原子處理。則原化學(xué)式變?yōu)镃5H8符合炔烴或二烯烴的通式。A不正確，B、D正確；對于C由于一個單環(huán)相當(dāng)于一個雙鍵，所以，C也對。法②計算其不飽和度：5+1-（3+3+2）÷2=2，因此，不可能只含有一個碳碳雙鍵。

答案：A。

題型三、據(jù)不飽和度作為綜合推斷的突破口

例3有一種廣泛用于汽車、家電產(chǎn)品上的高分子涂料，是按圖1所示流程圖生產(chǎn)的，圖中的M（C3H4O）和A都可以發(fā)生銀鏡反應(yīng)，N和M的分子中碳原子數(shù)相等，A的烴基一氯取代位置有三種：

圖1試寫出： 物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡式：A ，M ，物質(zhì)A的同類別同分異構(gòu)為 。N+B→D的化學(xué)方程式： ，反應(yīng)類型X ，Y 。

分析本題設(shè)計了丙烯羰基化制丁烯醛的情景，這個反應(yīng)學(xué)生沒學(xué)過，但考查的意圖并不在這里，設(shè)計可為匠心獨(dú)到。

解題的突破口在于M，根據(jù)C3H4O，可知其不飽和度=3+1-4÷2=2，而其又能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，必有醛基，占據(jù)了一個不飽和度，另一個不飽和度只能是雙鍵占據(jù)，只能為CH2=CHCHO（丙烯醛）。

又MO2N，N只能為羧酸：CH2=CHCOOH（丙烯酸）。

B與N在濃H2SO4加熱條件下生成D，可判斷這是一個酯化反應(yīng)：D為一個酯。其不飽和度7+1-12÷2=2，其中酯基、丙烯酸的碳碳雙鍵各占據(jù)一個不飽和度，B只能是四個碳的飽和一元醇，A應(yīng)為一元醛，在丙烯形成A的過程中，丙烯的雙鍵由于加成而被破壞，因而A為組合的一元醛。可能有兩種形式CH3CH2CH2CHO（1），或CHCH3CH3CHO（2），又由于一氯取代位置有3種，可知其必為（1）式結(jié)構(gòu)。

則A：CH3CH2CH2CHO；M：CH2=CHCOOH；同分異構(gòu)CH3CHCHOCH3；N+B→D：

CH2CHCOOH+CH3CH2CH2CHOH濃H2SO4△

CH3CH2CH2CHOCOCHCH2+2H2O

X是加成反應(yīng)，Y是加聚反應(yīng)。

題型四、據(jù)不飽和度書寫有機(jī)物的同分異構(gòu)體

例4已知有機(jī)物〖1〗OCH2CH2

試寫出與該有機(jī)物互為同分異構(gòu)體的屬于芳香族化合物的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式。

分析該有機(jī)物化學(xué)式為C7H8O，其不飽和度7+1-8÷2=4。芳香族化合物中必有苯環(huán)，從C7H8O的組成看只能有一個苯環(huán)，因?yàn)橐粋€苯環(huán)就有4個不飽和度，所以取代基中C、H、O都以單鍵相連。

若為酚，則有三種：

OHCH3，OHCH3，HOCH3

若為醚，則只一種：OCH3；

若為醇，則只一種：CH2OH。共有5種。

答案：見分析。

題型五、利用不飽和度確定有機(jī)物的結(jié)構(gòu)式和分子式

例5A是一種酯，分子式是C14H12O2，A可以由醇B跟羧酸C制得，氧化B可得C。

（1）寫出A、B、C的結(jié)構(gòu)簡式。

（2）寫出B的兩種同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式，它們都可以跟NaOH反應(yīng)。

分析A是一種酯，其不飽和度=14+1-12/2=9，醇B與羧酸C是合成A的原料，且B可以氧化得C，可知B、C都是含7個碳原子的化合物，由于A的不飽和度大于8，而A中碳氧雙鍵占一個飽和度，還有8個不飽和度，結(jié)合碳原子數(shù)，可判斷A中應(yīng)含有兩個苯環(huán)結(jié)構(gòu)。

（1）則只能

B為CH2OH；

C為COOH；

A為COOCH2

（2）由于B的同分異構(gòu)體能和NaOH溶液反應(yīng)，所以羥基必和苯環(huán)相連形成酚類物質(zhì)，從而甲基則與苯酚成鄰、對、間三種構(gòu)型，即：

OHCH3，OHCH3，OHCH3

題型六、據(jù)不飽和度判斷官能團(tuán)可能的個數(shù)

例6（2005年全國·Ⅱ29）某有機(jī)化合物A的相對分子質(zhì)量（分子量）大于110，小于150。經(jīng)分析得知，其中碳和氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和為52.24%，其余為氧。請回答：

（1）該化合物分子中含有幾個氧原子，為什么？

（2）該化合物的相對分子質(zhì)量（分子量）是 。

（3）該化合物的化學(xué)式（分子式）是 。

（4）該化合物分子中最多含 個CO官能團(tuán)

分析氧在分子中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1-52.24%=47.76%；又因?yàn)?10

答案：（1）4個氧原子（2）134

（3）C5H10O4（4）1

（收稿日期：2016-02-15）