有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（不飽和度）課件

第三節(jié)有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不飽和度及其應(yīng)用選修五有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié)有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選修五有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)11、碳原子在元素周期表中位于第

周期

族；碳原子中含有

價(jià)電子，可以跟其它原子形成

共價(jià)鍵。易形成

、

、

、

、

等多種三維復(fù)雜結(jié)構(gòu)單元。2、在有機(jī)物化合物的分子中，僅以單鍵方式成鍵的碳原子稱(chēng)為

；連接在雙鍵、叁鍵或在苯環(huán)上的碳原子（所連原子的數(shù)目少于4）稱(chēng)為

。知識(shí)鏈接二4個(gè)4條ⅣA單鍵雙鍵叁鍵碳鏈碳環(huán)飽和碳原子不飽和碳原子1、碳原子在元素周期表中位于第周期2不飽和度(Degreeofunsaturation)，又稱(chēng)缺氫指數(shù)或者環(huán)加雙鍵指數(shù)（indexofhydrogendeficiency(IHD)orringsplusdoublebonds）是有機(jī)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(jī)化學(xué)中用來(lái)幫助畫(huà)化學(xué)結(jié)構(gòu)。不飽和度公式可以幫助使用者確定要畫(huà)的化合物有多少個(gè)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(gè)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(lái)確認(rèn)。

不飽和度的概念不飽和度(Degreeofunsaturation)，31、根據(jù)化學(xué)式計(jì)算⑴烴(CxHy)：⑵含氧衍生物(CxHyOz)：⑶鹵代烴(CxHyClz)：不飽和度的計(jì)算方法其中，n4表示四價(jià)原子數(shù)亦就是C原子數(shù)，n1表示一價(jià)原子數(shù)亦就是H原子和鹵原子總數(shù)。1、根據(jù)化學(xué)式計(jì)算不飽和度的計(jì)算方法其中，n4表示四價(jià)原子數(shù)41、根據(jù)化學(xué)式計(jì)算⑷含氮衍生物(CxHyNz)：不飽和度的計(jì)算方法其中，n4表示四價(jià)原子數(shù)亦就是C原子數(shù)，n1表示一價(jià)原子數(shù)亦就是H原子數(shù)和鹵原子總數(shù)，n3表示一價(jià)原子數(shù)亦就是N原子數(shù)。烴的衍生物(CaHbOcXdNe)1、根據(jù)化學(xué)式計(jì)算不飽和度的計(jì)算方法其中，n4表示四價(jià)原子數(shù)52、根據(jù)結(jié)構(gòu)式計(jì)算⑴非立體平面有機(jī)物分子烯烴和環(huán)烷烴：Ω=1

二烯烴和炔烴：Ω=2苯環(huán)：Ω=3+1=4萘環(huán)：Ω=3×2+1=7不飽和度的計(jì)算方法雙鍵包含碳碳、碳氮、氮氮、碳氧雙鍵；叁鍵包含碳碳、碳氮叁鍵；環(huán)數(shù)等于將環(huán)狀分子剪成開(kāi)鏈分子時(shí)，剪開(kāi)碳碳鍵的次數(shù)，環(huán)包含含N、O、S等的雜環(huán)。Ω=雙鍵數(shù)+叁鍵數(shù)×2+環(huán)數(shù)苯萘2、根據(jù)結(jié)構(gòu)式計(jì)算不飽和度的計(jì)算方法雙鍵包含碳碳、碳氮、氮氮6不飽和度的計(jì)算方法Ω=雙鍵數(shù)+叁鍵數(shù)×2+環(huán)數(shù)Ω=4+0×2+2=6Ω=6+1×2+2=10Ω=8+0×2+3=13不飽和度的計(jì)算方法Ω=雙鍵數(shù)+叁鍵數(shù)×2+環(huán)數(shù)Ω=4+0×27烴鏈烴烷烴(飽和烴)CnH2n+2無(wú)特征官能團(tuán)，碳碳單鍵結(jié)合不飽和烴烯烴CnH2n含有一個(gè)炔烴CnH2n-2含有一個(gè)—C≡C—二烯烴CnH2n-2含有兩個(gè)飽和環(huán)烴環(huán)烷烴CnH2n單鍵成環(huán)

不飽和環(huán)烴環(huán)烯烴CnH2n-2成環(huán)，有一個(gè)環(huán)炔烴CnH2n-4成環(huán)，有一個(gè)—C≡C—環(huán)二烯烴CnH2n-4成環(huán)，有兩個(gè)苯的同系物CnH2n-6一個(gè)苯環(huán)和若干個(gè)烷基稠環(huán)芳香烴常見(jiàn)有機(jī)物的通式

烷烴(飽和烴)CnH2n+2無(wú)特征官能團(tuán)，碳碳單鍵結(jié)合不烯烴82、根據(jù)結(jié)構(gòu)式計(jì)算⑵立體封閉有機(jī)物分子（多面體或籠狀結(jié)構(gòu)）

不飽和度的計(jì)算方法Ω=面數(shù)-1Ω=3立方烷四面體烷冰片三棱烷Ω=5Ω=2Ω=42、根據(jù)結(jié)構(gòu)式計(jì)算不飽和度的計(jì)算方法Ω=面數(shù)-1Ω=3立方91、分子的不飽和度（Ω）與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系⑴若Ω=0，說(shuō)明分子是飽和鏈狀結(jié)構(gòu)⑵若Ω=1，說(shuō)明分子中有一個(gè)雙鍵或一個(gè)環(huán)；⑶若Ω=2，說(shuō)明分子中有兩個(gè)雙鍵或一個(gè)三鍵；或一個(gè)雙鍵和一個(gè)環(huán)；或兩個(gè)環(huán)；余此類(lèi)推；⑷若Ω≥4，說(shuō)明分子中很可能有苯環(huán)。不飽和度的應(yīng)用1、分子的不飽和度（Ω）與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系不飽和度的應(yīng)用102、輔助推導(dǎo)化學(xué)式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式——計(jì)算不飽和度——計(jì)算H原子數(shù)——確定分子式例1：(2009浙江11)一種從植物中提取的天然化合物a-damascone，可用于制作“香水”，其結(jié)構(gòu)如下圖，則該有機(jī)物的分子式是

。不飽和度的應(yīng)用設(shè)該有機(jī)物的分子為C13HyOY=20所以該有機(jī)物的分子為C13H20O。C13H20O2、輔助推導(dǎo)化學(xué)式不飽和度的應(yīng)用設(shè)該有機(jī)物的分子為C13H112、輔助推導(dǎo)化學(xué)式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式——計(jì)算不飽和度——計(jì)算H原子數(shù)——確定分子式例2：(2008天津8)B稱(chēng)作冰片，可用于醫(yī)藥和制香精、樟腦等，其結(jié)構(gòu)如下圖，則B的分子式是

。不飽和度的應(yīng)用設(shè)該有機(jī)物的分子為C10Hy

Y=18所以該有機(jī)物的分子為C10H18。C10H18

2、輔助推導(dǎo)化學(xué)式不飽和度的應(yīng)用設(shè)該有機(jī)物的分子為C10H123、輔助推斷有機(jī)物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)分子式—計(jì)算不飽和度—預(yù)測(cè)官能團(tuán)及數(shù)量—確定結(jié)構(gòu)—推測(cè)性質(zhì)

例3：有一環(huán)狀化合物C8H8，它不能使溴的CCl4溶液褪色；它的分子中碳環(huán)上的1個(gè)氫原子被氯取代后的有機(jī)生成物只有一種。這種環(huán)狀化合物可能是

不飽和度的應(yīng)用ABCD√3、輔助推斷有機(jī)物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)不飽和度的應(yīng)用A133、輔助推斷有機(jī)物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)分子式—計(jì)算不飽和度—預(yù)測(cè)官能團(tuán)及數(shù)量—確定結(jié)構(gòu)—推測(cè)性質(zhì)

例3：(2008四川29)芳香化合物E的分子式是C8H8Cl2。E的苯環(huán)上的一溴取代物只有一種，則E的所有可能的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是_______________________。

不飽和度的應(yīng)用芳香化合物，只含一個(gè)苯環(huán)，其余均飽和。3、輔助推斷有機(jī)物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)不飽和度的應(yīng)用芳香化合物，只14例5：(2009全國(guó)30)化合物A相對(duì)分子質(zhì)量為86，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55.8%，氫為7.0%，其余為氧。已知R-CH=CHOH(烯醇)不穩(wěn)定,很快轉(zhuǎn)化為R-CH2CHO。①A的分子式為

;

②A有多種同分異構(gòu)體,寫(xiě)出四個(gè)同時(shí)滿(mǎn)足(i)能發(fā)生水解反應(yīng)；(ii)能使溴的四氯化碳溶液褪色兩個(gè)條件的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。不飽和度的應(yīng)用C4H6O2

HCOCH=CHCH3

OHCOCH2CH=CH2

OCH2=CHCOCH3OHCOC=CH2

OCH3例5：(2009全國(guó)30)化合物A相對(duì)分子質(zhì)量為86，碳的質(zhì)15例5：(2009全國(guó)30)化合物A相對(duì)分子質(zhì)量為86，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55.8%，氫為7.0%，其余為氧。已知R-CH=CHOH(烯醇)不穩(wěn)定,很快轉(zhuǎn)化為R-CH2CHO。③A的另一種同分異構(gòu)體，其分子中所有碳原子在一條直線上，它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為

。分子中所有碳原子在一條直線上：含碳碳叁鍵。C4H6O2中Ω=2，則只含一個(gè)碳碳叁鍵。不飽和度的應(yīng)用例5：(2009全國(guó)30)化合物A相對(duì)分子質(zhì)量為86，碳的質(zhì)164、同系物、同分異構(gòu)體的判斷同系物結(jié)構(gòu)相似(同類(lèi)物質(zhì))，不飽和度相同；同分異構(gòu)體分子式相同，不飽和度相同。

例6：下列各對(duì)物質(zhì)中，互為同系物的是

不飽和度的應(yīng)用√4、同系物、同分異構(gòu)體的判斷不飽和度的應(yīng)用√17例7：A、B、C、D、E五種芳香化合物都是某些植物揮發(fā)油中的主要成分，有的是藥物，有的是香料。它們的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如下所示。這五種化合物中，互為同分異構(gòu)體的是

。解析：分子中均含苯環(huán)外，可看苯環(huán)外的結(jié)構(gòu)：A中5個(gè)C，Ω=1B中4個(gè)C，Ω=1；C中4個(gè)C，Ω=1；BC為同分異構(gòu)體；D中3個(gè)C，Ω=1；E中3個(gè)C，Ω=2；非同分異構(gòu)體。

不飽和度的應(yīng)用BC例7：A、B、C、D、E五種芳香化合物都是某些植物揮發(fā)油中18例8：人們使用四百萬(wàn)只象鼻蟲(chóng)和它們的215磅糞物，歷經(jīng)30年多時(shí)間弄清了棉子象鼻蟲(chóng)的四種信息素的組成，它們的結(jié)構(gòu)可表示如下，這四種信息素中互為同分異構(gòu)體的是A．①和②B.①和③C.③和④D.②和④

不飽和度的應(yīng)用解析：①中Ω=2+1=3，②中Ω=2+1=3；①②為同種物質(zhì)；③中Ω=1+1=2，④Ω=1+1=2；③④為同分異構(gòu)體?！挞堍佗邰诶?：人們使用四百萬(wàn)只象鼻蟲(chóng)和它們的215磅糞物，歷經(jīng)30年19例9：寫(xiě)出與右圖中有機(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(jiǎn)式。

不飽和度的應(yīng)用解析：該有機(jī)物化學(xué)式為C7H8O，其不飽和度Ω=4，芳香族化合物只能有一個(gè)苯環(huán)，所以取代基中C、H、O都以單鍵相連。

抽出－O－作為插入基團(tuán)，－CH3連在苯環(huán)上。例9：寫(xiě)出與右圖中有機(jī)物互為同分異構(gòu)體的屬于芳香族化合物的同20反饋訓(xùn)練合成相對(duì)分子質(zhì)量在20000—50000范圍內(nèi)的具有確定結(jié)構(gòu)的有機(jī)化合物是一個(gè)新的研究領(lǐng)域。1993年報(bào)道合成了兩種烴A和B，其分子式分別為C1134H1146和C1398H1278，其分子中含有三種結(jié)構(gòu)單元(I—III)：

⑴上述三種結(jié)構(gòu)單元的不飽和度分別為

、

、

；B的不飽和度為

。

⑵A分子中含有上述結(jié)構(gòu)單元I、II、III的個(gè)數(shù)分別為多少？

—C≡C——C(CH3)3IIIIII反饋訓(xùn)練合成相對(duì)分子質(zhì)量在20000—50000范圍內(nèi)的具有211．科學(xué)家于1995年合成了一種分子式為C200H200含多個(gè)C≡C叁鍵的鏈狀烴，其分子中含C≡C叁鍵最多的是A.49個(gè) B.50個(gè)C.51個(gè) D.無(wú)法確定2．己知維生素A的鍵線式結(jié)構(gòu)如下，關(guān)于它的敘述正確的是A維生素A的分子式為C20H30OB維生素A是一種易溶于水的醇C維生素A屬于芳香烴D1mol維生素A在催化劑作用下最多可5molH2加成作業(yè)1．科學(xué)家于1995年合成了一種分子式為C200H200含多223