分子結構與官能團
不飽和度
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假設有人遞給你一個分子式,問你:這個分子裡是不是藏著環或雙鍵?不飽和度用一個數字就回答了這個問題,而且是在你還沒畫出任何結構之前、直接從分子式算出來的。它是一個極快的合理性檢驗:數字為正,就意味著某處必定存在環和(或)多重鍵。
這個概念建立在一個參照點上。一個飽和的無環烷烴,塞滿了盡可能多的氫,分子式為 CnH2n+2——沒有環、沒有雙鍵。每加一個環要少兩個氫;每加一個雙鍵要少兩個氫;三鍵要少四個氫(算作兩個不飽和度)。所以不飽和度數的是:你的分子比飽和上限少了幾對氫。對於只含碳和氫的分子式,結果是 (2C + 2 − H) / 2。對其他元素作調整:加上氮的個數(每個 N 給氫預算加一),氧和硫完全忽略(它們不改變計數),鹵素按氫處理(減去它們)。例如 C6H6 算得 (12 + 2 − 6)/2 = 4——正好是苯的三個 π 鍵加一個環。
不飽和度是結構解析中的日常工具。從質譜得到分子式,算出這個數,你立刻就知道在解讀紅外和核磁數據時要交代多少環與雙鍵的成分。尤其是數值為 4,是苯環的經典暗示。這個數告訴你環加 π 鍵的總和,但不告訴你它們如何分配——那要靠其餘數據去推斷。
對苯 C6H6:(2×6 + 2 − 6) / 2 = 4。這等於一個環加三個碳碳雙鍵——正好是苯的結構。某個未知分子式算出 4,強烈提示其中可能有一個芳環。
先算後畫:4 個不飽和度常常預示著一個苯環。
這個數是環與 π 鍵之和,而非它們各自的分佈——三鍵算 2,一個環算 1。還要記住元素規則:氮給氫預算加 1,氧和硫忽略不計,鹵素按氫處理。
又稱
另見