分子结构与官能团
不饱和度
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假设有人递给你一个分子式,问你:这个分子里是不是藏着环或双键?不饱和度用一个数字就回答了这个问题,而且是在你还没画出任何结构之前、直接从分子式算出来的。它是一个极快的合理性检验:数字为正,就意味着某处必定存在环和(或)多重键。
这个概念建立在一个参照点上。一个饱和的无环烷烃,塞满了尽可能多的氢,分子式为 CnH2n+2——没有环、没有双键。每加一个环要少两个氢;每加一个双键要少两个氢;三键要少四个氢(算作两个不饱和度)。所以不饱和度数的是:你的分子比饱和上限少了几对氢。对于只含碳和氢的分子式,结果是 (2C + 2 − H) / 2。对其他元素作调整:加上氮的个数(每个 N 给氢预算加一),氧和硫完全忽略(它们不改变计数),卤素按氢处理(减去它们)。例如 C6H6 算得 (12 + 2 − 6)/2 = 4——正好是苯的三个 π 键加一个环。
不饱和度是结构解析中的日常工具。从质谱得到分子式,算出这个数,你立刻就知道在解读红外和核磁数据时要交代多少环与双键的成分。尤其是数值为 4,是苯环的经典暗示。这个数告诉你环加 π 键的总和,但不告诉你它们如何分配——那要靠其余数据去推断。
对苯 C6H6:(2×6 + 2 − 6) / 2 = 4。这等于一个环加三个碳碳双键——正好是苯的结构。某个未知分子式算出 4,强烈提示其中可能有一个芳环。
先算后画:4 个不饱和度常常预示着一个苯环。
这个数是环与 π 键之和,而非它们各自的分布——三键算 2,一个环算 1。还要记住元素规则:氮给氢预算加 1,氧和硫忽略不计,卤素按氢处理。
又称
另见