谈不饱和度在有机推断类试题中的应用

2016-08-04范海凤

中学化学 2016年6期

范海凤

通过对不饱和度的学习，不仅增加了对有机物结构推断途径的认识，更是打开了一个全新的推断途径，简化了思路，激活了思维，加快了推断的步伐。本文拟从以下几个方面予以解读，以飨读者。

综观近几年来的高考有机化学试题中有关有机物组成和结构部分的题型，其共同特点是：通过图表、合成路线等给出某一有机物的结构简式、分子式或式量，考核某有机物的性质、反应类型等，同时结合对结构进行发散性的思维和推理，来考查“对微观结构的一定想象力”。为此，考生必须对有机物的结构简式、化学式或式量具有一定的结构化处理的本领，才能从根本上提高自身的“空间想象能力”。而不饱和度对解决此类题会起到事半功倍的效果。

一、不饱和度的概念

不饱和度，又称缺H指数，有机物每有一不饱和度，就比相同碳原子数的烷烃少两个H原子，所以，有机物每有一个环，或一个双键（包括碳碳双键和碳氧双键），相当于有一个不饱和度，碳碳三键相当于二个不饱和度，一个苯环相当于四个不饱和度（包括一个环，三个所谓的碳碳双键）。见表1：

二、不饱和度的计算公式

分子的不饱和度=n（C）+1-n（H）2

其中：n（C）为碳原子数，n（H）为氢原子数。在计算不饱和度时，若有机物分子中含有卤素原子，可将其视为氢原子；若含有氧原子，则不予考虑；若含有氮原子，就在氢原子总数中减去氮原子数。

三、题型例析

题型一、计算不饱和度

例1烃分子中若含有双键、三键或单键的环，氢原子数就少，分子就不饱和，亦即具有一定的“不饱和度”，其数值或表示为：不饱和度=双键数+环数+三键数×2。则有机物CC的不饱和度为（）。

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

分析据题目信息，分子的不饱和度=双键数+环数+三键数×2=4+2+1×2=8。注意，本题中含有的环不是苯环。另外，也可据：分子的不饱和度=n（C）+1-n（H）2计算，结果相同。

答案：A。

题型二、据不饱和度判断有机化合物的初步结构

例2某有机物的分子式为C5H3F3Cl2，下列对该有机物结构描述不正确的是（）。

A.是只含有1个碳碳双键的链状化合物

B.是含有2个碳碳双键的链状化合物

C.是只有1个碳碳双键的单环化合物

D.是含有1个碳碳三键的链状化合物

分析法①由于卤族元素的化合价为1价，在有机物中可当作氢原子处理。则原化学式变为C5H8符合炔烃或二烯烃的通式。A不正确，B、D正确；对于C由于一个单环相当于一个双键，所以，C也对。法②计算其不饱和度：5+1-（3+3+2）÷2=2，因此，不可能只含有一个碳碳双键。

答案：A。

题型三、据不饱和度作为综合推断的突破口

例3有一种广泛用于汽车、家电产品上的高分子涂料，是按图1所示流程图生产的，图中的M（C3H4O）和A都可以发生银镜反应，N和M的分子中碳原子数相等，A的烃基一氯取代位置有三种：

图1试写出：物质的结构简式：A ，M ，物质A的同类别同分异构为。N+B→D的化学方程式：，反应类型X ，Y 。

分析本题设计了丙烯羰基化制丁烯醛的情景，这个反应学生没学过，但考查的意图并不在这里，设计可为匠心独到。

解题的突破口在于M，根据C3H4O，可知其不饱和度=3+1-4÷2=2，而其又能发生银镜反应，必有醛基，占据了一个不饱和度，另一个不饱和度只能是双键占据，只能为CH2=CHCHO（丙烯醛）。

又MO2N，N只能为羧酸：CH2=CHCOOH（丙烯酸）。

B与N在浓H2SO4加热条件下生成D，可判断这是一个酯化反应：D为一个酯。其不饱和度7+1-12÷2=2，其中酯基、丙烯酸的碳碳双键各占据一个不饱和度，B只能是四个碳的饱和一元醇，A应为一元醛，在丙烯形成A的过程中，丙烯的双键由于加成而被破坏，因而A为组合的一元醛。可能有两种形式CH3CH2CH2CHO（1），或CHCH3CH3CHO（2），又由于一氯取代位置有3种，可知其必为（1）式结构。

则A：CH3CH2CH2CHO；M：CH2=CHCOOH；同分异构CH3CHCHOCH3；N+B→D：

CH2CHCOOH+CH3CH2CH2CHOH浓H2SO4△

CH3CH2CH2CHOCOCHCH2+2H2O

X是加成反应，Y是加聚反应。

题型四、据不饱和度书写有机物的同分异构体

例4已知有机物〖1〗OCH2CH2

试写出与该有机物互为同分异构体的属于芳香族化合物的同分异构体的结构简式。

分析该有机物化学式为C7H8O，其不饱和度7+1-8÷2=4。芳香族化合物中必有苯环，从C7H8O的组成看只能有一个苯环，因为一个苯环就有4个不饱和度，所以取代基中C、H、O都以单键相连。

若为酚，则有三种：

OHCH3，OHCH3，HOCH3

若为醚，则只一种：OCH3；

若为醇，则只一种：CH2OH。共有5种。