有机化合物的结构特点(不饱和度).

第三节有机化合物的结构特点不饱和度及其应用选修五有机化学基础•1、碳原子在元素周期表中位于第周期族；碳原子中含有价电子，可以跟其它原子形成共价键。易形成、、、、等多种三维复杂结构单元。•2、在有机物化合物的分子中，仅以单键方式成键的碳原子称为；连接在双键、叁键或在苯环上的碳原子（所连原子的数目少于4）称为。知识链接二4个4条ⅣA单键双键叁键碳链碳环饱和碳原子不饱和碳原子•不饱和度(Degreeofunsaturation)，又称缺氢指数或者环加双键指数（indexofhydrogendeficiency(IHD)orringsplusdoublebonds）是有机物分子不饱和程度的量化标志，用希腊字母Ω表示，在有机化学中用来帮助画化学结构。不饱和度公式可以帮助使用者确定要画的化合物有多少个环、双键、和叁键，但不能给出环或者双键或者叁键各自的确切数目，而是环和双键以及两倍叁键（即叁键算2个不饱和度）的数目总和。最终结构需要借助于核磁共振(NMR)，质谱和红外光谱(IR)以及其他的信息来确认。不饱和度的概念•1、根据化学式计算•⑴烃(CxHy)：•⑵含氧衍生物(CxHyOz)：•⑶卤代烃(CxHyClz)：不饱和度的计算方法12222yxyx12222zyxzyx12222yxyx1214nn其中，n4表示四价原子数亦就是C原子数，n1表示一价原子数亦就是H原子和卤原子总数。•1、根据化学式计算•⑷含氮衍生物(CxHyNz)：不饱和度的计算方法12222zyxzyzx12314nnn其中，n4表示四价原子数亦就是C原子数，n1表示一价原子数亦就是H原子数和卤原子总数，n3表示一价原子数亦就是N原子数。烃的衍生物(CaHbOcXdNe)12222edbaedbea•2、根据结构式计算•⑴非立体平面有机物分子•烯烃和环烷烃：Ω=1•二烯烃和炔烃：Ω=2•苯环：Ω=3+1=4•萘环：Ω=3×2+1=7不饱和度的计算方法双键包含碳碳、碳氮、氮氮、碳氧双键；叁键包含碳碳、碳氮叁键；环数等于将环状分子剪成开链分子时，剪开碳碳键的次数，环包含含N、O、S等的杂环。Ω=双键数+叁键数×2+环数苯萘不饱和度的计算方法Ω=双键数+叁键数×2+环数CCΩ=4+0×2+2=6Ω=6+1×2+2=10ClF3CCH3OCHCOOCH3ClNNNΩ=8+0×2+3=13烃链烃烷烃(饱和烃)CnH2n+2无特征官能团，碳碳单键结合不饱和烃烯烃CnH2n含有一个炔烃CnH2n-2含有一个—C≡C—二烯烃CnH2n-2含有两个饱和环烃环烷烃CnH2n单键成环不饱和环烃环烯烃CnH2n-2成环，有一个环炔烃CnH2n-4成环，有一个—C≡C—环二烯烃CnH2n-4成环，有两个苯的同系物CnH2n-6一个苯环和若干个烷基稠环芳香烃常见有机物的通式•2、根据结构式计算•⑵立体封闭有机物分子（多面体或笼状结构）不饱和度的计算方法Ω=面数-1Ω=3立方烷四面体烷冰片三棱烷Ω=5Ω=2Ω=4•1、分子的不饱和度（Ω）与分子结构的关系•⑴若Ω=0，说明分子是饱和链状结构•⑵若Ω=1，说明分子中有一个双键或一个环；•⑶若Ω=2，说明分子中有两个双键或一个三键；或一个双键和一个环；或两个环；余此类推；•⑷若Ω≥4，说明分子中很可能有苯环。不饱和度的应用•2、辅助推导化学式•结构简式——计算不饱和度——计算H原子数——确定分子式•例1：(2009浙江11)一种从植物中提取的天然化合物a-damascone，可用于制作“香水”，其结构如下图，则该有机物的分子式是。不饱和度的应用O设该有机物的分子为C13HyO41213yY=20所以该有机物的分子为C13H20O。C13H20O•2、辅助推导化学式•结构简式——计算不饱和度——计算H原子数——确定分子式•例2：(2008天津8)B称作冰片，可用于医药和制香精、樟脑等，其结构如下图，则B的分子式是。不饱和度的应用设该有机物的分子为C10Hy21210yY=18所以该有机物的分子为C10H18。C10H18CH3CH3CH3OH•3、辅助推断有机物的结构与性质•分子式—计算不饱和度—预测官能团及数量—确定结构—推测性质•例3：有一环状化合物C8H8，它不能使溴的CCl4溶液褪色；它的分子中碳环上的1个氢原子被氯取代后的有机生成物只有一种。这种环状化合物可能是不饱和度的应用HCCH2CH3CH3ABCD√•3、辅助推断有机物的结构与性质•分子式—计算不饱和度—预测官能团及数量—确定结构—推测性质•例3：(2008四川29)芳香化合物E的分子式是C8H8Cl2。E的苯环上的一溴取代物只有一种，则E的所有可能的结构简式是_______________________。不饱和度的应用412288芳香化合物，只含一个苯环，其余均饱和。CH2ClClH2CCH3CH3ClClCH3CH3ClClCH3CH3ClClCH3CH3ClClCH3CH3ClCl•例5：(2009全国30)化合物A相对分子质量为86，碳的质量分数为55.8%，氢为7.0%，其余为氧。已知R-CH=CHOH(烯醇)不稳定,很快转化为R-CH2CHO。•①A的分子式为;•②A有多种同分异构体,写出四个同时满足(i)能发生水解反应；(ii)能使溴的四氯化碳溶液褪色两个条件的同分异构体的结构简式。不饱和度的应用2:6:416%2.3786:1%786:12%8.5586C4H6O2HCOCH=CHCH3OHCOCH2CH=CH2OCH2=CHCOCH3OHCOC=CH2OCH3•例5：(2009全国30)化合物A相对分子质量为86，碳的质量分数为55.8%，氢为7.0%，其余为氧。已知R-CH=CHOH(烯醇)不稳定,很快转化为R-CH2CHO。•③A的另一种同分异构体，其分子中所有碳原子在一条直线上，它的结构简式为。•分子中所有碳原子在一条直线上：含碳碳叁键。•C4H6O2中Ω=2，则只含一个碳碳叁键。不饱和度的应用HOCH2CCCH2OH•4、同系物、同分异构体的判断•同系物结构相似(同类物质)，不饱和度相同；•同分异构体分子式相同，不饱和度相同。•例6：下列各对物质中，互为同系物的是不饱和度的应用A.与OHOHCH3B.与HCOOCH3CH3COOHC.与CH=CH2CH3CH=CH2C6H5CH2OHC6H5OH与D.√•例7：A、B、C、D、E五种芳香化合物都是某些植物挥发油中的主要成分，有的是药物，有的是香料。它们的结构简式如下所示。这五种化合物中，互为同分异构体的是。•解析：分子中均含苯环外，可看苯环外的结构：•A中5个C，Ω=1•B中4个C，Ω=1；C中4个C，Ω=1；BC为同分异构体；•D中3个C，Ω=1；E中3个C，Ω=2；非同分异构体。不饱和度的应用BC•例8：人们使用四百万只象鼻虫和它们的215磅粪物，历经30年多时间弄清了棉子象鼻虫的四种信息素的组成，它们的结构可表示如下，这四种信息素中互为同分异构体的是•A．①和②B.①和③C.③和④D.②和④不饱和度的应用解析：①中Ω=2+1=3，②中Ω=2+1=3；①②为同种物质；③中Ω=1+1=2，④Ω=1+1=2；③④为同分异构体。√④①③②CHOCH2OHOHOHC•例9：写出与右图中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。不饱和度的应用解析：该有机物化学式为C7H8O，其不饱和度Ω=4，芳香族化合物只能有一个苯环，所以取代基中C、H、O都以单键相连。OCHCH2抽出－O－作为插入基团，－CH3连在苯环上。CHHHCH3OHCH3HOCH3OHOCH3CH2OH反馈训练•合成相对分子质量在20000—50000范围内的具有确定结构的有机化合物是一个新的研究领域。1993年报道合成了两种烃A和B，其分子式分别为C1134H1146和C1398H1278，其分子中含有三种结构单元(I—III)：•⑴上述三种结构单元的不饱和度分别为、、；B的不饱和度为。•⑵A分子中含有上述结构单元I、II、III的个数分别为多少？—C≡C——C(CH3)3IIIIII•1．科学家于1995年合成了一种分子式为C200H200含多个C≡C叁键的链状烃，其分子中含C≡C叁键最多的是•A.49个B.50个C.51个D.无法确定•2．己知维生素A的键线式结构如下，关于它的叙述正确的是•A维生素A的分子式为C20H30O•B维生素A是一种易溶于水的醇•C维生素A属于芳香烃•D1mol维生素A在催化剂作用下最多可5molH2加成作业CH2OH•3．右图是一种驱蛔虫药—山道年的结构简式，试确定其分子式为______。•4．合成芳炔类大环的一种方法是以苯乙炔为基本原料，经过反应得到一系列的芳炔类大环化合物，其中一种结构如右图所示，试确定其分子式为______。•5．有机物的同分异构体有多种，请写出符合下列要求的同分异构体的结构简式。•⑴有苯环且苯环上只有一个链状取代基；•⑵已知不饱和碳碳键上不能连有—OH。作业A