
【機】 index of unsaturation
不飽和指數(Unsaturation Index)是化學分析中用于量化有機化合物不飽和程度的計算參數,其英文對應詞在權威文獻中多表述為"Degree of Unsaturation"或"Index of Hydrogen Deficiency"。該數值通過分子式推算分子結構中雙鍵、三鍵或環狀結構的數量,計算公式為:
$$ text{不飽和指數} = frac{2C + 2 - H - X + N}{2} $$
其中C代表碳原子數,H為氫原子數,X為鹵素原子數,N為氮原子數。根據國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)技術報告,該指數在解析未知物結構時具有基礎性作用,特别是在核磁共振氫譜解析前可預判可能存在的官能團類型[來源:IUPAC《有機化合物命名指南》]。
在石油化工領域,不飽和指數被用于評估油品穩定性,高指數值表明更多不飽和烴存在,可能導緻聚合反應[來源:美國化學會《能源與燃料》期刊]。劍橋大學化學系教材中特别指出,該指數對生物大分子如脂肪酸的分析至關重要,例如ω-3脂肪酸的不飽和指數直接決定其生理活性[來源:劍橋大學《高等有機化學》第4版]。
不飽和度(又稱不飽和指數、缺氫指數)是用于衡量有機物分子中不飽和程度的量化指标,通常用希臘字母$Omega$表示。以下是其核心要點:
定義
不飽和度反映有機物分子與同碳原子數的開鍊烷烴相比減少的氫原子數。每減少2個氫原子,不飽和度增加1。例如:烷烴$Omega=0$,烯烴(含1個雙鍵)$Omega=1$。
物理意義
用于判斷分子中雙鍵、三鍵或環的數量。例如,$Omega=4$可能對應苯環(3個雙鍵+1個環)或一個三鍵加兩個雙鍵。
從分子式推導
通用公式為:
$$
Omega = frac{2C + 2 - H - X + N}{2}
$$
其中,$C$為碳原子數,$H$為氫原子數,$X$為鹵素原子數,$N$為氮原子數。若分子不含氮/鹵素,公式簡化為:
$$
Omega = frac{2C + 2 - H}{2}
$$
(注:氧原子通常不影響計算)。
從結構推導
$Omega = text{雙鍵數} + text{叁鍵數} times 2 + text{環數}$。
例如:
推斷有機物結構
通過$Omega$值判斷可能存在的官能團或環結構。例如:
驗證分子式合理性
若實際分子式的不飽和度與結構不符,可能存在計算錯誤。例如,分子式$text{C}_3text{H}_6$的$Omega=1$,對應丙烯(含1雙鍵)或環丙烷(1個環),而非丙烷。
輔助合成路線設計
在有機合成中,通過目标分子的$Omega$值反推所需反應步驟(如加成、消除等)。
以苯($text{C}_6text{H}_6$)為例:
如需更詳細案例或特殊規則(如含氮化合物),可參考有機化學教材或權威資料。
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