不饱和度计算器
简而言之：不饱和度计算器：由任意分子式（含 N、O、卤素、离子）或 SMILES/名称求 IHD/DBE，区分环数和 π 键数，并分步显示计算过程。免费，在网页浏览器中运行，无需下载。
由分子式求不饱和度，也称缺氢指数（IHD）或双键当量。支持氮、氧、硫、卤素和离子。输入 SMILES 字符串或化合物名称，即可准确看到分子中有多少个环和 π 键。
分子式可包含 N、O、S、P、B、Si、卤素和电荷（NH4+、C2H3O2-）。输入 SMILES 或名称还能给出环数和 π 键数的拆分。要从结构图开始？先用结构式转 SMILES。
不饱和度公式
不饱和度（DoU），也称缺氢指数（IHD）、双键当量（DBE）或环加双键数（RDB），表示分子与饱和的开链化合物相比“缺少”多少对氢原子。每个环和每个 π 键都会减少两个氢。
- C：碳（以及 Si 等其他四价原子）。
- H 和 X：氢和卤素（F、Cl、Br、I）。卤素与 H 一样只形成一个键。
- N：氮（以及 P、B 等其他三价原子）。每个加二分之一。
- O 和 S 不计：二价原子插入链中不会改变氢原子数。CH₃CH₃ 和 CH₃OCH₃ 的不饱和度都是 0。
等价形式：DoU = (2C + 2 + N − H − X) / 2。
各结构单元的含义
| 结构特征 | 对不饱和度的贡献 | 示例 |
|---|---|---|
| 环 | 1 | 环己烷 C₆H₁₂ = 1 |
| C=C 或 C=O 双键 | 1 | 乙烯 C₂H₄ = 1，丙酮 C₃H₆O = 1 |
| 三键（C≡C、C≡N） | 2 | 乙炔 C₂H₂ = 2 |
| 苯环 | 4（1 个环 + 3 个 π 键） | 苯 C₆H₆ = 4 |
| 萘 | 7（2 个环 + 5 个 π 键） | C₁₀H₈ = 7 |
计算示例
- C₄H₉Br：4 − (9 + 1)/2 + 0 + 1 = 0。饱和、无环：一种溴丁烷。
- C₅H₅N（吡啶）：5 − 5/2 + 1/2 + 1 = 4。一个环加三个 π 键，与苯一样具有芳香性。
- C₉H₈O₄（阿司匹林）：9 − 8/2 + 1 = 6。苯环（4）+ 两个 C=O（2）。氧不计。
- C₈H₈：DoU = 5。它可能是苯乙烯（苯环 + 一个 C=C），也可能是立方烷（5 个环）。不饱和度缩小了可能范围，再由 IR/NMR 做出判断。
离子和异常结果
对于离子，加上电荷的一半：DoU = C − (H + X)/2 + N/2 + 1 + q/2。这适用于以 N、O、S 为中心的离子，例如吡啶鎓 C₅H₆N⁺（4）、铵离子 NH₄⁺（0）和乙酸根 C₂H₃O₂⁻（1）。但碳正离子的结果会比其环数加 π 键数多 1，因为空的 p 轨道也被计为一个单元。中性分子式得到半整数结果，说明是自由基或输入有误。得到负数结果，说明不存在这样的结构。
在结构推断中使用不饱和度
先算出不饱和度，再借助波谱。不饱和度为 4 或以上通常提示存在芳香环（检查 IR 中 1600 和 1500 cm⁻¹ 附近的 C=C 伸缩振动，以及 ¹H NMR 中 6.5–8 ppm 的信号）。不饱和度为 1 且 IR 在 1715 cm⁻¹ 附近有强吸收，说明是 C=O 而不是环。先通过实验式或精确质量计算得到分子式，再用分子式转结构式列出实际候选结构。
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打开 MolDraw 编辑器常见问题
如何计算不饱和度？
使用 DoU = C − (H + X)/2 + N/2 + 1，其中 X 是卤素原子数，氧和硫不计。对于 C₆H₆：6 − 3 + 1 = 4。
不饱和度为 1 意味着什么？
分子中有一个环或一个双键（C=C、C=O 或 C=N）。具体是哪一种需要借助波谱判断。
为什么卤素按氢计算？
卤素只形成一个键，所以在分子式中它只是取代了一个氢原子的位置。
为什么不饱和度公式中不计氧？
氧形成两个键，把它插入链中（C–O–C 或 C–O–H）不会改变所需的氢原子数。
为什么氮要加二分之一？
氮形成三个键，因此与二价原子相比，每个 N 多带来一个氢原子位置：+1 个 H，相当于不饱和度 +½。
不饱和度和 IHD、DBE 是一回事吗？
是的。缺氢指数、双键当量和环加双键数都是同一个数值的不同名称。
如何分别求出环数和 π 键数？
仅凭分子式无法区分。输入 SMILES 或化合物名称，计算器会数出环数（键数 − 原子数 + 1），并给出 π 键数 = 不饱和度 − 环数。
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