求烷烴同分異構體數目的通項公式?

時間 2021-06-01 02:06:34

1樓:走地雞

剛剛嘗試了一下。雖然簡潔的描述會涉及波利亞計數定理,但如果不怕繁瑣,也是完全可以找到更初等的敘述方式的。

每個n烷基的自由端連線著乙個碳原子,這乙個碳原子又連線著三個更小的烷基。設這三個更小的烷基分別有a,b,c個碳原子,那麼a+b+c=n-1.

我們把三個更小的烷基分別有a,b,c個碳原子的烷基稱為abc型烷基。

顯然,當a,b,c互不相等時,abc型烷基有AaAbAc種,即三個烷基的數量相乘。

但是,如果三個數有兩個相等,aab型烷基,那麼就有Aa(Aa+1)Ab/2種,因為兩個a型烷基是可以互換位置的,相當於「在Aa個元素裡取兩次,不計順序,可以重複」這個組合問題。

同樣的道理,aaa型烷基有Aa(Aa+1)(Aa+2)/6種。

把所有符合a+b+c=n-1的型號abc(要求從小到大排列,可以相等)的烷基數量算出來,然後加起來,結果就是An.

例如,如果我們已知A0=1,A1=1,A2=1,A3=2,A4=4,A5=8,

求A6:

005型有A5=8種,

014型有A1A4=4種,

023型有A2A3=2種,

113型有A3=2種,

122型有1種,

加起來一共17種,即A6=17.

實際上,這是乙個遞推公式。

設結果為Bn.利用第一步的結果。和第一步類似,標記的碳原子連線著四個烷基,按照四個烷基的碳原子數abcd分型號求解即可。

例如,求B6.

0005型:A5=8種

0014型:A1A4=4種

0023型:A2A3=2種

0113型:A3=2種

0122型:1種

1112型:1種

合計18種,即B6=18.

設為Cn.這一步較為簡單,只需考慮碳鏈兩端連線的兩個烷基即可。

例如,求C6.

(注意沒有06型,因為我們標記的鍵是碳—碳鍵,不是碳—氫鍵)

15型:A1A5=8種

24型:A2A4=4種

33型:A3(A3+1)/2=3種

加起來是15種,即C6=15.

設為Dn,則Dn=Bn-Cn+A(n/2). n為奇數時最後一項為0.

例如D6=18-15+2=5.即己烷有五種同分異構體。

這個結論基於乙個圖論事實:

對任何乙個烷基碳鏈來說,

設「不同地位」的碳原子(也就是說,標記不同地位的碳原子,產生不同的標碳烷烴)數量為u,

「不同地位」的碳鍵(也就是說,標記不同地位的碳鍵,產生不同的標鍵烷烴)數量為v,

而s表示「該碳鏈是否含有乙個碳鍵,使得碳鍵兩邊對稱」,若存在則s=1,不存在則s=0.

那麼u-v+s=1.

對所有的n烷基碳鏈累加就得到第四步開頭的公式。

2樓:空詭

對於碳個數為n的任意形狀的有機物,其官能團有x種y個,這種有機物的分子種類S滿足函式S=f(x,y,n),那麼這個函式是什麼?

那對於這種問題要如何解答。

就是判斷碳個數為n的任意官能團的有機物的分子數。

3樓:王贇 Maigo

的同分異構體計數,確實挺難的。

洪武ea:n碳烷烴異構體數量的計算

kenny:烷烴同分異構體個數的計數方法

P.S. 如果有乙個取代基,比如 ,那就簡單多了。

4樓:夢藏秋

對於 ,其同分異構體數目的漸進公式為

至於精確公式,需要考慮 的母函式 :

其中而 則是鹵代烴 同分異構體個數的母函式,滿足。可以知道 (手算),利用初中的待定係數法即可求出的任意係數,從而也可以求出的 任意係數:

因此, 的同分異構體數目為4347。

5樓:

沒有計算烷烴異構體數目的通式,如已知 個碳原子的烷烴的異構體數,可以用數學上的圖論推算出含 個碳原子的烷烴可能有的異構體數。

有些從理論上推測出的異構體可能無法得到。

以上均引用自胡巨集紋先生的《有機化學》第三版上冊

6樓:Chemguy

沒有。。。又不是數列。。。

送你一句口訣:甲乙丙丁戊,一一二四八。

這是殘基的種類數(不包括對映異構)

至於苯環上取代數目,請參考:

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