不飽和度とは？計算ツール付き｜公式・求め方とベンゼン環が4の理由

2024年11月9日2026年9月29日

不飽和度は、有機化合物の構造決定で最初に計算する数です。公式と求め方、ベンゼン環があると4になる理由をまとめ、分子式を入れるだけで計算できるツールも置きました。

【結論】不飽和度の公式と求め方

不飽和度＝ (2×C数＋ 2 ＋ N数 − H数 − ハロゲン数) ÷ 2
O（酸素）は数えないのがポイント
不飽和度1 ＝二重結合1つまたは環構造1つ／不飽和度2 ＝三重結合1つなど
ベンゼン環があると不飽和度4（二重結合3＋環1）。構造決定問題の最初の一手

🧮 不飽和度自動計算ツール

分子式を入力すると不飽和度を計算し、考えられる構造まで表示します。（例：C6H6 / C4H8O2 / C7H7NO2 / C2H3Cl）

※C・H・O・N・ハロゲン（F/Cl/Br/I）・S に対応しています。

この記事の目次

不飽和度とは「水素が何組足りないか」を表す数

不飽和度（Degree of unsaturation）または水素不足指数（すいそふそくしすう、Index of hydrogen deficiency、IHD）とは、ある有機化合物の水素原子がどの程度不足しているかを表す指標です。

この不飽和度を計算することで、その有機化合物にどんな構造が含まれているのか（二重結合、三重結合、ベンゼン環など）、推定することが可能になります。

不飽和度の計算式

C：炭素原子の数
N：窒素原子の数
X：ハロゲン原子（F, Cl, Br, I）の数
H：水素原子の数

この式は是非暗記してください。不飽和度の式は見る参考書によって異なります。（ハロゲンなどを考慮していないものもあるので）上記の式で覚えてしまえば、まず問題ないでしょう。

この式を暗記しておくと、次のことがわかるようになります。👇

不飽和度からわかること

不飽和度＝０の場合：全て単結合から構成されている
不飽和度＝１の場合：二重結合、あるいは環状の炭化水素が１つ含まれている
不飽和度＝２の場合：三重結合、あるいは二重結合が２つ、あるいは環状の炭化水素＋二重結合が１つ（不飽和度１が２つと考える）
不飽和度＝４の場合：ベンゼン環を含む（ことが多い）（二重結合×3と環状×1の合計だと考える）

不飽和度が３や５などになった場合は、上記の組み合わせを考えましょう。
例：不飽和度５：ベンゼン環１つとそれ以外で二重結合が１つ　など

ただし、受験化学においては不飽和度が４以上になった場合は、大抵の場合ベンゼン環を含んでいるので、第一にその可能性を考えてみましょう。

例題で確認しよう！

C₄H₁₀

\begin{eqnarray}
不飽和度＝\frac{(2×4+2-10)}{2}=0
\end{eqnarray}

つまり不飽和度０より全て単結合で構成されていますね。いわゆるブタンですね。

C₅H₁₀O

\begin{eqnarray}
不飽和度＝\frac{(2×5+2-10)}{2}=1
\end{eqnarray}

ちなみにこの構造異性体はたくさんあります。ここでは不飽和度の計算練習として出してみました。不飽和度が1なので二重結合、あるいは環状の炭化水素が１つ含まれているということが分かりますね。

ベンゼン環の不飽和度はなぜ4になるのか【芳香族の計算例】

ベンゼン C₆H₆ を公式に入れると (2×6＋2−6)÷2＝4 です。中身は二重結合3つ（3）＋六員環1つ（1）で合計4。だから構造決定で「不飽和度4」を見たら、まずベンゼン環を疑います。

よく出る芳香族化合物で確かめると、ベンゼン環だけなら4、そこにC=OやC=Cが付くと5以上になるのが分かります。酸素（O）は数えないので、フェノールもベンゼンと同じ4です。

化合物	分子式	計算	不飽和度	内訳
ベンゼン	C₆H₆	(12＋2−6)÷2	4	ベンゼン環のみ
トルエン	C₇H₈	(14＋2−8)÷2	4	ベンゼン環のみ（メチル基は飽和）
フェノール	C₆H₆O	(12＋2−6)÷2	4	ベンゼン環のみ（Oは数えない）
アニリン	C₆H₇N	(12＋2＋1−7)÷2	4	ベンゼン環のみ（Nは足す）
スチレン	C₈H₈	(16＋2−8)÷2	5	ベンゼン環4＋C=C 1
安息香酸	C₇H₆O₂	(14＋2−6)÷2	5	ベンゼン環4＋C=O 1
フタル酸	C₈H₆O₄	(16＋2−6)÷2	6	ベンゼン環4＋C=O 2
ナフタレン	C₁₀H₈	(20＋2−8)÷2	7	環2＋二重結合5（縮合環）

入試の構造決定では、不飽和度から4を引いた残りが「側鎖にある不飽和結合の数」です。安息香酸なら残り1＝C=Oが1つ、フタル酸なら残り2＝C=Oが2つ。ここまで機械的に読めると、候補が一気に絞れます。

不飽和度4でもベンゼン環ではない場合

炭素数が6未満なら、ベンゼン環は作れません。たとえば C₄H₂ は (8＋2−2)÷2＝4 ですが、三重結合2つ（ジアセチレン）です。「4以上」＋「炭素が6個以上」のときにベンゼン環を疑ってください。

練習問題で不飽和度をマスター！

次の化合物の不飽和度を求めよ。（東京農工大）

（１）シクロヘキサン
（２）酢酸
（３）菊酸（C₁₀H₁₆O₂）

（１）シクロヘキサンの分子式はC₆H₁₂であるので、不飽和度は

\begin{eqnarray}
不飽和度＝\frac{(2×6+2-12)}{2}=1
\end{eqnarray}

（２）酢酸の分子式はC₂H₄O₂であるので、不飽和度は

\begin{eqnarray}
不飽和度＝\frac{(2×2+2-4)}{2}=1
\end{eqnarray}

（３）菊酸の分子式はC_₁₀H_₁₆O_₂であるので、不飽和度は

\begin{eqnarray}
不飽和度＝\frac{(2×10+2-16)}{2}=3
\end{eqnarray}

C₂H₄Oの構造異性体を全て書きなさい。

炭素原子の数２つ、水素原子の数４つ、酸素原子の数が１つなので

\begin{eqnarray}
不飽和度＝\frac{(2×2+2-4)}{2}=1
\end{eqnarray}

であるので、可能性として、二重結合、あるいは環状の炭化水素が１つ含まれていると推測できる。

ここから原子の種類と数に注意すると、構造異性体は次の３つに絞られる。

なぜこうなるか分からない場合は、「結合の手」や「官能基」について学習する必要があります。

C₄H₁₀Oの構造異性体を全て書きなさい。

炭素原子の数 4つ、水素原子の数１０、酸素原子の数が１つなので

\begin{eqnarray}
不飽和度＝\frac{(2×4+2-10)}{2}=0
\end{eqnarray}

であるので、全て単結合であると分かる。つまり二重結合がないので、ケトンやアルデヒドの可能性を消すことができた。ここから原子の種類と数に注意すると、アルコールもしくはエーテルだと分かり、構造異性体は次の7つに絞られる。

不飽和度とは｜C4H10Oの構造異性体を全て書きなさい。（3） — 水素（H）は省略しています

この問題については「対称性」がキーです。もし分からなければ重点的に勉強しましょう。

鎖状の脂肪酸C₁₇H₂₉COOHには炭素原子間の二重結合が何個含まれているか。

「脂肪酸」がよく分からない方は、ぜひそちらも併せて調べてみましょう！

C₁₇H₂₉COOH、つまりC₁₈H₃₀O₂であるので、

\begin{eqnarray}
不飽和度＝\frac{(2×18+2-30)}{2}=4
\end{eqnarray}

である。カルボキシ基には二重結合がすでに１つあるので、炭素原子間での二重結合は３つある。

C₁₇H₂₉COOHはリノレン酸で、二重結合が３つということは是非覚えておくといいです！

明治大学 2022年理工学部の問題（一部改変）

分子式がC₆H_yO_zで表される５員環の環状構造をもつ有機化合物A,B,C,Dを出発原料に用いて以下の実験を行った。
1) A,B,C,Dをそれぞれ50mg測りとり、酸素気流下において完全燃焼させたところ、いずれの場合も132mgの二酸化炭素と54mgの水が生じた。
2) A,B,C,Dそれぞれのジエチルエーテル溶液に金属ナトリウムを加えたところ、Cを含む溶液以外からは水素が発生した。

問題：(a) 記述1)に基づけば、有機化合物Bが持つ水素化合物の数 (y)と酸素原子の数 (z)は何になるか。
　　　(b) 問題の説明文と各実験の結果に基づいて考えると、Cの構造の候補としては最大で【　】個考えられる。（立体異性体は区別しない）また、その中で不斉炭素原子が含まれる構造は【　】個ある。

（a）解答解説はこちら！

(a)まず、元素分析を行います。C,H,Oの質量を求めてみましょう。

\begin{eqnarray}
C:132×\frac{12}{44}=36mg　\\
H:54×\frac{2}{18}=6.0mg　\\
O:50-(36+6.0)=8mg　
\end{eqnarray}

次にそれぞれの物質量の比を求めます。

\begin{eqnarray}
C:H:O = \frac{36}{12}:\frac{6.0}{1.0}:\frac{8}{16}=6:12:1
\end{eqnarray}

よって、分子式が(C₆H₁₂O)nとわかります。問題文から、炭素数は6なのでn=1、つまり分子式はC₆H₁₂Oです。以上より解答は、y=12, z=1です。

（b）解答解説はこちら！

具体的な構造を考えるときは、不飽和度の出番です。計算してみましょう。

\begin{eqnarray}
不飽和度＝\frac{(2×6+2-12)}{2}=1
\end{eqnarray}

不飽和度が１ということですが、問題文から既に５員環があることが判明しているので、ここで不飽和度を消費しています。つまりそれ以外に二重結合・三重結合は存在しません。ケトンやアルデヒドの可能性もないわけですから、この化合物はアルコールorエーテルだと確定できますね。

また問題文2)より、アルコールではないと分かります。なぜなら金属ナトリウムを加えた際に水素が発生するのは、エーテルではなくアルコールの性質だからです。

以上から構造を考えてみましょう。まずは炭素で５員環を作った場合、以下の化合物が考えられます。

また、酸素原子が５員環の中に入るパターンがあります。書き出してみましょう。

以上の９通りあります。また不斉炭素原子を含む化合物は６つあると分かりました。

なぜこの式で不飽和度が求まるのか【暗記しないための理解】

公式を丸暗記すると、Nやハロゲンが入った瞬間に手が止まります。式の意味が分かれば覚える必要がなくなるので、ここだけは理解しておいてください。

炭素がC個ある鎖状の飽和化合物（アルカン）の水素の数は2C+2個です。これが「水素を最大限持てる状態」＝不飽和度0の基準になります。

式の各項が意味していること

2C+2…その炭素数で持てる水素の最大数（アルカンの形）
−H…実際の水素の数を引く。足りない水素2個につき、二重結合か環が1つある
÷2…水素2個の不足＝不飽和度1なので、2で割る
+N…窒素は結合の手が3本あるため、1個増えるごとに水素を1個多く持てる。だから足す
−X（ハロゲン）…ハロゲンは水素と同じく手が1本。水素の代わりに座っているだけなので、水素と同じ扱いで引く
Oは無視…酸素は手が2本で、鎖の途中に挟まっても水素の数を変えないため

「Oを数えないのはなぜ？」は毎年質問されます。答えは「酸素は手が2本だから、間に挟まっても水素の数が変わらない」から。C-C-Cの間にOを入れてC-O-C-Cにしても、水素の数は同じですよね。ここが腑に落ちると忘れなくなります。

構造決定での使い方【入試での実戦】

不飽和度は単体で問われることは少なく、構造決定問題の最初の一手として使います。

不飽和度	まず疑う構造	よくある化合物
0	鎖状の飽和	アルカン、アルコール、エーテル
1	C=C か環か C=O	アルケン、アルデヒド、ケトン、カルボン酸、エステル、シクロアルカン
2	C≡C、C=O×2、環＋C=C	アルキン、ジカルボン酸、環状ケトン
3	環＋C=C×2、C≡C＋C=C など	1,3-シクロヘキサジエン
4	ベンゼン環	芳香族化合物（フェノール、安息香酸、トルエンなど）
5	ベンゼン環＋C=O	安息香酸、アセトフェノン、エステル
6	ベンゼン環＋C=O×2、または＋C≡C	フタル酸、テレフタル酸
7以上	縮合環	ナフタレン（7）、アントラセン（10）