Question

4．某芳香經A是有機合成中非常重要的原料，通過質譜法測得其最大質荷比為118；其核磁共振氫譜中有5個峰，峰面積之比為1：2：2：2：3；其苯環上只有一個取代基，以下是以A為原料合成高分子化合物F、I的路線圖，試回答下列問題：

（1）A的結構簡式為
（2）E中的官能團名稱是羥基、羧基
（3）G的結構簡式為
（4）反應②、④的反應類型分別是取代反應、消去反應
（5）反應⑥、⑦生成的高分子化合物的反應原理是否相同？不相同（填“相同”或“不相同”）
（6）寫出下列反應的化學方程式：反應③；反應⑦n$\stackrel{一定條件下}{→}$+（n-1）H₂O
（7）符合以下條件的C的同分異構體有5種（不考慮立體異構）
a、苯環上有兩個取代基　　　　　　　
b、苯環上的一氯代物有兩種
c、加入三氯化鐵溶液顯色　　　　　
d、向1mol該物質中加入足量的金屬鈉可產生1mol氫．

Answer 1

分析 Ⅰ、根據C元素、H元素守恒確定該烴的分子式為C₆H₁₂，在催化劑作用下與H₂發生加成反應，生成2，2-二甲基丁烷，則該烴的結構簡式為（CH₃）₃C-CH=CH₂；
Ⅱ、烴1mol與2mol HCl完全加成，則該烴分子有2個雙鍵或1個三鍵，1mol氯代烷能和4mol氯氣發生完全取代反應，則氯代烷分子中有4個H原子，所以原烴分子中有2個H原子，據此確定；
Ⅲ、通過質譜法測得芳香烴A的相對分子質量為118，其苯環上只有一個取代基，其核磁共振氫譜中有5個峰，峰面積之比為1：2：2：2：3；則A物質只能為：，因此物質A與溴的四氯化碳溶液可發生加成反應得到鹵代物B，鹵代物在氫氧化鈉的水溶液中發生取代反應生成物質：C，醇在銅做催化劑，與氧氣反應生成對應的醛即物質：D；醛與氫氧化銅做氧化劑的條件下，被氧化生成對應的酸：E，而E物質在濃硫酸條件下，可脫去羥基，生成物質：G，物質G在濃硫酸的條件下，能與甲醇發生酯化反應生成物質：H 2-苯基丙烯酸甲酯；物質H可發生加聚反應生成物質I：；化合物E即含羧基由含羥基，發生縮聚反應生成F，據此進行解答．

解答 解：Ⅰ、根據C元素、H元素守恒確定該烴的分子式為C₆H₁₂，在催化劑作用下與H₂發生加成反應，生成2，2-二甲基丁烷，則該烴的結構簡式為（CH₃）₃C-CH=CH₂；
Ⅱ、烴1mol與2mol HCl完全加成，則該烴分子有2個雙鍵或1個三鍵，1mol氯代烷能和4mol氯氣發生完全取代反應，則氯代烷分子中有4個H原子，所以原烴分子中有2個H原子，據此確定；
Ⅲ、通過質譜法測得芳香烴A的相對分子質量為118，其苯環上只有一個取代基，其核磁共振氫譜中有5個峰，峰面積之比為1：2：2：2：3；則A物質只能為：，因此物質A與溴的四氯化碳溶液可發生加成反應得到鹵代物B，鹵代物在氫氧化鈉的水溶液中發生取代反應生成物質：C，醇在銅做催化劑，與氧氣反應生成對應的醛即物質：D；醛與氫氧化銅做氧化劑的條件下，被氧化生成對應的酸：E，而E物質在濃硫酸條件下，可脫去羥基，生成物質：G，物質G在濃硫酸的條件下，能與甲醇發生酯化反應生成物質：H 2-苯基丙烯酸甲酯；物質H可發生加聚反應生成物質I：；化合物E即含羧基由含羥基，發生縮聚反應生成F，
（1）根據以上分析可知，A的結構簡式為：，故答案為：；
（2）根據以上分析可知，E的結構簡式為，該有機物分子中含有的官能團為羥基、羧基，故答案為：羥基、羧基；
（3）根據分析可知，G的結構簡式為：，故答案為：；
（4）根據分析可知，反應②為鹵代物在氫氧化鈉的水溶液中發生取代反應生成物質C；反應④為E物質在濃硫酸條件下，脫去羥基發生消去反應生成物質G，故答案為：取代反應、消去反應；
（5）根據以上分析，反應⑥H因為含有碳碳雙鍵所以為加聚生成高分子I，⑦為化合物E因為含羧基由含羥基，所以發生縮聚反應生成高分子F，所以生成的高分子化合物的反應原理是不相同，故答案為：不相同；
（6）反應③為催化氧化生成，反應的化學方程式為：，
反應⑦為在一定條件下轉化成高分子F，反應的化學方程式為：n$\stackrel{一定條件下}{→}$+（n-1）H₂O；
故答案為：；n$\stackrel{一定條件下}{→}$+（n-1）H₂O；

（7）C為的同分異構體a、苯環上有兩個取代基；b、苯環上的一氯代物有兩種，則為對位結構；c、加入三氯化鐵溶液顯色，說明其中一個取代基為酚羥基；d、向1mol該物質中加入足量的金屬鈉可產生1mol氫氣，說明另一個還含有一個羥基，則符合條件的取代基可能為-OH和-CH₂CH₂CH₂OH，或者-OH和-CH₂CHOHCH₃，或者-OH和-CHOHCH₂CH₃，或者-OH和-CH（CH₃）CH₂OH，或者-OH和-COH（CH₃）₂，共5種，故答案為：5．

點評 本題考查了有機推斷及有機合成，題目難度較大，正確理解題干信息及合成原理為解答關鍵，注意掌握常見有機物結構與性質，試題有利于培養學生的分析、理解能力及靈活應用所學知識的能力．