基于生物质资源开发常见的化工原料,是绿色化学的重要研究方向。以化合物 I 为原料,可合成丙烯酸 V 、丙醇 VII 等化工产品,进而可制备聚丙烯酸丙酯类高分子材料。
(1) 化合物 I 的分子式为 _______ ,其环上的取代基是 _______( 写名称 ) 。
(2) 已知化合物 II 也能以 II′ 的形式存在。根据 II′ 的结构特征,分析预测其可能的化学性质,参考 ① 的示例,完成下表。
序号 | 结构特征 | 可反应的试剂 | 反应形成的新结构 | 反应类型 |
① | | | | 加成反应 |
② | _______ | _______ | _______ | 氧化反应 |
③ | _______ | _______ | _______ | _______ |
(3) 化合物 IV 能溶于水,其原因是 _______ 。
(4) 化合物 IV 到化合物 V 的反应是原子利用率 的反应,且
与
化合物 a 反应得到
,则化合物 a 为 _______ 。
(5) 化合物 VI 有多种同分异构体,其中含 结构的有 _______ 种,核磁共振氢谱图上只有一组峰的结构简式为 _______ 。
(6) 选用含二个羧基的化合物作为唯一的含氧有机原料,参考上述信息,制备高分子化合物 VIII 的单体。
写出 VIII 的单体的合成路线 _______( 不用注明反应条件 ) 。
(1) C 5 H 4 O 2 醛基
(2) -CHO O 2 -COOH -COOH CH 3 OH - COOCH 3 酯化反应 ( 取代反应 )
(3)Ⅳ 中羧基能与水分子形成分子间氢键
(4) 乙烯
(5) 2
(6)
【详解】( 1 )根据化合物 Ⅰ 的结构简式可知,其分子式为 C 5 H 4 O 2 ;其环上的取代基为醛基,故答案为: C 5 H 4 O 2 ;醛基;
( 2 ) ② 化合物 Ⅱ' 中含有的 -CHO 可以被氧化为 -COOH ,故答案为: -CHO ; O 2 ; -COOH ;
③ 化合物 Ⅱ' 中含有 -COOH ,可与含有羟基的物质 ( 如甲醇 ) 发生酯化反应生成酯,故答案为: -COOH ; CH 3 OH ; - COOCH 3 ;酯化反应 ( 取代反应 ) ;
( 3 )化合物 Ⅳ 中含有羧基,能与水分子形成分子间氢键,使其能溶于水,故答案为: Ⅳ 中羧基能与水分子形成分子间氢键;
( 4 )化合物 Ⅳ 到化合物 Ⅴ 的反应是原子利用率 100% 的反应,且 1 molⅣ 与 1 mola 反应得到 2molV ,则 a 的分子式为 C 2 H 4 ,为乙烯,故答案为:乙烯;
( 5 )化合物 Ⅵ 的分子式为 C 3 H 6 O ,其同分异构体中含有 ,则符合条件的同分异构体有
和
,共 2 种,其中核磁共振氢谱中只有一组峰的结构简式为
,故答案为:
;
( 6 )根据化合物 Ⅷ 的结构简式可知,其单体为 ,其原料中的含氧有机物只有一种含二个羧基的化合物,原料可以是
,
发生题干 Ⅳ→V 的反应得到
,
还原为
,再加成得到
,
和
发生酯化反应得到目标产物,则合成路线为
,故答案为:
。
苯的同系物:
(1)概念苯的同系物是指苯环上的氧原子被烷基取代的产物,如甲苯(C7H8)、二甲苯(C8H10)等。苯的同系物的通式为
(2)简单苯的同系物的物理性质甲苯、二甲苯、乙苯等简单的苯的同系物,在通常状况下都是无色液体,有特殊的气味,密度小于1g· cm-3,不溶于水,易溶于有机溶剂,本身也是有机溶剂。
(3)苯的同系物的化学性质苯环和烷基的相互作用会对苯的同系物的化学性质产生一定的影响。如苯环使甲基的还原性增强,甲基使苯环上邻、对位氢原子更易被取代。
①苯的同系物的氧化反应:苯的同系物(如甲苯) 能使酸性KMnO4溶液褪色。
注意:甲苯、二甲苯等苯的同系物被酸性 KMnO4溶液氧化,被氧化的是侧链。如
但有结构的苯的同系物则不能被 KMnO4(H+)溶液氧化。侧链上的氧化反应是苯环对侧链(烷基)影响的结果,说明了苯环上的烷基比烷烃性质活泼。
②苯的同系物的硝化反应,甲苯跟浓HNO3和浓H2SO4的混合酸可以发生反应,苯环上的氢原子被硝基取代,可以发生一硝基取代、三硝基取代等。
注意:甲苯比苯更易发生硝化反应,这说明受烷基的影响,苯的同系物分子里的苯环比苯分子性质更活泼,而且使苯环上烷基的邻、对位H原子更活泼。
③苯的同系物的加成反应:苯的同系物还能发生加成反应。如
注意:发生加成反应:苯、苯的同系物比烯烃、炔烃困难。
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