基于生物質資源開發常見的化工原料,是綠色化學的重要研究方向。以化合物 I 為原料,可合成丙烯酸 V 、丙醇 VII 等化工產品,進而可制備聚丙烯酸丙酯類高分子材料。
(1) 化合物 I 的分子式為 _______ ,其環上的取代基是 _______( 寫名稱 ) 。
(2) 已知化合物 II 也能以 II′ 的形式存在。根據 II′ 的結構特征,分析預測其可能的化學性質,參考 ① 的示例,完成下表。
序號 | 結構特征 | 可反應的試劑 | 反應形成的新結構 | 反應類型 |
① | | | | 加成反應 |
② | _______ | _______ | _______ | 氧化反應 |
③ | _______ | _______ | _______ | _______ |
(3) 化合物 IV 能溶于水,其原因是 _______ 。
(4) 化合物 IV 到化合物 V 的反應是原子利用率 的反應,且
與
化合物 a 反應得到
,則化合物 a 為 _______ 。
(5) 化合物 VI 有多種同分異構體,其中含 結構的有 _______ 種,核磁共振氫譜圖上只有一組峰的結構簡式為 _______ 。
(6) 選用含二個羧基的化合物作為唯一的含氧有機原料,參考上述信息,制備高分子化合物 VIII 的單體。
寫出 VIII 的單體的合成路線 _______( 不用注明反應條件 ) 。
(1) ????C 5 H 4 O 2 醛基
(2) ????-CHO ????O 2 -COOH ????-COOH ????CH 3 OH ????- COOCH 3 酯化反應 ( 取代反應 )
(3)Ⅳ 中羧基能與水分子形成分子間氫鍵
(4) 乙烯
(5) ????2
(6)
【詳解】( 1 )根據化合物 Ⅰ 的結構簡式可知,其分子式為 C 5 H 4 O 2 ;其環上的取代基為醛基,故答案為: C 5 H 4 O 2 ;醛基;
( 2 ) ② 化合物 Ⅱ' 中含有的 -CHO 可以被氧化為 -COOH ,故答案為: -CHO ; O 2 ; -COOH ;
③ 化合物 Ⅱ' 中含有 -COOH ,可與含有羥基的物質 ( 如甲醇 ) 發生酯化反應生成酯,故答案為: -COOH ; CH 3 OH ; - COOCH 3 ;酯化反應 ( 取代反應 ) ;
( 3 )化合物 Ⅳ 中含有羧基,能與水分子形成分子間氫鍵,使其能溶于水,故答案為: Ⅳ 中羧基能與水分子形成分子間氫鍵;
( 4 )化合物 Ⅳ 到化合物 Ⅴ 的反應是原子利用率 100% 的反應,且 1 molⅣ 與 1 mola 反應得到 2molV ,則 a 的分子式為 C 2 H 4 ,為乙烯,故答案為:乙烯;
( 5 )化合物 Ⅵ 的分子式為 C 3 H 6 O ,其同分異構體中含有 ,則符合條件的同分異構體有
和
,共 2 種,其中核磁共振氫譜中只有一組峰的結構簡式為
,故答案為:
;
( 6 )根據化合物 Ⅷ 的結構簡式可知,其單體為 ,其原料中的含氧有機物只有一種含二個羧基的化合物,原料可以是
,
發生題干 Ⅳ→V 的反應得到
,
還原為
,再加成得到
,
和
發生酯化反應得到目標產物,則合成路線為
,故答案為:
。
苯的同系物:
(1)概念苯的同系物是指苯環上的氧原子被烷基取代的產物,如甲苯(C7H8)、二甲苯(C8H10)等。苯的同系物的通式為
(2)簡單苯的同系物的物理性質甲苯、二甲苯、乙苯等簡單的苯的同系物,在通常狀況下都是無色液體,有特殊的氣味,密度小于1g· cm-3,不溶于水,易溶于有機溶劑,本身也是有機溶劑。
(3)苯的同系物的化學性質苯環和烷基的相互作用會對苯的同系物的化學性質產生一定的影響。如苯環使甲基的還原性增強,甲基使苯環上鄰、對位氫原子更易被取代。
①苯的同系物的氧化反應: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,被氧化的是側鏈。如
但有結構的苯的同系物則不能被 KMnO4(H+)溶液氧化。側鏈上的氧化反應是苯環對側鏈(烷基)影響的結果,說明了苯環上的烷基比烷烴性質活潑。
②苯的同系物的硝化反應,甲苯跟濃HNO3和濃H2SO4的混合酸可以發生反應,苯環上的氫原子被硝基取代,可以發生一硝基取代、三硝基取代等。
注意:甲苯比苯更易發生硝化反應,這說明受烷基的影響,苯的同系物分子里的苯環比苯分子性質更活潑,而且使苯環上烷基的鄰、對位H原子更活潑。
③苯的同系物的加成反應:苯的同系物還能發生加成反應。如
注意:發生加成反應:苯、苯的同系物比烯烴、炔烴困難。
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