Question

【題目】以某有機物X為原料可合成塑料G，X的相對分子質量小于100，有機物X完全燃燒生成等物質的量的和，同時消耗標準狀況下的，且X分子中含有羰基和羥基。X能發生如圖所示的轉化：

已知： 在、加熱條件下生成和。

回答下列問題：

(1)X的結構簡式為_________________。

(2)的反應條件是__________。

(3)寫出的化學方程式：___________________，該反應的反應類型為__________________。

(4)的化學方程式為________________________________，該反應的反應類型為_________。

(5)Y是X的同分異構體，與足量的反應可生成，且Y不能使溴的溶液退色，Y分子中的官能團連在相鄰的碳原子上。Y的核磁共振氫譜圖中有3個峰，峰面積之比為2∶1∶1。PBS是一種新型塑料，其結構簡式為。請設計合理方案以Y為原料(無機試劑自選)合成PBS：________________________(用合成路線流程圖表示，并注明反應條件)。

Answer 1

【答案】 醇溶液、加熱 加聚反應 縮聚反應

【解析】

題干中給出了有機物X燃燒過程中消耗氧氣和產物比例的信息，結合有機物燃燒規律就可以間接的計算出有機物X的化學式C4H8O2，關于X的具體結構還需要通過其他信息推測。由C的信息可知C為乙酸，那么B為乙醛，又因為由A生成B的反應條件是HIO4，與已知信息中給出的反應條件正好相同，且B為乙醛，所以推出A的結構即為，考慮到從X生成A是與H2反應的結果，且X中有一個羥基一個羰基，所以逆推出X的結構即為。X生成E的反應即醇與氫鹵酸的反應，所以E含有鹵素原子。又因為F生成E是與HBr反應的結果，所以推測發生的即是烯烴加成的反應，那么E生成F即鹵代烴消去反應。至此，整個流程基本上就推斷完成了。

(1) 有機物X完全燃燒生成等物質的量的CO2和H2O說明該有機物中，完全燃燒消耗標準狀況下O2體積112 L(即5mol)，設X的分子式為CaH2aOb，則其燃燒方程式為，由氧原子守恒得：，，又因X的相對分子質量小于100，故，兩式綜合得：解得：，即(時，不合題意)，則，故X的分子式為C4H8O2。考慮到C為CH3COOH，則B為CH3CHO，從A生成B是在HIO4的條件下發生的反應，與已知信息中的反應條件相同，故逆推出A的結構即為，那么最終X的結構即為。

(2)由X生成E的反應是醇羥基與氫鹵酸的反應所以E的結構為；從F生成E是與HBr反應的結果，所以推斷F中存在碳碳雙鍵，其結構為，那么由E到F的反應即可認為是鹵代烴的消去反應，條件即為NaOH醇溶液、加熱。

(3) 在一定條件下發生加聚反應生成G()，方程式為：；

(4) 與HOOC-COOH發生縮聚反應生成D()，方程式為：；

(5)1mol Y能與反應生成1mol H2，則Y中含有2個-OH(羥基)， Y不能使溴的CCl4溶液褪色，說明Y中不含碳碳雙鍵。又因為Y含有1個不飽和度，所以只能是環狀有機物，其結構可能為或，因核磁共振氫譜圖中有3個峰，峰面積之比為2∶1∶1，所以只能是；由PBS的結構簡式可知其單體為和，這兩種單體又都可由OHC-CH2-CH2-CHO制備，而原料在HIO4條件下又可以生成OHC-CH2-CH2-CHO，具體合成路線如下：。