Question

3．某有機(jī)物A（C₄H₆O₅）廣泛存在于許多水果內(nèi)，尤以蘋果、葡萄、西瓜、山楂內(nèi)為多，是一種常用的食品添加劑．該化合物具有如下性質(zhì)：
①在25℃時(shí)，A的電離平衡常數(shù)K₁=3.9×10^-4，K₂=5.5×10^-6
②A+RCOOH（或ROH）$→_{△}^{濃硫酸}$有香味的產(chǎn)物
③1mol A$\stackrel{足量的鈉}{→}$慢慢產(chǎn)生1.5mol氣體
④核磁共振氫譜表明A分子中有5種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，與A相關(guān)的反應(yīng)框圖如下：

（1）根據(jù)化合物A的性質(zhì)，對(duì)A的結(jié)構(gòu)可作出的判斷是（b）（c）．
（a）肯定有碳碳雙鍵             （b）有兩個(gè)羧基
（c）肯定有羥基                 （d）有-COOR官能團(tuán)
（2）寫出A、D、F、M的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：A：HOOCCH（OH）CH₂COOH；D：NaOOCCH=CHCOONa；
F：HOOCC≡CCOOH；M：HOOCCH（Cl）CH₂COOH．
（3）寫出A→B、B→E的反應(yīng)類型：A→B消去反應(yīng)； B→E加成反應(yīng)．
（4）寫出M→A的第①步反應(yīng)的反應(yīng)條件：氫氧化鈉水溶液、加熱；
寫出E→F的第①步反應(yīng)的反應(yīng)方程式：HOOCCH（Br）CH（Br）COOH+4NaOH$→_{△}^{醇}$NaOOCC≡CCOONa+2NaBr+4H₂O．
（5）在催化劑作用下，B與乙二醇可發(fā)生縮聚反應(yīng)，生成的高分子化合物用于制造玻璃鋼．寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：n+n HOCH₂CH₂OH$\stackrel{一定條件}{→}$+（2n-1）H₂O．
（6）寫出一種與A具有相同官能團(tuán)的A的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式．

Answer 1

分析 A分子式為C₄H₆O₅，不飽和度為$\frac{2×4+2-6}{2}$=2，A與醇（ROH）或羧酸（RCOOH）在濃H₂SO₄和加熱條件下均可反應(yīng)生成有香味的產(chǎn)物，則A含有羥基、羧基，1mol A與足量的金屬鈉反應(yīng)產(chǎn)生1.5mol H₂，結(jié)合A的電離平衡常數(shù)，可知A為二元弱酸，則A分子中含有一個(gè)羥基和二個(gè)羧基，核磁共振氫譜表明A分子中有5種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，則A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為：HOOCCH（OH）CH₂COOH，M在氫氧化鈉水溶液、加熱條件下發(fā)生水解反應(yīng)得到A，故M為HOOCCH（Cl）CH₂COOH，A發(fā)生消去反應(yīng)生成B為HOOCCH=CHCOOH，B與足量的NaOH反應(yīng)生成D為NaOOCCH=CHCOONa，B與溴發(fā)生加成反應(yīng)生成E為HOOCCH（Br）CH（Br）COOH，E在氫氧化鈉醇溶液、加熱條件下發(fā)生消去反應(yīng)生成，再酸化得到F為HOOCC≡CCOOH，據(jù)此解答．

解答 解：A分子式為C₄H₆O₅，不飽和度為$\frac{2×4+2-6}{2}$=2，A與醇（ROH）或羧酸（RCOOH）在濃H₂SO₄和加熱條件下均可反應(yīng)生成有香味的產(chǎn)物，則A含有羥基、羧基，1mol A與足量的金屬鈉反應(yīng)產(chǎn)生1.5mol H₂，結(jié)合A的電離平衡常數(shù)，可知A為二元弱酸，則A分子中含有一個(gè)羥基和二個(gè)羧基，核磁共振氫譜表明A分子中有5種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，則A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為：HOOCCH（OH）CH₂COOH，M在氫氧化鈉水溶液、加熱條件下發(fā)生水解反應(yīng)得到A，故M為HOOCCH（Cl）CH₂COOH，A發(fā)生消去反應(yīng)生成B為HOOCCH=CHCOOH，B與足量的NaOH反應(yīng)生成D為NaOOCCH=CHCOONa，B與溴發(fā)生加成反應(yīng)生成E為HOOCCH（Br）CH（Br）COOH，E在氫氧化鈉醇溶液、加熱條件下發(fā)生消去反應(yīng)生成，再酸化得到F為HOOCC≡CCOOH．
（1）由上述分析可知，根據(jù)化合物A的性質(zhì)，A分子中含有一個(gè)羥基和二個(gè)羧基，故選：（b）（c）；
（2）由于上述分析可知，A為HOOCCH（OH）CH₂COOH，D為NaOOCCH=CHCOONa，F(xiàn)為HOOCC≡CCOOH，M為HOOCCH（Cl）CH₂COOH，
故答案為：HOOCCH（OH）CH₂COOH；NaOOCCH=CHCOONa；HOOCC≡CCOOH；HOOCCH（Cl）CH₂COOH；
（3）由上述分析可知，A→B屬于消去反應(yīng)； B→E屬于加成反應(yīng)，故答案為：消去反應(yīng)；加成反應(yīng)；
（4）M→A第①步鹵代烴的水解反應(yīng)反應(yīng)，反應(yīng)條件為：氫氧化鈉水溶液、加熱，
E→F第①步反應(yīng)方程式為：HOOCCH（Br）CH（Br）COOH+4NaOH$→_{△}^{醇}$NaOOCC≡CCOONa+2NaBr+4H₂O，
故答案為：氫氧化鈉水溶液、加熱；HOOCCH（Br）CH（Br）COOH+4NaOH$→_{△}^{醇}$NaOOCC≡CCOONa+2NaBr+4H₂O；
（5）在催化劑作用下，HOOCCH=CHCOOH與乙二醇可發(fā)生縮聚反應(yīng)，生成的高分子化合物用于制造玻璃鋼．該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：n+n HOCH₂CH₂OH$\stackrel{一定條件}{→}$+（2n-1）H₂O，
故答案為：n+n HOCH₂CH₂OH$\stackrel{一定條件}{→}$+（2n-1）H₂O；
（6）與A具有相同官能團(tuán)的A的同分異構(gòu)體有：，
故答案為：．

點(diǎn)評(píng) 本題考查有機(jī)物的推斷，確定A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是關(guān)鍵，再結(jié)合反應(yīng)條件與有機(jī)物分子式進(jìn)行推斷，側(cè)重于學(xué)生的分析能力的考查，需要學(xué)生熟練掌握官能團(tuán)的性質(zhì)與轉(zhuǎn)化，難度中等．