题目

(15分)A(C2H2)是基本有机化工原料。由A制备聚乙烯醇缩丁醛和顺式聚异戊二烯的合成路线(部分反应条件略去)如下所示:CH3C OOH 催化剂 +CH2 -CH于n CH-|||-H^+/H2O C 十 (H)_(2)-CH CH-|||-D CH2-|||-催化剂, B-|||-① (C4H6O2) CH3 0. .O-|||-② ③ ④ CH-|||-A H2CH2CH3-|||-聚乙烯醇缩丁醛-|||-CH 3CCH3 OH OH-|||-H2-|||-KOH H3C _C-C=CH- ykparallel PbO H3C-C-CH =CH2 Al2O3 催化剂 式聚-|||-CH3 CaCO3 CH3 异戊二烯-|||-⑤ ⑥ ⑦ ⑧-|||-异戊二烯回答下列问题:(1)A的名称是________,B含有的官能团是________。(2)①的反应类型是______________,⑦的反应类型是____________。(3)C和D的结构简式分别为____________________、____________________。(4)异戊二烯分子中最多有________个原子共平面,顺式聚异戊二烯的结构简式为____________________。(5)写出与A具有相同官能团的异戊二烯的所有同分异构体:____________________(填结构简式)。(6)参照异戊二烯的上述合成路线,设计一条由A和乙醛为起始原料制备1,3­丁二烯的合成路线:__________________________________________________________________。解析:(1)由A的分子式为C2H2知,A为乙炔。由B的加聚反应产物的结构简式可逆推B的结构简式为CH2==CHOOCCH3,分子中含有碳碳双键和酯基。(2)由HC≡CH+CH3COOH―→CH2==CHOOCCH3可知,反应①为加成反应;由CH3C OOH 催化剂 +CH2 -CH于n CH-|||-H^+/H2O C 十 (H)_(2)-CH CH-|||-D CH2-|||-催化剂, B-|||-① (C4H6O2) CH3 0. .O-|||-② ③ ④ CH-|||-A H2CH2CH3-|||-聚乙烯醇缩丁醛-|||-CH 3CCH3 OH OH-|||-H2-|||-KOH H3C _C-C=CH- ykparallel PbO H3C-C-CH =CH2 Al2O3 催化剂 式聚-|||-CH3 CaCO3 CH3 异戊二烯-|||-⑤ ⑥ ⑦ ⑧-|||-异戊二烯CH3C OOH 催化剂 +CH2 -CH于n CH-|||-H^+/H2O C 十 (H)_(2)-CH CH-|||-D CH2-|||-催化剂, B-|||-① (C4H6O2) CH3 0. .O-|||-② ③ ④ CH-|||-A H2CH2CH3-|||-聚乙烯醇缩丁醛-|||-CH 3CCH3 OH OH-|||-H2-|||-KOH H3C _C-C=CH- ykparallel PbO H3C-C-CH =CH2 Al2O3 催化剂 式聚-|||-CH3 CaCO3 CH3 异戊二烯-|||-⑤ ⑥ ⑦ ⑧-|||-异戊二烯CH3C OOH 催化剂 +CH2 -CH于n CH-|||-H^+/H2O C 十 (H)_(2)-CH CH-|||-D CH2-|||-催化剂, B-|||-① (C4H6O2) CH3 0. .O-|||-② ③ ④ CH-|||-A H2CH2CH3-|||-聚乙烯醇缩丁醛-|||-CH 3CCH3 OH OH-|||-H2-|||-KOH H3C _C-C=CH- ykparallel PbO H3C-C-CH =CH2 Al2O3 催化剂 式聚-|||-CH3 CaCO3 CH3 异戊二烯-|||-⑤ ⑥ ⑦ ⑧-|||-异戊二烯可知,反应⑦为醇的消去反应。(3)由反应物和反应条件可知,C应是聚酯的水解产物,故C为CH3C OOH 催化剂 +CH2 -CH于n CH-|||-H^+/H2O C 十 (H)_(2)-CH CH-|||-D CH2-|||-催化剂, B-|||-① (C4H6O2) CH3 0. .O-|||-② ③ ④ CH-|||-A H2CH2CH3-|||-聚乙烯醇缩丁醛-|||-CH 3CCH3 OH OH-|||-H2-|||-KOH H3C _C-C=CH- ykparallel PbO H3C-C-CH =CH2 Al2O3 催化剂 式聚-|||-CH3 CaCO3 CH3 异戊二烯-|||-⑤ ⑥ ⑦ ⑧-|||-异戊二烯。由聚乙烯醇缩丁醛的结构简式可知,该产物是由聚乙烯醇与丁醛发生缩合反应的产物,故D为CH3CH2CH2CHO。(4)如右所示,碳碳双键两端直接相连的6个原子一定共面,单键a旋转,可使两个双键直接相连的10个原子共面,单键b旋转,可使甲基上最多有1个氢原子在上述平面内,因此共面的原子最多有11个。顺式聚异戊二烯是指结构单元中两个CH2均在双键的同一侧,其结构简式为CH3C OOH 催化剂 +CH2 -CH于n CH-|||-H^+/H2O C 十 (H)_(2)-CH CH-|||-D CH2-|||-催化剂, B-|||-① (C4H6O2) CH3 0. .O-|||-② ③ ④ CH-|||-A H2CH2CH3-|||-聚乙烯醇缩丁醛-|||-CH 3CCH3 OH OH-|||-H2-|||-KOH H3C _C-C=CH- ykparallel PbO H3C-C-CH =CH2 Al2O3 催化剂 式聚-|||-CH3 CaCO3 CH3 异戊二烯-|||-⑤ ⑥ ⑦ ⑧-|||-异戊二烯。CH3C OOH 催化剂 +CH2 -CH于n CH-|||-H^+/H2O C 十 (H)_(2)-CH CH-|||-D CH2-|||-催化剂, B-|||-① (C4H6O2) CH3 0. .O-|||-② ③ ④ CH-|||-A H2CH2CH3-|||-聚乙烯醇缩丁醛-|||-CH 3CCH3 OH OH-|||-H2-|||-KOH H3C _C-C=CH- ykparallel PbO H3C-C-CH =CH2 Al2O3 催化剂 式聚-|||-CH3 CaCO3 CH3 异戊二烯-|||-⑤ ⑥ ⑦ ⑧-|||-异戊二烯(5)C2H2中含碳碳叁键,因此含有碳碳叁键的异戊二烯的同分异构体主要是碳链异构和叁键位置异构,共有CH3CH2CH2C≡CH、CH3CH2C≡CCH3、CH3C OOH 催化剂 +CH2 -CH于n CH-|||-H^+/H2O C 十 (H)_(2)-CH CH-|||-D CH2-|||-催化剂, B-|||-① (C4H6O2) CH3 0. .O-|||-② ③ ④ CH-|||-A H2CH2CH3-|||-聚乙烯醇缩丁醛-|||-CH 3CCH3 OH OH-|||-H2-|||-KOH H3C _C-C=CH- ykparallel PbO H3C-C-CH =CH2 Al2O3 催化剂 式聚-|||-CH3 CaCO3 CH3 异戊二烯-|||-⑤ ⑥ ⑦ ⑧-|||-异戊二烯3种同分异构体。(6)由合成路线可知,反应⑤为乙炔与丙酮羰基的加成反应,反应⑥为碳碳叁键的加成反应,反应⑦为醇的消去反应。模仿题中合成路线,可设计如下合成路线:CH3C OOH 催化剂 +CH2 -CH于n CH-|||-H^+/H2O C 十 (H)_(2)-CH CH-|||-D CH2-|||-催化剂, B-|||-① (C4H6O2) CH3 0. .O-|||-② ③ ④ CH-|||-A H2CH2CH3-|||-聚乙烯醇缩丁醛-|||-CH 3CCH3 OH OH-|||-H2-|||-KOH H3C _C-C=CH- ykparallel PbO H3C-C-CH =CH2 Al2O3 催化剂 式聚-|||-CH3 CaCO3 CH3 异戊二烯-|||-⑤ ⑥ ⑦ ⑧-|||-异戊二烯CH3C OOH 催化剂 +CH2 -CH于n CH-|||-H^+/H2O C 十 (H)_(2)-CH CH-|||-D CH2-|||-催化剂, B-|||-① (C4H6O2) CH3 0. .O-|||-② ③ ④ CH-|||-A H2CH2CH3-|||-聚乙烯醇缩丁醛-|||-CH 3CCH3 OH OH-|||-H2-|||-KOH H3C _C-C=CH- ykparallel PbO H3C-C-CH =CH2 Al2O3 催化剂 式聚-|||-CH3 CaCO3 CH3 异戊二烯-|||-⑤ ⑥ ⑦ ⑧-|||-异戊二烯。

(15分)A(C2H2)是基本有机化工原料。由A制备聚乙烯醇缩丁醛和顺式聚异戊二烯的合成路线(部分反应条件略去)如下所示:

回答下列问题:

(1)A的名称是________,B含有的官能团是________。

(2)①的反应类型是______________,⑦的反应类型是____________。

(3)C和D的结构简式分别为____________________、____________________。

(4)异戊二烯分子中最多有________个原子共平面,顺式聚异戊二烯的结构简式为____________________。

(5)写出与A具有相同官能团的异戊二烯的所有同分异构体:____________________(填结构简式)。

(6)参照异戊二烯的上述合成路线,设计一条由A和乙醛为起始原料制备1,3­丁二烯的合成路线:__________________________________________________________________。

解析:(1)由A的分子式为C2H2知,A为乙炔。由B的加聚反应产物的结构简式可逆推B的结构简式为CH2==CHOOCCH3,分子中含有碳碳双键和酯基。

(2)由HC≡CH+CH3COOH―→CH2==CHOOCCH3可知,反应①为加成反应;由可知,反应⑦为醇的消去反应。

(3)由反应物和反应条件可知,C应是聚酯的水解产物,故C为。由聚乙烯醇缩丁醛的结构简式可知,该产物是由聚乙烯醇与丁醛发生缩合反应的产物,故D为CH3CH2CH2CHO。

(4)如右所示,碳碳双键两端直接相连的6个原子一定共面,单键a旋转,可使两个双键直接相连的10个原子共面,单键b旋转,可使甲基上最多有1个氢原子在上述平面内,因此共面的原子最多有11个。顺式聚异戊二烯是指结构单元中两个CH2均在双键的同一侧,其结构简式为。

(5)C2H2中含碳碳叁键,因此含有碳碳叁键的异戊二烯的同分异构体主要是碳链异构和叁键位置异构,共有CH3CH2CH2C≡CH、CH3CH2C≡CCH3、3种同分异构体。

(6)由合成路线可知,反应⑤为乙炔与丙酮羰基的加成反应,反应⑥为碳碳叁键的加成反应,反应⑦为醇的消去反应。模仿题中合成路线,可设计如下合成路线:

。

题目解答

答案

答案:(1)乙炔 碳碳双键和酯基

(2)加成反应 消去反应

解析

  1. 考查要点：本题综合考查有机合成路线分析、反应类型判断、结构简式推导、共平面原子数计算、同分异构体书写及合成路线设计能力。
  2. 解题核心：
    • 官能团与反应关系：根据反应条件（如催化剂、试剂）判断反应类型（加成、消去等）。
    • 结构推导：通过加聚、缩聚产物反推单体结构，结合水解反应特点确定中间产物。
    • 共平面分析：利用双键的刚性结构和平面旋转规律计算最大共平面原子数。
    • 同分异构体：根据官能团类型（如碳碳叁键）和碳链异构规律全面列举。
    • 合成路线设计：模仿题目中的关键反应步骤（如加成、消去）构建目标分子。

(1) A的名称与B的官能团

  • A的名称：由分子式$C_2H_2$可知为乙炔。
  • B的官能团：B的加聚产物结构含酯基和双键，故B为丙烯酸甲酯（$CH_2=CHOOCCH_3$），含碳碳双键和酯基。

(2) 反应类型判断

  • ①的反应类型：乙炔（$HC≡CH$）与丙酮（$CH_3COOH$）加成生成丙烯酸甲酯，属于加成反应。
  • ⑦的反应类型：醇在$Al_2O_3$和加热条件下脱水生成烯烃，属于消去反应。

(3) C和D的结构简式

  • C的结构：聚酯水解生成聚乙二醇（$[CH_2-CH(OH)]_n$）。
  • D的结构：聚乙烯醇缩丁醛由聚乙烯醇（$[CH_2-CH(OH)]_n$）与丁醛（$CH_3CH_2CH_2CHO$）缩合而成，故D为丁醛。

(4) 异戊二烯的共平面原子与顺式聚异戊二烯结构

  • 共平面原子数：异戊二烯中双键两端各5个原子共平面，单键旋转后最多11个原子共平面。
  • 顺式聚异戊二烯结构：结构单元中两个甲基位于双键同侧，简式为$[-CH_2-C(CH_3)=CH-CH_2-]_n$。

(5) 同分异构体书写

  • 关键点：异戊二烯（$C_5H_8$）含碳碳叁键，需列举所有碳链异构和叁键位置异构：
    • $CH_3CH_2CH_2C≡CH$
    • $CH_3CH_2C≡CCH_3$
    • $CH_3C≡CCH_2CH_3$

(6) 合成路线设计

  • 关键步骤：
    1. 加成反应：乙炔（$HC≡CH$）与乙醛（$CH_3CHO$）在酸性条件下加成生成$CH_2=CH-CH(OH)-CH_3$。
    2. 消去反应：在$Pd/PbO$催化下脱水生成1,3-丁二烯（$CH_2=CH-CH=CH_2$）。