Question

3．某有机物A（C₄H₆O₅）广泛存在于许多水果内，尤以苹果、葡萄、西瓜、山楂内为多，是一种常用的食品添加剂．该化合物具有如下性质：
①在25℃时，A的电离平衡常数K₁=3.9×10^-4，K₂=5.5×10^-6
②A+RCOOH（或ROH）$→_{△}^{浓硫酸}$有香味的产物
③1mol A$\stackrel{足量的钠}{→}$慢慢产生1.5mol气体
④核磁共振氢谱表明A分子中有5种不同化学环境的氢原子，与A相关的反应框图如下：

（1）根据化合物A的性质，对A的结构可作出的判断是（b）（c）．
（a）肯定有碳碳双键             （b）有两个羧基
（c）肯定有羟基                 （d）有-COOR官能团
（2）写出A、D、F、M的结构简式：A：HOOCCH（OH）CH₂COOH；D：NaOOCCH=CHCOONa；
F：HOOCC≡CCOOH；M：HOOCCH（Cl）CH₂COOH．
（3）写出A→B、B→E的反应类型：A→B消去反应； B→E加成反应．
（4）写出M→A的第①步反应的反应条件：氢氧化钠水溶液、加热；
写出E→F的第①步反应的反应方程式：HOOCCH（Br）CH（Br）COOH+4NaOH$→_{△}^{醇}$NaOOCC≡CCOONa+2NaBr+4H₂O．
（5）在催化剂作用下，B与乙二醇可发生缩聚反应，生成的高分子化合物用于制造玻璃钢．写出该反应的化学方程式：n+n HOCH₂CH₂OH$\stackrel{一定条件}{→}$+（2n-1）H₂O．
（6）写出一种与A具有相同官能团的A的同分异构体的结构简式．

Answer 1

分析 A分子式为C₄H₆O₅，不饱和度为$\frac{2×4+2-6}{2}$=2，A与醇（ROH）或羧酸（RCOOH）在浓H₂SO₄和加热条件下均可反应生成有香味的产物，则A含有羟基、羧基，1mol A与足量的金属钠反应产生1.5mol H₂，结合A的电离平衡常数，可知A为二元弱酸，则A分子中含有一个羟基和二个羧基，核磁共振氢谱表明A分子中有5种不同化学环境的氢原子，则A的结构简式为：HOOCCH（OH）CH₂COOH，M在氢氧化钠水溶液、加热条件下发生水解反应得到A，故M为HOOCCH（Cl）CH₂COOH，A发生消去反应生成B为HOOCCH=CHCOOH，B与足量的NaOH反应生成D为NaOOCCH=CHCOONa，B与溴发生加成反应生成E为HOOCCH（Br）CH（Br）COOH，E在氢氧化钠醇溶液、加热条件下发生消去反应生成，再酸化得到F为HOOCC≡CCOOH，据此解答．

解答 解：A分子式为C₄H₆O₅，不饱和度为$\frac{2×4+2-6}{2}$=2，A与醇（ROH）或羧酸（RCOOH）在浓H₂SO₄和加热条件下均可反应生成有香味的产物，则A含有羟基、羧基，1mol A与足量的金属钠反应产生1.5mol H₂，结合A的电离平衡常数，可知A为二元弱酸，则A分子中含有一个羟基和二个羧基，核磁共振氢谱表明A分子中有5种不同化学环境的氢原子，则A的结构简式为：HOOCCH（OH）CH₂COOH，M在氢氧化钠水溶液、加热条件下发生水解反应得到A，故M为HOOCCH（Cl）CH₂COOH，A发生消去反应生成B为HOOCCH=CHCOOH，B与足量的NaOH反应生成D为NaOOCCH=CHCOONa，B与溴发生加成反应生成E为HOOCCH（Br）CH（Br）COOH，E在氢氧化钠醇溶液、加热条件下发生消去反应生成，再酸化得到F为HOOCC≡CCOOH．
（1）由上述分析可知，根据化合物A的性质，A分子中含有一个羟基和二个羧基，故选：（b）（c）；
（2）由于上述分析可知，A为HOOCCH（OH）CH₂COOH，D为NaOOCCH=CHCOONa，F为HOOCC≡CCOOH，M为HOOCCH（Cl）CH₂COOH，
故答案为：HOOCCH（OH）CH₂COOH；NaOOCCH=CHCOONa；HOOCC≡CCOOH；HOOCCH（Cl）CH₂COOH；
（3）由上述分析可知，A→B属于消去反应； B→E属于加成反应，故答案为：消去反应；加成反应；
（4）M→A第①步卤代烃的水解反应反应，反应条件为：氢氧化钠水溶液、加热，
E→F第①步反应方程式为：HOOCCH（Br）CH（Br）COOH+4NaOH$→_{△}^{醇}$NaOOCC≡CCOONa+2NaBr+4H₂O，
故答案为：氢氧化钠水溶液、加热；HOOCCH（Br）CH（Br）COOH+4NaOH$→_{△}^{醇}$NaOOCC≡CCOONa+2NaBr+4H₂O；
（5）在催化剂作用下，HOOCCH=CHCOOH与乙二醇可发生缩聚反应，生成的高分子化合物用于制造玻璃钢．该反应的化学方程式为：n+n HOCH₂CH₂OH$\stackrel{一定条件}{→}$+（2n-1）H₂O，
故答案为：n+n HOCH₂CH₂OH$\stackrel{一定条件}{→}$+（2n-1）H₂O；
（6）与A具有相同官能团的A的同分异构体有：，
故答案为：．

点评 本题考查有机物的推断，确定A的结构简式是关键，再结合反应条件与有机物分子式进行推断，侧重于学生的分析能力的考查，需要学生熟练掌握官能团的性质与转化，难度中等．