Question

13．酒石酸存在于多种植物中，也是葡萄酒中主要的有机酸之一．作为食品中添加的抗氧化剂，可以使食物具有酸味，以烃X为原料合成酒石酸的流程如下：

已知以下信息：
①X在标准状况下密度2.4g•L ^-1，X中氢元素的质量分数为$\frac{1}{9}$．、X的核磁共振氢谱有2组峰，且峰面积之比为1：2，X分子不带支链．
②1molY最多能和2molNaOH完全反应，1molZ与足量的钠反应生成1molH₂，不与NaHCO₃溶液反应
③R的核磁共振氢谱有3组峰，其分子中含有2个溴原子．
请回答下列问题：
（1）X的化学名称是1，3-丁二烯，酒石酸的结构简式是HOOCCHOHCHOHCOOH．
（2）Z中官能团的名称是羟基和碳碳双键；Z生成R的反应类型是加成反应．
（3）E生成F的过程中银氨溶液参与反应的化学方程式是OHCCHBrCHBrCHO+4Ag（NH₃）₂OH $\stackrel{△}{→}$NH₄OOCCHBrCHBrCOONH₄+4Ag↓+6NH₃+2H₂O．
（4）F与R在一定条件下以物质的量之比1：1发生浓缩反应，主要生成高聚物W，W的结构简式为（OCCHBrCHBrCOOCH₂CHBrCHBrCH₂O）_n．
（5）Z有多种同分异构体，则含有共有6种，其中核磁共振氢谱有3组峰，且锋面积之比为6：1：1的任意一种结构简式为HCOOCH（CH₃）₂或CH₃）₂CHCOOH．
（6）以X为原料，经三步制备仿照上述题目中工艺图示设计流程为CH₂=CHCH=CH₂$\stackrel{溴}{→}$CH₂BrCHBrCHBrCH₂Br$→_{△}^{氢氧化钠溶液}$CH₂OHCHOHCHOHCH₂OH$→_{铜、△}^{氧气}$．

Answer 1

分析 X在标准状况下密度2.4g•L ^-1，则X的相对分子质量为约为54，X中氢元素的质量分数为$\frac{1}{9}$，则X中C、H的原子个数比为2：3，所以A的分子式为C₄H₆，X的核磁共振氢谱有2组峰，且峰面积之比为1：2，X分子不带支链，所以X为CH₂=CHCH=CH₂，1molY最多能和2molNaOH完全反应，说明Y中有两个羧基，1molZ与足量的钠反应生成1molH₂，不与NaHCO₃溶液反应，说明Z中有两个羟基，R能发生连续氧化，R的核磁共振氢谱有3组峰，其分子中含有2个溴原子，根据各物质的转化关系及条件可知，X与溴发生1，4加成反应生成Y为BrCH₂CH=CHCH₂Br，Y在碱性条件下水解得Z为HOCH₂CH=CHCH₂OH，Z再与溴发生加成得R为HOCH₂CHBrCHBrCH₂OH，R发生氧化得E为OHCCHBrCHBrCHO，E氧化得F为HOOCCHBrCHBrCOOH，F碱性水解得G为NaOOCCHOHCHOHCOONa，G酸化得酒石酸为HOOCCHOHCHOHCOOH，据此答题．

解答 解：X在标准状况下密度2.4g•L ^-1，则X的相对分子质量为约为54，X中氢元素的质量分数为$\frac{1}{9}$，则X中C、H的原子个数比为2：3，所以A的分子式为C₄H₆，X的核磁共振氢谱有2组峰，且峰面积之比为1：2，X分子不带支链，所以X为CH₂=CHCH=CH₂，1molY最多能和2molNaOH完全反应，说明Y中有两个羧基，1molZ与足量的钠反应生成1molH₂，不与NaHCO₃溶液反应，说明Z中有两个羟基，R能发生连续氧化，R的核磁共振氢谱有3组峰，其分子中含有2个溴原子，根据各物质的转化关系及条件可知，X与溴发生1，4加成反应生成Y为BrCH₂CH=CHCH₂Br，Y在碱性条件下水解得Z为HOCH₂CH=CHCH₂OH，Z再与溴发生加成得R为HOCH₂CHBrCHBrCH₂OH，R发生氧化得E为OHCCHBrCHBrCHO，E氧化得F为HOOCCHBrCHBrCOOH，F碱性水解得G为NaOOCCHOHCHOHCOONa，G酸化得酒石酸为HOOCCHOHCHOHCOOH，
（1）X为CH₂=CHCH=CH₂，X的化学名称是1，3-丁二烯，酒石酸的结构简式是 HOOCCHOHCHOHCOOH，
故答案 为：1，3-丁二烯；HOOCCHOHCHOHCOOH；
（2）Z为HOCH₂CH=CHCH₂OH，Z中官能团的名称是 羟基和碳碳双键，Z生成R的反应类型是加成反应，
故答案为：羟基和碳碳双键；加成反应；
（3）E为OHCCHBrCHBrCHO，E生成F的过程中银氨溶液参与反应的化学方程式是OHCCHBrCHBrCHO+4Ag（NH₃）₂OH $\stackrel{△}{→}$NH₄OOCCHBrCHBrCOONH₄+4Ag↓+6NH₃+2H₂O，
故答案为：OHCCHBrCHBrCHO+4Ag（NH₃）₂OH $\stackrel{△}{→}$NH₄OOCCHBrCHBrCOONH₄+4Ag↓+6NH₃+2H₂O；
（4）F为HOOCCHBrCHBrCOOH，R为HOCH₂CHBrCHBrCH₂OH，F与R在一定条件下以物质的量之比1：1发生浓缩反应，主要生成高聚物W，W的结构简式为（OCCHBrCHBrCOOCH₂CHBrCHBrCH₂O）_n，
故答案 为：（OCCHBrCHBrCOOCH₂CHBrCHBrCH₂O）_n；
（5）Z为HOCH₂CH=CHCH₂OH，Z有多种同分异构体，则含有的同分异构体为HCOOCHCH₂CH₂CH₃、HCOOCH（CH₃）₂、CH₃COOCH₂CH₃、CH₃CH₂COOCH₃、CH₃CH₂CH₂COOH、（CH₃）₂CHCOOH，共有6种，其中核磁共振氢谱有3组峰，且锋面积之比为6：1：1的任意一种结构简式为HCOOCH（CH₃）₂或CH₃）₂CHCOOH，
故答案为：6；HCOOCH（CH₃）₂或CH₃）₂CHCOOH；
（6）X为CH₂=CHCH=CH₂，以X为原料，经三步制备，可以用CH₂=CHCH=CH₂与溴发生加成生成CH₂BrCHBrCHBrCH₂Br，CH₂BrCHBrCHBrCH₂Br碱性水解得CH₂OHCHOHCHOHCH₂OH，与氧气在铜作催化剂的条件下氧化得，流程图为CH₂=CHCH=CH₂$\stackrel{溴}{→}$CH₂BrCHBrCHBrCH₂Br$→_{△}^{氢氧化钠溶液}$CH₂OHCHOHCHOHCH₂OH$→_{铜、△}^{氧气}$，
故答案为：CH₂=CHCH=CH₂$\stackrel{溴}{→}$CH₂BrCHBrCHBrCH₂Br$→_{△}^{氢氧化钠溶液}$CH₂OHCHOHCHOHCH₂OH$→_{铜、△}^{氧气}$．

点评 本题考查有机物的推断与合成，需要学生对给予的反应信息进行应用，给能较好的考查考生的阅读、自学能力和思维能力，是热点题型，掌握官能团的性质是推断关键，注意根据转化关系来源于顺推法进行推断，难度中等．