Question

19．某芳香烃X（相对分子质量为92）是一种重要的有机化工原料，研究部门以它为初始原料设计出如下转化关系图（部分产物、合成路线、反应条件略去）．其中A是一氯代物，H是一种功能高分子，链节组成为C₇H₅NO．

已知：
（1）F的结构简式是，反应①～⑤中属于取代反应的有①．
（2）反应②③两步能否互换不能（填“能”或“不能”），理由是防止氨基被氧化．
（3）B→C的化学方程式是．
（4）有多种同分异构体，请写出符合下列条件的同分异构体的结构简式（或）（任写一种）
①能发生银镜反应
②含有苯环且分子中有四种不同化学环境的氢原子
③1mol该有机物最多能与2molNaOH反应．
（5）请用合成反应流程图表示出由 和其他无机试剂合成 最合理的方案．
示例：H₂C=CH₂$\stackrel{HBr}{→}$CH₃CH₂Br$→_{△}^{NaOH溶液}$CH₃CH₂OH．

Answer 1

分析 相对分子质量为92的某芳香烃X，令其分子组成为CxHy，分子中最大碳原子数为$\frac{92}{12}$=7…8，由烷烃中C原子与H原子关系可知，该烃中C原子数目不能小于7，故该芳香烃X的分子式为C₇H₈，其结构简式为，X与氯气发生取代反应生成A为卤代烃，A转化生成B，B催化氧化生成C，C能与银氨溶液反应生成D，故B含有醇羟基、C含有醛基，则A为、B为、C为，D酸化生成E，故D为，E为；由甲苯与反应③的产物结构，结合苯胺容易被氧化，应先用酸性高锰酸钾氧化甲基为-COOH，再还原硝基为氨基，故在浓硫酸、加热条件下与浓硝酸发生取代反应生成F为，F被酸性高锰酸钾氧化得到G为，G在Fe/HCl条件下硝基被还原生成，H是一种功能高分子，链节组成为C₇H₅NO，与的分子式相比减少1分子H₂O，该反应为通过形成肽键发生缩聚反应生成高聚物，则H为；
（5）中在催化剂条件下发生加成反应生成，再在氢氧化钠醇溶液、加热条件下发生消去反应生成，与氯气发生加成反应生成，最后在氢氧化钠水溶液中发生水解反应生成，据此进行解答．

解答 解：相对分子质量为92的某芳香烃X，令其分子组成为CxHy，分子中最大碳原子数为$\frac{92}{12}$=7…8，由烷烃中C原子与H原子关系可知，该烃中C原子数目不能小于7，故该芳香烃X的分子式为C₇H₈，其结构简式为；X与氯气发生取代反应生成A为卤代烃，A转化生成B，B催化氧化生成C，C能与银氨溶液反应生成D，故B含有醇羟基、C含有醛基，则A为，B为，C为，D酸化生成E，故D为，E为．由甲苯与反应③的产物结构，结合苯胺容易被氧化，应先用酸性高锰酸钾氧化甲基为-COOH，再还原硝基为氨基，故在浓硫酸、加热条件下与浓硝酸发生取代反应生成F为，F被酸性高锰酸钾氧化得到G为，G再Fe/HCl条件下硝基被还原生成，H是一种功能高分子，链节组成为C₇H₅NO，与的分子式相比减少1分子H₂O，该反应为通过形成肽键发生缩聚反应生成高聚物，则H为，
（1）根据分析可知，F的结构简式为：；
反应①是在浓硫酸、加热条件下与浓硝酸发生取代反应生成F；
反应②是在酸性高锰酸钾条件下反应氧化反应生成，该反应为氧化反应；
反应③为G在Fe/HCl条件下硝基被还原生成，该反应为还原反应；
反应④为通过形成肽键发生缩聚反应生成高聚物H，该反应为缩聚反应；
反应⑤是C与银氨溶液生成：，该反应为氧化反应，

根据分析可知，属于取代反应的为①，
故答案为：；①；
（2）反应②是在酸性高锰酸钾条件下反应氧化反应生成，反应③为G在Fe/HCl条件下硝基被还原生成，若反应②③两步不能互换，否则氨基会被氧化，
故答案为：不能；防止氨基被氧化；
（3）B→C的化学方程式是：，
故答案为：；

（4）的同分异构体中，①能发生银镜反应，说明分子中含有醛基；②含有苯环且分子中有四种不同化学环境的氢原子；③1mol该有机物最多能与2molNaOH反应，说明该有机物分子中1个酚羟基、1个羧基或含有2个酚羟基，满足体积的有机物如或，
故答案为：（或）；
（5）在催化剂条件下发生加成反应生成，再在氢氧化钠醇溶液、加热条件下发生消去反应生成，与氯气发生加成反应生成，最后在氢氧化钠水溶液中发生水解反应生成，合成反应流程图为：
故答案为：．

点评 本题考查有机物的推断与合成，根据X的相对分子质量推断X的结构是解题的关键，结合B可以连续发生氧化反应及反应③的产物结构进行推断，是对有机物知识的综合考查，能较好的考查学生的自学能力、分析推理能力，是有机热点题型，难度中等．