Question

以某有机物X为原料可合成塑料G，X的相对分子质量小于100，有机物X完全燃烧生成等物质的量的和，同时消耗标准状况下的，且X分子中含有羰基和羟基。X能发生如图所示的转化：

已知： 在、加热条件下生成和。

回答下列问题：

(1)X的结构简式为_________________。

(2)的反应条件是__________。

(3)写出的化学方程式：___________________，该反应的反应类型为__________________。

(4)的化学方程式为________________________________，该反应的反应类型为_________。

(5)Y是X的同分异构体，与足量的反应可生成，且Y不能使溴的溶液退色，Y分子中的官能团连在相邻的碳原子上。Y的核磁共振氢谱图中有3个峰，峰面积之比为2∶1∶1。PBS是一种新型塑料，其结构简式为。请设计合理方案以Y为原料(无机试剂自选)合成PBS：________________________(用合成路线流程图表示，并注明反应条件)。

Answer

醇溶液、加热 加聚反应 缩聚反应

【解析】

题干中给出了有机物X燃烧过程中消耗氧气和产物比例的信息，结合有机物燃烧规律就可以间接的计算出有机物X的化学式C4H8O2，关于X的具体结构还需要通过其他信息推测。由C的信息可知C为乙酸，那么B为乙醛，又因为由A生成B的反应条件是HIO4，与已知信息中给出的反应条件正好相同，且B为乙醛，所以推出A的结构即为，考虑到从X生成A是与H2反应的结果，且X中有一个羟基一个羰基，所以逆推出X的结构即为。X生成E的反应即醇与氢卤酸的反应，所以E含有卤素原子。又因为F生成E是与HBr反应的结果，所以推测发生的即是烯烃加成的反应，那么E生成F即卤代烃消去反应。至此，整个流程基本上就推断完成了。

(1) 有机物X完全燃烧生成等物质的量的CO2和H2O说明该有机物中，完全燃烧消耗标准状况下O2体积112 L(即5mol)，设X的分子式为CaH2aOb，则其燃烧方程式为，由氧原子守恒得：，，又因X的相对分子质量小于100，故，两式综合得：解得：，即(时，不合题意)，则，故X的分子式为C4H8O2。考虑到C为CH3COOH，则B为CH3CHO，从A生成B是在HIO4的条件下发生的反应，与已知信息中的反应条件相同，故逆推出A的结构即为，那么最终X的结构即为。

(2)由X生成E的反应是醇羟基与氢卤酸的反应所以E的结构为；从F生成E是与HBr反应的结果，所以推断F中存在碳碳双键，其结构为，那么由E到F的反应即可认为是卤代烃的消去反应，条件即为NaOH醇溶液、加热。

(3) 在一定条件下发生加聚反应生成G()，方程式为：；

(4) 与HOOC-COOH发生缩聚反应生成D()，方程式为：；

(5)1mol Y能与反应生成1mol H2，则Y中含有2个-OH(羟基)， Y不能使溴的CCl4溶液褪色，说明Y中不含碳碳双键。又因为Y含有1个不饱和度，所以只能是环状有机物，其结构可能为或，因核磁共振氢谱图中有3个峰，峰面积之比为2∶1∶1，所以只能是；由PBS的结构简式可知其单体为和，这两种单体又都可由OHC-CH2-CH2-CHO制备，而原料在HIO4条件下又可以生成OHC-CH2-CH2-CHO，具体合成路线如下：。