醛类物质的羰基加成和消去反应:醛的消去反应

  文章编号:1005-6629(2006)12-0060-02中图分类号:G632.479文献标识码:B      【问题的由来】   苯甲醛是一个基本的有机化工原料,通过它和乙醛在稀碱溶液中的缩合,可以制得肉桂醛系列化合物作为有机反应的重要中间体。它在制取定香剂、驱虫药、光敏高分子材料等方面有广泛的用途。笔者试图通过与苯甲醛有关的内容考查学生的一些能力,如推断同一原料在不同条件下形成的不同结构、完成化学方程式、辨别反应类型等。
  
  【问题】
  已知两个醛类物质(其中一个必须在醛基
  旁边的C原子上有H原子,俗称α-H)在稀碱作用下加热,可以发生羰基的加成和消去反应,得到不饱和醛:
  
  甲苯及其卤代物是有机化工的基本原料,由它出发可制造某些香料、药物及广泛应用于印刷、电子工业中的感光树脂的重要中间体,它们之间的关系如下图所示:
  图中B、D、E都能使溴水褪色,E在光等辐射能作用下可以发生二聚加成反应,生成互为同分异构体的环状化合物F和G;E还可以在一定条件下形成一种优质高分子感光树脂的单体。试回答:
  (1)写出有机物的结构简式:A_____________、C_____________、D______________;
  (2)反应(I)的类型是___________、反应(II)的类型是_______________;
  (3)完成化学方程式:A→B_______________;E→J_______________;
  (4)同种类、互为同分异构体的F和G的结构简式为F________、G____________;
  (5)已知CH≡CH+CH3COOHCH3C=O,
  如果E→H反应在一定条件下也能实现的话,请你预测所得高分子感光树脂单体H的结构简式为__________________________________。
  
  【问题解析】
  学生知道苯环侧链不论长短,只要有α-H,都会氧化成苯甲酸,但这必须在较强氧化剂(如KMnO4/H+,K2Cr2O7/H+,HNO3等)的作用下。若在MnO2/H+或CrO3/乙酸酐存在的条件下则只氧化到苯甲醛,它可以发生银镜反应,并为下一步反应A→B作了原料准备。用苯二氯甲烷水解也可得到苯甲醛,可看作2个Cl先水解成2个OH,然后再失水形成羰基。
  A→B是本题信息给予的“用武之地”。苯甲醛没有α-H,而CH3-CHO有α-H,就加到苯甲醛中极性C=O的氧原子上,乙醛中余下部分就加到碳原子上,然后失去一分子H2O形成一个不饱和醛CH=CH-CHO,称为肉桂醛(即图中B),用于配制香皂和食品中的香料。
  关系图中其余部分都是B的衍生物,由肉桂醛B可进一步被弱氧化剂氧化为肉桂酸E(双键保留,仍可使溴水褪色);也可被还原为醇,由于催化氢化的选择性不高,故在2molH2作用下,双键被加氢、醛基也被还原,得C(�H2CH2CH2OH);如果保留双键,必须选用选择性较高还原剂(如NaBH4、LiAlH4或异丙醇铝等),得到“不能发生银镜反应”,但“能使溴水褪色”的肉桂醇
  D(�H=CH-CH2OH)。
  由E→J是常规的酯化反应,学生不会感到为难。E→H包括两步反应:首先是迁移题给信息,生成肉桂酸乙烯酯�H=CH-C,然后加聚成高分子感光树脂――聚乙烯醇肉桂酸酯H。E的光照二聚体则是互为同分异构体的F和G,它们是通过E中双键打开,然后对接起来生成的两种环丁烷的衍生物,依据其中羧基和苯环的相对位置形成不同的空间结构。
  参考答案:
  
  (2)反应(I):氧化反应(II):酯化
  
  【使用记录】
  本题是自编的原创题,未发表、出版和被录用过,可供高考3+1或理科综合能力测试使用。
  
  【教育价值】
  本题属于有机信息给予的代码谜题,旨在考查学生的自学能力和对信息加工处理的能力。在内容上,通过信息给予对有机物性质作了适当拓展,希望学生在知识的实际应用方面得到延伸,并在学生已学过的有机化学基础中找到知识的着陆点。
  本题突显了同一原料在不同条件(如使用不同还原剂)下可以得到不同产物,强调在学习有机化学的过程中关注反应条件的重要性,印证了“内因是变化根据,外因是变化条件”这一辩证关系。
  本题属中等偏难程度,难度系数估计在0.4左右。
  注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
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