Question

羥醛縮合反應在有機合成中頗為重要，綠色催化劑的固體鈮酸倍受研究者關注．鈮酸具有較高的催化活性及穩定性．反應原理如下：

實驗方法是在25mL燒瓶中加入鈮酸．10mL甲醇和0.5mL甲醛，在回流狀態下反應2h，反應的產率和轉化率均非常高．
（1）采用回流反應2h的目的是

 

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（2）在反應中甲醇需過量，其原因是

 

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（3）不同鈮酸用量對產率和轉化率影響，如下表：

鈮酸用量/mol	0.01	0.02	0.03	0.05	0.1	0.15	0.2	0.6
產率%	87.3	88.2	90.3	94.2	92.9	93.1	91.8	92.3
轉化率%	89.7	92.1	93.9	98.9	94.9	95.7	93.9	94.3

在上述苯甲醛與甲醇縮合反應實驗中催化劑鈮酸的最佳用量為

 

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（4）催化劑的回收利用性能是考察催化劑的一項極為重要的指標．鈮酸催化劑循環使用次數對產率的影響如圖，這說明鈮酸催化劑的優點之一是

 

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序號	醛	醇	轉化率%	產率%
1	鄰羥基苯甲醛	甲醇	94.3	89.6
2	對羥基苯甲醛	甲醇	93.6	88.7
3	鄰氯苯甲醛	甲醇	93.1	87.3
4	間硝基苯甲醛	甲醇	54.2	34.1
5	鄰硝基苯甲醛	甲醇	89.9	79.5
6	對硝基苯甲醛	甲醇	65.7	41.9

從表中得出的不同的醛與甲醇縮合反應影響轉化率和產率的規律是

 

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Answer 1

分析：（1）依據反應過程較慢，需要沸騰較長時間，回流反應2h避免反應物損耗分析判斷；
（2）依據化學平衡分析，增大甲醇的量會提高苯甲醛的轉化率；
（3）依據產率和轉化率數值分析判斷；
（4）鈮酸催化劑循環使用次數對產率的影響圖象分析，催化劑改變較小，對產物影響小；
（5）依據圖表中物質的結構和轉化率、產率大小分析總結存在的規律，一種是鄰間對分析，另一種是取代基的影響分析．

解答：解：（1）反應過程較慢，需要沸騰較長時間，回流反應2h避免反應物甲醇和苯甲醛損耗，增大反應物的轉化率，
故答案為：該反應較慢，需在沸騰條件下反應較長時間，為了不使甲醇和苯甲醛的蒸汽逸出損失；
（2），依據化學平衡可知，增大甲醇用量，會提高苯甲醛的轉化率，
故答案為：提高苯甲醛的轉化率；
（3）分析圖表數據可知，鈮酸用量在0.05mol時，產率和轉化率最大，在上述苯甲醛與甲醇縮合反應實驗中催化劑鈮酸的最佳用量為0.05mol，
故答案為：0.05mol；
（4）催化劑可重復使用，對產物的影響很小，圖象分析可知重復六次只減少2%左右，所以催化劑的優點是損耗少，對產物影響不大可以重復使用，
故答案為：催化劑可重復使用，對產物的影響很小，只減少2%左右；
（5）圖表中物質的結構和轉化率、產率大小分析總結存在的規律，一種是鄰間對分析，另一種是取代基的影響分析，①相同取代基時，產率或轉化率：鄰位＞對位＞間位；②不同取代基時，產率或轉化率：供電子基團（羥基、烷基等）＞吸電子基團（硝基、鹵素等），
故答案為：①相同取代基時，產率或轉化率：鄰位＞對位＞間位；②不同取代基時，產率或轉化率：供電子基團（羥基、烷基等）＞吸電子基團（硝基、鹵素等）．

點評：本題考查了有機化合物性質的分析，反應條件的分析應用，規律總結的方法是解題關鍵，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．