选修第五章第一节合成有机高分子化合物的基本方法

1、 选修选修5 第五章第五章 进入合成有机高分子化合物的时代进入合成有机高分子化合物的时代 第一节第一节 合成高分子化合物的基本方法合成高分子化合物的基本方法1. 能举例说明合成高分子化合物的组成与结构特点；能举例说明合成高分子化合物的组成与结构特点；2. 能依据简单合成高分子化合物的结构分析其链节和能依据简单合成高分子化合物的结构分析其链节和单体；单体；3. 能说明加聚反应和缩聚反应的特点。能说明加聚反应和缩聚反应的特点。【学习目标学习目标】 说明加成聚合反应和缩合聚合反应的特点，说明加成聚合反应和缩合聚合反应的特点，能用常见的单体写出简单的聚合反应方程式和聚能用常见的单体写出简单的聚合反应方

2、程式和聚合物的结构式，或从简单的聚合物结构式分析出合物的结构式，或从简单的聚合物结构式分析出单体。单体。【学习重点学习重点】内容介绍 高分子合成高分子合成是是有机合成有机合成中最令人瞩目的领中最令人瞩目的领域，在工业、农业和科研等方面都有广泛域，在工业、农业和科研等方面都有广泛的应用。的应用。 本章分三节内容讲解：本章分三节内容讲解： 第一节第一节 合成高分子化合物的合成高分子化合物的基本方法基本方法 第二节第二节 应用应用广泛的高分子材料广泛的高分子材料 第三节第三节 功能功能高分子材料高分子材料 第五章 顺 丁橡胶酚醛树脂 聚乙烯1合成方法缩 合聚 合反应塑料合 成纤维合 成橡胶高分子化合

3、物3功能高分子材料复合材料单体加 成聚 合反应以 石 油 、天 然 气 、煤 和 农 副产 品 为 原料2应 用广 泛 的高 分 子材料涤纶高吸水性树脂玻 璃 纤 维 增强塑料 19641964年年1212月月3030日，中国邮电部发行一套日，中国邮电部发行一套“化学工业化学工业”特种邮票，共枚，特种邮票，共枚，以反映中华人民共和国成立以反映中华人民共和国成立1515年以来在化学工业上取得的成就。年以来在化学工业上取得的成就。 为为“塑料塑料”。主图是一女工正在操作生产塑料的设备。主图是一女工正在操作生产塑料的设备聚合釜。聚合釜。 为为“橡胶橡胶”。主图是一位工人扶一条汽车轮胎，背景是橡胶厂的

4、硫化。主图是一位工人扶一条汽车轮胎，背景是橡胶厂的硫化机。机。 为为“合成纤维合成纤维”。主图是一位纺织女工正在检验用合成纤维织成的各。主图是一位纺织女工正在检验用合成纤维织成的各种花布，背景是合成纤维工厂的绕丝设备。种花布，背景是合成纤维工厂的绕丝设备。 一、有机高分子化合物一、有机高分子化合物【思考思考】什么叫低分子化合物？什么叫高什么叫低分子化合物？什么叫高分子化合物？分子化合物？【小分子小分子】相对分子质量相对分子质量通常通常不上千不上千，有，有明确明确的的数值，通常称为低分子化合物，简称小分子；如：数值，通常称为低分子化合物，简称小分子；如：烃、醇、醛、羧酸、酯、葡萄糖、蔗糖等。烃、

5、醇、醛、羧酸、酯、葡萄糖、蔗糖等。 1 1、概念：、概念：相对分子质量相对分子质量达达几万几万甚至甚至几千万几千万，只，只是一个是一个平均值平均值，通常称为高分子化合物，简称高，通常称为高分子化合物，简称高分子，有时又称高聚物。如：淀粉、纤维素、蛋分子，有时又称高聚物。如：淀粉、纤维素、蛋白质、聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂等。白质、聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂等。 【合成有机高分子化合物合成有机高分子化合物】 以低分子有机物作原料，经聚合反应得到以低分子有机物作原料，经聚合反应得到的各种相对分子质量不等的同系物组成的的各种相对分子质量不等的同系物组成的混合物，其相对分子质量一般高达混合物，其相对分

6、子质量一般高达10104 410106 6。高分子化合物又称高聚物。高分子化合物又称高聚物。聚乙烯是一种生活中常用的塑料。聚乙烯是一种生活中常用的塑料。2、结构：、结构：催化剂催化剂请用化学方程式表示聚乙烯的合成方法。请用化学方程式表示聚乙烯的合成方法。 结构呈线型结构呈线型 （1 1）结构简式：）结构简式：它们是由若干个重复结构单它们是由若干个重复结构单元组成的。元组成的。 （2 2）链节：）链节：高分子化合物中化学组成相同、高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小单位，也称重复结构单元。叫做可重复的最小单位，也称重复结构单元。叫做链节。链节。 （3 3）聚合度：）聚合度：高分子里含有链节的

7、数目。通高分子里含有链节的数目。通常用常用n n表示。表示。 （4 4）单体：）单体：能够进行聚合反应形成高分子化能够进行聚合反应形成高分子化合物的低分子化合物，叫做单体。合物的低分子化合物，叫做单体。 （5 5）聚合物的平均相对分子质量）聚合物的平均相对分子质量= =链节的相对链节的相对分子质量分子质量n n高分子化合物与低分子化合物有什么不同？高分子化合物与低分子化合物有什么不同？1 1、相对分子质量的大小不同：、相对分子质量的大小不同：2 2、基本结构不同、基本结构不同：3 3、物理、化学性质不同：、物理、化学性质不同： 低分子低分子1000以下（准确值），高分子以下（准确值），高分子1

8、0000以以上（平均值）。上（平均值）。 高分子化合物由若干个重复的结构单元组成。小高分子化合物由若干个重复的结构单元组成。小分子没有重复结构单元分子没有重复结构单元 各方面性质差别较大。各方面性质差别较大。【学与问学与问】 通过聚合物的链节，可以看出聚合物的单体通过聚合物的链节，可以看出聚合物的单体，你知道下面两个聚合物由何种单体聚合而，你知道下面两个聚合物由何种单体聚合而成的吗？成的吗？ CH2=CHCl 氯乙烯氯乙烯 苯乙烯苯乙烯 二、二、加成聚合反应加成聚合反应 1、概念：、概念：由含有不饱和键的化合物分子以加由含有不饱和键的化合物分子以加成反应的方式结合成高分子化合物的反应叫成反应的

9、方式结合成高分子化合物的反应叫加成聚合反应；简称加聚反应。加成聚合反应；简称加聚反应。 2、加聚反应方程式书写：、加聚反应方程式书写：如如：nCH2=CH2 CH2CH2n催催 化化 剂剂单体单体链节链节聚合度聚合度M聚合物聚合物= 链节的相对质量链节的相对质量n3 3、加聚反应的特点、加聚反应的特点: :（1）单体含不饱和键：）单体含不饱和键：（2）没有副产物生成；）没有副产物生成；（3）链节和单体的化学组成相同。）链节和单体的化学组成相同。 ( (聚合物相对分子质量为单体相对分子质聚合物相对分子质量为单体相对分子质量的整数倍量的整数倍) )。如烯烃、二烯烃、炔烃、醛等。如烯烃、二烯烃、炔烃

10、、醛等。一块高分子材料是由若干一块高分子材料是由若干n值不值不同的高分子材料组成的混合物。同的高分子材料组成的混合物。4 4、加聚反应生成高聚物的单体的判断、加聚反应生成高聚物的单体的判断 CH2 CH n Cl CH2 CH n CH2= CH CH2=CH Cl（1 1）凡链节的主碳链为两个碳原子，其单体必）凡链节的主碳链为两个碳原子，其单体必为一种。将链节的两个半键闭合即为单体。为一种。将链节的两个半键闭合即为单体。（2 2）凡链节中主碳链为）凡链节中主碳链为4 4个碳原子，无碳碳双个碳原子，无碳碳双键结构，其单体必为两种，从主链中间断开后，键结构，其单体必为两种，从主链中间断开后，再分

11、别将两个半键闭合即得单体。再分别将两个半键闭合即得单体。（3)3)凡链节中主碳链为凡链节中主碳链为4 4个碳原子，含有碳碳双个碳原子，含有碳碳双键结构，单体为一种，属二烯烃：键结构，单体为一种，属二烯烃：规律规律 : “见双键、四个见双键、四个C；无双键、两个；无双键、两个C”划线断开，然后将半键闭合划线断开，然后将半键闭合. 5 5、常见的加聚反应、常见的加聚反应 含一个碳碳双键的单体的加聚：含一个碳碳双键的单体的加聚：如聚丙烯如聚丙烯 含共轭双键的单体的加聚：含共轭双键的单体的加聚：如聚如聚1，3-丁二烯丁二烯 不同烯烃的共聚：不同烯烃的共聚：如乙烯与丙烯加聚如乙烯与丙烯加聚 含碳氧双键的

12、单体的加聚：如聚甲醛含碳氧双键的单体的加聚：如聚甲醛 含碳碳三键的单体的加聚：含碳碳三键的单体的加聚：如聚乙炔如聚乙炔P.100 思考与交流思考与交流 单体名称单体名称单体的结构简式单体的结构简式聚合物聚合物乙烯乙烯CH2=CH2丙烯丙烯CH2=CHCH3氯乙烯氯乙烯CH2=CHCl丙烯腈丙烯腈CH2=CHCN丙烯酸丙烯酸CH2=CHCOOH醋酸乙烯酯醋酸乙烯酯CH3COOCH=CH2丁二烯丁二烯CH2=CHCH=CH2乙炔乙炔CHCH-CH2-CH2-n-CH2-CH-n CH3-CH2-CH-n Cl-CH2-CH-n CN-CH2-CH-n COOH-CH2-CH-n OCOCH3-CH

13、=CH-n -CH2CH=CHCH2-n有何特征？有何特征？【例例1】人造象牙中，主要成分的结构是人造象牙中，主要成分的结构是 它是通过加聚反应制得的，则它是通过加聚反应制得的，则 合成人造象牙的单体是（合成人造象牙的单体是（ ） A. (CH3)2O B. HCHO C.CH3CHO D.CH3OCH3【例例2】有机玻璃（聚丙烯酸甲酯）的结构简式有机玻璃（聚丙烯酸甲酯）的结构简式可用下式可用下式表示。设聚合度表示。设聚合度n为为3000。回答下列。回答下列问题：（问题：（1）指出有机玻璃的单体和链节；（）指出有机玻璃的单体和链节；（2）求有机玻璃的相对分子质量；求有机玻璃的相对分子质量；B丙

14、烯酸甲酯丙烯酸甲酯丙烯酸甲酯的分子量丙烯酸甲酯的分子量3000【例例3 3】聚四氟乙烯可以作为不粘锅的内衬，其聚四氟乙烯可以作为不粘锅的内衬，其链节是（链节是（ ） A.A. B. C. D.B【例例4 4】下列单体中，在一定条件下能发生加下列单体中，在一定条件下能发生加聚反应生成聚反应生成的是（的是（ ） B. C. CH3CH=CH2 和CH2=CH2 D. CH3CH=CH22AC【思考思考】请写出下列反应的化学方程式，并请写出下列反应的化学方程式，并说明断成键的特点说明断成键的特点 1、乙酸与乙醇酯化反应、乙酸与乙醇酯化反应 2、两个甘氨酸分子形成二肽、两个甘氨酸分子形成二肽聚酯聚酯缩

15、合聚合反应缩合聚合反应 该反应与加聚反应不同，在生成聚合物的该反应与加聚反应不同，在生成聚合物的同时，还伴有小分子副产物（如：同时，还伴有小分子副产物（如：H H2 2O O等）的生等）的生成。这类反应我们称之为成。这类反应我们称之为“缩聚反应缩聚反应”。二元酸和二元醇间二元酸和二元醇间三、缩合聚合反应三、缩合聚合反应 1、概念：概念：有机小分子单体间反应生成高分子化合物有机小分子单体间反应生成高分子化合物，同时产生小分子副产物的反应，叫缩合聚合反应，同时产生小分子副产物的反应，叫缩合聚合反应；简称缩聚反应。（酯化、成肽；简称缩聚反应。（酯化、成肽） 2 2、缩聚反应方程式的书写：、缩聚反应方

16、程式的书写： （1）缩聚物结构式要在方括号外侧写出链节余下的）缩聚物结构式要在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团端基原子或原子团。（这与加聚物不同，而加聚物。（这与加聚物不同，而加聚物的端基不确定，通常用横线的端基不确定，通常用横线“”表示。）表示。） （2）单体物质的量与缩聚产物结构式的下角）单体物质的量与缩聚产物结构式的下角标要一致；由一种单体进行缩聚时生成小分子标要一致；由一种单体进行缩聚时生成小分子的物质的量应为的物质的量应为（n-1）；由两种单体进行缩；由两种单体进行缩聚反应生成小分子的物质的量应为聚反应生成小分子的物质的量应为（2n-1）。nHOOC(CH2)4COOH+nH

17、OCH2CH2OH 催化剂催化剂单单 体体链节链节聚合度聚合度M聚合物聚合物= 单体的相对质量单体的相对质量n - (2n-1) 18HO OC(CH2)4COOCH2CH2O nH +(2n-1)H2O端基原子端基原子端基原子团端基原子团 3 3、缩聚反应的特点：、缩聚反应的特点： *缩聚反应的单体往往是具有双官能团（如缩聚反应的单体往往是具有双官能团（如OH、COOH、NH2、X及活泼氢原子等）及活泼氢原子等）或多官能团的小分子；或多官能团的小分子； *单体和聚合物的组成不同；单体和聚合物的组成不同； *反应除生成聚合物外，还有小分子生成反应除生成聚合物外，还有小分子生成（如如H2O、NH

18、3、HCl等）等） 。 *书写方式不同；书写方式不同； *含有两个官能团的单体缩聚后生成的聚合物含有两个官能团的单体缩聚后生成的聚合物呈线型结构。呈线型结构。 含有两个官能团的单体缩聚后生含有两个官能团的单体缩聚后生成的缩合聚合物呈现为线型结构，成的缩合聚合物呈现为线型结构，含有三个或多个官能团的单体缩聚含有三个或多个官能团的单体缩聚后生成的缩聚物会呈现什么样的结后生成的缩聚物会呈现什么样的结构？构？体型结构体型结构4 4、由缩聚反应生成高聚物的单体的判断由缩聚反应生成高聚物的单体的判断常用常用“切割法切割法”，如下图示：，如下图示： 从酯基中间断开，在羰基上加羟基，在氧原子从酯基中间断开，在

19、羰基上加羟基，在氧原子上加氢原子得到羧酸和醇。上加氢原子得到羧酸和醇。如已知涤纶树脂的结构简式为如已知涤纶树脂的结构简式为凡链节为凡链节为H OH结构的，其单结构的，其单体必为一种，体必为一种，在链节的在链节的-NH上加上加氢氢原子、原子、羰羰基上加羟基上加羟基，基， 所得氨基酸为单体所得氨基酸为单体。如如H OH的单体是的单体是和和HOOC(CH2)mCOOH。如如H OH的单体是的单体是 凡链节为凡链节为H OH结构结构的单的单体体必是必是两两种种 ，可从可从 上断开，在上断开，在-NH上上加氢原子，在羰基上加羟基，得到二胺和二加氢原子，在羰基上加羟基，得到二胺和二酸即为单体。酸即为单体。

20、 由一种单体由一种单体 n mol n mol 单体中含单体中含COOHCOOH官能团（或官能团（或OHOH）的物质的量为：的物质的量为：n moln mol， 而在反应中，有一而在反应中，有一个端基（个端基（COOHCOOH）是没有参与反应的，故生）是没有参与反应的，故生成水的物质的量为：（成水的物质的量为：（n-1n-1） molmol聚聚6羟基己酸羟基己酸5 5、缩聚反应类型、缩聚反应类型由两种单体：由两种单体： n mol 和和进行缩聚反应，进行缩聚反应，n mol 单体含单体含COOHCOOH的物质的量为的物质的量为2 n mol2 n mol，而在反，而在反应中，有一个端基（应中，

21、有一个端基（COOHCOOH）是没有参与反应）是没有参与反应的，故生成水的物质的量为：（的，故生成水的物质的量为：（2n-12n-1） molmol。n mol 按官能团分类：按官能团分类： 醇酸缩聚：醇酸缩聚： 羟酸缩聚：如聚乳酸羟酸缩聚：如聚乳酸 氨基与羧基缩聚：氨基与羧基缩聚： 氨基酸缩聚：氨基酸缩聚： 醛酚缩聚：如酚醛树脂醛酚缩聚：如酚醛树脂【例例1】下列化合物中下列化合物中 b.c.d.e.f.(1)可发生加聚反应的一个化合物是可发生加聚反应的一个化合物是 ，加聚物的结构式为加聚物的结构式为 。（2）可发生缩聚反应的一个化合物是）可发生缩聚反应的一个化合物是 ，缩聚物的结构式为缩聚物的结构式为 。（3）可发生缩聚反应的两个化合物是）可发生缩聚反应的两个化合物是 和和 ，缩聚物的结构式为缩聚物的结构式为 。a.b b或或d da af fc c【例例2 2】下列高聚物经简单处理可以从线型下列高聚物经简单处理可以从线型结构变成体型结构的是结构变成体型结构的是 A.A.B.C. D.B CB C 线型结构的高聚物线型结构的高聚物上如果还有能起反应上如果还