第五章进入合成有机高分子化合物的时代

1、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低分子：低分子：相对分子质量相对分子质量通常通常不上千不上千，有，有明确明确的数值，的数值，通常称为低分子化合物，简称小分子；通常称为低分子化合物，简称小分子； 如：如：烃、醇、醛、羧酸、酯、葡萄糖、蔗糖等烃、醇、醛、羧

2、酸、酯、葡萄糖、蔗糖等高分子：高分子：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，只是一，只是一个个平均值平均值，通常称为高分子化合物，简称高分子，通常称为高分子化合物，简称高分子，有时，又称高聚物；有时，又称高聚物； 如：如：淀粉、纤维素、蛋白质、聚乙烯、淀粉、纤维素、蛋白质、聚乙烯、 聚氯乙烯、酚醛树脂等聚氯乙烯、酚醛树脂等一、有机高分子化合物一、有机高分子化合物1 1、低分子化合物和分子化合物、低分子化合物和分子化合物相对分子质量的大小不同：相对分子质量的大小不同：基本结构不同：基本结构不同：物理、化学性质不同：物理、化学性质不同：高分子化合物不是化合物而是混合物，没有固定

3、的高分子化合物不是化合物而是混合物，没有固定的熔沸点。熔沸点。低分子低分子10001000以下（准确值），以下（准确值）， 高分子高分子10104 410106 6（平均值）。（平均值）。高分子化合物由若干个重复的结构单元组成。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。小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。2 2、低分子化合物和分子化合物的不同、低分子化合物和分子化合物的不同3高分子化合物的分类高分子化合物的分类(1)(1)按按来源来源分：天然高分子、合成高分子。分：天然高分子、合成高分子。(2)(2)按按结构结构分：线型高分子、体型高分子。分

4、：线型高分子、体型高分子。(3)(3)按按性质性质分：热塑性高分子、热固性高分子分：热塑性高分子、热固性高分子(4)(4)按按用途用途分：塑料、合成纤维、合成橡胶、分：塑料、合成纤维、合成橡胶、涂料、黏合剂等。涂料、黏合剂等。4、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聚合反应：加聚反应聚合反应：加聚反应 缩聚反应缩聚反应以以低分子低分子有机物作原料，经有机物作原料，经聚合反应聚合反应得到的各种相对分子得到的各种相对分子质量不等的同系物组成的质量不等的同系物组成的混合物混合物，其相对分子质量一般高，其相对分子质量一般高达达104-106104-106。高分子化合物又称高聚物。高分

5、子化合物又称高聚物。二、加成聚合反应二、加成聚合反应 1 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 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 M( (聚合物的平均相对分子质量聚合物的平均相对分子质量) ) = = 链节的相对质量链节的相对质量n n加加 聚聚 反反 应应 n n CH CH2 2 CH CH2 2 CH CH2 2-

6、CH-CH2 2 n n催化剂催化剂(1)(1)单体：进行聚合反应形成高分子化合物的低分单体：进行聚合反应形成高分子化合物的低分子化合物称为单体，如聚乙烯的单体是子化合物称为单体，如聚乙烯的单体是乙烯乙烯。(2)(2)链节：高分子化合物中化学组成相同，可重复链节：高分子化合物中化学组成相同，可重复的最小单元称为链节，也称为重复结构单元。的最小单元称为链节，也称为重复结构单元。如聚乙烯的链节为如聚乙烯的链节为CH2CH2CH2CH2。(3)(3)聚合度聚合度( (n n) )：高分子链中含有链节的数目称为聚：高分子链中含有链节的数目称为聚合度，用合度，用n n来表示。来表示。加加 聚聚 反反 应

7、应 2 2、加聚反应方程式书写：、加聚反应方程式书写：单体由官能团单体由官能团( (一般是碳碳双键一般是碳碳双键) )和非官能团两部分组成。和非官能团两部分组成。单体中含有不饱和键单体中含有不饱和键( (碳碳双键碳碳双键) )的碳碳链单独列成一行，的碳碳链单独列成一行，断开不饱和键，展放在中括号断开不饱和键，展放在中括号“ ”内，其他非官能内，其他非官能团部分作为支链纵列。团部分作为支链纵列。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

8、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=CH-n -CH2CH=CHCH2-n思考与交流思考与交流P101P1014 4、加聚反应的类型：、加聚反应的类型： 自聚反应：仅由一种单体发生的加聚反应。自聚反应：仅由一种单体发生的加聚反应。 共聚反应：由两种或两种以上单体发生的加聚反应。共聚反应：由两种或两种以上单体发生的加聚反应。例如：乙烯和丙烯的加聚；例如：乙烯和丙烯的加聚；nCH2CH2 +

9、 nCH2CHCH3CH2CH2CH2CH CH3 n3 3、加聚反应的特点、加聚反应的特点: :（1 1）单体含不饱和键：）单体含不饱和键：（2 2）没有副产物生成；）没有副产物生成；（3 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。如烯烃、二烯烃、炔烃、醛等。如烯烃、二烯烃、炔烃、醛等。5 5、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凡链节的主碳链为两个碳原子，其单体必为一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。种。将链节的两个半键闭合即为单体。凡链节中主碳链为凡链节中主碳链为4 4个碳原子个碳原子，无碳碳双键无碳碳双键

10、结结构，其构，其单体必为两种单体必为两种，从主链中间断开后，再分，从主链中间断开后，再分别将两个半键闭合即得单体。别将两个半键闭合即得单体。5 5、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为为CH2CH2CH2CH2和和CH3-CHCH3-CHCH2CH2。凡链节中主碳链为凡链节中主碳链为4 4个碳原子个碳原子，含有，含有碳碳双键碳碳双键结构，结构，单体为一种，属单体为一种，属二烯烃二烯烃：5 5、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凡链节的主链上有凡链节的主链上有多个碳原子多个碳原子的并存在的并存在碳碳双键碳碳双键的高的高聚物，其规律是：聚物，

11、其规律是：“见双键、四个碳；无双键、两个碳见双键、四个碳；无双键、两个碳”画线断开，然后将半键闭合，并注意将双键变单键。画线断开，然后将半键闭合，并注意将双键变单键。是是CHCH2 2CHCHCHCHCHCH2 2和和 。工程塑料工程塑料ABSABS树脂树脂( (结构简式如下结构简式如下) )，合成时用，合成时用了三种单体。这三种单体的结构简式分别是了三种单体。这三种单体的结构简式分别是: : CH2CHC6H5CH2CHCHCH2CH2CHCN练习练习C6H5CH2CHCH2CHCHCH2CH2CHCN nABS苯苯基基【思考】请写出下列反应的化学方程式，并【思考】请写出下列反应的化学方程式

12、，并说明断成键的特点说明断成键的特点 1 1、乙酸与乙醇酯化反应、乙酸与乙醇酯化反应 2 2、两个甘氨酸分子形成二肽、两个甘氨酸分子形成二肽3、二元酸和二元醇间、二元酸和二元醇间 nHOOCCOOH nHOCH2CH2OH催化剂催化剂 O O O OHO-C-C-OHH-OCH2CH2O-H HO-C-C-OHH-OCH2CH2OH O O O O -C-C-O-CH2CH2O- -C-C-O-CH2CH2O- 2n H2O即：即：HOOCCOOCH2CH2O n H ( 2n-1 ) H2O 聚乙二酸乙二聚乙二酸乙二(醇醇)酯酯( -1)HOH1 1、定义：由两种或两种以上单体相互结合成高分

13、、定义：由两种或两种以上单体相互结合成高分子化合物子化合物, ,同时有小分子生成的反应叫缩合聚合反同时有小分子生成的反应叫缩合聚合反应；简称缩聚反应。（酯化、成肽应；简称缩聚反应。（酯化、成肽）二、缩合聚合反应二、缩合聚合反应nHOOC(CH2)4COOH+nHOCH2CH2OH 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二元醇、二元酸缩聚二元醇、二元酸缩聚羟基酸的缩聚羟基酸的缩聚2、缩聚反应类型、缩聚反应类型nHOC

14、H2COHO( n-1 ) H2O催化剂催化剂H-OCH2COHOn R O R OHNCHCNHCHC + (2n-1)H2O n氨基酸缩聚氨基酸缩聚 R O R OnHHNCHCOH + nHNHCHCOHHOH多肽多肽肽键肽键2、缩聚反应类型、缩聚反应类型nH2NCH2COOH nH2NCH2COOH + nH2NCH(CH3)COOH nH2N(CH2)2NH2 + nHOOCCH2COOH H HNCH2CO n OH +(n-1)H2OH HNCH2CONHCH(CH3)CO n OH+(2n-1)H2O H HN(CH2)2NHOCCH2CO OH +(2n-1)H2O、氨基与羧

15、基的缩聚、氨基与羧基的缩聚 3 3、缩聚反应方程式的书写：、缩聚反应方程式的书写： A A、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端基原子或原子团基原子或原子团。（这与加聚物不同，而加聚物的。（这与加聚物不同，而加聚物的端基不确定，通常用横线端基不确定，通常用横线“”表示。）表示。） 3 3、缩聚反应方程式的书写：、缩聚反应方程式的书写： B B单体物质的量与缩聚产物结构式的下角标要一致；单体物质的量与缩聚产物结构式的下角标要一致； 一种单体缩聚时生成小分子的物质的量应为一种单体缩聚时生成小分子的物质的量应为（n-1n-1）； 由两种单体缩聚生成小

16、分子的物质的量应为由两种单体缩聚生成小分子的物质的量应为（2n-12n-1）C C、通常为可逆反应，写可逆符号。、通常为可逆反应，写可逆符号。缩聚物结构式要在方括号外侧写出链节余下的端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（这与加聚物不同，而加聚物的端基原子或原子团（这与加聚物不同，而加聚物的端基不确定，通常用横线基不确定，通常用横线“”表示。）如：表示。）如： 4、缩聚反应的特点：、缩聚反应的特点：单体含双官能团或多官能团（如单体含双官能团或多官能团（如OHOH、COOHCOOH、 NHNH2 2、XX等）等） ；官能团间易形成小分子；官能团间易形成小分子聚合时有副产物小分

17、子生成；（如聚合时有副产物小分子生成；（如H H2 2O O、NHNH3 3、HClHCl）链节和单体的化学组成不相同；链节和单体的化学组成不相同；你能看出下列你能看出下列聚合物是由什聚合物是由什么单体缩聚而么单体缩聚而成呢？成呢？ “切割法切割法”从酯基中间断开，在羰基上加羟基，从酯基中间断开，在羰基上加羟基， 在氧原子上加氢原子在氧原子上加氢原子 得到羧酸和醇。得到羧酸和醇。如涤纶树脂如涤纶树脂5 5、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 凡链节为凡链节为 H OH的其单体必为一种，的其单体必为一种，在链节的在链节的-NH-NH上加氢原子、羰基上加羟基，所得氨上

18、加氢原子、羰基上加羟基，所得氨基酸为单体。基酸为单体。如如H OH的单体是的单体是5 5、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结构的单体结构的单体必是必是两两种种 ，可从，可从 上断开，上断开，在在-NH-NH上加氢原子，在羰基上加羟基，上加氢原子，在羰基上加羟基，得到二胺和二酸即为单体。得到二胺和二酸即为单体。 5 5、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补补H练习：练习：补补OHH2NCH2COOH NH2CH3CHCOOH NH2C2H5CHCOOH切割法切割法加聚反应与缩聚反应特点对比加聚反应与缩聚反应特点对比 反应类型反应类型加加 聚聚缩缩 聚聚反应物种类反应物种类 反应物特征反应物特征 生成物特征生成物特征产物种类产物种类相同或不同单体相同或不同单体相同或不同单体相同或不同单体含有不饱和键含有不饱和键含有特征官能团含有特征官能团聚合物与单体具有聚合物与单体具有相同的组成相同的组成, ,主链主链上一般只有碳原子上一般只有碳原子 聚合物与单体组成有聚合物与单体组成有所不同所不同, ,主链上除有碳主链上除有碳原子外还有其他原子外还有其他只有聚合物只有