高考一轮化学课件：12.2人工合成有机化合物(苏教版)

第二单元人工合成有机化合物

………三年30考高考指数:★★★★★1.了解加成、取代、消去、加聚、缩聚等有机反应的特点,能判断典型有机反应的类型。2.知道简单合成高分子的单体、链节和聚合度,了解合成高分子化合物的性能及其在高新技术领域中的应用。3.认识不同类型化合物之间的转化关系,能设计合理路线合成简单有机化合物。一、合成有机高分子化合物1.有关高分子化合物的几个概念(1)单体：能够进行聚合反应形成高分子化合物的低分子化合物。(2)链节：高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小单位。(3)聚合度：高分子链中含有链节的数目。如合成聚乙烯（________________）的单体为：__________，链节为：_____________，聚合度为：___。CH2＝CH2—CH2—CH2—n2.合成高分子化合物的基本反应(1)加聚反应。小分子物质以加成反应形式生成高分子化合物的反应,如氯乙烯合成聚氯乙烯的化学方程式为：___________________________________(2)缩聚反应。单体分子间缩合脱去小分子(如H2O、HX等)生成高分子化合物的反应。如己二酸与乙二醇发生缩聚反应的化学方程式为：____________________________________________________________________________________。nHOOC(CH2)4COOH+nHO—CH2—CH2—OH3.合成有机高分子化合物的性能及其应用（1）高分子化合物的分类、结构。天然高分子化合物根据来源_____高分子化合物合成高分子化合物按结构线型结构：具有______，如低压聚乙烯支链结构：具有______，如高压聚乙烯网状结构：具有______，如酚醛树脂热塑性热固性热塑性（2）常见的塑料。名称聚乙烯酚醛树脂（电木）结构简式单体用途用于制造薄膜、瓶、桶、板、管、棒材等电工器件、汽车部件、宇航领域等(3)合成纤维。合成纤维包括多种物质，其中“六大纶”是指涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶。维纶分子链上含有羟基而具有较好的吸湿性，被称为“人造棉花”。(4)常见的合成橡胶。名称结构简式单体用途顺丁橡胶制造轮胎、胶鞋、胶带等丁苯橡胶制造轮胎、电绝缘材料等氯丁橡胶制造电线包皮、运输带、化工设备防腐衬里、黏胶剂等二、有机合成常见的合成路线1.一元合成路线R—CH＝CH2→R—CH2—CH2X→R—CH2—CH2OH→R—CH2—CHO→R—CH2—COOH→R—CH2—COOR′有关反应的化学方程式依次为：____________________________________，_______________________________________，___________________________________________，____________________________________,__________________________________________。R—CH＝CH2+HXR—CH2—CH2X催化剂R—CH2—CH2X+NaOH水△R—CH2—CH2OH+NaXCu，△2R—CH2—CH2OH+O22R—CH2—CHO+2H2O2R—CH2—CHO+O22R—CH2COOH催化剂R—CH2—COOH+R′OHR—CH2—COOR′+H2O浓硫酸△2.二元合成路线CH2＝CH2→CH2X—CH2X→HO—CH2—CH2—OH→CHO—CHO→HOOC—COOH→ROOC—COOR有关反应的化学方程式依次为：________________________，CH2＝CH2+X2→CH2X—CH2X__________________________________________，_________________________________________，_______________________________，_________________________________________。水△CH2X—CH2X+2NaOHHO—CH2—CH2—OH+2NaXCu，△HO—CH2—CH2—OH+O2CHO—CHO+2H2O催化剂△CHO—CHO+O2HOOC—COOH浓硫酸△HOOC—COOH+2ROHROOC—COOR+2H2O1.聚乙烯的链节为CH2＝CH2。（）【分析】聚乙烯的链节为—CH2—CH2—，CH2＝CH2是聚乙烯的单体。2.高聚物的链节和单体组成相同，结构不同。（）【分析】单一单体形成的加聚产物的链节和单体的组成相同，两种以上的单体形成的加聚产物和缩聚产物的单体和链节的组成不同。××3.聚乙烯为混合物。（）【分析】聚乙烯（）中因n值不同，而含有不同的分子，聚乙烯为混合物。4.白色污染就是白颜色物质产生的污染。（）【分析】白色污染是指废旧塑料产生的污染，如聚乙烯、聚氯乙烯等。5.聚氯乙烯塑料可用于包装食品。（）【分析】聚氯乙烯塑料中含有游离的氯乙烯和增塑剂，对人体有害，不能用于包装食品。√××重要有机物之间的转化及有关反应类型1.转化关系2.有机反应主要类型归纳（1）取代反应——“有进有出”：有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应。①卤代反应：有机物分子中的氢原子被卤原子取代的反应。②硝化反应：有机物分子中的氢原子被硝基取代的反应。③磺化反应：有机物分子中的氢原子被磺酸基取代的反应。④其他：卤代烃的水解、酯化反应、酯的水解、醇分子间脱水等也属于取代反应。（2）加成反应——“只进不出”：有机物分子中不饱和的碳原子跟其他原子或原子团直接结合生成新物质的反应。①与氢气的加成反应(还原)：在催化剂的作用下，含有不饱和碳原子的有机物跟氢气发生加成反应：a.烯、二烯、炔的催化加氢；b.苯、苯的同系物、苯乙烯催化加氢；c.醛、酮催化加氢；d.油脂的加氢硬化。②与卤素单质的加成反应：含有不饱和碳原子的有机物很容易跟卤素单质发生加成反应。③与卤化氢的加成反应：含有不饱和碳原子的有机物能跟卤化氢发生加成反应。例如：乙炔→氯乙烯。④与水的加成反应：含有不饱和碳原子的有机物在催化剂作用下，可以跟水发生加成反应。例如：烯烃水化生成醇。（3）消去反应——“只出不进”：有机物在适当条件下，从一个分子脱去一个小分子(如水、HX等)，而生成不饱和(双键或叁键)化合物的反应。①醇的消去：如实验室制乙烯。②卤代烃的消去反应：如氯乙烷在氢氧化钠醇溶液中消去得乙烯。（4）氧化反应和还原反应：氧化反应（去H加O）还原反应（去O加H）特点有机物分子得到氧原子或失去氢原子的反应有机物分子中得到氢原子或失去氧原子的反应常见反应（1）有机物燃烧、被空气氧化、被酸性高锰酸钾溶液氧化。（2）醛基被银氨溶液或新制的Cu（OH）2悬浊液氧化。（3）烯烃被臭氧氧化。不饱和烃的加氢、硝基还原为氨基、醛基或酮基的加氢、苯环的加氢等氧化反应（去H加O）还原反应（去O加H）有机合成中的应用利用氧化反应或还原反应，可以实现有机物官能团转变，实现醇、醛、羧酸等物质间的相互转化。如：CH4CH3ClCH3OHHCHOHCOOHCl2光水解氧化氧化还原（5）酯化反应：酸和醇作用生成酯和水的反应。规律：有机酸去羟基，即羧基中的C—O键断裂；醇去氢，即羟基中的O—H键断裂形成酯和水。①形成低聚酯，如：RCOOH+R′OHRCOOR′+H2O浓硫酸△②形成环状酯，如：③形成高聚酯，如：（6）加聚反应。①加聚反应相对分子质量小的化合物(也叫单体)通过加成反应互相聚合成为高分子化合物的反应。②特点a.一种单体形成的加聚产物，链节的相对分子质量与单体的相对分子质量(或相对分子质量和)相等。b.产物中仅有高聚物,无其他小分子生成。(7)缩聚反应。①缩聚反应缩聚反应与加聚反应相比较,其主要的不同之处是缩聚反应中除生成高聚物外同时还有小分子生成。②缩聚反应方程式的书写a.注意单体的物质的量要与缩聚物结构简式的下角标一致。b.注意生成的小分子的物质的量：一种单体时为n；两种单体时为2n。【高考警示钟】(1)合成有机高分子化合物时，从原料到目标产物常需要多步反应，可能会发生多种类型的反应，解题时要特别注意题中信息。(2)有机化学反应的条件特别重要，不同的物质发生同一类型的反应时，条件不同。解答有机合成题时要注意考虑具体条件。【典例1】以乙醇为原料,用下述6种类型的反应：①氧化,②消去,③加成,④酯化,⑤水解,⑥加聚,来合成乙二酸乙二酯()的正确顺序是（）A.①⑤②③④B.①②③④⑤C.②③⑤①④D.②③⑤①⑥【解题指南】解答本题要注意以下两点：(1)合成乙二酸乙二酯需要乙二酸和乙二醇；(2)由乙醇转化成乙二酸需经过的各步反应。【解析】选C。由乙醇合成乙二酸乙二酯路线如下：【互动探究】（1）1mol乙二酸乙二酯()完全水解消耗水的量为多少？提示：乙二酸乙二酯()中含有2个酯基，1mol乙二酸乙二酯完全水解消耗2mol水。（2）乙二酸乙二酯完全水解生成的产物在一定条件下可以相互反应生成高聚物，写出该反应的化学方程式。提示：乙二酸乙二酯完全水解生成的产物为乙二酸和乙二醇，乙二酸和乙二醇缩聚生成高聚物的反应方程式为：【变式备选】下列反应不属于取代反应的是（）【解析】选B。B项为加成反应，不属于取代反应，A项乙醇分子间脱水，C项酯化反应，D项水解反应均属于取代反应范畴。有机合成1.有机合成的任务分子骨架的构建实现目标化合物官能团的转化2.有机合成的原则（1）起始原料要廉价、易得、低毒性、低污染；（2）应尽量选择步骤最少的合成路线；（3）原子经济性高,具有较高的产率；（4）有机合成反应要操作简单、条件温和、能耗低、易于实现。3.有机合成题的解题思路对比原料和目标产物采用正确的方法分析官能团的引入和消除设计合理合成路线碳架结构官能团的变化逆向思维正向思维正逆结合先后顺序反应条件反应类型环境保护绿色化学4.有机合成中碳骨架的构建(1)链增长的反应。①加聚反应；②缩聚反应；③酯化反应；④利用题目信息所给反应。如卤代烃的取代反应,醛酮的加成反应……(2)链减短的反应。①烷烃的裂化反应；②酯类、糖类、蛋白质等的水解反应；③利用题目信息所给反应。如烯烃、炔烃的氧化反应,羧酸及其盐的脱羧反应……(3)常见由链成环的方法。①二元醇成环②羟基酸酯化成环③氨基酸成环④二元羧酸成环5.有机合成中官能团的转化（1）官能团的引入。引入官能团引入方法引入卤素原子①烃、酚的取代；②不饱和烃与HX、X2的加成；③醇与氢卤酸（HX）反应引入羟基①烯烃与水加成；②醛酮与氢气加成；③卤代烃在碱性条件下水解；④酯的水解；⑤葡萄糖发酵产生乙醇引入官能团引入方法引入碳碳双键①某些醇或卤代烃的消去；②炔烃不完全加成；③烷烃裂化引入碳氧双键①醇的催化氧化；②连在同一个碳上的两个羟基脱水；③低聚糖和多糖水解可引入醛基；④含碳碳叁键的物质与水加成引入官能团引入方法引入羧基①醛基氧化；②酯、肽、蛋白质、羧酸盐的水解苯环上引入不同的官能团①卤代：X2和FeBr3；②硝化：浓硝酸和浓硫酸共热；③烃基氧化；④先卤代后水解（2）官能团的消除。①通过加成反应消除不饱和键（双键、叁键、苯环）；②通过消去、氧化、酯化消除羟基；③通过加成或氧化消除醛基；④通过水解反应消除酯基、肽键、卤素原子。（3）官能团的改变。①通过官能团之间的衍变关系改变官能团。如：醇醛→酸②通过某些化学途径使一个官能团变成两个。如：a.CH3CH2OH→CH2＝CH2→CH2XCH2X→CH2OHCH2OHb.CH2＝CHCH2CH3→CH3CHXCH2CH3→CH3CH＝CHCH3→CH3CHXCHXCH3→CH2＝CHCHCH2③通过某些手段改变官能团的位置。如：CH3CHXCHXCH3→H2C＝CHCH＝CH2→CH2XCH2CH2CH2X。【高考警示钟】（1）有机合成中，特别是含有多个官能团的有机物，当需要某一官能团反应或拼接碳链时，其他官能团或者被破坏或者首先反应，需要把分子中某些官能团用恰当的方法保护起来，在适当的时候再将其转变回来，称为官能团保护。（2）分析有机合成中官能团的引入、消除及转化时,既要注意反应条件及各类有机物的结构是否符合相应官能团的转化的要求,同时还要考虑对其他官能团的影响及官能团的保护。【典例2】（2012·淮安模拟）工业上由丙烯经下列反应可制得F、G两种高分子化合物，它们都是常用的塑料。（1）聚合物F的结构简式是___________________。（2）D转化为E的化学方程式是________________；A转化为B的反应类型是_______________________。（3）在一定条件下，两分子E能脱去两分子水形成一种六元环状化合物，该化合物的结构简式是___________。（4）写出3种含有一个羟基、一个酯基的E的同分异构体的结构简式：__________________、__________________、__________________。【解题指南】（1）首先利用顺推和逆推法推断各物质；（2）选择合适的方法和试剂完成各步转化。【解析】（1）F为丙烯的加聚产物，结构简式为（2）经推断A为1,2二溴丙烷，B为1,2-丙二醇，C为丙酮醛(CH3—CO—CHO)，D为丙酮酸(CH3—CO—COOH)，E为α-羟基丙酸。D转化为E的过程是酮羰基转化为羟基的反应；由A转化为B的反应是卤代烃的水解反应，也是取代反应。（3）两分子E脱去两分子水形成的六元环状化合物为环状酯，其结构简式为：(4)α-羟基丙酸的符合题意的同分异构体为：HO—CH2—COOCH3，HCOOCH2CH2OH，HOCOOCH2CH3等。答案：(1)(2)(3)(4)HO—CH2—COOCH3HCOOCH2CH2OHHOCOOCH2CH3【变式备选】1，3-丙二醇是生产新型高分子材料PTT的主要原料,目前1,3-丙二醇的生产路线有:以石油裂解气为原料的两条石油化工合成路线和一条生物工程法合成路线。【路线1】丙烯醛水化氢化法：CH2＝CHCH3CH2＝CHCHO→HOCH2CH2CH2OH【路线2】环氧乙烷甲酰化法:O2Sb2O5AH2Ni【路线3】生物发酵法:淀粉甘油1，3-丙二醇(1)A的结构简式为_______________________________。(2)从合成原料来源的角度看,你认为最具有发展前景的路线是_____(填“1”、“2”或“3”),理由是__________。(3)以1,3-丙二醇与对苯二甲酸为原料可以合成聚酯PTT,写出其化学方程式___________________________________。酶酶（4）已知丙二酸二乙酯能发生以下反应：利用该反应原理,以丙二酸二乙酯、1,3-丙二醇、乙醇为原料合成，写出合成过程的反应流程图。提示：①合成过程中无机试剂任选,②合成反应流程图表示方法示例如下：ABC……反应物反应条件反应物反应条件【解析】（1）根据A前后两种物质的结构、反应条件以及丙烯醛水化氢化法名称推断A的结构简式；（2）从资源再生的角度进行分析；（3）由1,3-丙二醇与对苯二甲酸的结构可知，该反应应为缩聚反应；（4）从目标化合物分子骨架的构建和官能团的转化，对比原料和目标产物，结合题给信息确定合成路线。答案：(1)HOCH2CH2CHO(2)3路线3以淀粉为原料,淀粉是可再生资源,路线1、2的合成原料为石油产品,石油是不可再生资源（3）nHOCH2CH2CH2OH→（4）C2H5OHC2H5ONa，HOCH2CH2CH2OHBrCH2CH2CH2Br，CH2(COOC2H5)2NaHBr①C2H5ONa②CH2BrCH2CH2Br1.下列说法正确的是（）A.线型高分子具有热固性B.“不粘锅”内壁涂的聚四氟乙烯是通过缩聚反应生成的C.尼龙是天然高分子化合物D.酚醛树脂常用于制造电工器件【解析】选D。A项，体型高分子具有热固性，A项错误；B项，“不粘锅”内壁涂的聚四氟乙烯是通过加聚反应生成的，B项错误；C项，尼龙是人工合成的高分子化合物，C项错误；D项，酚醛树脂是一种重要的电工材料，常用于制造电工器件，D项正确。2.下列关于高分子化合物的叙述正确的是（）A.三大合成材料是指淀粉、纤维素和蛋白质B.链节就是单体C.缩聚反应的产物既有高分子也有小分子D.糖类、油脂和蛋白质均为天然有机高分子【解析】选C。A项，三大合成材料是指塑料、合成纤维、合成橡胶，A项错误；B项，链节是高分子重复的结构单元，单体是合成高分子的小分子，二者不相同，B项错误；C项，缩聚反应生成高分子的同时还生成小分子，C项正确；D项，油脂不是高分子化合物，D项错误。3.超市、商场、集贸市场等商品零售场所实行塑料购物袋有偿使用。下列关于购物塑料袋的说法正确的是（）A.控制塑料购物袋的使用主要是为了