高考化学总复习第十一单元有机化学基础 第7讲 有机合成 合成高分子

第7讲有机合成合成高分子

复习目标

1.能对单体和高分子进行相互推断，能分析高分子的合成路线，能写出典型

的加聚反应和缩聚反应的反应方程式。2.能举例说明塑料、合成橡胶、合成纤维

的组成和结构特点，能列举重要的合成高分子，说明它们在材料中的应用。3.能

综合应用有关知识完成推断有机化合物、检验官能团，设计有机合成路线等任务。

考点一合成高分子

基础自主夯实

1.有机高分子及其结构特点

⑴定义

相对分子质量比一般有机化合物大得多，通常在回处以上。大部分高分子

是由小分子通过同聚合反应制得的,所以常被称为高分子聚合物或高聚物。

(2)组成

①单体：能够进行聚合反应形成高分子的低分子化合物。

②链节：高分子中丽可重复的结构,也称而重复结构单元。

③聚合度(")：高分子链中含有的厨链节数目。

高零物

催化剂A

如nCH2=CH2■-ECH2-CH2⅜

蚓单体的链节豳聚合度

2.高分子的分类及性质特点

叫天然高分子.如淀粉、纤维素、蛋白质

线型结构：具有烟热塑性.

如低压聚乙烯

按结构支链型结构：具有啜!热塑

性,如高压聚乙烯

网状结构：具有热固性.

合IBI

高

成

分如酚醛树脂

高

子

分通用高分子材料（塑料、合

子

成纤维、合成橡胶、黏合

剂、涂料等）

按用途

功能高分子材料（高吸水性

和性能

树脂、液晶高分子、医用

高分子、高分子分离膜

等）

画塑料、合成纤维、合成橡胶又被称为三大合成材料。

3.合成高分子的两个基本反应

（D加聚反应

①定义：由不饱和的单体加成聚合生成高分子的反应。

②产物特征：高聚物与单体具有相同的组成，生成物一般为线型结构。

③反应类型

a.聚乙烯类（塑料）

≡≡-ECH2-CH⅛

[θΓRo

b.聚1,3-丁二烯类（橡胶）

催化刘

WCH2=CH-C=CH2A-ECH2-CH=C-CH2⅜

R画_____________R________

c.混合加聚类：两种或两种以上单体加聚

催化剂

ZICH2=CH-CH=CH2+∕2CH2=CH-CN--→

-ECH2-CH=CH-CH2-CH2-CHi

[oɜl

CN

-ECH2-CH=CH-CH2-CH-CH2⅜)

CN

“CHE-≡≡

-∈CH=C⅛

d.聚乙快类:画R

(2)缩聚反应

①定义：含有两个(或两个以上)南1官能团的单体分子间通过缩合反应生成

高分子的反应。

②产物特征：生成高聚物和小分子，高聚物与单体有不同的组成。

③产物类型

a.聚酯类：一OH与一COOH间的缩聚

催化剂

HHOCH2-CH2OH+/1H00C—COOH

Δ

()

圆H千()(、H,('H,一()()('—(f()H+(2〃―1)H,(),Z2HOCH2一CH2—

催化剂

COOH

Δ

O

MHEcCH2—CH?—C+()H+(〃-I)H2。。

b.聚氨基酸类：一NH2与一COOH间的缩聚

催化剂

HH2N-CH2COOH

Δ

HO

网H壬N—CH：,C+()H+(〃一I)H：＞(),HH2NCH2COOH+z7H2NCHCH3COOH

催化剂画

Δ

C)O

IlIl

H£NH—CH2-C-NH-CH—C⅜()H

______________________CHM______+(2〃一1)H>>Oo

C.酚醛树脂类

'误点查正请指出下列各说法的错因

(1)棉花、蚕丝、羊毛、天然橡胶、酚醛树脂都属于天然高分子。

错因：酚醛树脂属于合成高分子。

(2)天然橡胶是高聚物，不能使漠水褪色。

错因：天然橡胶含有碳碳双键，能使漠水褪色。

-ECH2-CH=C-CH2⅛CH=CH2

⑶(Ll的单体是CHLCH'和(Llo

错因：单体应是CH2CHCCICH2。

⑷酚醛树脂和聚氯乙烯都是热固性塑料。

错因：聚氯乙烯是热塑性塑料。

(5)聚异戊二烯属于纯净物。

错因：〃值不同、链节数不同，是混合物。

课堂

一、聚合反应书写时的注意事项

L缩聚物结构简式要在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团，而加

聚物的端基不确定，一般不必写出。例如：

Oo

IlIl

HO-EC-(CH2)4C-O(CH,),O⅛H

/I

端基原子团端愿原子

2.写缩聚反应方程式时，除单体物质的量与缩聚物结构简式的下角标要一致

外，也要注意生成的小分子的化学计量数。通常由一种单体进行缩聚反应，生成

的小分子化学计量数为〃-1；由两种单体进行缩聚反应，生成的小分子化学计量

数应为2〃-1。

二、由加聚物推导其单体的方法

1.方法——“弯箭头法"：边键沿箭头指向汇合，箭头相遇成新键，键尾相遇

按虚线部分断键成单体。

2.实例

加聚物方法示意图单体

CH2-CH2CH2=CH2

L

-{CH-C=CH-CH2⅞CH-C-CH-CH,

2-⅛CHIΓC3CHifCH⅛2

2,I

CHI

3CH3

CH1

-FCH-CU-CH-CH⅞CH-CH=CH和

222中CHH（：H4CH卢CH,⅛532

I,-

CH

1CHQ

CH2=CH2

三、由缩聚物的结构简式推导其单体的方法

1.若缩聚产物的链节中不全为碳，含有

()OH

—(,—O—、—C—N—等结构，其单体有两种。方法为：在或

OH

IlII

i—M—

：画线处断键，碳原子上连一OH,氧原子或氮原子上连一H,即得单体。

如

O()

IlIl

①H()-Fc-C-(>-CH,-CH2-()⅜H的单体为HOOCCOOH和

HOCH2CH2OHO

HOHO

IIlIIl

②HWN-CHz—C-N—CH2—CH2—C玉OH的单体为H2N-CH2-COOH和

H2N-CH2CH2COOHO

()HO

IIIl

2.若缩聚产物为H。千GR-()玉Fl或H千N-R-C+。H,其单体必为一种,

直接去括号，去〃即得高聚物的单体。如

HO

IIl

OH-EN-CH-C⅜()H

IlI

H(旺C—CH2一。玉H的单体为CH3,

CH3-CH-COOH

'I

的单体为NH,。

3.酚醛树脂是由酚类和醛类缩聚而成的，链节中有酚羟基的结构。

OHOH

-CH2⅛()Hʌ

如O的单体是'∕⅛HCHOo

题组巩固提升

角度一高聚物产物的判断

1.糠醛(VVH)与苯酚可以发生聚合反应，得到糠醛树脂，其结构类似于

酚醛树脂，糠醛树脂可用于砂轮、砂纸、砂布的黏合剂。下列说法不正确的是()

A.糠醛的分子式为C5H4O2

B.糠醛的同分异构体可能含竣基

C.合成糠醛树脂的反应属于缩聚反应

θ-<∙H⅛θ∣>

D.线型糖醛树脂的结构简式为

答案D

解析糠醛树脂的结构类似于酚醛树脂，线型酚醛树脂的结构简式为

OH

"^CH⅛0H

OHr

HNPCH2+OHO

,则线型糠醛树脂的结构简式为,D错误。

2.根据要求，完成相应方程式的书写。

CH3

⑴乙丙橡胶(ECH2—CH,—CH2—CH+)是以乙烯和丙烯为主要原料合成

的，化学方程式为

()CH3

⑵聚乳酸炉。+(：一(,14一()+1力是一种微生物降解高分子，是由乳酸在一定

条件下通过缩聚反应合成的，化学方程式为

⑶涤纶是由对苯二甲酸

HOOCCOOHy-

)和乙—醇

(HoCH2CH2OH)在一定条件下合成的，化学方程式为

催化剂

答案(I)z2CH2=CH2+HCH2=CHCH3---

CH3

-ECH2-CH2-CH2-CH⅛

,1CH3—CH-C()()H.催,剂'H-EO-CH-C⅜OH+(∏-1)H2O

⑵OHCH3O

"H(XX'C(X)H+∏H(X'HCHOH

vɔz22

()()

+(2"-I)H2。

角度二高聚物单体的推断方法

3.丁睛橡胶具有优良的耐油、耐高温性能，其结构如图所示，合成丁睛橡胶

的原料是（）

-ECH2-CH=CH-CH2-(2-CH+

I

CN

(DCH2=CH-CH==CH2

②CH3—C=C-CH3

(S)CH2=CH-CN

(S)CH3-CH=CH-CN

(S)CH3-CH=CH2

(S)CH3-CH=CH-CH3

A.③⑥B②③

C.①③D④⑤

答案C

4.有下列几种高分子:

④CH

OO

Il

⑤H(HC

其中是由两种不同的单体缩聚而成的是（）

A.①③④⑤B③④⑤

C.③⑤D①②③④⑤

答案C

角度三高分子材料的性能与用途

5.下列有关功能高分子材料的用途的叙述中，不正确的是()

A.高吸水性树脂主要用于干旱地区抗旱保水、改良土壤、改造沙漠

B.离子交换树脂主要用于分离和提纯物质

C.医用高分子材料可用于制造医用器械和人造器官

D.聚乙快膜可用于分离工业废水和海水淡化

答案D

6.(2021.河北高考)高分子材料在生产生活中应用广泛。下列说法错误的是

()

A.芦苇可用于制造黏胶纤维，其主要成分为纤维素

B.聚氯乙烯通过加聚反应制得，可用于制作不粘锅的耐热涂层

C.淀粉是相对分子质量可达几十万的天然高分子物质

D.大豆蛋白纤维是一种可降解材料

答案B

解析聚氯乙烯在高温条件下会分解生成有毒气体，因此不能用于制作不粘

锅的耐热涂层，故B错误。

考点二有机合成

基础自主夯实

1.有机合成的分析方法和原则

(1)有机合成的分析方法

①正合成分析的过程

回基础原料—>中间体一>画目标化合物。

②逆合成分析的过程

画目标化合物=>中间体=啊基础原料。

(2)有机合成遵循的原则

①原料、溶剂和催化剂要画价廉易得、低毒。

②应尽量选择步骤最佳的合成路线。

③合成路线要贯彻“画绿色化学”的理念。

④有机合成反应要操作画简便、条件国温和、能耗低、易于实现。

⑤要按一定的反应顺序和规律引入官能团，不能臆造不存在的反应。

2.合成路线的选择

(1)一元转化关系

T陪同捻E≡τ⅛E≡τ⅛E≡

⅜⅞∣加成烧水解1i~∙~1ΓO]1----------1[O]1i—

⑤扃C

以乙烯为例，完成上述标号反应的化学方程式：

水

②画

CH3CH2Q+NaOH-7→CHHCH,()H

,Cu或Ag

③国2CH3CH4H+(%^Γ→2CH3C'HO+2H,O,

浓H2SO1

⑤画CH3CH2()H+CH3C()()H、A、CH：1C()()CM+H2()°

(2)二元转化关系

三

肉

烯①澳Irl质.1

代二元段限

½加成,l≡⅞⅞l⅛l≡⅞⅞l7(l,τI

水解IΛfILi，J

l⅜⅜

一

I环状-I

以乙烯为例，完成上述标号反应的化学方程式:

水

CH7BrCH2OH

I_.I+2Na()H-I+2NaBr

②画CHBr△CH,()H________

F)I()催化剂，f()°H

④画CH()△C()()H,

COOHCH2OHj⅜h,S()i()/\

⑤国C(QH鼠。2H,。。

(3)芳香族化合物合成路线

误点查正请指出下列各说法的错因

⑴逆合成分析法可以简单表示为基础原料-中间体∏f中间体If目标化

合物。

错因：逆合成分析法从目标化合物出发，经反应中间体，最后到基础原料。

(2)为减少污染，有机合成不能使用辅助原料，不能有副产物。

错因：可以使用辅助原料，且可以产生无毒副产物等。

(3)通过加成反应不能引入碳碳双键官能团。

错因：焕丁与H2(l：1)发生加成反应可得碳碳双键。

(4)酯基官能团只能通过酯化反应得到。

错因：可以通过酯的醇解(酯交换)得到。

(5)由CH3CH3-*CH3CH2Cl-CH2=CH2-CH3CH2OH的转化过程中，经过的

反应类型是取代反应T消去反应T氧化反应。

错因：CH2=CH2—CH3CH2OH的反应为加成反应。

课堂精讲答疑

1.有机合成中碳骨架的构建

⑴碳链的增长

①与HCN的加成反应；②加聚或缩聚反应；③酯化反应。

(2)碳链的减短

①脱竣反应：R-COONa+NaOH-^→R-H+Na2CO3o

②氧化反应

^pCH2CH3KMnoI(H+),COOH

+

KMnO4(H)

R-CH=CH2------------------→RCOOH+CO2Io

③酯类、糖类、蛋白质等的水解反应。

j2

④烧的裂化或裂解反应：C16H34≡≡÷CsH∣8+CsHl6O

(3)常见碳链成环的方法

①二元醇成环

浓

H2SO4

HOCH2CH2OH——-->H2C------CH2

如∖)/+H√)o

②羟基酸酯化成环

O

Il

CH2--------C

()∖+H2O

“八"、TT、1八TT浓硫酸/"

/H()(CH2)3—C—OH、吸、LJ___口

如'3ACH2—CH2

③二元竣酸成环

CH2-CH2

+H2O

,HO()CCH;CH9C()()H浓“so；ʌ∕∖

如πΛOOO

④氨基酸成环

C)

H2NCH2CH2C()()H—>NH——C+

如CH2-CH2H2Oo

2.有机合成中官能团的转化

⑴官能团的弓I入

引入官能团引入方法

①煌的取代；

碳卤键②不饱和烧与HX、X2的加成；

③醇与氢卤酸(HX)取代

①烯;½与水加成；

②醛、酮与氢气加成；

羟基

③卤代燃在碱性条件下水解；

④酯的水解

①某些醇或卤代睡的消去；

碳碳双键

②快烧不完全加成

醛基或酮装基醇的催化氧化

①醛基氧化；

②酯、酰胺基的水解；

竣基

③含一CIhOH结构的醇、苯的同系物(与苯环直接相连的

碳上有氢原子)被酸性高镒酸钾溶液氧化

(2)官能团的消除

①通过加成反应消除不饱和键(双键、三键等)。

②通过消去、氧化或酯化反应等消除羟基。

③通过加成或氧化反应等消除醛基。

④通过水解反应消除酯基、酰胺基、碳卤键。

(3)官能团数目的改变

如①CH3CH2OH—道去"。>CH2=CH2--与二加成>X-CH2CH2—

χJS⅛H0-CH2CH2-OHo

(4)官能团位置的改变

工消去H2O与HCI加成

如

CH3CH2CH2OH--------------÷CH3CH=CH2―-——--ʌ

CH3CHCICH3^⅛CH3CH(OH)CH30

3.有机合成中常见官能团的保护

(1)酚羟基的保护：因酚羟基易被氧化，所以在氧化其他基团前可以先使其与

NaOH反应，把一OH变为—ONa将其保护起来，待氧化后再酸化将其转变为

-OHo

(2)碳碳双键的保护：碳碳双键也容易被氧化，在氧化其他基团前可以利用其

与HCl等的加成反应将其保护起来，待氧化后再利用消去反应转变为碳碳双键。

('H

⑶氨基(一NH2)的保护：如在利用对硝基甲苯(3Na)合成对氨基

苯甲酸

NH2<3^C()()H)的过程中应先把一CH3氧化成_c。。H之后，再把

—N02还原为一NH2,防止当KMno4氧化一CH3时，一NH2(具有还原性)也被氧

化。

题组巩固提升

角度一根据题给信息设计合成路线

1.已知在一定条件下可实现下列转变:

下面是采用逆推法设计乙酰水杨酸的合成线路:

OH

=>A=>B=>

=>C=>D=>CH3CH2OH

请写出适当的中间有机物A、B、CsD的结构简式:

A：；B：

CH3CHO

NaOHZHO

2.已知：ΦRCHO+CFhCHO-------------2-->