高分子化合物与有机合成

高分子化合物与有机合成第2页,共66页，2024年2月25日，星期天1.有机高分子(1)合成有机高分子是用化学方法合成的、相对分子质量高达几万乃至几百万的化合物。(2)有机高分子的组成单体：我们通常将形成高分子化合物的小分子称为单体，如形成高分子

CH2—CH2

的单体是

。②链节：将高分子化合物中不断重复的基本结构单元称为链节，如高分子

CH2—CH2

的链节为

，CH2===CH2—CH2—CH2—第3页,共66页，2024年2月25日，星期天③聚合度：链节的数目称为聚合度，用“n”表示。由于高分子材料是由许多相同或不同聚合度形成的长链构成的，所以有机高分子材料是

。2．有机高分子化合物的分类(1)天然有机高分子：淀粉、纤维素(如棉花)、蛋白质、天然橡胶等。(2)三大合成有机高分子：

、

、

。混合物塑料合成纤维合成橡胶第4页,共66页，2024年2月25日，星期天3.有机高分子化合物的结构特点和基本性质(1)有机高分子化合物的结构特点①有机高分子化合物有两种最基本的结构类型，即线型(链状)结构和体型(网状)结构，线型结构的高分子有

，也有

。②结构呈链状的高分子是

高分子，这种高分子中，多条链之间能以分子间作用力紧密结合，因此，其相对分子质量越大，相互作用的分子间作用力就越

。带支链的不带支链的线型强第5页,共66页，2024年2月25日，星期天③高分子链上若有能起反应的官能团，当它跟别的单体或别的物质发生反应时，高分子链之间形成化学键，产生一些交联，形成体型网状结构。例如

。(2)有机高分子化合物的基本性质①溶解性a．线型结构的有机高分子(如有机玻璃)

溶解在适当的溶剂里，但溶解过程比小分子缓慢。b．体型结构的有机高分子(如橡胶)则

容易溶解，只是有一定程度的胀大。硫化橡胶能不第6页,共66页，2024年2月25日，星期天②热塑性和热固性a．线型高分子具有

，加热到一定温度开始软化，直到熔化成流动的液体。例如聚氯乙烯塑料等。b．体型高分子具有

，经加工成型后就不会受热熔化。例如酚醛塑料等。③强度高分子材料的强度一般都较大。④电绝缘性一般高分子材料的电绝缘性好。热塑性热固性第7页,共66页，2024年2月25日，星期天4.有机高分子合成的基本方法有机高分子化合物主要通过聚合反应得到，聚合反应包括

反应和

反应两种。(1)加聚反应(只有高分子化合物生成，没有小分子物质生成。)如：

CH2—CH2

加聚缩聚第8页,共66页，2024年2月25日，星期天(2)缩聚反应[既有高分子化合物生成，又有小分子物质(如H2、NH3等)生成。]如：第9页,共66页，2024年2月25日，星期天第10页,共66页，2024年2月25日，星期天1．加聚反应和缩聚反应的常见类型(1)加聚反应类型①聚乙烯类(塑料纤维)R可为—H、—Cl、—CH3等。第11页,共66页，2024年2月25日，星期天c．混聚：两种或两种以上单体加聚：③聚乙炔类：nCH≡CH―→

CH===CH

第12页,共66页，2024年2月25日，星期天(2)缩聚反应类型①聚酯类：—OH与—COOH间的缩聚nHOCH2—CH2—OH＋nHOOC—COOH―→第13页,共66页，2024年2月25日，星期天②聚氨基酸类：—NH2与—COOH间的缩聚第14页,共66页，2024年2月25日，星期天③酚醛树脂类第15页,共66页，2024年2月25日，星期天2．有机合成的过程(1)有机合成的概念有机合成指利用简单、易得的原料，通过有机反应，生成具有特定结构和功能的有机化合物。(2)有机合成的任务有机合成的任务包括目标化合物分子骨架的构建和官能团的转化。其过程示意图如下：第16页,共66页，2024年2月25日，星期天3．有机合成的分析方法(1)正合成法即正向思维法，其思维程序是：原料→中间体→产品。(2)逆合成法即逆向思维法，其思维程序是：产品→中间体→原料。(3)正逆结合法采用综合思维的方法，将正向或逆向推导出的几种合成途径结合起来，从而得到最佳合成路线。第17页,共66页，2024年2月25日，星期天4．有机合成途径和路线选择的基本要求(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。步骤越少，最后产率越高。(3)合成路线要符合“绿色环保”的要求。(4)有机合成反应要操作简单、条件温和、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事实。第18页,共66页，2024年2月25日，星期天5．官能团及碳链的变化(1)官能团的引入①引入羟基(—OH)：烯烃与水加成，卤代烃水解，酯的水解，醛、酮与H2加成等；②引入卤原子(—X)：烃的取代，不饱和烃与卤素(X2)、HX的加成，醇与HX的取代等；③引入双键：醇或卤代烃的消去，炔烃的加成，醇的氧化等。(2)官能团的消除①通过加成消除不饱和键；②通过加成(加H)或氧化(加O)消除醛基；③通过消去或氧化或酯化等消去羟基。第19页,共66页，2024年2月25日，星期天(3)官能团的衍变第20页,共66页，2024年2月25日，星期天③通过某种手段，改变官能团位置(4)碳链的增长或缩短①增长：有机物与HCN加成；单体通过加聚或缩聚等。②减少：烃的裂化或裂解，脱羧反应(如制CH4)，苯的同系物的氧化、烯烃的氧化等。第21页,共66页，2024年2月25日，星期天第22页,共66页，2024年2月25日，星期天[例1]某高聚物的结构片段如下：下列分析正确的是 (

)A．它是缩聚反应的产物B．其单体是CH2===CH2和HCOOCH3C．其链节是CH3CH2COOCH3D．其单体是CH2===CHCOOCH3第23页,共66页，2024年2月25日，星期天[解析]本题考查高聚物的反应类型及单体的判断。从结构片段来看，其重复的结构为：，因此反应为加聚反应，A项错；由重复的结构可推测单体为 ，B与C两选项错，D项正确。[答案]D第24页,共66页，2024年2月25日，星期天[方法点拨]高分子化合物中单体的确定首先判断高分子化合物是加聚产物还是缩聚产物。中学里缩聚的方式只有三种：聚酯式、聚酰胺式(即形成肽键式)、酚醛树脂式，从形式上看都是脱水缩合，确定这类缩聚产物的单体时，只要按照它们缩合时脱水的方式将H2O“回迁”即可。如确定聚酯的单体可按照“酸上羟基，醇上氢”来复原。中学里加聚产物形成方式有三种：单烯烃的加聚、共轭二烯烃的加聚、单烯烃和共轭二烯烃的混聚。对加聚产物由链节确定单体常见类型如下：第25页,共66页，2024年2月25日，星期天①若链节主链中只有单键，无双键，则按每个碳原子为一组“切断”，将每一组恢复成单烯烃的形式即可。②若链节主链中既有单键，又有双键，当双键不共轭时，则以双键碳原子为中心，向两边各拓展一个碳原子，即以四个碳原子为一组“切断”，将每一组恢复成共轭二烯烃的形式，其余的碳原子仍按两个一组切断，恢复成双键即可。③若链节主链中既有单键，又有双键，当双键共轭时，则以两个双键碳原子为一组“切断”，将每一组恢复成炔烃的形式。第26页,共66页，2024年2月25日，星期天第27页,共66页，2024年2月25日，星期天[解析]从有机物的结构简式可知，该高聚物是由CH2===CHCOOCH2CH3经加聚反应生成的，其链节为[答案]C第28页,共66页，2024年2月25日，星期天DAP是电表和仪表部件中常用的一种高分子化合物，其结构简式为：第29页,共66页，2024年2月25日，星期天①邻苯二甲酸②丙烯醇(CH2===CH—CH2—OH)③丙烯④乙烯⑤邻苯二甲酸甲酯A．①② B．④⑤C．①③ D．③④第30页,共66页，2024年2月25日，星期天[解析]直接合成该高聚物的物质为[答案]A第31页,共66页，2024年2月25日，星期天[例2](2010年高考安徽卷26)F是新型降压药替米沙坦的中间体，可由下列路线合成：第32页,共66页，2024年2月25日，星期天(1)A→B的反应类型是________，D→E的反应类型是________，E→F的反应类型是________。(2)写出满足下列条件的B的所有同分异构体________________(写结构式)。①含有苯环②含有酯基③能与新制Cu(OH)2反应(3)C中含有的官能团名称是________。已知固体C在加热条件下可溶于甲醇，下列C→D的有关说法正确的是________。a．使用过量的甲醇，是为了提高B的产量b．浓硫酸的吸水性可能会导致溶液变黑第33页,共66页，2024年2月25日，星期天c．甲醇既是反应物，又是溶剂d．D的化学式为C2H2NO4(4)E的同分异构苯丙氨酸经聚合反应形成的高聚物是________(写结构简式)。第34页,共66页，2024年2月25日，星期天[解析]

第35页,共66页，2024年2月25日，星期天第36页,共66页，2024年2月25日，星期天第37页,共66页，2024年2月25日，星期天第38页,共66页，2024年2月25日，星期天第39页,共66页，2024年2月25日，星期天[答案](1)氧化反应还原反应取代反应第40页,共66页，2024年2月25日，星期天第41页,共66页，2024年2月25日，星期天第42页,共66页，2024年2月25日，星期天[方法点拨]解答有机合成题的一般思路是：首先确定要合成的有机物属于何类别以及题目中所给的条件与所要合成的有机物之间的关系；然后以题目要合成的有机物为起点，考虑这一有机物如何从其他有机物通过反应制得，再看此有机物又怎样制得……，这样一步一步推到题目给出的原料。当然在解答时要灵活掌握各种方法，可以正推，也可以逆推，也可以二者结合。在备考复习时一方面要熟练掌握各种常见有机物的化学性质和各官能团之间的联系，另一方面要做大量的习题以强化知识的掌握和理解。第43页,共66页，2024年2月25日，星期天我国第二代身份证用的是一种可再生环保型塑料CTE，它的结构简式为：第44页,共66页，2024年2月25日，星期天(2)RCOOR1＋R2OH―→RCOOR2＋R1OH(R、R1、R2代表烃基)这种材料可采用下列合成路线进行合成：第45页,共66页，2024年2月25日，星期天试回答下列问题：(1)反应②⑥中加入的试剂X是________；⑤的反应类型是________。(2)写出B的结构简式：____________，Ⅰ的结构简式为____________。(3)合成时应控制D、E、H的物质的量之比[即n(D)∶n(E)∶n(H)]为________(用含m、n的式子表示)。(4)写出反应③的化学方程式：______________________。第46页,共66页，2024年2月25日，星期天[解析]

第47页,共66页，2024年2月25日，星期天[答案](1)NaOH溶液取代反应第48页,共66页，2024年2月25日，星期天第49页,共66页，2024年2月25日，星期天1．下列对于有机高分子化合物的认识不正确的是(

)A．有机高分子化合物称为聚合物或高聚物，是因为它们大部分是由小分子通过聚合反应而得到的B．有机高分子化合物的相对分子质量很大，因而其结构很复杂C．对于一块高分子材料来说，n是一个整数值，因而它的相对分子质量是确定的D．高分子材料可分为天然高分子材料和合成高分子材料两大类第50页,共66页，2024年2月25日，星期天[解析]有机高分子化合物虽然相对分子质量很大，但在通常情况下，结构并不复杂，它们是由简单的结构单元重复连接而成的；对于一块高分子材料来说，它是由许多n值相同或不同的高分子聚合起来的，因而n是一个平均值，也就是说它的相对分子质量只能是一个平均值。[答案]B第51页,共66页，2024年2月25日，星期天2．下列不属于新型有机高分子材料的是(

)A．高分子分离膜 B．液晶高分子材料C．生物高分子材料D．有机玻璃[解析]塑料、合成纤维和合成橡胶被称为现代高分子三大合成材料，有机玻璃是传统合成材料中的塑料，它不属于新型有机高分子材料；高分子分离膜、液晶高分子材料、生物高分子材料、医用高分子材料等都为新型有机高分子材料。[答案]D第52页,共66页，2024年2月25日，星期天3．某高分子化合物的部分结构如下：下列说法正确的是 (

)A．聚合物的链节是第53页,共66页，2024年2月25日，星期天C．聚合物的单体是CHCl===CHClD．若n为聚合度，则其相对分子质量为97n[解析]要注意到C原子的成键是空间四面体形的，H、Cl原子位置是相同的。所以最小重复单元是两个碳原子：，聚合物的单体的分子式为C2H2Cl2。[答案]CD第54页,共66页，2024年2月25日，星期天4．绿色化学提倡化工生产提高原子利用率，原子利用率表示目标产物的质量与生成物的总质量之比。在下列制备环氧乙烷的反应中，原子利用率最高的是 (

)第55页,共66页，2024年2月25日，星期天[解析]此题是贴近生活生产实际的信息题，重在对信息的理解。绿色化学的含义就是要求原子利用率越高越好，而生成物只有一种时，原子利用率为100%，最高。C选项生成物中只有目标产物一种，原子利用率为100%，符合绿色化学的要求。[答案]C第56页,共66页，2024年2月25日，星期天5．现有两种高聚物A和B，A能溶于氯仿等有机溶剂，并加热到一定温度下熔融成黏稠状的液体，B不溶于任何溶剂，加热也不会变软或熔融。则下列叙述中不正确的是 (

)A．高聚物A可能具有弹性，而高聚物B一定没有弹性B．高聚物A一定是线型高分子材料C．高聚物A一定是体型高分子材料D．高聚物B一定是体型高分子材料第57页,共66页，2024年2月25日，星期天[解析]线型高分子具有热塑性，加热时会变软、流动，能溶于适当的有机溶剂中。而体型高分子具有热固性，受热时不会变软，只能被彻底裂解，并且不溶于有机溶剂，只能有一定程度的胀大，而高聚物的弹性跟溶解性没有直接的联系，A不正确。故选项为AC。[答案]AC第58页,共66页，2024年2月25日，星期天6．人造羊毛的主要成分为，此物质可通过以下三种途径来合成，已知A是石油分馏的一种产品，D为环状物质，CaC2＋2H2O―→Ca(OH)2＋CH≡CH↑。

第59页,共66页，2024年2月25日，星期天回答下列问题：(1)写出A的分子式________，D的结构式________。(2)在反应①～⑥中，属于加成反应的是____________，属于裂化反应的是________。(3)写出反应⑥的化学方程式：__________________。(4)从能源环保的角度看，你认为最有发展前景的是_______，其中理由是________________________。第60页,共66页，2024年2月25日，星期天[答案](1)C4H10(2)①②③(4)途径(Ⅲ)①原料来源丰富；②生产过程耗能低、产品产率高；③生产过程污染少第61页,共66页，2024年2月25日，星期天烃基烯基醚A的相对分子质量(Mr)为176，分子中碳氧原子数目比为3∶4，与A相关的反应如下：第62页,共66页，2024年2月25日，星期天请回答下列问题：(1)A的分子式为__________。(2)B的名称是