知識(shí)講解_合成有機(jī)高分子化合物的基本方法_提高

1、合成有機(jī)高分子化合物的基本方法【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、認(rèn)識(shí)合成高分子的組成與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，能依據(jù)簡(jiǎn)單高分子的結(jié)構(gòu)分析其鏈節(jié)和單體；2、掌握加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)的特點(diǎn)，能用常見的單體寫出聚合反應(yīng)的方程式或聚合物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式或從聚合 物的結(jié)構(gòu)式推導(dǎo)出合成它的單體；【要點(diǎn)梳理】要點(diǎn)一、高分子化合物概述.高分子化合物的概念。高分子化合物是指由許多小分子化合物以共價(jià)鍵結(jié)合成的，相對(duì)分子質(zhì)量很高(通常為 104106)的一類化合物，常簡(jiǎn)稱為高分子，也稱為聚合物或高聚物。.高分子化合物的分類。r按照高分子化合物的工藝性質(zhì)和使用分類：塑料、橡膠、纖維、涂料、黏合劑與密封材料高分子化合物按照高分子化合物的來源分類天然高分子化合

2、物，合成高分子化合物按照高分子化合物分子鏈的連接形式分類i按照高分子化合物受熱時(shí)的不同行為分類產(chǎn)線型高分子支鏈型高分子 體型高分子 r熱塑性高分子 ,熱固性高分子.高分子化合物的表示方法(以聚乙烯為例) (1)高聚物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式： JcH2CH2：。(2)鏈節(jié)：一CH2-CH2-(重復(fù)的結(jié)構(gòu)單元)。(3)聚合度(n)：表示每個(gè)高分子鏈節(jié)的重復(fù)次數(shù)n叫聚合度，值得注意的是高分子材料都是混合物，通常從實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的高分子材料的相對(duì)分子質(zhì)量只是一個(gè)平均值。(4)單體：能合成高分子化合物的小分子化合物稱為單體。如CH2= CH2是合成cH2 CH2 (聚乙烯)的單體。.有機(jī)高分子化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。(1)有

3、機(jī)高分子化合物具有線型結(jié)構(gòu)和體型結(jié)構(gòu)。(2)線型結(jié)構(gòu)呈長(zhǎng)鏈狀，可以帶支鏈(也稱支鏈型)。也可以不帶支鏈，高分子鏈之間以分子間作用力緊密結(jié)合。(3)體型結(jié)構(gòu)的高分子鏈之間將形成化學(xué)鍵，產(chǎn)生交聯(lián)，形 成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。.有機(jī)高分子化合物的基本性質(zhì)。由于有機(jī)高分子化合物的相對(duì)分子質(zhì)量較大及其結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，因而具有與小分子化合物明顯不同的一些性質(zhì)。(1)溶解性。,、 J線型結(jié)構(gòu)：能溶解在適當(dāng)?shù)娜軇├?如有機(jī)玻璃)有機(jī)局分子體型結(jié)構(gòu)：不容易溶解，只是脹大(如橡膠)(2)熱塑性和熱固性。,、 J線型結(jié)構(gòu)：熱塑性(如聚乙烯塑料)有機(jī)局分子體型結(jié)構(gòu)：熱固性(如酚醛樹脂)(3)強(qiáng)度：高分子材料的強(qiáng)度一般比較大。(4)

4、電絕緣性：通常是很好的電絕緣材料。要點(diǎn)二、合成高分子化合物的基本方法.加成聚合反應(yīng)。(1)概念。由含有不飽和鍵的低分子化合物以加成反應(yīng)的形式結(jié)合成高分子化合物的反應(yīng)叫做加成聚合反應(yīng)，簡(jiǎn)稱加聚反應(yīng)。C = C鍵或C三C鍵的化合物。(2)特點(diǎn)。加聚反應(yīng)實(shí)質(zhì)上是通過加成反應(yīng)得到高聚物，其反應(yīng)的單體通常是含有加聚產(chǎn)物呈線型結(jié)構(gòu)。加聚反應(yīng)的產(chǎn)物只有高分子化合物，沒有小分子生成。鏈節(jié)的組成與單體的組成相同(式量也相等)。(3)示例。nCH3=-CH “.化. +一定案件濫此=CH + n(Ha=CHCH-CHj-CHiCH2廉.縮合聚合反應(yīng)。(1)概念。由單體通過分子間的相互縮合而生成高分子化合物，同時(shí)伴

5、隨有小分子副產(chǎn)物(如H2O、HX等)生成的反應(yīng)叫縮合聚合反應(yīng)，簡(jiǎn)稱為縮聚反應(yīng)。(2)特點(diǎn)。作為縮聚反應(yīng)的單體的化合物至少應(yīng)含兩個(gè)官能團(tuán)，含兩個(gè)官能團(tuán)的單體縮聚后的產(chǎn)物呈線型結(jié)構(gòu)?？s聚反應(yīng)與加聚反應(yīng)不同，在生成聚合物的同時(shí)，一般伴隨有小分子副產(chǎn)物(如H2O、HX等)生成。鏈節(jié)的式量小于單體的式量和。(3)示例。嚴(yán)格地說，書寫縮聚物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式時(shí)要在方括號(hào)外側(cè)寫出鏈節(jié)余下的端基原子或原子團(tuán)，這一點(diǎn)與加聚物結(jié)構(gòu)式的寫法不同。 如： TOC o 1-5 h z nllOOC (CH2)4COOH + hHO( CH3 b OH 一 00IIIIHO-rC(CH J 4 -C0 (CHJj 0+ H +

6、(- 1) H* 0為簡(jiǎn)便起見，有的資料也采用下列方式表示縮聚產(chǎn)物，如上面的方程式也可寫作：ftHOOC(CH2)COOH +nHO( CHa )?0H 00III!-EC (CHj)4- -C-O(CHi) a -Qi +203.由高聚物推斷單體的方法。(1)判斷聚合物類型。若鏈節(jié)主鏈上都是碳原子，一般是加聚產(chǎn)物；若鏈節(jié)主鏈上含有般是縮聚產(chǎn)物。(2)由加聚產(chǎn)物推單體的方法。已知加聚物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式，可用下面介紹的“單雙鍵互換法”巧斷合成它的單體，其步驟是:首先去掉加聚物兩端的“ 十” “立”。再將高分子鏈節(jié)中主鏈上的碳碳單鍵改為碳碳雙鍵，碳碳雙鍵改為碳碳單鍵。再?gòu)淖蟮接覚z查高分子鏈節(jié)中各碳原子的

7、價(jià)鍵，把價(jià)鍵超過4的碳原子找出來并用符號(hào)標(biāo)示出來。去掉不符合四價(jià)的碳原子問的價(jià)鍵（一般為雙鍵），即得合成該加聚物的單體。本法簡(jiǎn)便易學(xué)，只需牢記碳原子需滿足4個(gè)價(jià)鍵即能迅速推出單體，讀者不妨一試。（3）由縮聚產(chǎn)物推單體的方法。H0III凡鏈節(jié)為R-CH結(jié)構(gòu)的縮聚物，其單體必為一種，在亞氨基上加氫，在?；霞恿u基，即得 縮聚物單體。0 H凡鏈節(jié)中間（不在端上）含有肽鍵（一（一）結(jié)構(gòu)的縮聚物，從肽鍵中間斷開，兩側(cè)為不對(duì)稱性結(jié)構(gòu)的，其單體必為兩種，在亞氨基上加氫，在?；霞恿u基，即得縮聚物單體。H0 H0III iI!如：工TH一C七的單體是 H2NCH2COOH 和 H2NCH2CH2COOH。0f

8、凡鏈節(jié)中間（不在鏈端上）含有酯基（-C-0-）結(jié)構(gòu)的縮聚物，其單體必為兩種，從酯基中間斷開，默基上加羥基，氧原子上加氫即得縮聚物單體。0 0如：C lG-0芭國(guó)一CHl一4的單體是 HOOC -COOH 和 HO-CH2-CH2-OH0縮聚物其鏈節(jié)中的一CH2來自甲醛，故其單體為 C6H50H和HCHO?！镜湫屠}】類型一：高分子化合物概述Lo4-c0CHjCHjCo 于 h例1下列有關(guān)工程塑料 PBT （J7n ）的說法中，正確的是A. PBT是加聚反應(yīng)得到的高分子化合物B . PBT分子中含有竣基、羥基和酯基PBT的單體中有芳香煌PBT的單體均能與 Na、NaOH、Na2CO3反應(yīng)【思路點(diǎn)

9、撥】 本題考查高分子化合物的概念、特點(diǎn)及性質(zhì)。區(qū)分高分子化合物與低分子化合物的不同、聚合物的表示方法?！敬鸢浮緽【解析】因?yàn)榫酆戏肿觾?nèi)含有酯基，可以推測(cè) PBT是由竣基和羥基縮合反應(yīng)得到的，A選項(xiàng)不正確；PBT的單體是含有苯環(huán)的含氧衍生物，并不屬于燒，C選項(xiàng)不正確；PBT的單體為對(duì)苯二甲酸和 1, 3丙二醇，后者只能與Na反應(yīng)，D選項(xiàng)錯(cuò)；?！究偨Y(jié)升華】高分子化合物由小分子聚合而成，結(jié)構(gòu)多為基本單元重復(fù)，注意區(qū)分高分子的鏈節(jié)。n值不同，所以其相對(duì)分子質(zhì)量并不固定，也沒有固定的熔、沸點(diǎn)。舉一反三：【變式1】下列有關(guān)高分子化合物的敘述正確的是（A.高分子化合物極難溶解B.高分子化合物靠分子間作用力結(jié)

10、合，材料強(qiáng)度較小C.高分子均為長(zhǎng)鏈狀分子D.高分子材料都是混合物【答案】D 類型二：合成有機(jī)高分子化合物的基本方法例2某高分子化合物的部分結(jié)構(gòu)如下:H H H卜列說法中正確的是（A.聚合物的分子式為C3H3c13Cl Cl ClB.聚合物的鏈節(jié)為C.該高聚物由單體H H HCHC1 = CHC1通過加聚反應(yīng)得到D.若n表示聚合度，則其相對(duì)分子質(zhì)量為97n要求能對(duì)聚合物與單體能進(jìn)【思路點(diǎn)撥】本題考查加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)的概念、特點(diǎn)、聚合物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式等。行相互推導(dǎo)?！敬鸢浮緾、DCl Cl【解析】注意到碳碳單鍵可以旋轉(zhuǎn)，則可判斷上述聚合物重復(fù)的結(jié)構(gòu)單元（即鏈節(jié)）為，該聚合物I I的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 H日 量

11、為97n。,是由單體 CHC1 = CHC1通過加聚反應(yīng)得到的，其分子組成為（C2H2c12）n,其相對(duì)分子質(zhì)【總結(jié)升華】通過本節(jié)的學(xué)習(xí)，要求能準(zhǔn)確、迅速的認(rèn)識(shí)高分子化合物的基本鏈節(jié),進(jìn)而能判斷合成高分子的單體。理解聚合度的意義。常用口訣為: 舉一反三：“去掉括號(hào)變換鍵，單雙互換滿鍵斷”加聚反忖+ HCHOCHj【變式1】下列合成高分子化合物的反應(yīng)式和反應(yīng)類型都正確的是（一笳條件A. nCU3 =CH-CN工 干匕坨- CHCN+：加聚反應(yīng)0Hn CH產(chǎn)C。00弧 凸出3*COOCHj一定條件nCH, CH, +ncHj = CHCH)-CH=-CHS:縮賽反應(yīng)CHa【答案】C【變式2】人造羊

12、毛在許多方面比天然羊毛更優(yōu)良，其分子里存在如下結(jié)構(gòu)的有機(jī)物:COOHT HT 為一CH Y 也CN COOCH3 CH?COOH則合成它的單體是。CILch2cooh【答案】CH2=CHCN; CH2=CH COOCH3；【解析】可利用“單雙鍵交替互換法”推斷： TOC o 1-5 h z 刪去 COOH ，|CHj- CH 亍 CHj = CH = C 出=C+IICN :COOCH,CHzCOOH酬去于是可得到合成該有機(jī)物的三種單體。0ONIIH-ENHfHY-NH 飆T%OH【變式3】已知某高聚物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH。它是由 和 (填單體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式)通過 反應(yīng)而制得的，反應(yīng)的化學(xué)方程式為 【

13、答案】CHZHCOOH CHCH. O0IIilHpHCH-CNH-CH&-C*OH *1 )H2OCHj類型三：有機(jī)高分子化合物的合成與推斷例3有機(jī)物A、B、C互為同分異構(gòu)體，分子式為 C5H8。2,有關(guān)的轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示，已知： A的碳鏈5無支鏈，且1 mol A能與4 mol Ag(NH 3)2OH完全反應(yīng)；B為五元環(huán)酯。CHlCH VHR 澳代武,小)，CHlCH=CHR提示:A中所含官能團(tuán)是。B、H結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為、。(3)寫出下列反應(yīng)方程式(有機(jī)物用結(jié)構(gòu)式表示)D _C; E_ F(4) F的加聚產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 ?！舅悸伏c(diǎn)撥】根據(jù)所給條件合成有機(jī)高分子化合物，充分利用框圖或文字描述，

14、對(duì)有機(jī)高分子化合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行推斷。本題注意烯煌在澳代試劑(NBS)下澳的取代位置。2)【答案】(1)醛基或一CHOOHC CH 2- CH 2- CH2 COOH C1HCH, CH,COOH於 C%CHTHTHlCOOH + HjOBr-CHaCHCHj-COOH + 2NaOH -=-HO CH-CH-CHCH,COO Nn + NaBr + HfOCH2COOH(4) CHCH4CH 工 OH【解析】該題是有機(jī)物推斷題。該題目的突破口是 1 mol A能與4 mol Ag(NH 3)2OH完全反應(yīng)，且 A的碳鏈無支鏈，從而確定了 A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 00iII式為 H - CT/TH工THlC-H再結(jié)合信息中所給的提示，該題迎刃而解?！究偨Y(jié)升華】含有醛基的物質(zhì)在發(fā)生銀鏡反應(yīng)時(shí)，注意醛基與生成銀的物質(zhì)的量間的對(duì)應(yīng)關(guān)系：通常比值為: 2,甲醛或者二元醛的比值為1 : 4。舉一反三：【變式1】感光性高分子是一種在彩電熒光屏及大規(guī)模集成電路制造中應(yīng)用較廣泛的新型高分子材料。心乩一爐士OC-CH=CHV其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為：，試回答下列問題：(1)在一定條件下，該高聚物可發(fā)生的反應(yīng)有(填寫編號(hào)) 。加成反應(yīng) 氧化反應(yīng) 消去反應(yīng)