内容正文:
第五章 合成高分子
考点01 合成高分子的基本方法
1.高分子与一般小分子有机物的区别
高分子
一般小分子有机化合物
相对分子质量
通常在104以上,是一个平均值
都有一个明确的数值,一般在1 000以下
结构
由若干个重复结构单元组成
具有单一结构
类别
混合物
纯净物
2.高分子的合成
(1)含义:利用有机物相互反应的性能,得到相对分子质量较大的高分子的过程。
(2)合成高分子的基本方法:
①加成聚合反应:一般是含有双键的烯类单体发生的聚合反应。
②缩合聚合反应:一般是含有两个(或两个以上)官能团的单体之间发生的聚合反应。
3.加成聚合反应及高分子的有关概念
(1)含义:由含有不饱和键的相对分子质量小的化合物以加成反应的形式结合成相对分子质量大的高分子的化学反应叫加成聚合反应,简称加聚反应。
(2)高分子(聚合物)的有关概念
①高分子的结构特点:由若干个重复结构单元组成。
②链节:高分子链中可重复的结构。
③聚合度:高分子链中含有的链节数目,通常用n表示。
④单体:能够进行聚合反应形成高分子的小分子化合物。
例如:
考点02 常见的加成聚合反应类型
1.加聚反应的特点
(1)单体:含有碳碳双键、碳碳三键等不饱和键的化合物,如烯烃、二烯烃、炔烃等。
(2)没有副产物产生。
(3)链节的化学组成和单体的化学组成相同。
(4)聚合物的平均相对分子质量=链节的相对质量×n。
2.常见的加聚反应类型
(1)单烯烃的加聚
单体由官能团(碳碳双键)和非官能团两部分组成。单体中含有不饱和键(碳碳双键)的碳链单独列成一行,断开不饱和键,展放在中括号内,其他非官能团部分作为支链纵列。如:
单体
将含不饱和键的碳链单独列出
加聚物
CH2=CH2
CH2=CH2
CH2=CHCH3
相应化学方程式为
nCH2=CH2
(2)二烯烃的加聚
二烯烃单体自聚时,单体的两个双键同时打开,中间单键变双键单体之间直接连接形成链节而成为高分子。
1,3-丁二烯的加聚反应:
nCH2=CH—CH=CH2
异戊二烯的加聚反应:
(3)多种单体的加聚——共聚
①不同单烯烃的共聚
不同单烯烃均打开双键,不同单体之间直接连接形成链节而成为高分子。
②单烯烃与二烯烃共聚
单烯烃打开双键,二烯烃的两个双键也同时打开,彼此相互连接而二烯烃又形成一个新双键成为高分子。例如:
丙烯与1,3-丁二烯的加聚反应:
nCH2=CH—CH3+nCH2=CH—CH=CH2
(4)炔烃的加聚。
例如,乙炔的加聚反应:nCH≡CH
(5)环状化合物的加聚。
例如,环氧乙烷的加聚反应:
3.由加聚物推断单体的方法
(1)凡链节的主链只有两个碳原子(无其他原子)的聚合物,其合成单体必为一种,将链节两端两个半键向内闭合成键即可。
如,其单体是。
(2)凡链节主链上只有四个碳原子,且链节无双键的聚合物,其单体必为两种,在链节两端及正中央划线断开,然后左右两个半键闭合成键即可。
如的单体为CH2=CH2和。
(3)凡链节主链中只有碳原子,并存在结构的聚合物,其规律是“见双键,四个碳;无双键,两个碳”。从一端划线断开,隔一键断一键,然后将半键闭合成键,即单双键互换。
如的单体是和。
由加聚物推断单体的方法可简要总结为“两两一组,组间断一键,组内加一键。”
考点03 缩合聚合反应
1.概念
由单体分子间通过缩合反应生成高分子的反应,简称缩聚反应。
2.类型
(1)羟基酸缩聚
如HOCH2COOH的缩聚:nHOCH2COOH。
(2)醇与酸缩聚
如乙二醇与乙二酸的缩聚:
。
3.缩聚物的结构简式
4.书写聚合物及反应方程式的注意事项
(1)方括号外侧写出端基原子或原子团。
(2)各单体的物质的量与缩聚物结构简式的下角标一般要一致。
(3)小分子物质的量
①由一种单体进行的缩聚反应,生成的小分子物质的量一般为n-1。
②由两种单体进行的缩聚反应,生成的小分子物质的量一般为2n-1。
考点04 常见的缩合聚合反应类型
1.缩聚反应的特点
(1)单体具有双官能团(如—OH、—COOH、—NH2、—X及活泼氢原子等)或多官能团的小分子。
(2)生成聚合物的同时,还有小分子副产物(如H2O、NH3、HCl等)生成。
(3)聚合物链节的化学组成与单体的化学组成不同。
(4)产物书写:要在缩聚物结构简式下方方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团。
2.常见的缩聚反应类型
能够发生缩聚反应的物质含有双官能团或多官能团(—OH、—COOH、—NH2等),主要有如下几种类型:
(1)二元酸与二元醇缩聚
以醇羟基中的氢原子和酸分子中的羟基结合成水的方式而进行的缩聚,生成水分子的物质的量为2n-1。
+nHOCH2CH2OH+(2n-1)H2O
(2)氨基酸缩聚
以氨基中的