第五章 合成高分子【知识清单】-2024-2025学年高二化学单元速记·巧练（人教版2019选择性必修3）

第五章 合成高分子 01 思维导图 02 考点速记 第一节 合成高分子的基本方法 一、有机合成中碳骨架的建立 1.常见增长碳链的方法 (1)醛、酮的加成 ①与HCN加成: 。 ②醛、酮与RLi加成: 。 ③醛、酮与RMgX加成: +RMgX。 (2)含有α-H的醛发生羟醛缩合反应: 。 (3)卤代烃与NaCN、CH3CH2ONa、CH3C≡CNa等取代:RCl+NaCNRCN+NaCl。 (4)卤代烃与活泼金属作用:2CH3Cl+2NaCH3—CH3+2NaCl。 2.常见减短碳链的方式: 3.成环与开环的反应: (1)成环。 如羟基酸分子内酯化: (内酯)+H2O 二元酸和二元醇分子间酯化成环: +(环酯)+2H2O (2)开环。 如环酯的水解反应: +2H2O+ 某些环状烯烃的氧化反应: HOOC(CH2)4COOH 【易错提醒】碳链构建的注意问题 (1)通过羟醛缩合增长碳链时,至少一种分子中含有α-H才能完成该反应。 (2)脱羧反应是制取烃类物质的一种重要的方法,这个过程同时是一个碳链减短的反应过程。 二、官能团的引入、转化、消除和保护 1.官能团的引入: (1)卤素原子的引入方式。 加成反应 ①与HX的加成 CH2CH2+HBrCH3—CH2Br CH≡CH+HBrCH2CHBr ②与X2的加成 CH2CH2+X2 CH≡CH+X2 CH≡CH+2X2 取代反应 烷烃、芳香烃的取代反应 CH4+Cl2CH3Cl+HCl +Br2+HBr 烯烃、羧酸的α-H取代 CH3—CHCH2+Cl2+HCl RCH2COOH+Cl2+HCl 醇与卤代烃的取代 CH3CH2OH+HBrCH3CH2Br+H2O (2)羟基的引入方式。 加成反应 烯烃与水加成 CH2CH2+H2OCH3—CH2OH 醛、酮与H2加成 CH3CHO+H2CH3CH2OH 醛、酮与HCN加成 +HCN 羟醛缩合 +H—CH2CHO 水解反应 卤代烃的水解 +NaOH+NaBr 酯的水解 +H2OCH3COOH+C2H5OH 酚钠水溶液与酸 +H2O+CO2+NaHCO3 (3)碳碳双键的引入方式。 消去反应 醇的消去 CH3CH2OHCH2CH2↑+H2O 卤代烃的消去 CH3CH2Cl+NaOHCH2CH2↑+NaCl+H2O 邻二卤代烃的消去 +ZnCH2CH2+ZnCl2 炔烃与H2的加成 CH≡CH+H2CH2CH2 2.官能团的转化与衍变: 根据合成需要(有时题目信息中会明确某些衍变途径)可进行有机物的官能团衍变,以使中间产物向目标产物递进。常见的有三种方式: (1)官能团种类的改变,如醇醛羧酸。 (2)官能团数目的改变,如 CH3CH2OHCH2CH2ClCH2CH2ClHOCH2CH2OH。 (3)官能团位置的改变,如 3.从分子中消除官能团的方法: (1)经加成反应消除不饱和键。 (2)经取代、消去、酯化、氧化等反应消去—OH。 (3)经加成或氧化反应消除—CHO。 (4)经水解反应消去酯基。 (5)通过消去或水解反应可消除卤素原子。 4.官能团的保护 有机合成时,往往在有机物分子中引入多个官能团,但有时在引入某一个官能团时容易对其他官能团造成破坏,导致不能实现目标化合物的合成。因此,在制备过程中要把分子中的某些官能团通过恰当的方法保护起来,在适当的时候再将其转变回来,从而达到有机合成的目的。 (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—OH变为—ONa将其保护起来,待氧化后再酸化将其转变为—OH。 (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卤素单质、卤化氢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。 例如,已知烯烃中在某些强氧化剂的作用下易发生断裂,因而在有机合成中有时需要对其进行保护,过程可简单表示如下: +Br2 +Zn+ZnBr2 (3)氨基(—NH2)的保护 例如,在对硝基甲苯合成对氨基苯甲酸的过程中应先把—CH3氧化成—COOH,再把—NO2还原为—NH2。防止当KMnO4氧化—CH3时,—NH2(具有还原性)也被氧化。 (4)醛基的保护 醛基可被弱氧化剂氧化,为避免在反应过程中受到影响,对其保护和恢复过程为: Ⅰ. Ⅱ.R—CHO 再如检验碳碳双键时,当有机物中含有醛基、碳碳双键等多种官能团时,可以先用弱氧化剂,如银氨溶液、新制Cu(OH)2悬浊液等氧化醛基,再用溴水、酸性KMnO4溶液等对碳碳双键进行检验。 三、有机合成路线的设计 1.正推法 (1)路线:某种原料分子 目标分子。 (2)过程:首先比较原料分子和目标化合物分子在结构上的异同,包括 和 两个方面的异同;然后,设计由原料分子转向目标化合物分子的合成路线。 2.逆推法 (1)路线:目标分子 原料分子。 (2)过程:在逆推过程中,需要逆向寻找能顺利合成目标化合物的 ,直至选出合适的起始原料。 3.优选合成路线依据 (1)合成路线是否符合 。 (2)合成操作是否 。 (3)绿色合成 绿色合成主要出发点是有机合成中的 ;原料的 ;试剂与催化剂的 。 四、用逆推法设计苯甲酸苯甲酯的合成路线 1.观察目标分子的结构: 2.逆推,设计合成思路: 3.设计合成路线(设计四种不同的合成路线): (1) 。 (2) 。 。 (4)。 4.合成方法的优选: (1)路线中由甲苯分别制取 和 较合理。(2)、(4)路线中制备苯甲酸步骤多、成本高,且Cl2的使用不利于环境保护。(3)的步骤虽然少,但使用了价格昂贵的还原剂LiAlH4和要求无水操作,成本较高。 五、有机合成的应用 1.有机合成是化学学科中最活跃、最具创造性的领域之一,人工合成的有机物广泛应用于农业(如高效低毒杀虫剂)、轻工业(如表面活性剂)、重工业(如工程塑料)、国防工业(如高能燃料)等众多领域。 2.有机合成是化学基础研究的一个重要工具。 第二节 高分子材料 一、高分子化合物概述 1.概念:一般是指由成千上万个原子以 连接形成的、 很大(104～106甚至更大)的化合物(简称高分子),又称大分子化合物(简称大分子)。由于高分子多是由小分子通过聚合反应生成的,也被称为高聚物,通常称为聚合物。 2.结构(以􀰷CH2—CH2􀰻为例) 例如: 说明:①一种单体聚合后形成的高分子化合物:结构单元数=聚合度=链节数。 ②两种或两种以上的单体形成的高分子化合物:结构单元数=聚合度≠链节数 3.高分子化合物的分类 二、高分子化合物的合成——聚合反应 1.概念 由 物质合成 化合物的化学反应。 2.加成聚合反应 (1)概念:单体通过 的方式生成高分子化合物的反应,简称 反应,反应过程中没有 化合物产生。 (2)例如 ①; ②; ③。 3.缩合聚合反应 (1)概念:单体通过分子间的相互 而生成高分子化合物的聚合反应,简称 反应。反应过程中伴随有 化合物(如水)生成。 (2)例如 nH2N(CH2)6NH2+nHOOC(CH2)4COOH 三、高分子化学反应 1.概念:有高分子化合物参与的化学反应。 2.应用:可将已有的天然或合成高分子转变为新的高分子。 3.分类 (1)聚合度变大的反应 例如:聚丁二烯和苯乙烯混合。 (2)聚合度变小的反应 高分子化合物可以在 等作用下降解,发生聚合度变小的反应。 (3)聚合度不变的反应 例如: ① ②+nCH3OH 四、合成高分子材料 1.基本组成 合成高分子材料是以合成 为基本原料,加入适当的助剂,经过一定加工过程制成的材料,其中助剂通常指 、 、 、 等。 2.常见的合成高分子材料 (1)三大合成材料: 、 、 。 三大合成材料的主要成分是 ,其是人工合成的、未经加工处理的任何 的统称。 (2)生活中常见的合成高分子材料还有 等。 3.功能高分子材料 (1)概念:是指除了具有一般高分子的 性能外,还具有特殊 等功能的高分子。一般在高分子链的 、 或 含有某种功能性基团。 (2)制备方法: ①将功能性基团通过某种反应或作用连接到已有的高分子中。 ②将含有功能性基团的单体进行聚合。 (3)常见功能高分子 ①离子交换树脂 类型 含义 例子 阳离 子交 换树 脂 常用树脂母体是苯乙烯与二乙烯基苯的交联聚合物,向聚合物中引入 等基团,可得到酸性的阳离子交换树脂,可与溶液中的阳离子进行交换反应 2R—SO3H+Ca2+ 阴离 子交 换树 脂 向聚合物中引入 等基团,可以得到碱性阴离子交换树脂,可与溶液中的酸根离子进行交换 ②医用高分子 类型 应用 例子 生物可 降解型 可吸收缝合线、黏合剂、缓释药物等 聚乳酸: 生物非 降解型 可用于制作人造血管、人造心脏、隐形眼镜等 硅橡胶等 五、加聚反应和缩聚反应 1.加聚反应和缩聚反应的比较 加聚反应 缩聚反应 单体结构 单体必须是含有双键等不饱和键的化合物(如乙烯、氯乙烯、丙烯腈等) 单体为含有两个或两个以上的官能团(如—OH、—COOH、—NH2、—X等)的化合物 反应机理 反应发生在不饱和键上 反应发生在官能团之间 聚合方式 通过不饱和键上的加成连接 通过缩合脱去小分子而连接 反应特点 只生成高聚物,没有副产物产生 生成高聚物的同时,还有小分子副产物生成(如H2O、NH3、HCl) 聚合物化 学组成 所得高聚物的化学组成跟单体的化学组成相同 所得高聚物的化学组成跟单体的化学组成不同 2.加聚反应的常见类型 (1)单烯自聚型:分子内含有一个的烯烃及其衍生物发生的加聚反应。如 合成聚乙烯:nCH2CH2􀰷CH2—CH2􀰻 合成聚氯乙烯:nCH2CHCl (2)二烯自聚型:分子内具有共轭双键(CC—CC)的烯烃及其衍生物发生的加聚反应。如 合成顺丁橡胶:nCH2CH—CHCH2CH2—CHCH—CH2􀰻 合成天然橡胶: (3)两种及两种以上的单体共聚型:单体的双键彼此断开,相互连接形成高聚物。 如nCH2CH2+nCH2CH—CH3 3.缩聚反应的常见类型 (1)酸与醇缩聚。 +nHOCH2CH2OH+(2n-1)H2O。 (2)氨基酸缩聚。 nH2N—CH2—COOH+(n-1)H2O。 (3)羟基酸缩聚。 nHO—CH2—COOH+(n-1)H2O。 (4)酚醛缩聚。 n+nHCHO+(n-1)H2O。 【方法规律】加聚反应和缩聚反应的区别与判断 加聚反应和缩聚反应区分时主要是通过反应的产物情况进行分析,加聚反应的产物往往只有一种表示形式即只生成高聚物;缩聚反应的产物除了生成高聚物之外,还有小分子物质生成。 六、聚合物单体的推断方法 1.加聚产物推断单体——半键还原法:每隔2个碳断一个键,再把两个半键还原为一个共价键。 (1)凡链节的碳链为两个碳原子的,其合成的单体为一种,如单体为。 (2)凡链节中无碳碳双键的,则链节中必为每2个碳原子分为一组,作为一个单体,如 单体为CH2CH2和 CH3CHCH2。 (3)链节中存在碳碳双键结构。 ①主链节为四个碳原子且双键在中间的,其单体必为一种,将链节的单键和双键互换即得高聚物的单体。 如 单体:。 ②若双键不在四个碳原子的中心,可能为烯烃和炔烃的共聚产物。如单体为和CH≡CH。 2.缩聚产物推断单体 类型 在聚酯中断开羰基与氧原子间的共价键,羰基连羟基,氧原子连氢原子 在蛋白质中断开羰基与氮原子间的共价键,羰基连羟基,氮原子连氢原子 实 例 高聚物 单体 HOOC—COOH HOCH2CH2OH H2NCH2COOH 【易错提醒】由高聚物推断单体的注意事项 由高聚物推断单体时,需要联系该高聚物的合成过程,若高聚物的主链上只有碳原子,没有其他的官能团,则是通过加成聚合得到的,用 “半键还原法”找出单体;若主链上有除了碳原子以外的“氧”原子“氮”原子或有其他的官能团,则是通过缩合聚合形成的。通过官能团找准断键位置,然后补上—H或—OH。 03 素养提升 ◆正误判断 (1)有机高分子化合物都是纯净物。(　　) (2)单体与由该单体形成的高聚物具有相同的性质。(　　) (3)相对分子质量为105 000的聚丙烯其聚合度为2 500。(　　) (4)由氨基酸合成蛋白质发生加聚反应。(　　) (5)由1,3－丁二烯合成顺丁橡胶发生加聚反应。(　　) (6)盛放汽油的试剂瓶不能用橡胶塞。(　　) (7)天然橡胶是高聚物，不能使溴水褪色。(　　) (8) 的单体是CH2===CH2和。(　　) (9)聚乙烯塑料可包装食品，而聚氯乙烯塑料不可用于包装食品。(　　) (10)聚苯乙烯与苯乙烯互为同分异构体。(　　) (11)合成纤维、人造纤维及碳纤维都属于有机高分子材料。(　　) (12)酚醛树脂和聚氯乙烯都是热固性塑料。(　　) (13)聚乙烯能使酸性高锰酸钾溶液褪色。(　　) (14)聚乳酸是一种纯净物。(　　) (15)橡胶的老化实质上发生的是酯化反应。(　　) (16)聚四氟乙烯可作为不粘锅的内衬，其链节是—CF2—。(　　) (17)天然橡胶的主要成分聚异戊二烯()为纯净物。(　　) (18)高分子化合物的结构大致可以分为线型结构、支链型结构和网状结构三类。(　　) ◆易错点辨析 1.醇中—OH的消去反应与卤代烃中—X的消去反应条件有何区别?二者有何相似之处? 2.怎样才能实现由溴乙烷到乙二醇的转化?请用流程图表示。 3.在“绿色化学工艺”中,理想状态是反应物中原子全部转化为欲制得的产物,即原子利用率为100%。 思考:取代反应、加成反应和消去反应三大有机反应在有机合成中应用十分广泛,在这几个化学反应中,哪些反应才符合“绿色化学工艺”? 4.有下述有机反应类型:①消去反应;②水解反应;③加聚反应;④加成反应;⑤还原反应;⑥氧化反应。以丙醛为原料制取1,2􀆼丙二醇,所需进行的反应类型依次是__________________________________。  5.甲基丙烯酸甲酯是世界上年产量超过100万吨的高分子单体,旧法合成的反应是 (CH3)2CO+HCN(CH3)2C(OH)CN, (CH3)2C(OH)CN+CH3OH+H2SO4CH2C(CH3)COOCH3+NH4HSO4。 20世纪90年代新法合成的反应是CH3C≡CH+CO+CH3OHCH2C(CH3)COOCH3,与旧法比较,新法的优点有哪些? (1)试分析卤代烃在有机合成中有哪些重要应用? (2)请设计以乙烯为原料制备乙二酸乙二酯的合成路线。 6.请将合成下列高分子材料所用单体的结构简式、反应类型填入相应空格内。 (1)天然橡胶的单体为____________________________,  反应类型为______________。  (2)锦纶的单体为__________________________________,  反应类型为______________。  (3)的单体为____________________________,  反应类型为______________。  7.聚乳酸的生产过程无污染,而且产品可以生物降解,实现在自然界中的循环,因此是理想的绿色高分子材料。其主要成分的结构式为 。 (1)合成聚乳酸的反应属于哪类聚合反应? (2)聚乳酸在自然界中是如何发生生物降解的? 8.某有机物X是一种性能优异的高分子材料,其结构简式为,被广泛应用于声、热、光的传感等方面。已知它是由HC≡CH、(CN)2、CH3COOH三种单体通过适宜的反应形成的。 由单体合成X时都经历了哪些反应? 9.某高分子化合物A的结构片段如下: 合成该高分子化合物的单体是什么?合成该高分子化合物的反应属于哪类反应? 10.怎样通过高聚物的结构区别这两种聚合反应? 11.使用有机材料制成的薄膜,给环境造成的“白色污染”后果十分严重,我国研制成功的几种可降解塑料结构简式如下: A.　 B.C. 这几种塑料有良好的生物适应性和分解性,能自然腐烂分解。可降解塑料A、B、C对应的三种单体依次是什么? 12.通过聚合物的链节,可以看出聚合物的单体,你知道下面两种聚合物是由何种单体聚合成的吗? 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第五章 合成高分子 01 思维导图 02 考点速记 第一节 合成高分子的基本方法 一、有机合成中碳骨架的建立 1.常见增长碳链的方法 (1)醛、酮的加成 ①与HCN加成: 。 ②醛、酮与RLi加成: 。 ③醛、酮与RMgX加成: +RMgX。 (2)含有α-H的醛发生羟醛缩合反应: 。 (3)卤代烃与NaCN、CH3CH2ONa、CH3C≡CNa等取代:RCl+NaCNRCN+NaCl。 (4)卤代烃与活泼金属作用:2CH3Cl+2NaCH3—CH3+2NaCl。 2.常见减短碳链的方式: 3.成环与开环的反应: (1)成环。 如羟基酸分子内酯化: (内酯)+H2O 二元酸和二元醇分子间酯化成环: +(环酯)+2H2O (2)开环。 如环酯的水解反应: +2H2O+ 某些环状烯烃的氧化反应: HOOC(CH2)4COOH 【易错提醒】碳链构建的注意问题 (1)通过羟醛缩合增长碳链时,至少一种分子中含有α-H才能完成该反应。 (2)脱羧反应是制取烃类物质的一种重要的方法,这个过程同时是一个碳链减短的反应过程。 二、官能团的引入、转化、消除和保护 1.官能团的引入: (1)卤素原子的引入方式。 加成反应 ①与HX的加成 CH2CH2+HBrCH3—CH2Br CH≡CH+HBrCH2CHBr ②与X2的加成 CH2CH2+X2 CH≡CH+X2 CH≡CH+2X2 取代反应 烷烃、芳香烃的取代反应 CH4+Cl2CH3Cl+HCl +Br2+HBr 烯烃、羧酸的α-H取代 CH3—CHCH2+Cl2+HCl RCH2COOH+Cl2+HCl 醇与卤代烃的取代 CH3CH2OH+HBrCH3CH2Br+H2O (2)羟基的引入方式。 加成反应 烯烃与水加成 CH2CH2+H2OCH3—CH2OH 醛、酮与H2加成 CH3CHO+H2CH3CH2OH 醛、酮与HCN加成 +HCN 羟醛缩合 +H—CH2CHO 水解反应 卤代烃的水解 +NaOH+NaBr 酯的水解 +H2OCH3COOH+C2H5OH 酚钠水溶液与酸 +H2O+CO2+NaHCO3 (3)碳碳双键的引入方式。 消去反应 醇的消去 CH3CH2OHCH2CH2↑+H2O 卤代烃的消去 CH3CH2Cl+NaOHCH2CH2↑+NaCl+H2O 邻二卤代烃的消去 +ZnCH2CH2+ZnCl2 炔烃与H2的加成 CH≡CH+H2CH2CH2 2.官能团的转化与衍变: 根据合成需要(有时题目信息中会明确某些衍变途径)可进行有机物的官能团衍变,以使中间产物向目标产物递进。常见的有三种方式: (1)官能团种类的改变,如醇醛羧酸。 (2)官能团数目的改变,如 CH3CH2OHCH2CH2ClCH2CH2ClHOCH2CH2OH。 (3)官能团位置的改变,如 3.从分子中消除官能团的方法: (1)经加成反应消除不饱和键。 (2)经取代、消去、酯化、氧化等反应消去—OH。 (3)经加成或氧化反应消除—CHO。 (4)经水解反应消去酯基。 (5)通过消去或水解反应可消除卤素原子。 4.官能团的保护 有机合成时,往往在有机物分子中引入多个官能团,但有时在引入某一个官能团时容易对其他官能团造成破坏,导致不能实现目标化合物的合成。因此,在制备过程中要把分子中的某些官能团通过恰当的方法保护起来,在适当的时候再将其转变回来,从而达到有机合成的目的。 (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—OH变为—ONa将其保护起来,待氧化后再酸化将其转变为—OH。 (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卤素单质、卤化氢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。 例如,已知烯烃中在某些强氧化剂的作用下易发生断裂,因而在有机合成中有时需要对其进行保护,过程可简单表示如下: +Br2 +Zn+ZnBr2 (3)氨基(—NH2)的保护 例如,在对硝基甲苯合成对氨基苯甲酸的过程中应先把—CH3氧化成—COOH,再把—NO2还原为—NH2。防止当KMnO4氧化—CH3时,—NH2(具有还原性)也被氧化。 (4)醛基的保护 醛基可被弱氧化剂氧化,为避免在反应过程中受到影响,对其保护和恢复过程为: Ⅰ. Ⅱ.R—CHO 再如检验碳碳双键时,当有机物中含有醛基、碳碳双键等多种官能团时,可以先用弱氧化剂,如银氨溶液、新制Cu(OH)2悬浊液等氧化醛基,再用溴水、酸性KMnO4溶液等对碳碳双键进行检验。 三、有机合成路线的设计 1.正推法 (1)路线:某种原料分子 目标分子。 (2)过程:首先比较原料分子和目标化合物分子在结构上的异同,包括官能团和碳骨架两个方面的异同;然后,设计由原料分子转向目标化合物分子的合成路线。 2.逆推法 (1)路线:目标分子 原料分子。 (2)过程:在逆推过程中,需要逆向寻找能顺利合成目标化合物的中间有机化合物,直至选出合适的起始原料。 3.优选合成路线依据 (1)合成路线是否符合化学原理。 (2)合成操作是否安全可靠。 (3)绿色合成 绿色合成主要出发点是有机合成中的原子经济性;原料的绿色化;试剂与催化剂的无公害性。 四、用逆推法设计苯甲酸苯甲酯的合成路线 1.观察目标分子的结构: 2.逆推,设计合成思路: 3.设计合成路线(设计四种不同的合成路线): (1) 。 (2) 。 。 (4)。 4.合成方法的优选: (1)路线中由甲苯分别制取苯甲醇和苯甲酸较合理。(2)、(4)路线中制备苯甲酸步骤多、成本高,且Cl2的使用不利于环境保护。(3)的步骤虽然少,但使用了价格昂贵的还原剂LiAlH4和要求无水操作,成本较高。 五、有机合成的应用 1.有机合成是化学学科中最活跃、最具创造性的领域之一,人工合成的有机物广泛应用于农业(如高效低毒杀虫剂)、轻工业(如表面活性剂)、重工业(如工程塑料)、国防工业(如高能燃料)等众多领域。 2.有机合成是化学基础研究的一个重要工具。 第二节 高分子材料 一、高分子化合物概述 1.概念:一般是指由成千上万个原子以共价键连接形成的、相对分子质量很大(104～106甚至更大)的化合物(简称高分子),又称大分子化合物(简称大分子)。由于高分子多是由小分子通过聚合反应生成的,也被称为高聚物,通常称为聚合物。 2.结构(以􀰷CH2—CH2􀰻为例) 例如: 说明:①一种单体聚合后形成的高分子化合物:结构单元数=聚合度=链节数。 ②两种或两种以上的单体形成的高分子化合物:结构单元数=聚合度≠链节数 3.高分子化合物的分类 二、高分子化合物的合成——聚合反应 1.概念 由小分子物质合成高分子化合物的化学反应。 2.加成聚合反应 (1)概念:单体通过加成的方式生成高分子化合物的反应,简称加聚反应,反应过程中没有小分子化合物产生。 (2)例如 ①; ②; ③。 3.缩合聚合反应 (1)概念:单体通过分子间的相互缩合而生成高分子化合物的聚合反应,简称缩聚反应。反应过程中伴随有小分子化合物(如水)生成。 (2)例如 nH2N(CH2)6NH2+nHOOC(CH2)4COOH+(2n-1)H2O 三、高分子化学反应 1.概念:有高分子化合物参与的化学反应。 2.应用:可将已有的天然或合成高分子转变为新的高分子。 3.分类 (1)聚合度变大的反应 例如:聚丁二烯和苯乙烯混合。 (2)聚合度变小的反应 高分子化合物可以在力、光、化学物质、水或微生物等作用下降解,发生聚合度变小的反应。 (3)聚合度不变的反应 例如: ① ②+nCH3OH 四、合成高分子材料 1.基本组成 合成高分子材料是以合成高分子化合物为基本原料,加入适当的助剂,经过一定加工过程制成的材料,其中助剂通常指填料、增塑剂、颜料、发泡剂等。 2.常见的合成高分子材料 (1)三大合成材料:塑料、合成橡胶、合成纤维。 三大合成材料的主要成分是树脂,其是人工合成的、未经加工处理的任何聚合物的统称。 (2)生活中常见的合成高分子材料还有涂料、黏合剂与密封材料等。 3.功能高分子材料 (1)概念:是指除了具有一般高分子的力学性能外,还具有特殊物理、化学或生物等功能的高分子。一般在高分子链的主链、侧链或交联网络的内部或表面含有某种功能性基团。 (2)制备方法: ①将功能性基团通过某种反应或作用连接到已有的高分子中。 ②将含有功能性基团的单体进行聚合。 (3)常见功能高分子 ①离子交换树脂 类型 含义 例子 阳离 子交 换树 脂 常用树脂母体是苯乙烯与二乙烯基苯的交联聚合物,向聚合物中引入磺酸基、羧基等基团,可得到酸性的阳离子交换树脂,可与溶液中的阳离子进行交换反应 2R—SO3H+Ca2+ (R—SO3)2Ca+2H+ 阴离 子交 换树 脂 向聚合物中引入氨基等基团,可以得到碱性阴离子交换树脂,可与溶液中的酸根离子进行交换 ②医用高分子 类型 应用 例子 生物可 降解型 可吸收缝合线、黏合剂、缓释药物等 聚乳酸: 生物非 降解型 可用于制作人造血管、人造心脏、隐形眼镜等 硅橡胶等 五、加聚反应和缩聚反应 1.加聚反应和缩聚反应的比较 加聚反应 缩聚反应 单体结构 单体必须是含有双键等不饱和键的化合物(如乙烯、氯乙烯、丙烯腈等) 单体为含有两个或两个以上的官能团(如—OH、—COOH、—NH2、—X等)的化合物 反应机理 反应发生在不饱和键上 反应发生在官能团之间 聚合方式 通过不饱和键上的加成连接 通过缩合脱去小分子而连接 反应特点 只生成高聚物,没有副产物产生 生成高聚物的同时,还有小分子副产物生成(如H2O、NH3、HCl) 聚合物化 学组成 所得高聚物的化学组成跟单体的化学组成相同 所得高聚物的化学组成跟单体的化学组成不同 2.加聚反应的常见类型 (1)单烯自聚型:分子内含有一个的烯烃及其衍生物发生的加聚反应。如 合成聚乙烯:nCH2CH2􀰷CH2—CH2􀰻 合成聚氯乙烯:nCH2CHCl (2)二烯自聚型:分子内具有共轭双键(CC—CC)的烯烃及其衍生物发生的加聚反应。如 合成顺丁橡胶:nCH2CH—CHCH2CH2—CHCH—CH2􀰻 合成天然橡胶: (3)两种及两种以上的单体共聚型:单体的双键彼此断开,相互连接形成高聚物。 如nCH2CH2+nCH2CH—CH3 3.缩聚反应的常见类型 (1)酸与醇缩聚。 +nHOCH2CH2OH+(2n-1)H2O。 (2)氨基酸缩聚。 nH2N—CH2—COOH+(n-1)H2O。 (3)羟基酸缩聚。 nHO—CH2—COOH+(n-1)H2O。 (4)酚醛缩聚。 n+nHCHO+(n-1)H2O。 【方法规律】加聚反应和缩聚反应的区别与判断 加聚反应和缩聚反应区分时主要是通过反应的产物情况进行分析,加聚反应的产物往往只有一种表示形式即只生成高聚物;缩聚反应的产物除了生成高聚物之外,还有小分子物质生成。 六、聚合物单体的推断方法 1.加聚产物推断单体——半键还原法:每隔2个碳断一个键,再把两个半键还原为一个共价键。 (1)凡链节的碳链为两个碳原子的,其合成的单体为一种,如单体为。 (2)凡链节中无碳碳双键的,则链节中必为每2个碳原子分为一组,作为一个单体,如 单体为CH2CH2和 CH3CHCH2。 (3)链节中存在碳碳双键结构。 ①主链节为四个碳原子且双键在中间的,其单体必为一种,将链节的单键和双键互换即得高聚物的单体。 如 单体:。 ②若双键不在四个碳原子的中心,可能为烯烃和炔烃的共聚产物。如单体为和CH≡CH。 2.缩聚产物推断单体 类型 在聚酯中断开羰基与氧原子间的共价键,羰基连羟基,氧原子连氢原子 在蛋白质中断开羰基与氮原子间的共价键,羰基连羟基,氮原子连氢原子 实 例 高聚物 单体 HOOC—COOH HOCH2CH2OH H2NCH2COOH 【易错提醒】由高聚物推断单体的注意事项 由高聚物推断单体时,需要联系该高聚物的合成过程,若高聚物的主链上只有碳原子,没有其他的官能团,则是通过加成聚合得到的,用 “半键还原法”找出单体;若主链上有除了碳原子以外的“氧”原子“氮”原子或有其他的官能团,则是通过缩合聚合形成的。通过官能团找准断键位置,然后补上—H或—OH。 03 素养提升 ◆正误判断 (1)有机高分子化合物都是纯净物。(　　) (2)单体与由该单体形成的高聚物具有相同的性质。(　　) (3)相对分子质量为105 000的聚丙烯其聚合度为2 500。(　　) (4)由氨基酸合成蛋白质发生加聚反应。(　　) (5)由1,3－丁二烯合成顺丁橡胶发生加聚反应。(　　) (6)盛放汽油的试剂瓶不能用橡胶塞。(　　) (7)天然橡胶是高聚物，不能使溴水褪色。(　　) (8) 的单体是CH2===CH2和。(　　) (9)聚乙烯塑料可包装食品，而聚氯乙烯塑料不可用于包装食品。(　　) (10)聚苯乙烯与苯乙烯互为同分异构体。(　　) (11)合成纤维、人造纤维及碳纤维都属于有机高分子材料。(　　) (12)酚醛树脂和聚氯乙烯都是热固性塑料。(　　) (13)聚乙烯能使酸性高锰酸钾溶液褪色。(　　) (14)聚乳酸是一种纯净物。(　　) (15)橡胶的老化实质上发生的是酯化反应。(　　) (16)聚四氟乙烯可作为不粘锅的内衬，其链节是—CF2—。(　　) (17)天然橡胶的主要成分聚异戊二烯()为纯净物。(　　) (18)高分子化合物的结构大致可以分为线型结构、支链型结构和网状结构三类。(　　) 【答案】(1) (　×　)(2) (　×　)(3) (　√　)(4) (　×　)(5) (　√　)(6) (　√　)(7) (　×　)(8)(　×　) (9)(　√　)(10)(　×　)(11)(　×　)(12)(　×　)(13)(　×　)(14)(　×　)(15)(　×　)(16)(　×　) (17)(　×　)(18)(　√　) ◆易错点辨析 1.醇中—OH的消去反应与卤代烃中—X的消去反应条件有何区别?二者有何相似之处? 【解析】①醇中—OH消去反应的条件为浓硫酸,加热,而卤代烃中—X的消去反应条件为碱的醇溶液,加热。 ②二者发生消去反应时的结构特征都必须含有β-H。 2.怎样才能实现由溴乙烷到乙二醇的转化?请用流程图表示。 【解析】CH3CH2BrCH2CH2CH2Br—CH2BrHOCH2CH2OH 3.在“绿色化学工艺”中,理想状态是反应物中原子全部转化为欲制得的产物,即原子利用率为100%。 思考:取代反应、加成反应和消去反应三大有机反应在有机合成中应用十分广泛,在这几个化学反应中,哪些反应才符合“绿色化学工艺”? 【解析】所有反应物中的原子均转化到产物中,才符合“绿色化学”的原理,只有加成反应符合“绿色化学工艺”,而取代反应和消去反应均有原子进入非目标产物。 4.有下述有机反应类型:①消去反应;②水解反应;③加聚反应;④加成反应;⑤还原反应;⑥氧化反应。以丙醛为原料制取1,2􀆼丙二醇,所需进行的反应类型依次是__________________________________。  【解析】⑤①④②。 用逆推法分析CH2CH—CH3 HO—CH2—CH2—CH3OHC—CH2—CH3,然后从原料到产品依次发生还原反应(或加成反应)、消去反应、加成反应、水解反应。 5.甲基丙烯酸甲酯是世界上年产量超过100万吨的高分子单体,旧法合成的反应是 (CH3)2CO+HCN(CH3)2C(OH)CN, (CH3)2C(OH)CN+CH3OH+H2SO4CH2C(CH3)COOCH3+NH4HSO4。 20世纪90年代新法合成的反应是CH3C≡CH+CO+CH3OHCH2C(CH3)COOCH3,与旧法比较,新法的优点有哪些? 【解析】比较两种合成方法,新法的优点是没有副产物,原料利用率高。 (1)试分析卤代烃在有机合成中有哪些重要应用? 【解析】①可以实现碳骨架增长,如:卤代烃与C2H5ONa、CH3C≡CNa、NaCN发生取代反应,使碳骨架增长。 ②卤代烃水解反应,使卤素原子转化为羟基,实现官能团转化。 ③卤代烃消去反应,生成烯烃,使官能团发生转化。 (2)请设计以乙烯为原料制备乙二酸乙二酯的合成路线。 【解析】 6.请将合成下列高分子材料所用单体的结构简式、反应类型填入相应空格内。 (1)天然橡胶的单体为____________________________,  反应类型为______________。  (2)锦纶的单体为__________________________________,  反应类型为______________。  (3)的单体为____________________________,  反应类型为______________。  【解析】(1)　加聚反应 (2)H2N—(CH2)5—COOH　缩聚反应 (3)、　缩聚反应 7.聚乳酸的生产过程无污染,而且产品可以生物降解,实现在自然界中的循环,因此是理想的绿色高分子材料。其主要成分的结构式为 。 (1)合成聚乳酸的反应属于哪类聚合反应? 【解析】由乳酸通过聚合反应生成聚乳酸的同时,还生成水,因此属于缩聚反应。 (2)聚乳酸在自然界中是如何发生生物降解的? 【解析】聚乳酸属于聚酯类物质,在自然界中可以水解生成小分子乳酸,进一步被氧化生成CO2和水,不会对环境产生影响。 8.某有机物X是一种性能优异的高分子材料,其结构简式为,被广泛应用于声、热、光的传感等方面。已知它是由HC≡CH、(CN)2、CH3COOH三种单体通过适宜的反应形成的。 由单体合成X时都经历了哪些反应? 【解析】分别是加成反应和加聚反应。由X的结构简式可判断出它是加聚反应的产物,两种单体分别为NCCHCHCN和CH2CHOOCCH3,很显然前者是HC≡CH和(CN)2的加成产物,后者是HC≡CH和CH3COOH的加成产物。 9.某高分子化合物A的结构片段如下: 合成该高分子化合物的单体是什么?合成该高分子化合物的反应属于哪类反应? 【解析】由高分子化合物A的结构片段可以看出其链节为,则A的结构简式为,它应是通过加聚反应得到的高聚物,其单体是CH2CH—COOH。 10.怎样通过高聚物的结构区别这两种聚合反应? 【解析】缩聚产物一般链节主链上含有酯基、肽键等官能团或其残基,而加聚产物一般没有,但有时在链节侧链中会有以上基团。 11.使用有机材料制成的薄膜,给环境造成的“白色污染”后果十分严重,我国研制成功的几种可降解塑料结构简式如下: A.　 B.C. 这几种塑料有良好的生物适应性和分解性,能自然腐烂分解。可降解塑料A、B、C对应的三种单体依次是什么? 【解析】可降解塑料A、B、C都是由各自单体通过缩聚反应生成的,对应的三种单体依次是、、。 12.通过聚合物的链节,可以看出聚合物的单体,你知道下面两种聚合物是由何种单体聚合成的吗? 【解析】CH3—CHCH2　CH2CH—COOCH3 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$