6-3 合成高分子化合物 同步作业 《化学（医药卫生类）》同步教学 高教版

主题六 常见生物分子及合成高分子化合物 第三节 合成高分子化合物 同步作业 一、基础题（共60分） （一）选择题（每题3分，共30分） 1. 下列关于合成高分子化合物的说法，正确的是（ ） A. 合成高分子化合物是由许多小分子通过共价键连接形成的大分子，相对分子质量巨大 B. 合成高分子化合物都难溶于水，且不具有弹性 C. 合成高分子化合物的单体都是不饱和烃 D. 合成高分子化合物的结构单一，性质稳定，不易发生变化 2. 下列物质中，不属于合成高分子化合物的是（ ） A. 聚乙烯（PE） B. 纤维素 C. 聚氯乙烯（PVC） D. 聚乳酸（PLA） 3. 合成高分子化合物的基本组成单位是（ ） A. 原子 B. 单体 C. 链节 D. 聚合度 4. 下列反应中，属于加聚反应的是（ ） A. 乙烯制聚乙烯 B. 苯酚与甲醛制酚醛树脂 C. 氨基酸制蛋白质 D. 乙二醇与乙二酸制聚酯 5. 下列关于聚氯乙烯（PVC）的说法，错误的是（ ） A. 聚氯乙烯的单体是氯乙烯（CH₂=CHCl） B. 聚氯乙烯具有较好的耐腐蚀性，可用于制作医疗导管 C. 聚氯乙烯在高温下会分解产生有毒气体，不宜用于食品包装 D. 聚氯乙烯的结构简式为[-CH₂-CHCl-]ₙ 6. 下列关于缩聚反应的说法，正确的是（ ） A. 缩聚反应过程中只生成高分子化合物，无其他产物 B. 缩聚反应的单体必须含有两个或两个以上官能团 C. 加聚反应和缩聚反应的单体都只能是有机物 D. 缩聚反应生成的高分子化合物都具有弹性 7. 医药中常用的聚乙烯醇（PVA），其制备过程涉及的反应类型是（ ） A. 加聚反应 B. 缩聚反应 C. 先加聚后水解 D. 先缩聚后氧化 8. 下列合成高分子化合物的性质中，不属于其共性的是（ ） A. 相对分子质量大 B. 具有一定的强度和韧性 C. 都能溶于有机溶剂 D. 部分具有热塑性或热固性 9. 下列关于合成高分子化合物在医药中应用的说法，正确的是（ ） A. 聚乳酸（PLA）是生物可降解材料，可用于制作可吸收缝合线 B. 聚苯乙烯（PS）具有良好的生物相容性，可用于制作人工器官 C. 聚氯乙烯（PVC）无毒无味，可用于制作输液袋 D. 酚醛树脂（电木）具有弹性，可用于制作医用橡胶手套 10. 下列关于单体与高分子化合物的关系，错误的是（ ） A. 乙烯是聚乙烯的单体 B. 氯乙烯是聚氯乙烯的单体 C. 氨基酸是蛋白质的单体 D. 葡萄糖是淀粉的单体 （二）填空题（每空2分，共20分） 1. 合成高分子化合物是指由______（称为单体）通过______反应或______反应连接而成的相对分子质量巨大的化合物，又称为______或高聚物。 2. 加聚反应是指______的反应，反应过程中______（填“有”或“无”）小分子生成；缩聚反应是指______的反应，反应过程中______（填“有”或“无”）小分子生成（如H₂O、HCl等）。 3. 合成高分子化合物的结构包括______结构（如聚乙烯）和______结构（如酚醛树脂）；具有______结构的高分子化合物具有热塑性（加热可熔化重塑），具有______结构的高分子化合物具有热固性（加热不熔化）。 4. 聚乙烯的单体是______，结构简式为______，其合成的化学方程式为______；聚乙烯具有______、______等性质，可用于制作医用薄膜、输液管等。 5. 聚乳酸（PLA）的单体是乳酸（CH₃CHOHCOOH），其合成属于______反应，聚乳酸在体内可降解为______，对人体无毒，可用于制作______、______等医用材料。 6. 医药中常用的合成高分子材料需具备______、______、______等性质，以确保临床使用的安全性和有效性。 （三）判断题（每题1分，共10分） 1. 合成高分子化合物的相对分子质量是固定值，具有明确的化学式。（ ） 2. 加聚反应的单体一定含有碳碳双键或碳碳三键等不饱和键。（ ） 3. 缩聚反应生成的高分子化合物中一定含有酯基、肽键等官能团。（ ） 4. 热塑性高分子化合物可反复加工成型，热固性高分子化合物一旦成型不可重塑。（ ） 5. 聚氯乙烯（PVC）和聚乙烯（PE）都是通过加聚反应合成的，性质完全相同。（ ） 6. 生物可降解高分子材料（如聚乳酸）在体内可被分解为小分子，不会对人体造成危害。（ ） 7. 合成高分子化合物都具有良好的生物相容性，可用于制作医用材料。（ ） 8. 酚醛树脂是通过缩聚反应合成的，具有热固性，可用于制作医疗器械外壳。（ ） 9. 单体通过加聚反应生成高分子化合物时，单体的结构单元与链节完全相同。（ ） 10. 合成高分子化合物在医药领域的应用越来越广泛，如药物载体、人工器官、医用耗材等，推动了医疗技术的发展。（ ） 二、提升题（共40分） （一）简答题（每题10分，共20分） 1. 请简述加聚反应与缩聚反应的区别（从单体结构、反应过程、产物特点、典型实例角度），结合医药卫生专业分析两种反应合成的高分子化合物在医药中的应用（各至少两例），说明其应用原理与反应类型的关联。 2. 结合医药卫生专业，分析合成高分子化合物的性质（如生物相容性、可降解性、热塑性/热固性）在药物制剂和医疗材料中的应用，举例说明每种性质的具体应用（各至少一例），并解释应用原理。 （二）综合分析题（每题10分，共20分） 1. 医药领域中，合成高分子化合物的性质决定其应用价值与安全风险，请回答下列问题： （1）临床中使用的可吸收缝合线多采用聚乳酸（PLA）制成，而不采用聚乙烯（PE），请结合两种材料的性质分析原因； （2）某合成高分子药物载体的单体为丙烯酸（CH₂=CHCOOH），写出其发生加聚反应的化学方程式，说明该载体的结构特点与药物负载的关联； （3）聚氯乙烯（PVC）可用于制作医疗导管，但不能用于制作输液袋盛装营养液，说明原因；若需改进PVC的生物相容性，可采取哪些措施（至少两点）； （4）酚醛树脂是热固性高分子化合物，常用于制作医疗器械外壳，说明其热固性的成因，以及该性质对医疗器械使用的优势； （5）设计实验区分热塑性高分子材料（如聚乙烯薄膜）和热固性高分子材料（如酚醛树脂制品），写出实验步骤、现象与结论。 2. 结合合成高分子化合物的性质与专业需求，回答下列问题： （1）药物制剂中，合成高分子材料常作为药物载体（如微球、纳米粒），说明其作为载体的优势（至少三点），结合高分子化合物的结构性质解释； （2）人工关节常用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）或钛合金材料，若选用合成高分子材料，需满足哪些性能要求（至少三点），说明原因； （3）某合成高分子材料的结构简式为[-O-CH₂-CH₂-O-CO-φ-CO-]ₙ（φ代表苯环），推测其单体和合成反应类型，写出合成的化学方程式，分析该材料可能的医药应用； （4）合成高分子化合物的降解性分为生物降解和环境降解，医药中优先选择生物可降解材料，说明原因；举例说明生物可降解高分子材料在临床中的应用（至少两例）； （5）某患者使用聚氯乙烯医疗导管后出现过敏反应，可能的原因是什么？如何改进该导管的生产工艺以降低过敏风险（至少两点）。 参考答案 一、基础题 （一）选择题 1. A 2. B 3. B 4. A 5. B 6. B 7. C 8. C 9. A 10. D （二）填空题 1. 小分子化合物；加聚；缩聚；聚合物 2. 不饱和单体通过加成反应连接成高分子化合物；无；单体通过缩合反应生成高分子化合物，同时生成小分子；有 3. 线型；体型（或网状）；线型；体型 4. 乙烯；CH₂=CH₂；nCH₂=CH₂ = [-CH₂-CH₂-]ₙ；无毒；耐腐蚀（或易加工） 5. 缩聚；乳酸（或二氧化碳和水）；可吸收缝合线；骨科固定材料 6. 生物相容性；无毒；耐腐蚀（或可降解、机械强度适宜） （三）判断题 1. × 2. √ 3. × 4. √ 5. × 6. √ 7. × 8. √ 9. √ 10. √ 二、提升题 （一）简答题 1. 加聚反应与缩聚反应的区别及医药应用： ① 区别对比： 单体结构：加聚反应单体含不饱和键（如C=C、C≡C），如乙烯、氯乙烯；缩聚反应单体含两个或两个以上官能团（如-OH、-COOH、-NH₂），如乳酸、氨基酸。 反应过程：加聚反应仅发生加成，无小分子生成；缩聚反应发生缩合，伴随H₂O、HCl等小分子生成。 产物特点：加聚产物结构单元与单体相似，无官能团（或保留原有官能团）；缩聚产物含酯基、肽键等官能团，多具有可降解性。 典型实例：加聚（乙烯制聚乙烯、氯乙烯制聚氯乙烯）；缩聚（乳酸制聚乳酸、乙二醇与乙二酸制聚酯）。 ② 医药应用场景： 加聚反应产物应用：① 聚乙烯（PE）：无毒、耐腐蚀，用于制作医用薄膜、输液管，利用其线型结构的热塑性，可加工成不同形状；② 聚氯乙烯（PVC）：耐候性强，用于制作医疗导管，通过加聚反应形成的线型结构使其具有一定韧性。 缩聚反应产物应用：① 聚乳酸（PLA）：生物可降解，用于制作可吸收缝合线，缩聚反应生成的酯基在体内可水解为乳酸，被人体代谢；② 聚酰胺（尼龙）：机械强度高，用于制作手术缝合线，缩聚反应形成的肽键结构使其具有良好的柔韧性和生物相容性。 2. 合成高分子化合物性质的医药应用及原理： ① 生物相容性的应用：聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）用于制作人工晶状体，该材料与人体组织无排斥反应，不引起炎症，能长期稳定存在于眼内；原理：材料的化学结构稳定，不释放有毒物质，与人体细胞的相容性良好。 ② 可降解性的应用：聚乙醇酸（PGA）用于制作骨科固定钉，在体内可缓慢降解为乙醇酸，最终代谢为CO₂和H₂O排出体外，避免二次手术取出；原理：缩聚反应生成的酯基易被体内酶催化水解，降解产物无毒。 ③ 热塑性/热固性的应用：热塑性材料聚乙烯用于制作医用包装膜，可通过加热塑形，便于批量生产；热固性材料酚醛树脂用于制作医疗器械外壳，成型后结构稳定，耐高温、不易变形，能保护内部器械；原理：热塑性材料的线型结构允许分子链滑动，热固性材料的体型结构使其具有高强度和稳定性。 （二）综合分析题 1. 合成高分子化合物在医药领域的应用与安全分析： （1）选用聚乳酸（PLA）制作可吸收缝合线的原因：① 聚乳酸具有生物可降解性，在体内水解为乳酸，被人体代谢，无需二次手术取出；② 聚乙烯（PE）不可降解，植入体内后会长期留存，可能引发炎症或排异反应；③ 聚乳酸的机械强度适宜，能满足缝合线的拉伸需求，而聚乙烯的柔韧性虽好，但降解性不足，不适用于可吸收医疗材料。 （2）丙烯酸加聚反应与药物载体关联：① 化学方程式：nCH₂=CHCOOH = [-CH₂-CH(COOH)-]ₙ；② 结构特点：高分子链上含大量羧基（-COOH），羧基可与药物分子中的氨基、羟基等形成氢键或离子键，实现药物负载；线型结构使载体具有良好的水溶性和生物相容性，能在体内缓慢释放药物，提高药效持续性。 （3）PVC不能制作输液袋的原因及改进措施：① 原因：PVC在高温或油脂环境下可能分解产生有毒的氯乙烯单体，污染营养液；PVC的生物相容性较差，长期接触血液或组织可能引发炎症；② 改进措施：在PVC中加入无毒增塑剂，降低单体残留；表面涂覆生物相容性涂层（如聚乙烯醇），减少与人体组织的直接接触；采用共聚合技术，与亲水性单体（如丙烯酸）共聚，改善生物相容性。 （4）酚醛树脂热固性成因与优势：① 成因：酚醛树脂由苯酚与甲醛通过缩聚反应合成，反应过程中形成体型网状结构，分子链之间通过共价键紧密连接，加热后无法断裂重塑；② 优势：热固性使其具有高强度、耐高温、不易变形的特点，能保护医疗器械免受外界环境影响；化学性质稳定，不易被体液腐蚀，延长器械使用寿命。 （5）热塑性与热固性材料的鉴别实验：① 实验步骤：取少量两种材料样品，分别放入两支试管中，用酒精灯外焰加热（控制温度不超过300℃），观察现象；② 现象与结论：加热后逐渐熔化、变软，冷却后可重塑的是热塑性材料（聚乙烯）；加热后无明显熔化，甚至变黑分解的是热固性材料（酚醛树脂）。 2. 合成高分子化合物性质与专业需求综合分析： （1）高分子材料作为药物载体的优势及原理：① 优势1：可控制药物释放速率，通过调节高分子链的长度、交联度或官能团，使药物在体内缓慢、持续释放，提高药效；原理：高分子载体的结构致密性或亲疏水性影响药物分子扩散速度；② 优势2：提高药物稳定性，保护药物在胃肠道中不被胃酸、酶破坏，直达作用部位；原理：高分子链形成的微球或纳米粒结构能包裹药物，隔绝外界环境；③ 优势3：降低药物毒副作用，减少药物对正常组织的刺激，提高靶向性；原理：载体可修饰靶向基团（如抗体、受体配体），特异性结合病变细胞。 （2）人工关节用合成高分子材料的性能要求及原因：① 要求1：良好的机械强度和耐磨性，能承受人体重量和关节活动摩擦；原因：人工关节需长期承受力学负荷，避免变形或磨损失效；② 要求2：优异的生物相容性，无毒性、无免疫原性；原因：避免引发人体排异反应或炎症，确保长期植入安全；③ 要求3：化学稳定性强，不易被体液腐蚀降解；原因：防止材料分解产生有毒物质，延长使用寿命；④ 要求4：与骨组织的相容性，能促进骨整合；原因：提高人工关节的固定效果，减少松动风险。 （3）高分子材料的单体、反应类型及应用：① 单体：乙二醇（HOCH₂CH₂OH）和对苯二甲酸（HOOC-φ-COOH）；② 反应类型：缩聚反应；③ 化学方程式：nHOCH₂CH₂OH + nHOOC-φ-COOH = [-OCH₂CH₂O-CO-φ-CO-]ₙ + 2nH₂O；④ 医药应用：该材料为聚酯类高分子（如聚对苯二甲酸乙二醇酯PET），具有良好的机械强度和生物相容性，可用于制作人工血管、心脏瓣膜支架等医疗材料。 （4）优先选择生物可降解材料的原因及应用：① 原因：生物可降解材料在体内可分解为无毒小分子，避免长期留存引发的炎症、排异反应或二次手术；降解产物能被人体代谢排出，对环境友好；② 临床应用：① 聚乳酸（PLA）可吸收缝合线，术后6~12个月降解，无需拆线；② 聚乙醇酸（PGA）微球，用于负载抗肿瘤药物，在肿瘤部位缓慢降解释放药物，提高靶向治疗效果。 （5）PVC导管过敏的原因及改进工艺：① 过敏原因：PVC中残留的氯乙烯单体、增塑剂（如邻苯二甲酸酯）具有致敏性，接触皮肤或黏膜后引发免疫反应；材料表面粗糙，易吸附蛋白质，诱发过敏；② 改进工艺：采用高精度提纯技术，降低单体残留量；选用无毒、低致敏性增塑剂（如柠檬酸酯）；对导管表面进行亲水性改性（如等离子体处理），减少蛋白质吸附；在导管内壁涂覆医用硅橡胶涂层，降低与人体组织的摩擦和致敏性。 学科网（北京）股份有限公司 $