专题04 有机合成及其应用 合成高分子化合物（期末知识清单）高二化学下学期鲁科版

专题04 有机合成及其应用 合成高分子化合物 考点01　碳骨架构建和官能团引入 ▎必记点 1. 碳链增长的5大方法 方法 反应 加成增碳 C=C/C≡C/醛酮 + HCN 羟醛缩合 醛酮（至少含α-H）相互缩合 卤代烃取代 R-Cl + NaCN → R-CN + NaCl 加聚/缩聚 烯烃加聚、二元醇+二元酸缩聚 酯化反应 CH₃CH₂OH + CH₃COOH ⇌ CH₃COOCH₂CH₃ + H₂O 2. 碳链减短的5大方法 方法 方程式 氧化 苯同系物侧链 → 苯甲酸 水解 RCOOR’ + H₂O → RCOOH + R’OH 裂化 C₁₆H₃₄ → C₈H₁₈ + C₈H₁₆ 脱羧 R—COONa + NaOH —(CaO,Δ)→ R—H + Na₂CO₃ 烯炔氧化断键 酸性KMnO₄ 3. 由链成环的5种方法 ① 二元醇成环（脱水） ② 羟基酸酯化成环（内酯） ③ 氨基酸成环（内酰胺） ④ 二元羧酸成环（酸酐） ⑤ 双烯合成（Diels-Alder） 4. 官能团引入对照表 引入 方法 C=C 醇/卤代烃消去；炔烃部分加成 —X 烯炔加HX/X₂；烷/芳烃取代；醇+HX —OH 烯+H₂O；醛酮还原；卤代烃/酯水解 C=O 醇催化氧化；烯被KMnO₄氧化 —COOH 醛氧化；烯氧化断键；酯水解 5. 官能团保护方法 官能团 保护方法 C=C 加HCl保护，氧化后消去恢复 酚—OH NaOH/CH₃I保护 —CHO 乙醇/乙二醇加成保护 —NH₂ 醋酸酐转化为酰胺保护 醇—OH/—COOH 成酯保护 ⚠️ 易错点 1.羟醛缩合要求至少一种含α-H才能反应 2.脱羧反应是碳链减短的重要方法，制烃常用 3.苯环不被KMnO₄氧化，但苯同系物侧链能被氧化成苯甲酸 4.醇消去需α-C的邻位β-C有H；甲醇、新戊醇不能消去 5.卤代烃水解用NaOH水溶液；消去用NaOH醇溶液 6.官能团保护后必须能恢复，否则保护无意义 💡 一句话速记 增碳5法（加成/缩合/取代/聚合/酯化）；减碳5法（氧化/水解/裂化/脱羧/断键）；保护看官能团特性。 考点02　有机合成路线的设计 ▎必记点 1. 合成过程：原料 → 中间体₁ → 中间体₂ → … → 目标产物 2. 三大推断方法 方法 思路 正合成分析 从原料出发，构建碳骨架+引入官能团 逆合成分析 从目标分子倒推，拆解到已知原料 综合推理 正逆结合，两边向中间挤压 3. 一元合成路线 R—CH=CH₂ → 卤代烃 → 一元醇 → 一元醛 → 一元羧酸 → 酯 4. 二元合成路线 CH₂=CH₂ → X—CH₂—CH₂—X → 二元醇 → 二元醛 → 二元羧酸 → 二元酯 5. 设计三原则 ① 判断目标物类别、官能团、相关知识 ② 拆解片段、找官能团转化方法 ③ 综合比较多方案，选最优 ⚠️ 易错点 1.设计路线时优先考虑已知原料和给定信息反应 2.多官能团目标物要考虑官能团保护避免相互干扰 3.逆合成拆解时要找关键断键位置（如酯键、肽键、C=C） 4.路线步骤越短越优，但要保证可行性 5.注意反应条件不冲突（如不能既有消去又有加成） 💡 一句话速记 正推从原料构碳架引官能团；逆推从产物找关键断键；条件不冲突路线最短。 考点03　有机化合物分子式的测定 ▎必记点 1. 确定实验式（最简式） · 定性：燃烧产物 C→CO₂，H→H₂O，N→N₂或NO₂ · 定量：m©+m(H) ≠ m(有机物) → 含氧元素 · 求 n©:n(H):n(O) 最简整数比 2. 确定分子式 公式： 分子式 = (实验式)ₙ，n = 相对分子质量 ÷ 实验式式量 3. 质谱法测相对分子质量 · 原理：高能电子轰击样品 → 分子离子 + 碎片离子 → 磁场分离 · 横坐标：质荷比 m/z · 纵坐标：相对丰度 · 质荷比最大值 = 样品相对分子质量 ⚠️ 易错点 1.判断是否含O：m©+m(H)与样品总质量比较，差值即为O的质量 2.质谱图中最大质荷比对应分子离子峰，即相对分子质量 3.实验式可能与分子式相同（如CH₄）也可能不同（如乙烯CH₂） 4.计算CO₂中C：m©=m(CO₂)×12/44；H₂O中H：m(H)=m(H₂O)×2/18 5.含N有机物燃烧产物可能为N₂或NO₂，需注意 💡 一句话速记 燃烧定元素求最简式；质谱最大质荷比定相对分子质量。 考点04　有机化合物结构式的测定 ▎必记点 1. 常见官能团检验方法 官能团 试剂 现象 C=C / C≡C 溴的CCl₄溶液 橙红色褪去 C=C / C≡C 酸性KMnO₄ 紫红色褪去 —X（卤素） NaOH+稀HNO₃+AgNO₃ 白/浅黄/黄沉淀 醇—OH Na 放出H₂ 酚—OH FeCl₃溶液 显紫色 酚—OH 浓溴水 白色沉淀 —CHO 银氨溶液 银镜 —CHO 新制Cu(OH)₂ 砖红色沉淀 —COOH NaHCO₃溶液 放出CO₂ 2. 红外光谱（IR） · 作用：鉴别分子式相同结构不同的有机物 · 原理：不同化学键/官能团吸收频率不同 · 应用：如C₂H₆O有CH₃CH₂OH和CH₃OCH₃两种，含O—H的为乙醇 3. 核磁共振氢谱（¹H NMR） · 等效氢：处于相同化学环境的氢原子 · 等效H判定： ① 同C上的H ② 同C上相同基团的H ③ 对称位置的H · 峰数 = 等效氢种类数；峰面积比 = 各等效氢数目比 ⚠️ 易错点 1.检验C=C前若有—CHO，需先消除醛基（用银氨/Cu(OH)₂），或直接用Br₂的CCl₄溶液 2.检验卤素必须先水解再酸化，不可直接加AgNO₃ 3.酚的检验：FeCl₃显紫色 或 溴水生白沉 4.等效氢判断口诀：同碳、同基、对称 5.红外光谱看官能团吸收峰；氢谱看氢的数目和环境 💡 一句话速记 官能团各有专属试剂；红外鉴别同分异构；¹H NMR数等效氢种类与个数。 考点05　高分子化合物的结构特点 ▎必记点 1. 三大组成概念 名词 定义 单体 形成高分子的低分子化合物 链节 高分子中可重复的最小结构单元 聚合度 n 高分子中链节的数目 2. 高分子 vs 低分子有机物对比 项目 有机高分子 低分子有机物 相对分子质量 10⁴~10⁶，平均值 <1000，明确值 结构 重复单元组成 单一结构 性质 物理化学性质差异大 — 3. 高分子化合物特点 都是混合物（聚合度不同） 相对分子质量为平均值 ⚠️ 易错点 1. 高分子化合物都是混合物，不是纯净物 2. 光导纤维、碳纤维不属于有机高分子材料 3. 单体可以是1种（如乙烯），也可以是2种（如二元醇+二元酸） 4. 加聚物链节 = 单体组成；缩聚物链节 ≠ 单体组成 5. 聚合度n是统计平均值 💡 一句话速记 单体→链节→聚合度n；高分子都是混合物；分子量是平均值。 考点06　高分子化合物的合成方法（上：加聚反应） ▎必记点 1. 加聚反应定义：不饱和单体加成聚合成高分子 2. 三种加聚类型书写规则 类型 口诀 单烯烃型 断双键，键分两端，添括号，右下n 二烯烃型 单变双，双变单，破两头移中间 共聚型(两种单体) 双键打开，中间相连 3. 加聚反应方程式 nCH₂=CH₂ —催化剂→ —[CH₂—CH₂]ₙ—（聚乙烯） nCH₂=CH—CH=CH₂ → —[CH₂—CH=CH—CH₂]ₙ—（顺丁橡胶） 4. 加聚反应3大特征 ① 单体含不饱和键（烯/二烯/炔/醛） ② 无小分子产物生成 ③ 链节与单体化学组成相同 5. 由加聚物推单体规律 · 主链全C—C单键：每两个C切开 → 改成C=C → 乙烯型单体 · 主链全C含C=C：以双键为中心切4个C → 1,3-丁二烯型单体 ⚠️ 易错点 1.加聚物链节原子数 = 单体原子数 × 链节中单体数 2.二烯烃加聚时1,4-加成：单变双、双变单、移中间 3.共聚物中两种单体按比例进入主链 4.加聚物无端基，通常用"—"表示 5.加聚物分子量 = 单体分子量 × n（无小分子损失） 6.推单体时注意区分单烯/二烯/共聚主链结构特征 💡 一句话速记 加聚单体含不饱和键，无小分子，链节同单体；推单体看主链C—C或C=C。 考点06　高分子化合物的合成方法（下：缩聚反应） ▎必记点 1. 缩聚反应定义：单体相互作用生成高分子+小分子（H₂O/NH₃/HX） 2. 三类缩聚反应 ① 聚酯类（—OH + —COOH） nHOCH₂CH₂OH + nHOOC—COOH → HO—[OCH₂CH₂OOC—CO]ₙ—H + (2n-1)H₂O ② 聚酰胺/氨基酸类（—NH₂ + —COOH） nH₂N—CH₂COOH → H—[NH—CH₂—CO]ₙ—OH + (n-1)H₂O ③ 酚醛树脂类 nC₆H₅OH + nHCHO —催化剂→ 酚醛树脂 + (n-1)H₂O 3. 缩聚反应3大特征 ① 单体含双官能团/多官能团（—OH、—COOH、—NH₂等） ② 有副产物小分子生成 ③ 链节与单体化学组成不同 4. 缩聚物书写规则 · 方括号外侧写链节余下的端基原子 · 一种单体缩聚：生成小分子 = (n-1) · 两种单体缩聚：生成小分子 = (2n-1) · 聚酯反应用可逆符号 5. 加聚 vs 缩聚 对比 项目 加聚反应 缩聚反应 单体特征 含不饱和键 含特征官能团 产物 仅高聚物 高聚物+小分子 链节与单体 组成相同 组成不同 端基 不确定，用"—" 有明确端基 6. 由缩聚物推单体（断键补原子） 链节中含 断键处理 —O—CO— —O—处加H，—CO—处加OH（成酸+醇） —NH—CO— —NH—处加H，—CO—处加OH（成酸+胺） 苯环+—CH₂— 苯环—CH₂—断开（成酚+醛） ⚠️ 易错点 1.缩聚物必须写出端基（方括号外），加聚物不需要 2.一种单体(如氨基酸)缩聚生成 (n-1) 个小分子 3.两种单体(如二醇+二酸)缩聚生成 (2n-1) 个小分子 4.聚酯反应用 ⇌（可逆），聚酰胺通常不可逆 5.推单体时断键位置：酯键断在C—O，肽键断在C—N 6.酚醛树脂单体是苯酚+甲醛（不是苯酚+乙醛） 7.缩聚物分子量 ≠ 单体分子量×n（要减去小分子质量） 💡 一句话速记 缩聚单体多官能团，副产物小分子；端基要写在括号外；一种单体得n-1，两种得2n-1。 考点07　合成高分子材料 ▎必记点 1. 三大合成高分子材料 塑料：聚乙烯、酚醛树脂、聚氯乙烯 合成纤维：涤纶、腈纶、锦纶、维纶 合成橡胶：顺丁、丁苯、氯丁橡胶 2. 高/低压聚乙烯对比 项目 高压低密度 低压高密度 合成条件 高压高温引发剂 较低压力催化剂 分子结构 支链型 线型 分子链长 较短 较长 相对分子质量 较低 ≥50万 熔点 较低 较高 密度 低 高 硬度 较小 较大 3. 酚醛树脂 · 单体：苯酚 + 甲醛 · 酸催化：等量反应 → 线型结构 · 碱催化：甲醛过量 → 网状结构 4. 常见高分子化合物及单体 名称 单体 涤纶 HOCH₂CH₂OH + 对苯二甲酸 腈纶 CH₂=CH—CN 顺丁橡胶 CH₂=CH—CH=CH₂ 丁苯橡胶(SBR) CH₂=CH—CH=CH₂ + 苯乙烯 氯丁橡胶 CH₂=CCl—CH=CH₂ 5. 高分子的两类反应 · 降解：高分子→小分子（生物/化学/光降解） · 硫化：天然橡胶+S → 破坏C=C形成—S—或—S—S—交联 → 线型变网状 → 强度/弹性增大 6. 功能高分子材料 · 高吸水性树脂：天然材料改性 / 共聚 · 高分子分离膜：选择透过性 · 医用高分子：人工器官 ⚠️ 易错点 1.塑料 = 树脂 + 添加剂（树脂是未加工聚合物） 2.高压聚乙烯比低压：熔点低、密度低、硬度小 3.酚醛树脂酸催化得线型，碱催化+甲醛过量得网状 4.维纶（聚乙烯醇）含—OH吸湿性好；涤纶产量第一 5.橡胶硫化破坏C=C形成交联，不可逆变化 6.天然橡胶含C=C，易被氧化老化（强氧化剂/卤素/有机溶剂腐蚀） 7.碳纤维、光导纤维不属于有机高分子材料 8.有机玻璃 = 聚甲基丙烯酸甲酯，可降解为单体 💡 一句话速记 塑料=树脂+添加剂；高压聚乙烯支链型熔点低；橡胶硫化变网状增弹性；碳纤维不是有机高分子。 1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $