第7講有機合成合成高分子

復習目標

1.能對單體和高分子進行相互推斷，能分析高分子的合成路線，能寫出典型

的加聚反應和縮聚反應的反應方程式。2.能舉例說明塑料、合成橡膠、合成纖維

的組成和結構特點，能列舉重要的合成高分子，說明它們在材料中的應用。3.能

綜合應用有關知識完成推斷有機化合物、檢驗官能團，設計有機合成路線等任務。

考點一合成高分子

基礎自主夯實

1.有機高分子及其結構特點

⑴定義

相對分子質量比一般有機化合物大得多，通常在回處以上。大部分高分子

是由小分子通過同聚合反應制得的,所以常被稱為高分子聚合物或高聚物。

(2)組成

①單體：能夠進行聚合反應形成高分子的低分子化合物。

②鏈節(jié)：高分子中麗可重復的結構,也稱而重復結構單元。

③聚合度(")：高分子鏈中含有的廚鏈節(jié)數(shù)目。

高零物

催化劑A

如nCH2=CH2■-ECH2-CH2?

蚓單體的鏈節(jié)豳聚合度

2.高分子的分類及性質特點

叫天然高分子.如淀粉、纖維素、蛋白質

線型結構：具有煙熱塑性.

如低壓聚乙烯

按結構支鏈型結構：具有啜!熱塑

性,如高壓聚乙烯

網狀結構：具有熱固性.

合IBI

高

成

分如酚醛樹脂

高

子

分通用高分子材料（塑料、合

子

成纖維、合成橡膠、黏合

劑、涂料等）

按用途

功能高分子材料（高吸水性

和性能

樹脂、液晶高分子、醫(yī)用

高分子、高分子分離膜

等）

畫塑料、合成纖維、合成橡膠又被稱為三大合成材料。

3.合成高分子的兩個基本反應

（D加聚反應

①定義：由不飽和的單體加成聚合生成高分子的反應。

②產物特征：高聚物與單體具有相同的組成，生成物一般為線型結構。

③反應類型

a.聚乙烯類（塑料）

≡≡-ECH2-CH?

[θΓRo

b.聚1,3-丁二烯類（橡膠）

催化劉

WCH2=CH-C=CH2A-ECH2-CH=C-CH2?

R畫_____________R________

c.混合加聚類：兩種或兩種以上單體加聚

催化劑

ZICH2=CH-CH=CH2+∕2CH2=CH-CN--→

-ECH2-CH=CH-CH2-CH2-CHi

[o?l

CN

-ECH2-CH=CH-CH2-CH-CH2?)

CN

“CHE-≡≡

-∈CH=C?

d.聚乙快類:畫R

(2)縮聚反應

①定義：含有兩個(或兩個以上)南1官能團的單體分子間通過縮合反應生成

高分子的反應。

②產物特征：生成高聚物和小分子，高聚物與單體有不同的組成。

③產物類型

a.聚酯類：一OH與一COOH間的縮聚

催化劑

HHOCH2-CH2OH+/1H00C—COOH

Δ

()

圓H千()(、H,('H,一()()('—(f()H+(2〃―1)H,(),Z2HOCH2一CH2—

催化劑

COOH

Δ

O

MHEcCH2—CH?—C+()H+(〃-I)H2。。

b.聚氨基酸類：一NH2與一COOH間的縮聚

催化劑

HH2N-CH2COOH

Δ

HO

網H壬N—CH：,C+()H+(〃一I)H：＞(),HH2NCH2COOH+z7H2NCHCH3COOH

催化劑畫

Δ

C)O

IlIl

H￡NH—CH2-C-NH-CH—C?()H

______________________CHM______+(2〃一1)H>>Oo

C.酚醛樹脂類

'誤點查正請指出下列各說法的錯因

(1)棉花、蠶絲、羊毛、天然橡膠、酚醛樹脂都屬于天然高分子。

錯因：酚醛樹脂屬于合成高分子。

(2)天然橡膠是高聚物，不能使漠水褪色。

錯因：天然橡膠含有碳碳雙鍵，能使漠水褪色。

-ECH2-CH=C-CH2?CH=CH2

⑶(Ll的單體是CHLCH'和(Llo

錯因：單體應是CH2CHCCICH2。

⑷酚醛樹脂和聚氯乙烯都是熱固性塑料。

錯因：聚氯乙烯是熱塑性塑料。

(5)聚異戊二烯屬于純凈物。

錯因：〃值不同、鏈節(jié)數(shù)不同，是混合物。

課堂

一、聚合反應書寫時的注意事項

L縮聚物結構簡式要在方括號外側寫出鏈節(jié)余下的端基原子或原子團，而加

聚物的端基不確定，一般不必寫出。例如：

Oo

IlIl

HO-EC-(CH2)4C-O(CH,),O?H

/I

端基原子團端愿原子

2.寫縮聚反應方程式時，除單體物質的量與縮聚物結構簡式的下角標要一致

外，也要注意生成的小分子的化學計量數(shù)。通常由一種單體進行縮聚反應，生成

的小分子化學計量數(shù)為〃-1；由兩種單體進行縮聚反應，生成的小分子化學計量

數(shù)應為2〃-1。

二、由加聚物推導其單體的方法

1.方法——“彎箭頭法"：邊鍵沿箭頭指向匯合，箭頭相遇成新鍵，鍵尾相遇

按虛線部分斷鍵成單體。

2.實例

加聚物方法示意圖單體

CH2-CH2CH2=CH2

L

-{CH-C=CH-CH2?CH-C-CH-CH,

2-?CHIΓC3CHifCH?2

2,I

CHI

3CH3

CH1

-FCH-CU-CH-CH?CH-CH=CH和

222中CHH（：H4CH盧CH,?532

I,-

CH

1CHQ

CH2=CH2

三、由縮聚物的結構簡式推導其單體的方法

1.若縮聚產物的鏈節(jié)中不全為碳，含有

()OH

—(,—O—、—C—N—等結構，其單體有兩種。方法為：在或

OH

IlII

i—M—

：畫線處斷鍵，碳原子上連一OH,氧原子或氮原子上連一H,即得單體。

如

O()

IlIl

①H()-Fc-C-(>-CH,-CH2-()?H的單體為HOOCCOOH和

HOCH2CH2OHO

HOHO

IIlIIl

②HWN-CHz—C-N—CH2—CH2—C玉OH的單體為H2N-CH2-COOH和

H2N-CH2CH2COOHO

()HO

IIIl

2.若縮聚產物為H。千GR-()玉Fl或H千N-R-C+。H,其單體必為一種,

直接去括號，去〃即得高聚物的單體。如

HO

IIl

OH-EN-CH-C?()H

IlI

H(旺C—CH2一。玉H的單體為CH3,

CH3-CH-COOH

'I

的單體為NH,。

3.酚醛樹脂是由酚類和醛類縮聚而成的，鏈節(jié)中有酚羥基的結構。

OHOH

-CH2?()H?

如O的單體是'∕?HCHOo

題組鞏固提升

角度一高聚物產物的判斷

1.糠醛(VVH)與苯酚可以發(fā)生聚合反應，得到糠醛樹脂，其結構類似于

酚醛樹脂，糠醛樹脂可用于砂輪、砂紙、砂布的黏合劑。下列說法不正確的是()

A.糠醛的分子式為C5H4O2

B.糠醛的同分異構體可能含竣基

C.合成糠醛樹脂的反應屬于縮聚反應

θ-<?H?θ∣>

D.線型糖醛樹脂的結構簡式為

答案D

解析糠醛樹脂的結構類似于酚醛樹脂，線型酚醛樹脂的結構簡式為

OH

"^CH?0H

OHr

HNPCH2+OHO

,則線型糠醛樹脂的結構簡式為,D錯誤。

2.根據(jù)要求，完成相應方程式的書寫。

CH3

⑴乙丙橡膠(ECH2—CH,—CH2—CH+)是以乙烯和丙烯為主要原料合成

的，化學方程式為

()CH3

⑵聚乳酸爐。+(：一(,14一()+1力是一種微生物降解高分子，是由乳酸在一定

條件下通過縮聚反應合成的，化學方程式為

⑶滌綸是由對苯二甲酸

HOOCCOOHy-

)和乙—醇

(HoCH2CH2OH)在一定條件下合成的，化學方程式為

催化劑

答案(I)z2CH2=CH2+HCH2=CHCH3---

CH3

-ECH2-CH2-CH2-CH?

,1CH3—CH-C()()H.催,劑'H-EO-CH-C?OH+(∏-1)H2O

⑵OHCH3O

"H(XX'C(X)H+∏H(X'HCHOH

v?z22

()()

+(2"-I)H2。

角度二高聚物單體的推斷方法

3.丁睛橡膠具有優(yōu)良的耐油、耐高溫性能，其結構如圖所示，合成丁睛橡膠

的原料是（）

-ECH2-CH=CH-CH2-(2-CH+

I

CN

(DCH2=CH-CH==CH2

②CH3—C=C-CH3

(S)CH2=CH-CN

(S)CH3-CH=CH-CN

(S)CH3-CH=CH2

(S)CH3-CH=CH-CH3

A.③⑥B②③

C.①③D④⑤

答案C

4.有下列幾種高分子:

④CH

OO

Il

⑤H(HC

其中是由兩種不同的單體縮聚而成的是（）

A.①③④⑤B③④⑤

C.③⑤D①②③④⑤

答案C

角度三高分子材料的性能與用途

5.下列有關功能高分子材料的用途的敘述中，不正確的是()

A.高吸水性樹脂主要用于干旱地區(qū)抗旱保水、改良土壤、改造沙漠

B.離子交換樹脂主要用于分離和提純物質

C.醫(yī)用高分子材料可用于制造醫(yī)用器械和人造器官

D.聚乙快膜可用于分離工業(yè)廢水和海水淡化

答案D

6.(2021.河北高考)高分子材料在生產生活中應用廣泛。下列說法錯誤的是

()

A.蘆葦可用于制造黏膠纖維，其主要成分為纖維素

B.聚氯乙烯通過加聚反應制得，可用于制作不粘鍋的耐熱涂層

C.淀粉是相對分子質量可達幾十萬的天然高分子物質

D.大豆蛋白纖維是一種可降解材料

答案B

解析聚氯乙烯在高溫條件下會分解生成有毒氣體，因此不能用于制作不粘

鍋的耐熱涂層，故B錯誤。

考點二有機合成

基礎自主夯實

1.有機合成的分析方法和原則

(1)有機合成的分析方法

①正合成分析的過程

回基礎原料—>中間體一>畫目標化合物。

②逆合成分析的過程

畫目標化合物=>中間體=啊基礎原料。

(2)有機合成遵循的原則

①原料、溶劑和催化劑要畫價廉易得、低毒。

②應盡量選擇步驟最佳的合成路線。

③合成路線要貫徹“畫綠色化學”的理念。

④有機合成反應要操作畫簡便、條件國溫和、能耗低、易于實現(xiàn)。

⑤要按一定的反應順序和規(guī)律引入官能團，不能臆造不存在的反應。

2.合成路線的選擇

(1)一元轉化關系

T陪同捻E≡τ?E≡τ?E≡

??∣加成燒水解1i~?~1ΓO]1----------1[O]1i—

⑤扃C

以乙烯為例，完成上述標號反應的化學方程式：

水

②畫

CH3CH2Q+NaOH-7→CHHCH,()H

,Cu或Ag

③國2CH3CH4H+(%^?！?CH3C'HO+2H,O,

濃H2SO1

⑤畫CH3CH2()H+CH3C()()H、A、CH：1C()()CM+H2()°

(2)二元轉化關系

三

肉

烯①澳Irl質.1

代二元段限

?加成,l≡??l?l≡??l7(l,τI

水解IΛfILi，J

l??

一

I環(huán)狀-I

以乙烯為例，完成上述標號反應的化學方程式:

水

CH7BrCH2OH

I_.I+2Na()H-I+2NaBr

②畫CHBr△CH,()H________

F)I()催化劑，f()°H

④畫CH()△C()()H,

COOHCH2OHj?h,S()i()/\

⑤國C(QH鼠。2H,。。

(3)芳香族化合物合成路線

誤點查正請指出下列各說法的錯因

⑴逆合成分析法可以簡單表示為基礎原料-中間體∏f中間體If目標化

合物。

錯因：逆合成分析法從目標化合物出發(fā)，經反應中間體，最后到基礎原料。

(2)為減少污染，有機合成不能使用輔助原料，不能有副產物。

錯因：可以使用輔助原料，且可以產生無毒副產物等。

(3)通過加成反應不能引入碳碳雙鍵官能團。

錯因：煥丁與H2(l：1)發(fā)生加成反應可得碳碳雙鍵。

(4)酯基官能團只能通過酯化反應得到。

錯因：可以通過酯的醇解(酯交換)得到。

(5)由CH3CH3-*CH3CH2Cl-CH2=CH2-CH3CH2OH的轉化過程中，經過的

反應類型是取代反應T消去反應T氧化反應。

錯因：CH2=CH2—CH3CH2OH的反應為加成反應。

課堂精講答疑

1.有機合成中碳骨架的構建

⑴碳鏈的增長

①與HCN的加成反應；②加聚或縮聚反應；③酯化反應。

(2)碳鏈的減短

①脫竣反應：R-COONa+NaOH-^→R-H+Na2CO3o

②氧化反應

^pCH2CH3KMnoI(H+),COOH

+

KMnO4(H)

R-CH=CH2------------------→RCOOH+CO2Io

③酯類、糖類、蛋白質等的水解反應。

j2

④燒的裂化或裂解反應：C16H34≡≡÷CsH∣8+CsHl6O

(3)常見碳鏈成環(huán)的方法

①二元醇成環(huán)

濃

H2SO4

HOCH2CH2OH——-->H2C------CH2

如?)/+H√)o

②羥基酸酯化成環(huán)

O

Il

CH2--------C

()?+H2O

“八"、TT、1八TT濃硫酸/"

/H()(CH2)3—C—OH、吸、LJ___口

如'3ACH2—CH2

③二元竣酸成環(huán)

CH2-CH2

+H2O

,HO()CCH;CH9C()()H濃“so；?∕?

如πΛOOO

④氨基酸成環(huán)

C)

H2NCH2CH2C()()H—>NH——C+

如CH2-CH2H2Oo

2.有機合成中官能團的轉化

⑴官能團的弓I入

引入官能團引入方法

①煌的取代；

碳鹵鍵②不飽和燒與HX、X2的加成；

③醇與氫鹵酸(HX)取代

①烯;?與水加成；

②醛、酮與氫氣加成；

羥基

③鹵代燃在堿性條件下水解；

④酯的水解

①某些醇或鹵代睡的消去；

碳碳雙鍵

②快燒不完全加成

醛基或酮裝基醇的催化氧化

①醛基氧化；

②酯、酰胺基的水解；

竣基

③含一CIhOH結構的醇、苯的同系物(與苯環(huán)直接相連的

碳上有氫原子)被酸性高鎰酸鉀溶液氧化

(2)官能團的消除

①通過加成反應消除不飽和鍵(雙鍵、三鍵等)。

②通過消去、氧化或酯化反應等消除羥基。

③通過加成或氧化反應等消除醛基。

④通過水解反應消除酯基、酰胺基、碳鹵鍵。

(3)官能團數(shù)目的改變

如①CH3CH2OH—道去"。>CH2=CH2--與二加成>X-CH2CH2—

χJS?H0-CH2CH2-OHo

(4)官能團位置的改變

工消去H2O與HCI加成

如

CH3CH2CH2OH--------------÷CH3CH=CH2―-——--?

CH3CHCICH3^?CH3CH(OH)CH30

3.有機合成中常見官能團的保護

(1)酚羥基的保護：因酚羥基易被氧化，所以在氧化其他基團前可以先使其與

NaOH反應，把一OH變?yōu)椤狾Na將其保護起來，待氧化后再酸化將其轉變?yōu)?/p>

-OHo

(2)碳碳雙鍵的保護：碳碳雙鍵也容易被氧化，在氧化其他基團前可以利用其

與HCl等的加成反應將其保護起來，待氧化后再利用消去反應轉變?yōu)樘继茧p鍵。

('H

⑶氨基(一NH2)的保護：如在利用對硝基甲苯(3Na)合成對氨基

苯甲酸

NH2<3^C()()H)的過程中應先把一CH3氧化成_c。。H之后，再把

—N02還原為一NH2,防止當KMno4氧化一CH3時，一NH2(具有還原性)也被氧

化。

題組鞏固提升

角度一根據(jù)題給信息設計合成路線

1.已知在一定條件下可實現(xiàn)下列轉變:

下面是采用逆推法設計乙酰水楊酸的合成線路:

OH

=>A=>B=>

=>C=>D=>CH3CH2OH

請寫出適當?shù)闹虚g有機物A、B、CsD的結構簡式:

A：；B：

CH3CHO

NaOHZHO

2.已知：ΦRCHO+CFhCHO-------------2-->