1、第五单元 高分子化合物 有机合成及推断,一 合成高分子化合物,二 高聚物单体的判断,教材研读,突破一 有机合成题的解题思路,突破二 有机推断题的解题策略,重难突破,一、合成高分子化合物 (一)有机高分子的组成与分类 1.有机高分子 (1)合成有机高分子是用化学方法合成的、相对分子质量高达几万乃至 几百万的有机化合物。,教材研读,(2)有机高分子的组成 单体:在聚合反应中,我们通常将用以形成高分子化合物的小分子称为 单体,如形成高分子 的单体是 CH2 CH2 。 链节:将高分子化合物中不断重复的基本结构单元称为链节,如高分子 的链节为 CH2CH2 。 聚合度:链节的数目称为聚合度,用“n”表
2、示。由于高分子材料是由许 多相同或不同聚合度的长链构成的,所以有机高分子材料是 混合物 。,2.有机高分子化合物的分类 (1)天然有机高分子化合物:淀粉、纤维素(如棉花)、蛋白质、天然橡胶等。 (2)三大合成有机高分子: 塑料 、 合成纤维 、 合成橡胶 。 (二)有机高分子化合物的结构和性质,1.有机高分子化合物的结构特点 (1)有机高分子化合物有两种最基本的结构类型,即线型(链状)结构和体 型(网状)结构,线型结构的高分子有的 带支链 ,有的 不带支链 。,(2)结构呈链状的高分子是 线型 高分子,这种高分子中,多条链之 间能以分子间作用力紧密结合,因此,其相对分子质量越大,相互作用的 分
3、子间作用力就越 强 。 (3)高分子链上若有能起反应的官能团,当它跟别的单体或物质发生反,应时,高分子链之间形成化学键,产生一些交联,形成体型网状结构。例 如 硫化橡胶 。,2.有机高分子化合物的基本性质 (1)溶解性 线型结构的有机高分子(如有机玻璃) 能 溶解在适当的溶剂里,但 溶解过程比小分子缓慢。 体型结构的有机高分子(如橡胶)则 不 易溶解,只是有一定程度的 胀大。 (2)热塑性和热固性 线型高分子具有 热塑性 ,加热到一定温度开始 软化 ,直到 熔化成流动的液体。例如聚氯乙烯塑料等。,体型高分子具有 热固性 ,经加工成型后就不会受热熔化。例如 酚醛塑料等。 (三)有机高分子的合成
4、有机高分子化合物主要通过聚合反应得到,聚合反应包括 加聚 反应和 缩聚 反应两种。 (1)加聚反应(只有高分子化合物生成,没有小分子物质生成),如:,(2)缩聚反应既有高分子化合物生成,又有小分子物质(如H2O、NH3等) 生成,如:,二、高聚物单体的判断 1.加聚产物单体的判断方法 (1)凡链节的主链只有两个碳原子(无其他原子)的高聚物,其单体为一 种,将两个半键闭合即可。 如: 的单体是 。,(2)凡链节主链有四个碳原子(无其他原子),且链节无双键的高聚物,其 单体为两种,在正中间画线断开,然后将两个半键闭合即可。 如: 的单体为 、 。 (3)凡链节主链中只有碳原子,并存在碳碳双键结构的
5、高聚物,其规律是 “凡双键,四个碳;无双键,两个碳”画线断开,主链有四个碳原子的单双 键互换。,如: 的单体是 CH2 CHCH CH2 和 。,2.缩聚产物单体的判断方法 (1)凡链节为NHRCO结构的高聚物,其合成单体必为一种。在 亚氨基(NH)上加氢,在羰基碳上加羟基,即得高聚物的单体。 如:H NHCH2CO nOH的单体为H2NCH2COOH。 (2)凡链节中间(不在端上)含有肽键的高聚物,从肽键中间断开,两侧为 不对称结构的,其单体为两种;在亚氨基上加氢,羰基碳上加羟基,即得高 聚物单体。,如:H OH的单体是H2NCH2 COOH和H2NCH2CH2COOH。 (3)凡链节中间(
6、不在端上)含有 (酯基)结构的高聚物,其合成 单体为两种,从 中间断开,羰基碳上加羟基,O上加氢,即 得高聚物单体。,如:HO H的单体为HOOCCOOH和 HOCH2CH2OH。 (4)高聚物 其链节中的CH2来自甲醛,单体为和HCHO。,1.聚维酮碘的水溶液是一种常用的碘伏类缓释消毒剂,聚维酮通过氢键 与HI3形成聚维酮碘,其结构表示如下:(图中虚线表示氢键)下列说法 的是 ( B ),A.聚维酮的单体是 B.聚维酮分子由(m+n)个单体聚合而成 C.聚维酮碘是一种水溶性物质 D.聚维酮在一定条件下能发生水解反应,2.下列单体中,能在一定条件下发生加聚反应生成 的是 ( C ) A. CH
7、2 CHCl B. C.CH2 CHCl和CH2 CH2 D.,3.能源、信息、材料是新科技革命的三大支柱,现有一种叫HEMA的材 料,是用来制备软质隐形眼镜的,其结构简式为 , 则合成它的单体为 ( B ) A. CH3CH CHCOOH、CH3CH2OH B. 、HOCH2CH2OH,C. CH2 CHCH2COOH、HOCH2CH2OH D.,4.聚苯乙烯的结构简式为 ,试回答下列问题: (1)聚苯乙烯的链节是 ,单体是 。 (2)实验测得某聚苯乙烯的相对分子质量(平均值)为52 000,则该高聚物 的聚合度n为 。 (3)已知聚苯乙烯为线型结构的高分子化合物,试推测:聚苯乙烯 (填“能
8、”或“不能”)溶于CHCl3,具有 (填“热塑”或“热 固”)性。,答案 (1) (2)500 (3)能 热塑,突破一 有机合成题的解题思路有机合成路线的推导,一般有两种方法:一是“正推法”;二是“逆 推法”。比较常用的是“逆推法”,该方法的思路是: (1)首先确定所要合成的有机产物属何种类别,以及题中所给定的条件 与所要合成的有机物之间的关系。,重难突破,(2)以题中要求最终产物为起点,考虑这一有机物如何从另一有机物甲 经过一步反应而制得。如果甲不是所给的已知原料,再进一步考虑甲又 是如何从另一有机物乙经一步反应而制得,一直推导到题目中给定的原 料为止。 (3)在合成某一种产物时,可能会产生
9、多种不同的方法,应当在兼顾原料 省、操作易、产率高、污染小的前提下选择最合理、最简单的方法。,典例1 高分子化合物PTT是一种性能优异的新型纤维,是当前国际上 最新开发的热门高分子材料。PTT的一种合成路线如下:已知:R1CHO+R2CHCHO,(1)已知AB是加成反应,则B的结构简式为 ,C分子中含有的 官能团是 。 (2)用系统命名法给有机物D进行命名: 。 (3)芳香烃E的相对分子质量为106,E的一氯代物只有2种,则E的结构简 式为 。 (4)EF的反应类型为 反应,合成PTT的化学方程式为 。,(5)有机物I的同分异构体有很多,写出同时符合下列条件的所有同分异 构体的结构简式 。 含
10、有苯环 核磁共振氢谱有三个峰,答案 (1)CH3CHO CHO、OH(或醛基、羟基) (2)1,3-丙二醇 (3) (4)取代 nHOCH2CH2CH2OH+,+(2n-1)H2O (5) 、 、 、 、,解析 根据题给信息知,B为醛,结构简式为CH3CHO;A发生加成反应生 成B,A为 ;C为HOCH2CH2CHO,C和氢气发生加成反应生 成D,D的结构简式为HOCH2CH2CH2OH;芳香烃E的相对分子质量为106, =810,则E的分子式为C8H10,E的一氯代物只有2种,则E的结构简 式为 ;E和氯气在光照条件下发生取代反应生成F,F和氢氧化钠,水溶液发生取代反应生成G,G能发生氧化反
11、应生成H,H能发生银镜反 应,说明G是醇、H是醛,H发生银镜反应后酸化得到I,I是羧酸,所以F为 、G为 、H为 、I为 ,D和I发 生缩聚反应生成高分子化合物 (PTT)。(1)通过以上,分析知,B为CH3CHO;C为HOCH2CH2CHO,C中官能团是醛基和羟基;(2) D为HOCH2CH2CH2OH,其名称是1,3-丙二醇;(4)E生成F的反应是取代反 应,生成PTT的方程式为nHOCH2CH2CH2OH+ +(2n-1)H2O;(5)I的同 分异构体符合下列条件:含有苯环;核磁共振氢谱有三个峰,说明含 有三种氢原子,符合条件的同分异构体的结构简式为 、,、 、 、。,知识拓展 引入官能
12、团的常见方法,1-1 伪麻黄碱(D)是新康泰克的成分之一,能够缓解由感冒引起的鼻 塞、流鼻涕和打喷嚏等症状,其中一种合成路线如下:,回答下列问题: (1)伪麻黄碱(D)的分子式为 ;B中含有的官能团有 (写名称)。 (2)写出BC反应的化学方程式: ,CD的反应类型为 。,(3)B的消去反应产物可以用于合成高分子化合物E,请写出E的结构简 式: 。,(4)写出满足下列要求的A的同分异构体的结构简式: 。 能发生银镜反应;苯环上的一氯代物有两种,其核磁共振氢谱有4组 峰,且峰面积之比为6211。,(5)已知:RCOOH 。参照上述合成路线,设计一条以苯和乙 酸为起始原料制备 的合成路线。,答案
13、(1)C10H15NO 羰基和溴原子 (2) +CH3NH2 + HBr 还原反应 (3),(4) 、 (5)CH3COOH,解析 本题考查有机物的合成与推断。(1)根据D的结构简式可知,其分 子式为C10H15NO;根据B的结构简式可知,其所含的官能团为羰基和溴原 子。(2)比较B的结构简式与C的分子式可知,B与CH3NH2发生取代反应 生成C,反应的化学方程式为 +CH3NH2 +HBr;比较C的结构简式与D的结构简式可,知,C发生还原反应生成D。(3)B中溴原子与邻位碳上的氢原子发生消 去反应生成含有碳碳双键的物质,其发生加聚反应得到E,E的结构简式 为 。(4)能发生银镜反应,说明分子
14、中含有醛基; 苯环上的一氯代物有两种,即苯环上有两种氢原子,其核磁共振氢谱有4 组峰,即分子中有四种氢原子,且峰面积之比为6211,则满足条件,的A的同分异构体的结构简式为 、。,突破二 有机推断题的解题策略,有机推断题的一般形式是推出有机物质,规范、准确表达,判断可能的性质。当然,有的只要求推出有机物;有的则要求根据分子式推同分异构体,确定有机物的结构;有的还要求写出有机化学方程式。由于有机化学中普遍存在同分异构现象,而有机物的分子式不能表示具体的物质,因此用语中特别强调写出有机物的结构简式。有机推断题所提供的条件有两类,一类是有机物的性质及相互关系(也可能有数据),这类题要求直接推断物质的
15、名称,并写出结构简式;另一类则通过化学计算(也告诉一些物质性质)进行推断,一般是先求出相对分 子质量,再求分子式,根据性质确定物质,最后根据题意准确表达。解推断题的特点:抓住问题的突破口,即抓住特征条件(特殊性质或特征,反应),如苯酚与浓溴水的反应和显色反应、醛基的氧化反应等。但有 机物的特征条件不多,因此还应抓住题给的关系条件和类别条件。关系 条件能告诉有机物间的联系,如A氧化为B,B氧化为C,则A、B、C必为 醇、醛、羧酸类;又如烯烃醇醛酸酯的有机物的衍变关系,能 给你一个整体概念。类别条件可给出物质的范围和类别,如气态烃为碳 原子数小于5的烃、果香味的液体为酯等。关系条件和类别条件不但
16、为解题缩小了推断的物质范围,形成了解题的知识结构,而且几个关系 条件和类别条件的组合就相当于特征条件,这是不容忽视的。总之,抓 住了突破口,按照已知条件建立的知识结构,顺藤摸瓜,问题就能迎刃而 解了。,典例2 有机物A是合成高分子树脂G和酚醛树脂的原料之一。相关的 合成路线如下图所示:已知:,. (R1、R2、R3代 表烃基) . 请回答下列问题:(1)经质谱测定,有机物A的相对分子质量为164,燃烧8.2 g有机物A, 生成标准状况下11.2 L CO2和5.4 g H2O,则A的分子式是 ,A中所含官能团的名称是 。,(2)B的结构简式为 。 (3)从该流程分析,苯酚与甲醛生成酚醛树脂的反
17、应经历两步反应, 反应类型分别为加成反应和 反应。 (4)F生成高分子树脂G的化学方程式是 。 (5)A与CH3I反应的目的是 。(6)物质A符合以下条件的同分异构体有 种。,能与NaHCO3溶液反应产生CO2气体;苯环上只有两种氢。,答案 (1)C10H12O2 碳碳双键、羟基(2) (3)缩聚(4) +(n-1)H2O(5)保护酚羟基,防止酚羟基被O3氧化 (6)11,解析 在Zn/H2O条件下O3能将碳碳双键转化为碳氧双键,生成的C与苯 酚反应转化为酚醛树脂,故推断C为甲醛,甲醛与苯酚经过两步反应,先 加成后缩聚生成酚醛树脂。由(1)可知n(A)=0.05 mol,n(C)=n(CO2)
18、=0.5 mol,n(H)=2n(H2O)=0.6 mol,再结合A的相对分子质量可推得A的分子式 为C10H12O2。高分子树脂G的合成可以采用逆推法,合成该高分子树脂 的单体F为 ,由已知信息推知D为由BD的反应条件知B为,进而推得A为。(1)A所含官能团为碳碳双键、羟 基。(2)B的结构简式为 。(3)苯酚到酚 醛树脂经历了加成反应、缩聚反应。(4)F生成高分子树脂G的化学方 程式为,+(n-1)H2O。(5)A与CH3I反应的 目的是保护酚羟基,防止酚羟基被O3氧化。(6)由题意可知A的同分异构 体中需要有羧基。如果苯环上有两个取代基,则要求取代基处于对位, 才能保证苯环上只有两种氢,
19、则结构简式为 、,共5种。如果苯环上有三个取代基,则有 、 2种结构。如果苯环上有四个取代基,即有三个甲基、一个羧基,必须为不对称结构,则其结构为,、 ,共4种。因此符合条件的共11种。,、,2-1 顺酐A(C4H2O3)是一种重要的有机化工原料,A分子具有五元环结 构。下图是由A合成有机物E和高分子化合物G的合成线路。已知: RCOOH+RCOOH(其中R、R是烃基),回答以下问题: (1)A的结构简式为 。 (2)有机物B中所含官能团的名称为 。 (3)反应的化学方程式为 ,反应类型为 。 (4)G的结构简式可能为 。 (5)有机物Y(C5H4O3)是A的同系物,具有六元环结构。参照上述合
20、成线,路及信息,写出由Y合成 的最简单的合成线路。,答案 (1) (2)羧基、碳碳双键 (3)2CH3CH2OH+HOOCCH2CH2COOH CH3CH2OOCCH2CH2 COOCH2CH3+2H2O 取代反应,(4) 、 (5) HOOCCH CHCH2COOH,解析 本题考查有机物的推断与合成。A是一种五元环状化合物且为 顺酐,结合A的分子式知,A中还含有碳碳双键,则A的结构简式为 ,故B为HOOCCH CHCOOH,C为HOOCCH2CH2COOH,C 和D反应生成E,根据E的分子式知,D是CH3CH2OH,E的结构简式为CH3 CH2OOCCH2CH2COOCH2CH3。B和水发生反应生成F,所以F为,HOOCCH2CH(OH)COOH,F发生缩聚反应得到高分子化合物G,G可能 的结构简式为 、 。,
