课时3有机合成及其应用合成高分子化合物.ppt

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1、课时3 有机合成及其应用、合成高分子化合物,1有机高分子化合物 高分子化合物是相对小分子而言的，简称 。大部分高分子化合物是由小分子通过聚合反应制得的，所以常被称为聚合物或高聚物。 链节： 。 聚合度： 。 单体： 。,高分子,高分子化合物中重复的结构单元,链节的重复次数，符号为n,能够合成高分子化合物的小分子物质,2加聚反应和缩聚反应 (1)加聚反应 A定义：由不饱和的单体加成聚合生成高分子化合物的反应。 B产物特征：高聚物与单体具有相同的组成，生成物一般为线型结构。,C反应类型 a聚乙烯类(塑料纤维),b聚二烯类(橡胶) R可为H、Cl、CH3等。,c混聚：两种或两种以上单体加聚： nCH

2、2=CHCH=CH2nCH2=CHCN d聚乙炔类：nCHCH,(2)缩聚反应 A定义：单体间相互作用生成高分子，同时还生成小分子(如水、氨、卤代氢等)的聚合反应。 B产物特征：高聚物和小分子，高聚物与单体有不同组成。 C反应类型,a聚酯类：OH与COOH间的缩聚 nHOCH2CH2OHnHOOCCOOH nHOCH2CH2COOH,b聚氨基酸类：NH2与COOH间的缩聚,c酚醛树脂类,合成高分子材料中， 、 和 应用最广泛，被称为“三大合成材料”。 1塑料 塑料的主要成分是 ，含有少量使其具有特定性能的加工助剂，如增塑剂、防老化剂，其分类如下：,塑料,合成纤维,合成橡胶,合成树脂,2合成纤维

3、 (1)合成纤维：利用 为原料制成单体，再经聚合反应而制成的纤维。其原料本身不是纤维。 (2)人造纤维：利用 为原料如芦苇、甘蔗渣、短棉、木材等经化学加工和纺织而制成的纤维。它是利用原料本身所含的纤维素而制得的纤维。,石油、天然气、煤和农副产品,天然纤维,(3)合成纤维中，维纶具有较好的吸湿性，被称为“ ”；涤纶目前产量占第一位，它是用对苯二甲酸与乙二醇在催化剂作用下产生的，反应的化学方程式为：,尼龙,3. 合成橡胶 (1)橡胶的分类,(2)合成橡胶 a原料：以石油、天然气为原料，以 和 等为单体，聚合而成。 b性能：具有高弹性、绝缘性、气密性、耐油、耐高温或耐低温等性能。,二烯烃,烯烃,(3

4、)几种常见的合成橡胶,4. 功能高分子的含义 在天然或合成高分子的 上引入某种功能原子团，使其显示出在光、电、磁、声、热、化学、生物、医学等方面的特殊功能的高分子。,主链或支链,5. 复合材料 (1)含义 指两种或两种以上材料组合成的一种新型材料。其中一种材料作为 ，其他材料作为 。 (2)复合材料的性能 具有 、 、耐高温、耐腐蚀等优异性能，在综合性能上超过了单一材料。,基体,增强体,强度高,质量轻,【例1】 (2008海南化学，17)A、B、C、D、E均为有机化合物，它们之间的关系如下图所示(提示： 在酸性高锰酸钾溶液中反应生成 RCOOH和RCOOH，其中R和R为烷基)。,回答下列问题：

5、 (1)直链化合物A的相对分子质量小于90，A分子中碳、氢元素的总质量分数为0.814，其余为氧元素，则A的分子式为_； (2)已知B与NaHCO3溶液完全反应，其物质的量之比为12，则在浓硫酸的催化下，B与足量的C2H5OH发生反应的化学方程式是_， 反应类型为_；,(3)A可以与金属钠作用放出氢气，能使溴的四氯化碳溶液退色，则A的结构简式是_； (4)D的同分异构体中，能与NaHCO3溶液反应放出CO2的有_种，其相应的结构简式是_。,解析：在A中氧元素的质量分数为0.186，若A的相对分子质量为90，则氧原子的 量为： 1，由此推出A中含有1个氧原子，则A的相对分子质量为 86。A能与金

6、属钠作用放出H2，能使Br2的CCl4溶液退色，可知A中 有羟基和双键，由D的分子式知C是含有2个C的酸即乙酸，则B含有3个C且有2 个COOH，由以上可以推出A的结构简式 ，分子 式：C5H10O，B为HOOCCH2COOH。D是CH3COOC2H5，属于酸的同分异构体 的是CH3CH2CH2COOH和 。,答案：(1)C5H10O (2)HOOCCH2COOH2C2H5OH C2H5OOCCH2COOC2H52H2O 酯化反应(或取代反应) (3)CH3CHCHCH2CH2OH (4)2 CH3CH2CH2COOH、(CH3)2CHCOOH,1有机合成的过程 (1)有机合成的概念 有机合成

7、指利用简单、易得的原料，通过有机反应，生成具有特定结构和功能的有机化合物。,(2)有机合成的任务 有机合成的任务包括目标化合物分子骨架的构建和官能团的转化。其过程示意图如下：,2有机合成的分析方法 (1)正合成法 (2)逆合成法 (3)正逆结合法 采用综合思维的方法，将正向或逆向推导出的几种合成途径结合起来，从而得到最佳合成路线。,3. 有机合成途径和路线选择的基本要求 (1)起始原料要廉价、易得、低毒性、低污染。 (2)应尽量选择步骤最少的合成路线。步骤越少，最后产率越高。 (3)合成路线要符合“绿色环保”的要求。 (4)有机合成反应要操作简单、条件温和、能耗低、易于实现。 (5)要按一定的

8、反应顺序和规律引入官能团，不能臆造不存在的反应事实。,4官能团及碳链的变化 (1)官能团的引入 引入羟基(OH)：烯烃与水加成，卤代烃水解，酯的水解，醛、酮与H2加成等； 引入卤原子(X)：烃的取代，不饱和烃与卤素(X2)、HX的加成，醇与HX的取代等； 引入双键：醇或卤代烃的消去，炔烃的加成，醇的氧化等。,(2)官能团的消除 通过加成消除不饱和键； 通过加成(加H)或氧化(加O)消除醛基； 通过消去或氧化或酯化等消去羟基。,(3)官能团的衍变 利用衍生关系引入官能团，如伯醇 通过化学反应增加官能团 通过某种手段，改变官能团位置,(4)碳链的增长或缩短 增长：有机物与HCN加成；单体通过加聚或

9、缩聚等。 减少：烃的裂化或裂解，脱羧反应(如制CH4)，苯的同系物的氧化，烯烃的氧化等。,1(2008全国，29)A、B、C、D、E、F、G、H、I、J均为有机化合物。根据以下框图，回答问题：,(1)B和C均为有支链的有机化合物，B的结构简式为_； C在浓硫酸作用下加热反应只能生成一种烯烃D， D的结构简式为：_。 (2)G能发生银镜反应，也能使溴的四氯化碳溶液退色，则G的结构简式为 _。 (3)的化学反应方程式是_； 的化学反应方程式是_。,(4)的反应类型是_，的反应类型是_， 的反应类型是_。 (5)与H具有相同官能团的H的同分异构体的结构简式为_。,解析：(1)根据框图，A水解生成羧酸

10、B和醇C，由于B中有支链，因此B的结构简式为 ，而C为丁醇，又由于C有支链，且其消去反应生成一种烯烃D，因此C为 或 ，则D的结构简式为,(D)在光照条件下和Cl2发生取代反应，再结合G能发生银镜反应，可推得E、F、G的结构简式分别为： G与新制Cu(OH)2反应生成H： 。,(3)H和CH3OH发生酯化反应生成I： ，I再发生加聚反应生成J，方程式为： 而反应为在NaOH的水溶液中发生卤代烃的水解反应。方程式为：,(4)为酯的水解反应。为烃的取代反应。为醛的氧化反应 (5)H的结构简式为： ；因此符合条件的同分异构体 有：,(4)水解反应 取代反应 氧化反应 (5)CH2CHCH2COOH，

11、CH3CHCHCOOH,【例2】 下面是一种线型高分子的一部分： 由此分析，这种高分子化合物的单体至少有_种，它们的结构简式为_。,解析：从本题所示的高分子化合物的长链结构中可以看出多处出现类似酯结构 的 结构单元，所以这种高分子化合物是由酸与醇缩聚而成的聚酯。 据长链可以得知结合处为 ，则断裂处亦为 ，断裂 后 部分加羟基，其余部分加氢，从左到右可依次得出它们的结构简 式。,1加聚高聚物 (1)凡链节的主链只有两个碳原子(无其他原子)的高聚物，其合成单体为一种，将两个半键闭合即可。如： ， 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，在正中央划

12、线断开，然后两个半键闭合即可。 如： 的单体为 。,(3)凡链节主链中只有碳原子，并存在CC双键结构的高聚物，其规律是：“凡双键，四个碳；无双键，两个碳”划线断开，然后将两个半键闭合，即单双键互换。,2缩聚高聚物 (1)凡链节为 结构的高聚物，其合成单体必为一种。在亚氨基上加氢，在羰基碳上加羟基，即得高聚物单体。,(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，若两侧为不对称性结构的，其单体为两种；在亚氨基上加氢，羰基碳原子上加羟基，即得高聚物单体。,(3)凡链节中间(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，羰基碳原子加羟基，氧原子上加氢原子，即得高聚物

13、单体。,(4)高聚物 其链节中的CH2来自于甲醛，故合成单体 为,2某高聚物的结构片断如下： 下列分析正确的是( ) A它是缩聚反应的产物 B其单体是CH2=CH2和HCOOCH3 C其链节是CH3CH2COOCH3 D其单体是CH2=CHCOOCH3,解析：首先要明确由于主链上没有特征基团，如“CH2”、“COOCH2” 和“CONH”等，因此该高聚物应是加聚产物。再根据加聚反应的特点去 分析，若主链内只有CC键，这两个碳原子为一链节，取这个片断，将CC链 变为有C=C键，就找到合成这种高分子的单体。若主链内有C=C键，则以 C=C为中心取四个碳原子为一个片断，变C=C键为CC键，把原来与C

14、=C 键相邻的单键变为双键，即找到单体。本题属于第一种情况，主碳链只有CC 键，因此其单体是CH2=CHCOOCH3。链节是该高聚物最小的重复单位， 应为 。 答案：D,3. 以石油裂解气为原料，通过一系列化学反应可得到一种重要的化工产品增塑剂G，如下图所示。,请完成下列各题： (1)写出反应类型：反应_，反应_。 (2)写出反应条件：反应_，反应_。 (3)反应的目的是_。 (4)写出反应的化学方程式：_。,(5)B被氧化成C的过程中会有中间产物生成，该中间产物可能是_ (写出一种物质的结构简式)，检验该物质存在的试剂是_。 (6)写出G的结构简式_。,解析：1,3丁二烯(CH2=CHCH=

15、CH2)经过反应生成A，然后转化成了C是氧化反应，所以是加成反应，是消去反应，安排这两步反应的目的是防止碳碳双键被氧化；从物质的组成、结构及反应条件看，反应是CH2=CHCH3中饱和碳原子上的取代反应，反应是加成反应，反应是取代反应，HOCH2CH2CH2OH和E到G的反应是以酯化反应形式进行的缩聚反应。,答案：(1)加成反应 取代反应 (2)NaOH/醇溶液(或KOH/醇溶液) NaOH/水溶液 (3)防止碳碳双键被氧化 (4)CH2=CHCH2BrHBr CH2BrCH2CH2Br (5)HOCH2CHClCH2CHO(或OHCCHClCH2CHO或OHCCHClCH2COOH，任选一种答案即可) 新制氢氧化铜悬浊液 (6) ,点击此处进入 作业手册,