高考化学一轮复习 第36讲 高分子化合物 有机合成课件.ppt

第36讲高分子化合物有机合成 一 高分子化合物 一 高分子化合物简介1 高分子化合物可分为 天然高分子化合物和 合成高分子化合物 2 大部分高分子化合物是由低分子通过 聚合反应制得的 所以也常称为 聚合物或 高聚物 3 表述方式 以聚乙烯为例 1 结构简式 教材研读 2 链节 高分子化合物中化学组成相同 可重复的最小单位 聚乙烯的链节为 ch2 ch2 3 聚合度 n 高分子链中含有 链节的数目 4 单体 能合成高分子化合物的低分子化合物 聚乙烯的单体是ch2ch2 4 结构特点 a 线型 链状 结构 b 支链型结构 c 体型 网状 结构 5 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 则不容易溶解 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 加热到一定温度范围时开始软化 直到熔化成流动的液体 冷却后又变成固体 例如聚乙烯塑料 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 3 强度高分子材料的强度一般都较大 这与高分子化合物的相对分子质量大 分子间作用力强有密切关系 4 电绝缘性高分子化合物链里的原子是以共价键结合的 一般不易导电 此外 有的高分子材料还具有耐化学腐蚀 耐热 耐磨 耐油 不透水 等性能 但是 高分子材料也有易燃烧 易老化 废弃后不易分解等缺点 二 合成材料我们常说的三大合成材料是指 塑料 合成纤维 合成橡胶 1 塑料 2 合成纤维 1 纤维 2 常见合成纤维 3 合成橡胶 1 橡胶的分类根据来源不同 橡胶可分为天然橡胶和合成橡胶 2 合成橡胶a 合成橡胶的原料 以石油 天然气为原料 b 合成橡胶的性质 具有高弹性 绝缘性 气密性 耐油 耐高温或耐低温等性能 3 常见合成橡胶 自测1写出下列反应的化学方程式并指出反应类型 1 由苯乙烯合成聚苯乙烯 2 由对苯二甲酸与乙二醇合成涤纶 3 由2 氯 1 3 丁二烯合成氯丁橡胶 答案 1 n加聚反应 2 nhoch2ch2oh 2n 1 h2o缩聚反应 3 加聚反应 自测2填写下列空白 1 的单体是和 2 的单体是 3 的单体是和 4 的单体是和 答案 1 hoch2ch2oh 2 ch3ch oh cooh 3 hcho 4 h2n ch2 6 nh2hooc ch2 4 cooh 二 有机合成1 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 低污染 2 应尽量选择 步骤少 产率高的合成路线 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 要按一定的反应顺序和规律引入官能团 不能臆造不存在的反应 2 常见合成路线 1 一元合成路线r chch2 r ch2 ch2ohr ch2 cho r ch2 coohr ch2 coor 2 二元合成路线如ch2ch2ch2x ch2xho ch2 ch2 ohohc chohooc coohrooc coor 3 芳香化合物合成路线如 自测3由ch3ch3 ch3ch2cl ch2ch2 ch3ch2oh的转化过程中 涉及的反应类型是 a 取代反应 加成反应 氧化反应b 裂解反应 取代反应 消去反应c 取代反应 消去反应 加成反应d 取代反应 消去反应 裂解反应 c 答案cch3ch3 ch3ch2cl 氯原子取代了乙烷分子中的一个氢原子 该反应为取代反应 ch3ch2cl ch2ch2 消去了氯原子和 碳原子上的一个氢原子 该反应为消去反应 ch2ch2 ch3ch2oh 两个碳原子上分别加了一个氢原子和一个羟基 该反应为加成反应 自测4请设计以ch2chch3为主要原料 无机试剂任用 制备ch3ch oh cooh的合成路线流程图 须注明反应条件 例 由乙醇合成聚乙烯的反应流程图可表示为 ch3ch2ohch2ch2 ch2 ch2 答案ch2chch3 三 有机化学反应类型1 取代反应 有机物分子中的某些原子或原子团被其他原子或原子团所 替代的反应 1 卤代反应烷烃在 光照下与卤素单质 气体 发生取代反应 苯在催化剂的作用下与 液态卤素单质发生取代反应 苯的同系物在光照下 侧链上的氢与卤素单质 气体 发生取代反应 苯的同系物在催化剂的作用下 苯环上的氢与液态卤素单质发生取代反应 2 硝化反应 苯和苯的同系物在加热及浓硫酸作用下与浓硝酸发生取代反应 3 磺化反应 苯和苯的同系物在加热时与浓硫酸发生取代反应 4 酯化反应 醇和酸在加热和浓硫酸的作用下发生取代反应生成酯和水 5 水解反应 含有 x 卤素原子 等官能团的有机物在一定条件下可与水反应 2 加成反应 有机物分子中 双键 或三键 两端的碳原子与其他原子或原子团直接结合生成新的化合物的反应 1 与氢气加成 碳碳双键 碳碳三键 苯环 醛基 酮中的 羰基在催化剂的作用下能够和氢气发生加成反应 2 与卤素单质加成 碳碳双键 碳碳三键与卤素单质发生加成反应 3 与卤化氢加成 碳碳双键 碳碳三键在催化剂的作用下与卤化氢发生加成反应 4 与水加成 碳碳双键 碳碳三键在加热 加压以及催化剂的作用下与水发生加成反应 3 消去反应 有机物在一定条件下 从一个分子中脱去一个或几个小分子 如水或卤化氢 而生成含 不饱和键的化合物的反应 1 卤代烃在 氢氧化钠乙醇溶液中加热发生消去反应 2 醇在浓硫酸和一定温度下能发生消去反应 4 氧化反应 有机物 加氧或脱氢的反应 1 有机物燃烧 除少数有机物 ccl4 外 绝大多数有机物都能燃烧 2 催化氧化 醇 与羟基相连的碳原子上有氢 在催化剂作用下可以发生脱氢氧化 醛基能够被银氨溶液或新制的氢氧化铜氧化 3 与其他氧化剂反应苯酚可以被空气中的氧气氧化 碳碳双键 碳碳三键 苯的同系物 与苯环相连的碳原子上有氢 醛基能够被酸性高锰酸钾溶液氧化 5 还原反应 有机物加氢或脱氧的反应 含有碳碳双键 碳碳三键 醛基等官能团的有机物与氢气的加成均属于还原反应 6 加聚反应 含有碳碳双键 碳碳三键的不饱和化合物在催化剂的作用下生成高分子化合物的反应 7 缩聚反应 单体之间结合成高分子化合物 同时生成小分子的反应 8 显色反应 1 苯酚与fecl3溶液反应显紫色 2 淀粉溶液与碘反应显蓝色 3 蛋白质 分子中含有苯环 与浓hno3反应显黄色 自测5下列过程中所发生的化学变化属于取代反应的是 用光照射甲烷与氯气的混合气体 乙烯通入溴水中 在镍作催化剂的条件下 苯与氢气反应 苯与液溴混合后撒入铁粉 a b c d d 答案d 中发生取代反应 中发生加成反应 中发生加成反应 中发生取代反应 自测6按要求填写下列空白 1 ch3chch2 反应类型 2 ch3chch2 cl2 hcl 反应类型 3 ch2chchch2 反应类型 4 br2 反应类型 5 反应类型 6 ch3chch2ch3cooh 反应类型 答案 1 cl2加成反应 2 取代反应 3 br2加成反应 4 加成反应 5 nch2chcl加聚反应 6 co2氧化反应 考点突破 考点一有机合成的方法 考点二单体与高聚物的互推规律 1 有机合成的分析方法 1 正合成分析法 采用正向思维方法 从已知原料入手 找出合成所需要的直接或间接的中间体 逐步推向待合成的有机物 其思维程序是 原料 中间体 产品 2 逆合成分析法 采用逆向思维方法 从产品的组成 结构 性质入手 找出合成所需要的直接或间接的中间体 逐步推向未知原料 其思维程序是 产品 中间体 原料 如由乙烯合成草酸二乙酯 其思维过程概括如下 考点一有机合成的方法 具体路线 3 综合比较法 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进行比较 从而得到最佳的合成路线 2 常见碳链成环的方法 1 二元醇成环如hoch2ch2oh h2o 2 羟基酸酯化成环如2hoch2ch2cooh 2h2o 3 二元羧酸成环如hoocch2ch2cooh h2o 4 氨基酸成环 如h2nch2ch2cooh h2o3 有机合成中官能团衍变的方法 1 官能团的引入 引入碳碳双键引入碳碳双键的方法有醇的消去 卤代烃的消去 炔烃的不完全加成 引入羟基引入羟基的方法有卤代烃的水解 烯烃与水的加成 醛 酮 的加成 酯的水解 引入卤素原子引入卤素原子的方法有烷烃或苯及其同系物的卤代 不饱和烃与hx x2的加成 醇与氢卤酸的取代 2 官能团的消除可通过加成消除不饱和键 可通过醇的消去 醇的氧化或醇的酯化消除羟基 可通过还原或氧化消除醛基 可通过消去或取代消除卤素原子等 3 官能团的转化 以乙烯为起始物 典例1 2015北京理综 25 张 烯炔环异构化反应 被 namereac tions 收录 该反应可高效构筑五元环状化合物 r r r 表示氢 烷基或芳基 合成五元环有机化合物j的路线如下 已知 1 a属于炔烃 其结构简式是 2 b由碳 氢 氧三种元素组成 相对分子质量是30 b的结构简式是 3 c d含有与b相同的官能团 c是芳香族化合物 e中含有的官能团是 4 f与试剂a反应生成g的化学方程式是 试剂b是 5 m和n均为不饱和醇 m的结构简式是 6 n为顺式结构 写出n和h生成i 顺式结构 的化学方程式 答案 1 2 hcho 3 碳碳双键 醛基 4 naoh醇溶液 5 6 解析由j的结构简式 结合题中构筑五元环状化合物的信息可推知i为 逆推出n为 h为 m为不饱和醇 则m为 b由c h o三种元素组成 相对分子质量是30 只能是 则a为 由题中信息可知 c为 d为ch3cho 结合已知可得e为 则f为 f与br2的ccl4溶液发生加成反应生成g g在naoh醇溶液 加热条件下发生消去反应生成 酸化后得h 1 1工业上用甲苯生产对羟基苯甲酸乙酯 其生产过程如下 abc据合成路线填写下列空白 1 有机物a的结构简式 b的结构简式 2 反应 属于反应 反应 属于反应 3 和 的目的是 4 写出反应 的化学方程式 答案 1 2 氧化酯化 或取代 3 保护酚羟基 防止被氧化 4 解析反应 是甲苯的卤代反应 结合反应 的产物可推知a为 反应 为引入羧基的反应 则b为 顺推可知c为 1 2pmma也叫亚克力或者亚加力 其分子式是 c5h8o2 n 其实就是有机玻璃 化学名称为聚甲基丙烯酸甲酯 某同学从提供的原料库中选择一种原料x 设计合成高分子亚克力的路线如下图所示 原料库 a ch2chch3b ch2chch2ch3c d 已知 r r 表示烃基 请回答 1 原料x是 填序号字母 2 的反应条件是 的反应类型是 d中含有的官能团的名称是 3 反应 的化学方程式是 反应 的化学方程式是 4 c有多种同分异构体 其中分子中含有 结构的共有 种 5 某同学以丙烯为原料设计了合成中间体d的路线 丙烯 d 得到d的同时也得到了另一种有机副产物m 请你预测m可能的结构简式是 答案 1 c 2 naoh水溶液 加热加聚反应羧基 羟基 3 2ag nh3 2oh 2ag 3nh3 h2o ch3oh h2o 4 6 5 ch3ch2ch oh cooh 解析结合流程和目标产物可知e为甲基丙烯酸 利用该物质的碳骨架可知原料x为2 甲基丙烯 反应 为加成反应 得到的a为 结合反应 的条件可知a b为溴代烃的水解反应 故反应 的反应条件是naoh水溶液 加热 反应 是醇的催化氧化 故c为 则d为 4 物质c的分子式为c4h8o2 分子中含有 结构的物质 为羧酸或酯类 其中羧酸类有2种 酯类有4种 共6种同分异构体 5 丙烯与hbr加成得到1 溴丙烷和2 溴丙烷 二者经水解 催化氧化 加成 与hcn反应 水解分别得到和 所以副产物m的结构简式为 聚合时找准结合点 反推单体时找准分离处 结合点必为分离处 1 由单体推断高聚物 1 单烯烃型单体加聚时 断开双键 键分两端 添上括号 n写后面 如 2 二烯烃型单体加聚时 单变双 双变单 破两头 移中间 添上括号 n写后面 如 3 分别含有一个双键的两种单体聚合时 双键打开 中间相连 添上括 考点二单体与高聚物的互推规律 号 n写后面 如 2 由高聚物推导单体的方法 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 的聚合物 其合成单体必为一种 将两个半键闭合即可 如的单体为 2 凡链节主链有四个碳原子 无其他原子 且链节无双键的聚合物 其单 体必为两种 在中央画线断开 然后半键闭合即可 如的单体为ch2ch2和 3 凡链节主链上只有碳原子 并存在碳碳双键结构的高聚物 按规律 凡双键 四个碳 无双键 两个碳 画线断开 如的单体是和 2 缩聚产物单体的判断方法 1 酯类高聚物中含有 它的单体有两种 从中间断开 恢复为 恢复为 如的单体为和 2 酰胺类高聚物中含有 它的单体有两种 将c n键断开 在亚氨基氮原子上加氢 在羰基碳原子上加羟基即得高聚物的单体 如h 的单体是和 结构为的高聚物 其合成单体必为一种 将括号和聚合度去掉即得高聚物的单体 如的单体为 3 酚醛树脂是由酚类和醛类缩聚而成的 链节中有酚羟基的结构 如的单体是和hcho 典例2下图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 答案5 hooc cooh hooc ch2 cooh解析从中的c o处断开 再加上相应的原子或原子团即可得到单体 ho ch2 ch2 oh hooc cooh hooc ch2 cooh 方法指导找单体时 一定要先判断高聚物是加聚产物还是缩聚产物 然后运用逆向思维反推单体 找准分离处 聚合时的结合点必为分离