（全程复习方略）（安徽专用）2013版高考化学 13.2 合成高分子化合物 有机合成与推断课件 新人教版VIP

第二节合成高分子化合物有机合成与推断 三年30考高考指数 1 了解常见高分子材料的合成反应及重要应用 2 了解加成反应 取代反应 消去反应和聚合反应 一 合成有机高分子化合物1 有关高分子化合物的三个概念 1 单体 能够进行聚合反应形成高分子化合物的低分子化合物 2 链节 高分子化合物中化学组成相同 可重复的最小单位 3 聚合度 高分子链中含有链节的数目 如合成聚乙烯 的单体为 链节为 聚合度为 CH2 CH2 CH2 CH2 n 2 合成高分子化合物的两个基本反应 1 加聚反应 小分子物质以加成反应形式生成高分子化合物的反应 如氯乙烯合成聚氯乙烯的化学方程式为 2 缩聚反应 单体分子间缩合脱去小分子 如H2O HX等 生成高分子化合物的反应 如己二酸与乙二醇发生缩聚反应的化学方程式为 3 合成有机高分子化合物的性能及其应用 1 高分子化合物的分类 结构 2 常见的塑料 CH2 CH2 3 合成纤维 合成纤维包括多种物质 其中 六大纶 是指涤纶 锦纶 腈纶 丙纶 维纶 氯纶 维纶分子链上含有羟基而具有较好的吸湿性 被称为 人造棉花 4 常见的合成橡胶 二 有机合成常见的合成路线1 一元合成路线R CH CH2R CH2 CH2XR CH2 CH2OHR CH2 CHOR CH2 COOHR CH2 COOR 有关反应的化学方程式依次为 R CH CH2 HXR CH2 CH2X R CH2 CH2X NaOHR CH2 CH2OH NaX 2R CH2 CH2OH O22R CH2 CHO 2H2O 2R CH2 CHO O22R CH2COOH R CH2 COOH R OHR CH2 COOR H2O 2 二元合成路线CH2 CH2CH2X CH2XHO CH2 CH2 OHCHO CHOHOOC COOHROOC COOR有关反应的化学方程式依次为 CH2 CH2 X2CH2X CH2X CH2X CH2X 2NaOHHO CH2 CH2 OH 2NaX HO CH2 CH2 OH O2CHO CHO 2H2O CHO CHO O2HOOC COOH HOOC COOH 2ROHROOC COOR 2H2O 1 聚乙烯的链节为CH2 CH2 分析 聚乙烯的链节为 CH2 CH2 CH2 CH2是聚乙烯的单体 2 高聚物的链节和单体组成相同 结构不同 分析 单一单体形成的加聚产物的链节和单体的组成相同 两种以上的单体形成的加聚产物和缩聚产物的单体和链节的组成不同 3 聚乙烯为混合物 分析 聚乙烯 中因n值不同 而含有不同的分子 聚乙烯为混合物 4 白色污染就是白颜色物质产生的污染 分析 白色污染是指废旧塑料产生的污染 如聚乙烯 聚氯乙烯等 5 聚氯乙烯塑料可用于包装食品 分析 聚氯乙烯塑料中含有游离的氯乙烯和增塑剂 对人体有害 不能用于包装食品 有机反应的基本类型1 取代反应 有进有出 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代替的反应 2 常见的取代反应烃的卤代 芳香烃的硝化或磺化 卤代烃的水解 醇分子间的脱水反应 醇与氢卤酸的反应 酚的卤代 酯化反应 酯的水解以及蛋白质的水解等 2 加成反应 只进不出 1 加成反应 有机物分子中的不饱和碳原子与其他原子或原子团相互结合生成新化合物的反应 2 常见的加成反应 能与分子中含碳碳双键 碳碳三键的有机物发生加成反应的试剂有氢气 卤素单质 氢卤酸 水等 苯环可以与氢气加成 醛 酮可以与H2 HCN等加成 3 消去反应 只出不进 1 消去反应 在一定条件下 有机物脱去小分子物质 如H2O HX等 生成分子中含双键或三键不饱和化合物的反应 2 常见的消去反应 醇分子内脱水 卤代烃分子内脱卤化氢是中学阶段必须掌握的消去反应 醇类发生消去反应的规律与卤代烃的消去规律相似 但反应条件不同 醇类发生消去反应的条件是浓硫酸 加热 而卤代烃发生消去反应的条件是NaOH 醇 加热 或NaOH的醇溶液 要注意区分 3 有机合成中的应用在有机合成中 利用醇或卤代烃的消去反应可以在碳链上引入双键 三键等不饱和键 4 氧化反应和还原反应 氧化还原 5 加聚反应 1 加聚反应 相对分子质量小的化合物 也叫单体 通过加成反应互相聚合成为高分子化合物的反应 2 特点 一种单体形成的加聚产物 链节的相对分子质量与单体的相对分子质量 或相对分子质量和 相等 产物中仅有高聚物 无其他小分子生成 6 缩聚反应 1 缩聚反应 缩聚反应与加聚反应相比较 其主要的不同之处是缩聚反应中除生成高聚物外同时还有小分子生成 2 缩聚反应方程式的书写 注意缩聚物结构简式的端基原子或原子团的书写 如 注意单体的物质的量要与缩聚物结构简式的下角标一致 注意生成的小分子的物质的量 一种单体时为n 1 两种单体时为2n 1 高考警示钟 1 合成有机高分子化合物时 从原料到目标产物常需要多步反应 可能会发生多种类型的反应 解题时要特别注意题中信息 2 有机化学反应的条件特别重要 不同的物质发生同一类型的反应时 条件不同 解答有机合成题时要注意考虑具体条件 典例1 以乙醇为原料 用下述6种类型的反应 氧化 消去 加成 酯化 水解 加聚 来合成乙二酸乙二酯 的正确顺序是 A B C D 解题指南 解答本题要注意以下两点 1 合成乙二酸乙二酯需要乙二酸和乙二醇 2 由乙醇转化成乙二酸需经过的各步反应 解析 选C 由乙醇合成乙二酸乙二酯路线如下 互动探究 1 1mol乙二酸乙二酯 完全水解消耗水的量为多少 提示 乙二酸乙二酯 中含有2个酯基 1mol乙二酸乙二酯完全水解消耗2mol水 2 乙二酸乙二酯完全水解生成的产物在一定条件下可以相互反应生成高聚物 写出该反应的化学方程式 提示 乙二酸乙二酯完全水解生成的产物为乙二酸和乙二醇 乙二酸和乙二醇缩聚生成高聚物的反应方程式为 变式备选 下列反应不属于取代反应的是 A 2CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3 H2OB C CH3COOH CH3OHCH3COOCH3 H2OD 式中R是正十七烷基CH3 CH2 15CH2 解析 选B B项为加成反应 不属于取代反应 A项乙醇分子间脱水 C项酯化反应 D项水解反应均属于取代反应范畴 有机合成1 有机合成的任务 实现目标化合物 分子骨架的构建 官能团的转化 2 有机合成的原则 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 3 原子经济性高 具有较高的产率 4 有机合成反应要操作简单 条件温和 能耗低 易于实现 3 有机合成题的解题思路 对比原料和目标产物 采用正确的方法分析 官能团的引入和消除 设计合理合成路线 碳架结构 官能团的变化 逆向思维 正向思维 正逆结合 先后顺序 反应条件 反应类型 环境保护 绿色化学 4 有机合成中碳骨架的构建 1 链增长的反应 加聚反应 缩聚反应 酯化反应 利用题目信息所给反应 如卤代烃的取代反应 醛酮的加成反应 2 链减短的反应 烷烃的裂化反应 酯类 糖类 蛋白质等的水解反应 利用题目信息所给反应 如烯烃 炔烃的氧化反应 羧酸及其盐的脱羧反应 3 常见由链成环的方法 二元醇成环如 羟基酸酯化成环如 氨基酸成环如 二元羧酸成环如 5 有机合成中官能团的转化 1 官能团的引入 引入卤素原子 烃 酚的取代 不饱和烃与HX X2的加成 醇与氢卤酸 HX 反应 引入羟基 烯烃与水加成 醛酮与氢气加成 卤代烃在碱性条件下水解 酯的水解 葡萄糖发酵产生乙醇 引入碳碳双键 某些醇或卤代烃的消去 炔烃不完全加成 烷烃裂化 引入碳氧双键 醇的催化氧化 连在同一个碳上的两个羟基脱水 低聚糖和多糖水解可引入醛基 含碳碳三键的物质与水加成 引入羧基 醛基氧化 酯 肽 蛋白质 羧酸盐的水解 卤代 X2和FeBr3 硝化 浓硝酸和浓硫酸共热 烃基氧化 先卤代后水解 苯环上引入不同的官能团 2 官能团的消除 通过加成反应消除不饱和键 双键 三键 苯环 通过消去 氧化 酯化消除羟基 通过加成或氧化消除醛基 通过水解反应消除酯基 肽键 卤素原子 3 官能团的改变 通过官能团之间的衍变关系改变官能团 如 醇醛酸 通过某些化学途径使一个官能团变成两个 如 a CH3CH2OHCH2 CH2CH2XCH2XCH2OHCH2OHb CH2 CHCH2CH3CH3CHXCH2CH3CH3CH CHCH3CH3CHXCHXCH3CH2 CHCH CH2 通过某些手段改变官能团的位置如 CH3CHXCHXCH3H2C CHCH CH2CH2XCH2CH2CH2X 高考警示钟 1 有机合成中 特别是含有多个官能团的有机物 当需要某一官能团反应或拼接碳链时 其他官能团或者被破坏或者首先反应 需要把分子中某些官能团用恰当的方法保护起来 在适当的时候再将其转变回来 称为官能团保护 2 分析有机合成中官能团的引入 消除及转化时 既要注意反应条件及各类有机物的结构是否符合相应官能团的转化的要求 同时还要考虑对其他官能团的影响及官能团的保护 典例2 多沙唑嗪盐酸盐是一种用于治疗高血压的药物 多沙唑嗪的合成路线如下 1 G中含氧官能团的名称为 B是有机合成中的一种重要的中间体 其核磁共振氢谱中有 个峰 A B C D四种物质中含手性碳原子的物质是 2 写出满足下列条件的D的一种同分异构体的结构简式 苯的衍生物 且苯环上的一取代产物只有两种 与Na2CO3溶液反应放出气体 水解后的产物能与FeCl3溶液发生显色反应 3 试剂X的分子式为C4H10N2 E转化为F的反应方程式为 4 F转化为多沙唑嗪的反应类型为 5 丙酸乙酯在食品工业上用途很广 请设计合理的方案以淀粉为原料合成丙酸乙酯 用合成路线流程图表示 并注明反应条件 提示 R Br NaCNR CN NaBr 合成过程中无机试剂任选 合成路线流程图示例如下 CH3CH2OHH2C CH2BrH2C CH2Br 解题指南 1 与FeCl3溶液发生显色反应说明分子中含有酚羟基 2 根据题给信息 结合所学知识 利用逆推法 从最终产物入手向前推断各中间产物的结构简式 解析 1 G中的含氧官能团为醚键 B中有两种处于不同化学环境的氢原子 含有一个手性碳原子 2 书写有限制条件的同分异构体应根据限制条件推断所含官能团 从而确定有机物结构 书写结构简式 属于苯的衍生物 且苯环上的一取代产物只有两种 说明苯环上含有两个取代基 且取代基处于对位 与Na2CO3溶液反应放出气体 说明含有羧基 水解后的产物能与FeCl3溶液发生显色反应说明水解产物含有酚羟基 3 结合E G 多沙唑嗪的结构及X的分子式推断X为 F为 反应的化学方程式为 NaCN 4 对比F G 多沙唑嗪的结构简式可知F转化为多沙唑嗪的反应类型为取代反应 5 从有机物骨架和官能团的变化对比原料与产物确定合成路线 可以采用逆推法 合成丙酸乙酯需要丙酸和乙醇两种物质 根据已知条件 两种物质的合成可以依次逆推如下 CH3CH2COOHCH3CH2CNCH3CH2BrCH3CH2OHC6H12O6葡萄糖 C6H10O5 n淀粉 H3O HBr 酒化酶 酶 答案 1 醚键2B C D 2 3 4 取代反应 5 变式训练 1 3 丙二醇是生产新型高分子材料PTT的主要原料 目前1 3 丙二醇的生产路线有 以石油裂解气为原料的两条石油化工合成路线和一条生物工程法合成路线 路线1 丙烯醛水化氢化法 CH2 CHCH3CH2 CHCHOAHOCH2CH2CH2OH 路线2 环氧乙烷甲酰化法 路线3 生物发酵法 淀粉甘油1 3 丙二醇 1 A的结构简式为 2 从合成原料来源的角度看 你认为最具有发展前景的路线是 填 1 2 或 3 理由是 3 以1 3 丙二醇与对苯二甲酸为原料可以合成聚酯PTT 写出其化学方程式 4 已知丙二酸二乙酯能发生以下反应 利用该反应原理 以丙二酸二乙酯 1 3 丙二醇 乙醇为原料合成 写出合成过程的反应流程图 提示 合成过程中无机试剂任选 合成反应流程图表示方法示例如下 ABC 解析 1 根据A前后两种物质的结构 反应条件以及丙烯醛水化氢化法名称推断A的结构简式 2 从资源再生的角度进行分析 3 由1 3 丙二醇与对苯二甲酸的结构可知 该反应应为缩聚反应 4 从目标化合物分子骨架的构建和官能团的转化 对比原料和目标产物 结合题给信息确定合成路线 答案 1 HOCH2CH2CHO 2 3路线3以淀粉为原料 淀粉是可再生资源 路线1 2的合成原料为石油产品 石油是不可再生资源 3 4 C2H5OHC2H5ONa HOCH2CH2CH2OHBrCH2CH2CH2Br CH2 COOC2H5 2 1 下列说法正确的是 A 线型高分子具有热固性B 不粘锅 内壁涂的聚四氟乙烯是通过缩聚反应生成的C 尼龙是天然高分子化合物D 酚醛树脂常用于制造电工器件 解析 选D A项 体型高分子具有热固性 A项错误 B项 不粘锅 内壁涂的聚四氟乙烯是通过加聚反应生成的 B项错误 C项 尼龙是人工合成的高分子化合物 C项错误 D项 酚醛树脂是一种重要的电工材料 常用于制造电工器件 D项正确 2 下列关于高分子化合物的叙述正确的是 A 三大合成材料是指淀粉 纤维素和蛋白质B 链节就是单体C 缩聚反应的产物既有高分子也有小分子D 糖类 油脂和蛋白质均为天然有机高分子 解析 选C A项 三大合成材料是指塑料 合成纤维 合成橡胶 A项错误 B项 链节是高分子重复的结构单元 单体是合成高分子的小分子 二者不相同 B项错误 C项 缩聚反应生成高分子的同时还生成小分子 C项正确 D项 油脂不是高分子化合物 D项错误 3 超市 商场 集贸市场等商品零售场所实行塑料购物袋有偿使用 下列关于购物塑料袋的说法正确的是 A 控制塑料购物袋的使用主要是为了节约成本B 使用可降解塑料袋有利于减少白色污染C