选修5_第五章_第一节_合成有机高分子化合物的基本方法

人教版新课标化学选修五第五章第一节,合成高分子化合物的基本方法,讲课人：朱俊2013年6月1日,提示：不是；它不符合有机高分子化合物的结构特征。,高分子化合物,什么叫低分子化合物？什么叫高分子化合物？,小分子：相对分子质量通常不上千，有明确的数值，如：烃、醇、醛、羧酸、酯、葡萄糖等。,高分子：相对分子质量达几万甚至几千万，只是一个平均值，通常称为高分子化合物，简称高分子，有时又称高聚物。如：淀粉、纤维素、蛋白质、聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂等。,高分子化合物,2有机高分子化合物与低分子有机物的区别,(1)它们最大的不同是相对分子质量的大小。有机高分子化合物的相对分子质量一般高达104106，低分子有机物的相对分子质量在1000以下。另外，低分子有机物相对分子质量都有一个明确的数值，而高分子化合物的相对分子质量只是一个平均值。,(2)合成有机高分子化合物的基本结构与低分子有机物的单一结构不同，它是由若干个重复结构单元组成的高分子。,(3)由于高分子化合物与低分子有机物在相对分子质量和结构上的差异，使它们在物理、化学性质上也有较大的差别。,高分子化合物,3高分子化合物的分类(1)按来源分：天然高分子、合成高分子。(2)按结构分：线型高分子、体型高分子。(3)按性质分：热塑性高分子、热固性高分子。(4)按用途分：塑料、合成纤维、合成橡胶、涂料、黏合剂等。,高分子化合物,合成有机高分子化合物以低分子有机物作原料，经聚合反应得到的各种相对分子质量不等的同系物组成的混合物，其相对分子质量一般高达104-106。高分子化合物又称高聚物。,聚合反应：加聚反应缩聚反应,高分子化合物,一、加聚反应,1、概念：由含有不饱和键的化合物分子以加成反应的方式结合成高分子化合物的反应叫加成聚合反应；简称加聚反应。,加聚反应,聚乙烯是一种生活中常用的塑料。,加聚反应,结构：线性结构,2单体、链节、聚合度,加聚反应,(1)单体：进行聚合反应形成高分子化合物的低分子化合物称为单体，如聚乙烯的单体是乙烯。,(2)链节：高分子化合物中化学组成相同，可重复的最小单元称为链节，也称为重复结构单元，如聚乙烯的链节为CH2CH2。,(3)聚合度(n)：高分子链中含有链节的数目称为聚合度，用n来表示。,（1）结构简式：它们是由若干个重复结构单元组成的。（2）链节：高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小单位，也称重复结构单元。叫做链节。（3）聚合度：高分子里含有链节的数目。通常用n表示。（4）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，叫做单体。（5）聚合物的平均相对分子质量=链节的相对分子质量n,加聚反应,加聚反应,4常见的加聚反应,加聚反应,1加聚反应的特点(1)单体必须是含有双键、三键等不饱和键的化合物。(例如：烯、二烯、炔等含不饱和键的化合物)。(2)发生加聚反应的过程中，没有副产物产生。(3)聚合物链节的化学组成跟单体的化学组成相同。(4)聚合物相对分子质量为单体相对分子质量的整数倍。,加聚反应,2加聚产物和单体的相互推断(1)由单体推断加聚产物单体由官能团(一般是碳碳双键)和非官能团两部分组成。单体中含有不饱和键(碳碳双键)的碳碳链单独列成一行，断开不饱和键，展放在中括号“”内，其他非官能团部分作为支链纵列。如：,加聚反应,加聚反应,(2)由加聚产物推断单体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，将链节两端两个半键断开向内闭合即可。如，其单体是。,加聚反应,凡链节主链上只有四个碳原子(无其他原子)且链节无双键的聚合物，其单体必为两种，在链节两端及正中央划线断开，然后左右两个半键闭合即可。如的单体为CH2CH2和CH3-CHCH2。,加聚反应,凡链节主链中只有碳原子，并存在碳碳双键()结构的聚合物，双键前后各两个碳原子划线断开，形成间二烯烃结构，其规律是“凡双键，四个碳；无双键，两个碳”，从一端划线断开，隔一键断一键，然后将半键闭合，即单双键互换。如：的单体,加聚反应,加聚物的单体和链节既有联系又有区别。链节由单体断键得到，单体与链节所含元素的种类和原子个数相同，每种元素的百分含量也一样。但单体与链节不同，如的单体是CH2CH2，链节为CH2CH2，加聚物与单体结构上不相似，性质不同，不为同系物，如分子中无。,是CH2CHCHCH2和。若给出较长的结构片段，则应首先找出重复的链节，再加以判断，但应注意重复的链节有时不止一种形式，可去掉一端的一个碳原子(可能属于前一个链节)后再考虑。,加聚反应,【典例1】(双选)某高分子化合物的部分结构如下：下列说法正确的是,加聚反应,A聚合物的链节是B聚合物的分子式是C3H3Cl3C合成该聚合物的单体是CHClCHClD若n表示聚合度，则其相对分子质量为97n,加聚反应,【思路点拨】解答本题要注意两点：,加聚反应,【自主解答】选C、D。注意到碳碳单键可以旋转，则可判断上述聚合物的重复结构单元(即链节)为。合成它的单体是CHClCHCl，其分子式为(C2H2Cl2)n，相对分子质量为97n。,加聚反应,【互动探究】(1)该聚合物的结构简式如何书写？提示：该聚合物的结构简式为：(2)如果该聚合物的相对分子质量为87300，则该聚合物的聚合度是多少？提示：聚合度n=8730097=900。,加聚反应,【规律方法】(1)加聚物结构简式的书写将链节写在方括号内，聚合度n在方括号的右下角。由于加聚物的端基不确定，通常用“”表示。如聚丙烯的结构简式为。,加聚反应,【变式训练】某一高分子材料的结构简式为：，其单体可能为下列物质中的一种或几种，下列组合中正确的是(),加聚反应,(2)巧断加聚物的单体已知加聚物的结构简式，可用“单双键互换法”巧断合成它的单体，其步骤是：去掉加聚物两端的“”和“”；将高分子主链上的碳原子按两个为一组分组，若两组间是碳碳双键，则以双键为中心，四个碳原子分为一组；将各组间的碳碳单键去掉，若为两个碳原子的组，两原子间单键变双键，双键变三键，若为四个碳原子的组，组内碳原子间单键变双键，双键变单键，各组即为所得单体。,加聚反应,CH3CHCHCNABCD,加聚反应,【解析】选C。首先去掉“”和“”，得到，然后划分为三组，把组间单键去,加聚反应,掉，将组内单键变为双键，双键变为三键，即得三种单体如下：,加聚反应,二、缩聚反应,缩聚反应,3、加聚反应的特点:,（1）单体含不饱和键：（2）没有副产物生成；（3）链节和单体的化学组成相同。(聚合物相对分子质量为单体相对分子质量的整数倍)。,如烯烃、二烯烃、炔烃、醛等。,一块高分子材料是由若干n值不同的高分子材料组成的混合物。,4、加聚反应生成高聚物的单体的判断,（1）凡链节的主碳链为两个碳原子，其单体必为一种。将链节的两个半键闭合即为单体。,（2）凡链节中主碳链为4个碳原子，无碳碳双键结构，其单体必为两种，从主链中间断开后，再分别将两个半键闭合即得单体。,（3)凡链节中主碳链为4个碳原子，含有碳碳双键结构，单体为一种，属二烯烃：,规律:“见双键、四个C；无双键、两个C”划线断开，然后将半键闭合.,5、常见的加聚反应含一个碳碳双键的单体的加聚：如聚丙烯含共轭双键的单体的加聚：如聚1，3-丁二烯不同烯烃的共聚：如乙烯与丙烯加聚含碳氧双键的单体的加聚：如聚甲醛含碳碳三键的单体的加聚：如聚乙炔,P.100思考与交流,有何特征？,【例1】人造象牙中，主要成分的结构是,它是通过加聚反应制得的，则合成人造象牙的单体是（）A.(CH3)2OB.HCHOC.CH3CHOD.CH3OCH3,【例2】有机玻璃（聚丙烯酸甲酯）的结构简式可用下式表示。设聚合度n为3000。回答下列问题：（1）指出有机玻璃的单体和链节；（2）求有机玻璃的相对分子质量；,B,丙烯酸甲酯,丙烯酸甲酯的分子量3000,【例3】聚四氟乙烯可以作为不粘锅的内衬，其链节是（）A.,B.,C.,D.,B,【例4】下列单体中，在一定条件下能发生加聚反应生成,的是（）,B.,C.CH3CH=CH2和CH2=CH2D.CH3CH=CH2,2,A,C,【思考】请写出下列反应的化学方程式，并说明断成键的特点,1、乙酸与乙醇酯化反应,2、两个甘氨酸分子形成二肽,聚酯,缩合聚合反应,该反应与加聚反应不同，在生成聚合物的同时，还伴有小分子副产物（如：H2O等）的生成。这类反应我们称之为“缩聚反应”。,二元酸和二元醇间,三、缩合聚合反应,1、概念：有机小分子单体间反应生成高分子化合物，同时产生小分子副产物的反应，叫缩合聚合反应；简称缩聚反应。（酯化、成肽）2、缩聚反应方程式的书写：（1）缩聚物结构式要在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团。（这与加聚物不同，而加聚物的端基不确定，通常用横线“”表示。）,（2）单体物质的量与缩聚产物结构式的下角标要一致；由一种单体进行缩聚时生成小分子的物质的量应为（n-1）；由两种单体进行缩聚反应生成小分子的物质的量应为（2n-1）。,nHOOC(CH2)4COOH+nHOCH2CH2OH,催化剂,单体,链节,聚合度,M聚合物=单体的相对质量n-(2n-1)18,+(2n-1)H2O,端基原子,端基原子团,3、缩聚反应的特点：*缩聚反应的单体往往是具有双官能团（如OH、COOH、NH2、X及活泼氢原子等）或多官能团的小分子；*单体和聚合物的组成不同；*反应除生成聚合物外，还有小分子生成（如H2O、NH3、HCl等）。*书写方式不同；*含有两个官能团的单体缩聚后生成的聚合物呈线型结构。,含有两个官能团的单体缩聚后生成的缩合聚合物呈现为线型结构，含有三个或多个官能团的单体缩聚后生成的缩聚物会呈现什么样的结构？,体型结构,4、由缩聚反应生成高聚物的单体的判断,常用“切割法”，如下图示：,从酯基中间断开，在羰基上加羟基，在氧原子上加氢原子得到羧酸和醇。,如已知涤纶树脂的结构简式为,凡链节为HOH结构的，其单体必为一种，在链节的-NH上加氢原子、羰基上加羟基，所得氨基酸为单体。,如HOH的单体是,和HOOC(CH2)mCOOH。,如HOH的单体是,凡链节为HOH结构的单体必是两种，可从上断开，在-NH上加氢原子，在羰基上加羟基，得到二胺和二酸即为单体。,由一种单体,nmol单体中含COOH官能团（或OH）的物质的量为：nmol，而在反应中，有一个端基（COOH）是没有参与反应的，故生成水的物质的量为：（n-1）mol,聚6羟基己酸,5、缩聚反应类型,由两种单体：,nmol,和,进行缩聚反应，nmol,单体含COOH的物质的量为2nmol，而在反应中，有一个端基（COOH）是没有参与反应的，故生成水的物质的量为：（2n-1）mol。,nmol,按官能团分类：醇酸缩聚：羟酸缩聚：如聚乳酸氨基与羧基缩聚：氨基酸缩聚：醛酚缩聚：如酚醛树脂,【例1】下列化合物中,b.,c.,d.,e.,f.,(1)可发生加聚反应的一个化合物是，加聚物的结构式为。（2）可发生缩聚反应的一个化合物是，缩聚物的结构式为。（3）可发生缩聚反应的两个化合物是和，缩聚物的结构式为。,a.,b或d,a,f,c,【例2】下列高聚物经简单处理可以从线型结构变成体型结构的是A.,B.,C.,D.,BC,线型结构的高聚物上如果还有能起反应的官能团,当它与别的物质发生反应时,高分子链之间将形成化学键,从而形成高分子的体型结构.,【练习】写出由下列单体发生聚合反应的化学方程式。（1）苯丙氨酸（2）对苯二乙酸和1,3-丙二醇,加聚反应与缩聚反应特点对