合成有机高分子化合物基本方法

1、合成有机高分子化合物基本方法1. 能举例说明合成高分子化合物的组成与结构特点；2. 能依据简单合成高分子化合物的结构分析其链节和单体；3. 能说明加聚反应和缩聚反应的特点。【学习目标】 说明加成聚合反应和缩合聚合反应的特点，能用常见的单体写出简单的聚合反应方程式和聚合物的结构式，或从简单的聚合物结构式分析出单体。【学习重点】内容介绍 高分子合成是有机合成中最令人瞩目的领域，在高分子合成是有机合成中最令人瞩目的领域，在工业、农业和科研等方面都有广泛的应用。工业、农业和科研等方面都有广泛的应用。 本章分三节内容讲解：本章分三节内容讲解： 第一节第一节 合成高分子化合物的基本方法合成高分子化合物的基

2、本方法 第二节第二节 应用广泛的高分子材料应用广泛的高分子材料 第三节第三节 功能高分子材料功能高分子材料 第五章 顺丁橡胶酚醛树脂 聚乙烯1合成方法缩 合聚 合反应塑料合 成纤维合 成橡胶高分子化合物3功能高分子材料复合材料单体加 成聚 合反应以 石 油 、天 然 气 、煤 和 农 副产 品 为 原料2应 用广 泛 的高 分 子材料涤纶高 吸 水 性树脂玻璃纤维增强塑料 1964年12月30日，中国邮电部发行一套“化学工业”特种邮票，共枚，以反映中华人民共和国成立15年以来在化学工业上取得的成就。 为“塑料”。主图是一女工正在操作生产塑料的设备聚合釜。 为“橡胶”。主图是一位工人扶一条汽车轮

3、胎，背景是橡胶厂的硫化机。 为“合成纤维”。主图是一位纺织女工正在检验用合成纤维织成的各种花布，背景是合成纤维工厂的绕丝设备。 有机高分子化合物有机高分子化合物【思考思考】什么叫低分子化合物？什么叫高分子什么叫低分子化合物？什么叫高分子化合物？化合物？【小分子】相对分子质量通常不上千，有明确的数值，通常称为低分子化合物，简称小分子；如：烃、醇、醛、羧酸、酯、葡萄糖、蔗糖等。认识有机高分子化合物认识有机高分子化合物低分子有机化合物高分子有机化合物M1000以下高达104106M数值明确性有明确值平均值分子的基本结构单一分子结构若干重复单元组成性质物理化学性质上有较大差异明确： 有机高分子化合物不

4、是化合物而是混合物，没有固定的熔沸点 有机高分子化合物又称为高聚物2、合成方法： 1、概念：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。有机高分子化合物有机高分子化合物一、加聚反应nCH2 CH2催化剂 CH2 CH2 n 聚乙烯链节聚合度单体合成高分子的物质链节的重复次数结构单元1.概念：不饱和分子以加成方式结合而成的相对分子质量较大的化合物的反应M聚合物= 链节的相对质量n结构呈线型 （1 1）结构简式：它们是由若干个重复结构单元组成）结构简式：它们是由若干个重复结构单元组成的。的。

5、 （2 2）链节：高分子化合物中化学组成相同、可）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。叫做链节重复的最小单位，也称重复结构单元。叫做链节。 （3 3）聚合度：高分子里含有链节的数目。通常用）聚合度：高分子里含有链节的数目。通常用n n表示。表示。 （4 4）单体：能够进行聚合反应形成高分子化合物的）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。低分子化合物，叫做单体。 （5 5）聚合物的平均相对分子质量）聚合物的平均相对分子质量= =链节的相对分子链节的相对分子质量质量n n【学与问学与问】 通过聚合物的链节，可以看出聚合物的单体，你知通过聚

6、合物的链节，可以看出聚合物的单体，你知道下面两个聚合物由何种单体聚合而成的吗？道下面两个聚合物由何种单体聚合而成的吗？ CH2=CHCl 氯乙烯 苯乙烯 2 2、加聚反应的特点、加聚反应的特点: :（1）单体含不饱和键：）单体含不饱和键：（2）没有副产物生成；）没有副产物生成；（3）链节和单体的化学组成相同。）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聚合物相对分子质量为单体相对分子质量的整数倍量的整数倍) )。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。3、加聚反应生成高聚物的单体的判断 CH2 CH n Cl CH2 CH

7、n CH2= CH CH2=CH Cl（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. 4 4、常见的加聚反应、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：含共轭双键的单体的加聚：如聚如聚1，3-丁二烯丁二烯 不同烯烃的共聚：如乙烯与丙烯加

8、聚不同烯烃的共聚：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：如聚乙炔含碳碳三键的单体的加聚：如聚乙炔【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、缩合聚合反应三、缩合聚合反应 1、概念：概念：有机小分子单体间反应生成高分子化合物，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；简同时产

9、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、成肽称缩聚反应。（酯化、成肽） 2 2、缩聚反应方程式的书写：、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）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，通常用横线“”表示。）表示。）明确： 单体至少含有两个官能团 写缩聚反应时在括号外写出余下的端基原子或原子团 注意反应生成小分子的量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

10、 - (2n-1) 18HO OC(CH2)4COOCH2CH2O nH +(2n-1)H2O端基原子端基原子团nHOOC(CH2)4COOH+nHOCH2CH2OH 催化剂单 体链节聚合度HO OC(CH2)4COOCH2CH2O nH +(2n-1)H2O端基原子端基原子团（二）反应类别醇 + 酸氨基酸酚 + 醛羟基酸胺类和酸 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

11、脂的结构简式为凡链节为H OH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H OH的单体是和HOOC(CH2)mCOOH。如H OH的单体是 凡链节为H OH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 n mol 单体中含COOH官能团（或OH）的物质的量为：n mol， 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： n mol 和进行缩聚反应，n mol 单体含COOH的物质的量为2 n mol，而

12、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。n mol 按官能团分类：按官能团分类： 醇酸缩聚：醇酸缩聚： 羟酸缩聚：如聚乳酸羟酸缩聚：如聚乳酸 氨基与羧基缩聚：氨基与羧基缩聚： 氨基酸缩聚：氨基酸缩聚： 醛酚缩聚：如酚醛树脂醛酚缩聚：如酚醛树脂加聚反应与缩聚反应特点对比加聚反应与缩聚反应特点对比 反应类型加 聚缩 聚反应物种类 反应物特征 生成物特征产物种类相同或不同单体相同或不同单体含有不饱和键含有特征官能团聚合物与单体具有相同的组成,主链上一般只有碳原子 聚合物与单体组成有所不同,主链上除有碳原子外还有其他只有聚合物有聚合物和小分子1.先

13、判断反应的类型：判断高聚物反应的类型要根据高聚物中键的特点和产物的情况确定。2.加聚物的单体判断关键是：根据链节中碳碳键的特点分析是单烯烃的加聚还是二烯烃的加聚合成高分子化合物单体的判断方法3.缩聚物的单体的判断的关键是键的断的位置以及断键后应该加什么样的基团。 单体名称单体的结构简式聚合物乙烯CH2=CH2丙烯CH2=CHCH3氯乙烯CH2=CHCl丙烯腈CH2=CHCN丙烯酸CH2=CHCOOH醋酸乙烯酯CH3COOCH=CH2丁二烯CH2=CHCH=CH2乙炔CHCH-CH2-CH2-n-CH2-CH-n CH3-CH2-CH-n Cl-CH2-CH-n CN-CH2-CH-n COOH-CH2-CH-n OCOCH3-CH=CH-n -CH2CH=CHCH2-n【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dafc【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.B C 线型结构的高聚物上如果还有能起反应的官能团,当