第1节 合成高分子化合物的基本方法

1、第五章 进入合成高分子化合物的时代第一节第一节 合成高分子化合物的基本方法合成高分子化合物的基本方法学习目标学习目标： 1.1.能举例说明合成高分子的组成与结构特点，能依据简单能举例说明合成高分子的组成与结构特点，能依据简单合成高分子的结构分析其链节和单体。合成高分子的结构分析其链节和单体。 2.2.能说明加聚反应和缩聚反应的特点能说明加聚反应和缩聚反应的特点 重点重点： 通过具体实例说明通过具体实例说明加成聚合反应加成聚合反应和和缩合聚合反应缩合聚合反应的特的特点，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

2、的结构式，或从简单的聚合物结构式分析出单体分析出单体。 难点难点： 1、加聚与缩聚反应的加聚与缩聚反应的一般特点一般特点 2 2、单体、链节（即重复结构单元）、聚合度等概念、单体、链节（即重复结构单元）、聚合度等概念 3 3、加聚物与缩聚物单体识别加聚物与缩聚物单体识别 4 4、加聚反应和缩聚反应方程式的书写加聚反应和缩聚反应方程式的书写【想一想】：【想一想】：什么是什么是高分子化合物高分子化合物？我们在日常生活中？我们在日常生活中遇到过的有机高分子化合物有哪些？遇到过的有机高分子化合物有哪些？ 天然高分子：天然高分子：淀粉淀粉、纤维素纤维素和和蛋白质蛋白质、天然橡胶天然橡胶等。等。 合成高分

3、子：合成高分子： 塑料塑料、合成纤维合成纤维、合成橡胶合成橡胶等等思考思考1 1： 有机高分子化合物与低分子有机化学物有机高分子化合物与低分子有机化学物有什么不同有什么不同? ?1.1.相对分子质量的大小不同相对分子质量的大小不同: :（1 1）高分子的分子量很）高分子的分子量很_，一般高达，一般高达_。低分子相对分子质量较。低分子相对分子质量较_，一般在，一般在_以下。以下。（2 2）低分子有机相对分子分子量都有一）低分子有机相对分子分子量都有一个个_的数值，而高分子化合物的相对分子质的数值，而高分子化合物的相对分子质量只是一个量只是一个_值。值。大大104-106小小1000明确明确平均平

4、均思考思考2： 有机高分子化合物与低分子有机化学物有有机高分子化合物与低分子有机化学物有什么不同什么不同?2. 基本结构不同基本结构不同：高分子化合物是以低分子有机物作原料，高分子化合物是以低分子有机物作原料，经经_反应得到的若干具有反应得到的若干具有_(填不重复或填不重复或重复重复)结构单元的组成。结构单元的组成。 而低分子物质只具有而低分子物质只具有_（填不单一或单一填不单一或单一）分子结构，分子结构，小分子小分子_重复结构单元重复结构单元。聚合聚合重复重复单一单一没有没有3. 性质不同。性质不同。合成高分子化合物的基本方法合成高分子化合物的基本方法聚乙烯是一种生活中常用的塑料。聚乙烯是一

5、种生活中常用的塑料。请用化学方程式表示聚乙烯的合成方法。请用化学方程式表示聚乙烯的合成方法。 催化剂催化剂线型结构线型结构 聚合反应聚合反应CHCH2 2=CH=CH2 2CHCH2 2CHCH2 2n n 单体单体链节链节聚合度聚合度高分子化合物高分子化合物, ,简称高分子简称高分子, ,又叫聚合物或高聚又叫聚合物或高聚物。物。 n n值一定时，有确定的分子组成和相对分子值一定时，有确定的分子组成和相对分子质量，质量，聚合物的平均相对分子质量聚合物的平均相对分子质量= =链节的相对链节的相对分子质量分子质量n n。 一块高分子材料是由若干一块高分子材料是由若干n n值不同的高分子值不同的高分

6、子材料组成的混合物。材料组成的混合物。 加聚反应是形成高分子化合和物的重要类型。参加反应的单体一般都要求有双键。（通常为C=C，有时也可为C=O）。常见加聚反应的类型有： （1）含一个碳碳双键的加聚反应nCH3CH=CH2 CHCH2 催化剂催化剂nCH3 （2）共轭双键的加聚反应nCH2=CHC=CH2 CH2CH=CCH2 （3）不同物质间的加聚反应nCH2=CHC=CH2 +nCH3CH=CH2 CH2CH=CCH2CHCH2 催化剂催化剂CH3CH3nCH3催化剂催化剂CH3CH3n （4）含碳氧双键的加聚反应nHCH OCH2单体名称单体名称单体结构简式单体结构简式聚合物聚合物乙烯乙

7、烯CH2=CH2丙烯丙烯CH2=CHCH3氯乙烯氯乙烯CH2=CHCl丙烯腈丙烯腈CH2=CHCN丙烯酸丙烯酸CH2=CHCOOH醋酸乙烯酯醋酸乙烯酯CH3COOCH=CH2丁二烯丁二烯CH2=CHCH=CH2乙炔乙炔HCCHCCH-CH2-CH2-n-CH2-CH-n Cl-CH2-CH-n CN-CH2-CH-n COOH-CH2-CH-n OCOCH3-CH2CH=CHCH2-n-CH=CH-n -CH2-CH-n CH3 1、单体必须是含有双键、参键等不、单体必须是含有双键、参键等不饱和键的化合物。例如：烯、二烯、炔、饱和键的化合物。例如：烯、二烯、炔、醛等含不饱和键的化合物。醛等含不

8、饱和键的化合物。 2、发生加聚反应的过程中，没有副、发生加聚反应的过程中，没有副产物产生，聚合物链节的化学组成跟单产物产生，聚合物链节的化学组成跟单体的化学组成相同。聚合物相对分子质体的化学组成相同。聚合物相对分子质量为单体相对分子质量的整数倍。量为单体相对分子质量的整数倍。加聚反应的特点：加聚反应的特点：你知道下面两个聚合物由何种单体聚合而成的吗？你知道下面两个聚合物由何种单体聚合而成的吗？ CH2=CHCl 由加聚聚合物推单体的方法由加聚聚合物推单体的方法 单体：单体：CH2=CH2 边键沿箭头指向汇合，边键沿箭头指向汇合，箭头相遇成新键，键尾相遇按虚线部分断键箭头相遇成新键，键尾相遇按虚

9、线部分断键成单键。成单键。单体：加聚反应生成高聚物的单体的判断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。一种。将链节的两个半键闭合即为单体。2凡链节中主碳链为凡链节中主碳链为4个碳原子，无碳碳双键个碳原子，无碳碳双键结构，其单体必为两种，从主链中间断开后，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。再分别将两个半键闭合即得单体。3凡链节中主碳链为凡链节中主碳链为4个碳原子，含有碳碳双键个碳原子，含有碳碳双键结构，单体为一种，属二烯烃：结构，单体为一种，属二烯烃：1、人

10、造象牙中，主要成分的结构是人造象牙中，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它是通过加聚反应制得的，则合成人造象牙的单体是是（ ） A. (CH3)2O B. HCHO C.CH3CHO D.CH3OCH3 B 2、聚四氟乙烯可以作为不粘锅的内衬，其链节是（、聚四氟乙烯可以作为不粘锅的内衬，其链节是（ ） A. B. C. D.B下列单体中，在一定条件下能发生加聚反应生成下列单体中，在一定条件下能发生加聚反应生成的是（的是（ ） A. B. C. CH3CH=CH2 和和CH2=CH2 D. CH3CH=CH2 C 练习：有机玻璃（聚丙烯酸甲酯）的结构简式练习：有机玻璃（

11、聚丙烯酸甲酯）的结构简式可用可用表示。设聚合度表示。设聚合度n为为3000。回答下列问题：。回答下列问题： （1）指出有机玻璃的单体和链节；）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；）求有机玻璃的相对分子质量；请同学们写出下列反应的化学方程式，并说明请同学们写出下列反应的化学方程式，并说明断成键的特点断成键的特点 1、乙酸与乙醇酯化反应、乙酸与乙醇酯化反应 2、两个甘氨酸分子形成二肽、两个甘氨酸分子形成二肽【思考】：【思考】：若端点官能团继续反应连接形成长链，若端点官能团继续反应连接形成长链，是否也能形成高分子化合物呢？是否也能形成高分子化合物呢？ O O O O O O

12、O OHO-C-C-OHHO-C-C-OHH-OCHH-OCH2 2CHCH2 2O-H HO-C-C-OHO-H HO-C-C-OHH-H-OCHOCH2 2CHCH2 2OHOH O O O O O OO O O O O OHO-C-C-OCHHO-C-C-OCH2 2CHCH2 2O-C-C-OCHO-C-C-OCH2 2CHCH2 2O-C-C-OCHO-C-C-OCH2 2CHCH2 2OHOHnHOCH2CH2OH催化剂催化剂 O O nHO-C-C-OH (2n-1)H2O O O nHO-C-C-OCH2CH2O-Hn聚乙二酸乙二醇酯聚乙二酸乙二醇酯 乙酸和乙醇分别是一元酸和一

13、元醇，如果用二元酸和二元醇发生酯化反应，就会得到连接成链的聚合物（简称聚酯）： 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”。 4、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，通子或原子团（这与加聚物不同，而加聚物的端基不确定，通常用横线常用横线“”表示。）如：表示。）如： 缩聚反应的特点：缩聚反应的特点：1、缩聚反应的单体往往是具有双官能团（如、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

14、多官能团的小分子；及活泼氢原子等）或多官能团的小分子；2、缩聚反应生成聚合物的同时，还有小分子副产物（如、缩聚反应生成聚合物的同时，还有小分子副产物（如H2O、NH3、HCl等）生成；等）生成；3、所得聚合物链节的化学组成与单体的化学组成不同；、所得聚合物链节的化学组成与单体的化学组成不同； 由一种单体由一种单体n mol 单体中含单体中含COOH官能团（或官能团（或OH）的）的物质的量为：物质的量为：n mol， 而在反应中，有一个端而在反应中，有一个端基（基（COOH）是没有参与反应的，故生成水的）是没有参与反应的，故生成水的物质的量为：（物质的量为：（n-1） mol聚聚6羟基己酸羟基己

15、酸由两种单体：由两种单体：n mol n mol 和和进行缩聚反应，进行缩聚反应，n mol中含中含COOH的物质的量为的物质的量为2 n mol，而在反应，而在反应中，有一个端基（中，有一个端基（COOH）是没有参与反应）是没有参与反应的，故生成水的物质的量为：（的，故生成水的物质的量为：（2n-1） mol。 缩聚反应的类型缩聚反应也是形成高分子化合物的重要类型。参加反应的单体一般要求有两个或两个以上同种或不同种的官能团。常见的缩聚反应类型有：（1）苯酚和甲醛的缩聚 （2）醇羟基和羧基酯化而缩聚 二元羧酸和二元醇的缩聚，如合成聚酯纤维：nHOOC- -COOH+nHOCH2CH2OH nO

16、O2n OOHOH 醇酸自身的酯化缩聚 如nCH3CHCOOH OCHCnO 2+2+OOHOHHOHO2+O2OH+ OH +OO B、含氨基与羧基的单体发生缩聚反应nHOOCCOOH+nH2NCH2CH2NH2 CCNHCH2CH2NH +(2n-1) H2O此类反应的通式为：nHOOCRCOOH+nH2NRNH2 CCNHRNH +(2n-1)H2OHOHHOH 你能看出下列你能看出下列聚合物是由什聚合物是由什么单体缩聚而么单体缩聚而成呢？成呢？ 缩聚物单体的推断方法常用缩聚物单体的推断方法常用“切割法切割法”，如下图示：，如下图示： 在寻找单体时是先看它在寻找单体时是先看它 的链节结构

17、，分析它是通过的链节结构，分析它是通过哪一类有机反应哪一类有机反应 缩合的，然后根据缩合反应中断键缩合的，然后根据缩合反应中断键和成键的特点，逆向分析寻找单体。和成键的特点，逆向分析寻找单体。二、由缩聚反应生成高聚物的单体的判断二、由缩聚反应生成高聚物的单体的判断从酯基中间断开，在羰基上加羟基，在氧原子上从酯基中间断开，在羰基上加羟基，在氧原子上加氢原子得到羧酸和醇。加氢原子得到羧酸和醇。如已知涤纶树脂的结构简式为如已知涤纶树脂的结构简式为凡链节为凡链节为H OH结构的，其单结构的，其单体必为一种，在链节的体必为一种，在链节的-NH上加氢原子、上加氢原子、羰基上加羟基，羰基上加羟基， 所得氨基酸为单体。所得氨基酸为单体。如如H OH的单体是的单体是和和HOOC(CH2)mCOOH。如如H OH的单体是的单体是 凡链节为凡链节为H OH结构结构的单的单体体必是两种必是两种 ，可从，可从 上断开，在上断开，在-NH上上加氢原子，在羰基上加羟基，得到二胺和二加氢原子，在羰基上加羟基，得到二胺和二酸即为单体。酸即为单体。 线型结构线型结构含有三个官能团的单体缩聚后生成的含有三个官能团的单体缩聚后生成的缩合聚