化学与环境第四章有机化学反应与高分子材料ppt课件

1、化学与环境取代反响2氧化复原反响3加成反响1第四章 有机化学与高分子资料聚合反响与有机高分子资料44.1 加成反响一、亲电加成反响一烯、炔烃亲电加成1.加溴烯烃加溴 炔烃加溴4.1 加成反响2.加卤化氢 乙烯与氯化氢在氯化铝催化下，于130250发生亲电加成，生成氯乙烷，此法为工业制备氯乙烷的方法之一。 炔烃与氯化氢发生亲电反响，反响条件不同，产物也不同。不对称炔烃与卤化氢的亲电加成，服从马氏规那么。首先，不对称炔烃与一分子卤化氢的亲电加成，生成卤代烯，再与一分子卤化氢的亲电加成，生成同碳二卤代烷。4.1 加成反响3.加硫酸 不对称烯烃与硫酸的亲电加成，服从马氏规那么。 酯硫酸酯水解加热，那么

2、生成醇和硫酸。4.1 加成反响4.加次卤酸 烯烃与次卤酸HClO加成生成-卤代醇。不对称烯烃与次卤酸加成服从马氏规那么。4.1 加成反响5.加水 烯烃和水在硫酸或磷酸的催化下，生成醇(T，P表示在高温暖加压条件下)。 不对称烯烃与水加成服从马氏规那么。 烯烃加水生成醇是工业制备醇的方法之一，称为直接水合法。炔烃在硫酸汞的硫酸溶液催化下，可和水加成生成羰基化合物。4.1 加成反响二共轭二烯烃亲电加成 加溴1，3-丁二烯与溴在较高温度和极性溶剂中发生加成，加成的部位经常在丁二烯的1-位碳和4-位碳： 加溴化氢1，3-丁二烯与溴化氢发生加成，加成在1位碳和4位碳部位，经常称为1，4加成。4.1 加成

3、反响二、亲核加成反响 亲核试剂进攻分子的正电中心引起的加成反响称为亲核加成反响。一炔烃亲核加成1.加醇 该反响是制备乙烯基醚的重要方法，乙烯基醚是重要的化工原料。4.1 加成反响2.加酸 该法曾为工业消费醋酸乙烯酯的主要方法，醋酸乙烯酯是消费合成纤维及其他化工产品的重要原料。4.1 加成反响3.加HCN 该法曾是工业上消费丙烯腈的方法，丙烯腈是消费腈纶的原料。4.1 加成反响二醛和酮的羰基亲核加成1.加氢氰酸 醛和大多数甲基酮与氢氰酸作用生成-羟基腈，或称-氰醇，这是增长碳链的方法之一。 甲基丙烯酸甲酯甲基丙烯酸甲酯是有机玻璃聚甲基丙烯酸甲酯PMMA的原料。4.1 加成反响2.加亚硫酸氢钠3.

4、加醇4.1 加成反响4.加金属有机试剂5.加氨的衍生物4.1 加成反响三、自在基加成反响(一)自在基(free radical)根本概念1.定义 自在基也可称为游离基，是指具有不成对电子的原子或基团。2.自在基的产生 共价键的断裂可以有两种方式：均裂和异裂。共价键异裂的结果使共用电子对变为一方所独占，那么构成离子；而均裂的结果使共用电子对分属于两个原子(或基团)，那么构成自在基，所构成的碎片有一个未成对电子4.1 加成反响3.产生自在基的方法引发剂引发，经过引发剂分解产生自在基。热引发，经过直接对单体进展加热，翻开双键生成自在基。 光引发，在光的激发下，使许多烯类单体构成自在基而聚合。辐射引发

5、，经过高能辐射线，使单体吸收辐射能而分解成自在基。等离子体引发，等离子体可以引发单体构成自在基进展聚合，也可以使杂环开环聚合。微波引发，微波可以直接引发有些烯类单体进展自在基聚合。自在基引发的加成反响称为自在基加成反响。4.1 加成反响二丙烯与溴化氢 在光的照射下或在少量过氧化物ROOR的存在下丙烯双键翻开，加成溴化氢。溴自在基首先加到丙烯的双键中含氢原子较多的碳原子上，而氢那么加到含氢原子较少的碳原子上，生成1-溴丙烷。这种自在基加成反响生成的产物称为反马氏产物。 不对称烯烃与溴化氢发生的自在基加成反响的方向，以构成更稳定的自在基为原那么。三苯加氯4.2 取代反响 有机化合物的氢原子或其他原

6、子或基团被另外原子或基团所取代的反响称为取代反响。一、亲电取代反响一卤化 苯在三氯化铁的催化下苯环上的氢原子被氯原子取代而生成氯苯，简称氯化，亲电试剂为Cl+。 氯苯卤素亲电取代的反响活性顺序为：氟氯溴碘。4.2 取代反响二硝化 苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物俗称混酸在5060反响，环上的氢原子被硝基NO2取代，生成硝基苯，简称硝化，亲电试剂为NO+2。 在较高温度下，硝基苯那么继续与混酸反响，主要生成间二硝基苯。4.2 取代反响三磺化 苯与浓硫酸或发烟硫酸反响，环上的氢原子被磺基SO3H取代，生成苯磺酸。该类反响简称为磺化，反响为可逆反响，亲电试剂为S+O3H。4.2 取代反响四 傅氏反响 傅氏

7、烷基化反响在异丙苯和十二烷基苯等的合成上有着广泛的运用。常用的烷化剂有卤代烷、烯烃和醇，亲电试剂为R+。 傅氏酰基化反响是合成芳酮的重要方法。常用的酰基化试剂为酰氯、酸酐和酸，亲电试剂为RCO。4.2 取代反响二、亲核取代反响一卤代烷的亲核取代 亲核试剂Nu，如OH，CN，RO，ROH，H2O，NH3等，往往进攻正电荷中心的碳原子，而排斥卤素负离子，这一类反响称为亲核取代反响。4.2 取代反响1.卤代烷水解2.与醇钠反响3.与氰化钠反响4.与氨反响4.2 取代反响二醇与氢卤酸反响 醇与氢卤酸发生亲核取代反响，生成卤代烃和水，反响实践为卤代烃水解的逆反响，卤素负离子首先进攻醇中CO的C正性中心，

8、排斥掉羟基而生成卤代烃。这是制备卤代烃的重要方法。4.2 取代反响 醇和氢卤酸的反响速率与氢卤酸的类型和醇的构造有关。 氢卤酸的活性序为 HIHBrHCl 醇的活性序为 烯丙醇叔醇仲醇伯醇4.2 取代反响三芳卤化物芳环上的亲核取代反响1.水解2.氨解3.其他4.2 取代反响四羧酸及其衍生物酰基的亲核取代反响 羧酸分子RCOOH中的羟基，酰氯分子RCOCl中的氯原子，酰胺分子RCONH2中的氨基，酸酐分子RCOOCOR中的酰氧基，酯分子RCOOR中的烷氧基都可被其他亲核基团取代。羧酸及其衍生物中的羰基碳原子因氧原子的电负性较强而显电正性，亲核试剂进攻羰基碳原子。 YX酰氯，OR酯，NH2酰胺，O

9、COR酸酐，OH羧酸；NuH2O，ROH，NH3，RCOOH；相应的反响称为水解，醇解，氨解，酸解。4.2 取代反响(五胺的亲核取代反响 胺是一种亲核试剂，可与具有活泼卤原子的芳卤化物发生亲核取代反响。 1.氮上的烃基化 在胺的氮原子上引入烃基，称为烃基化反响。 2.氮上的酰基化 在胺的氮原子上引入酰基，称为酰基化反响。4.2 取代反响三、-活泼氢的取代反响一烯烃的-活泼氢的卤化反响二芳烃侧链活泼氢的卤化4.2 取代反响三卤化反响四碘仿反响4.2 取代反响四、烃的自在基取代反响 甲烷在室温暖黑暗中不和氯发生反响，但用漫射光照射，就能发生反响: 生成的CH3Cl会继续反响生成CH2Cl2，CHC

10、l3和CCl4。经过调理氯与甲烷的比例，可得到所需的产物。4.3 氧化复原反响一、氧化反响一烷烃的氧化反响 烷烃较稳定，在室温下不与氧化剂反响，但可在空气中熄灭，生成二氧化碳和水，放出大量热。天然气、石油液化气、汽油、煤油和柴油作为能源正是基于该反响。烷烃在工业上可催化氧化而消费醇、醛和羧酸等。二烯烃、炔烃的氧化反响4.3 氧化复原反响一、氧化反响 工业上，常用氧气或空气在催化剂的作用下，即催化氧化消费环氧乙烷、乙醛、丙酮等化工产品。4.3 氧化复原反响(三)醇的氧化与脱氢四醛、酮的氧化反响1.托伦Tollens和斐林Fehling反响Tollens试剂反响银镜反响:Fehling试剂反响：4

11、.3 氧化复原反响2.康尼查罗反响Cannizzaro反响 无-H的醛在浓碱的作用下，一分子的醛被氧化成酸，一分子的醛被复原成醇，该反响为歧化反响，叫做康尼查罗反响。3.芳胺的氧化 芳胺很易被氧化，工业上常用二氧化锰和硫酸氧化苯胺，消费对苯醌。4.3 氧化复原反响二、复原反响一催化氢化1.烯烃、炔烃的碳碳双键和三键被饱和生成烷烃。2.酚的复原 经过催化氢化，酚的苯环可被饱和，复原成环己醇。该法为工业消费环己醇的方法之一。4.3 氧化复原反响3.醛、酮的复原 醛、酮经催化加氢，可生成伯醇和仲醇。4.含N化合物的复原1芳香族硝基化合物的复原2腈的复原4.3 氧化复原反响二金属氢化物的复原 氢化锂铝

12、LiAlH4和硼氢化钠NaBH4等称为金属氢化物。 氢化锂铝可将羰基、羧基复原成羟基，但不复原碳碳双键、碳碳三键。4.4 聚合反响与有机高分子资料一、聚合反响 低分子合成为大分子的反响叫做聚合反响。可以聚合成大分子的小分子物质称为单体,聚合物所含单体的数目称为聚合度。生成的大分子称为聚合物或高聚物。一加成聚合反响，简称加聚反响 单体经过相互加成而构成聚合物的反响称为加聚反响。1. 均聚反响 由一种单体进展聚合的反响称为均聚合反响，简称为均聚反响。所得的产物称为均聚物。4.4 聚合反响与有机高分子资料1乙烯在催化下可翻开键，本身加成为聚乙烯. n称为聚合度，CH22称为链节。2氯乙烯在催化下可翻

13、开键，本身加成为聚氯乙烯。3丙烯在催化下可翻开键，本身加成为聚丙烯。4.4 聚合反响与有机高分子资料4苯乙烯在催化下可翻开键，本身加成为聚苯乙烯。5丙烯腈在催化下可翻开键，本身加成为聚丙烯腈PAN。4.4 聚合反响与有机高分子资料6甲基丙烯酸甲酯在催化下可翻开键，本身加成为聚甲基丙烯酸甲酯。7四氟乙烯在催化下可翻开键，本身加成为聚四氟乙烯。4.4 聚合反响与有机高分子资料8丙烯酸树脂9聚醋酸乙烯和聚乙烯醇10丁二烯在钠的催化下引发离子聚合，可翻开键，本身加成为聚丁二烯，俗称丁钠橡胶。4.4 聚合反响与有机高分子资料2.共聚反响copolymerization 两种或更多种的单体参与聚合的反响称

14、为共聚合反响，简称共聚反响。产物称为共聚物。1乙烯+醋酸乙烯2乙烯+丙烯4.4 聚合反响与有机高分子资料3丁二烯+苯乙烯4丙烯腈+丁二烯+苯乙烯丙烯腈4.4 聚合反响与有机高分子资料二缩合聚合反响，简称缩聚反响 带有多个可相互反响的官能团的单体经过缩合反响消去小分子，生成大分子的反响称为缩聚反响。1.聚酰胺 聚酰胺PA是经过二元酸与二元胺相互反响，脱去小分子水生成以酰胺键衔接的大分子。4.4 聚合反响与有机高分子资料 2.聚碳酸酯 聚碳酸酯属聚酯类，是由双酚A和碳酸二苯酯反响而得。 3.聚酯 聚酯通常是单指饱和的二元酸和二元醇缩聚而成的线性饱和聚酯。聚酯类除饱和聚酯外，还有不饱和聚酯。4.4

15、聚合反响与有机高分子资料二、有机高分子资料的合成方法及成型工艺一有机高分子合成方法1.本体聚合法2.悬浮聚合法3.溶液聚合法4.乳液聚合法二高聚物的主要成型方法1.挤出成型2.注射成型3.紧缩模塑成型4.4 聚合反响与有机高分子资料三、新型有机高分子资料(一)高分子分别膜 高分子分别膜是用高分子资料制成的具有选择性透过功能的半透性薄膜。与其他技术相比，具有省能、高效和干净等特点，用来制备分别、浸透汽化和液膜分别等。(二)高分子磁性资料 工业常用的磁性资料有三种，即铁氧体磁铁、稀土类磁铁和铝镍钴合金磁铁等。它们的缺陷是既硬且脆，加工性差。为了抑制这些缺陷，将磁粉混炼于塑料或橡胶中制成的高分子磁性资料便应运而生了。4.4 聚合反响与有机高分子资料(三)光功能高分子资料 所谓光功能高分子资料，是指可以对光进展透射、吸收、储存、转换的一类高分子资料。利用高分子资料的光化学反响，可以开发出在电子工业和印刷工业上得到广泛运用的感光树脂、光固化涂料及黏合剂；利用高分子资料的能量转换特性，可制成光导电资料和光致变色资料；利用某些高分子资料的折射率随机械应力而变化的特性，可开发出光弹资料，用于研讨力构造资料内部的应力分布等。