2026三维设计一轮总复习高中化学-第57讲　合成高分子　有机合成路线设计

第57讲合成高分子有机合成路线设计1.能对单体和高分子进行相互推断，能分析有机高分子化合物的合成路线，能写出典型的加聚反应和缩聚反应的化学方程式。2.能举例说明塑料、橡胶、纤维的组成和分子结构特点，能列举重要的有机高分子化合物，说明它们在材料领域的应用。3.能根据常见官能团的性质和已知信息设计有机合成路线。考点一合成高分子1.高分子的结构特点（1）单体：能够进行聚合反应形成高分子的低分子化合物。（2）链节：高分子中化学组成相同，可重复的最小单元。（3）聚合度：高分子链中含有链节的数目。2.合成高分子的两个基本反应（1）加聚反应：由含有不饱和键的化合物分子以加成反应的形式结合成高分子的反应。（2）缩聚反应：单体分子间缩合脱去小分子（如H2O、HX等）生成高分子的反应。3.高分子的分类及性质特点（2）高分子材料通用高分子材料（3）纤维天然纤维：如棉花、羊毛、蚕丝、麻等判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。（1）天然橡胶聚异戊二烯为纯净物。（×）（2）聚氯乙烯塑料可用于包装食品。（×）（3）酚醛树脂和聚氯乙烯都是热固性塑料。（×）（4）缩聚反应生成的小分子的化学计量数为（n－1）。（×）（5）加聚反应单体有一种，而缩聚反应的单体应该有两种。（×）（6）用热水可以洗涤做过酚醛树脂实验的试管。（×）一、有机合成高分子的结构与性质1.N95口罩是用聚丙烯制作，能过滤95％微细颗粒的5层口罩。下列说法不正确的是（）A.聚丙烯的单体是CH2CH—CHB.聚丙烯是混合物C.聚丙烯能使酸性高锰酸钾溶液褪色D.聚丙烯的最简式为CH2解析：C聚丙烯是丙烯聚合后的生成物，没有碳碳双键，不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，C错误。2.（2024·九省联考河南）一种在航空航天、国防军工等领域具有应用前景的液晶聚芳酯G可由如下反应制备。下列说法错误的是（）A.p＝2m－1，化合物X为乙酸B.化合物F最多有24个原子共平面C.反应说明化合物E可发生缩聚反应D.聚芳酯G与稀H2SO4和NaOH溶液均可反应解析：BA项，由上述方程式判断X为乙酸分子，p等于2m－1，正确；B项，F中，左侧甲基上的3个氢有1个可能与右边的分子整体共平面，故最多有25个原子可能共平面，错误；C项，由方程式可知，E分子中含有酯基和羧基，E也可以发生缩聚反应，正确；D项，聚芳酯G中含有酯基，与稀H2SO4和NaOH溶液均可发生水解反应，正确。二、合成高分子单体的判断3.下列有关高分子材料的说法错误的是（）A.单体的名称为2-甲基-1，3-丁二烯B.合成的单体为H2NCONH2和CH3OHC.由对苯二胺和对苯二甲酸经缩聚反应制备D.的单体为CH2CH2和CH2解析：BA项，单体为CH2C（CH3）CHCH2，名称为2-甲基-1，3-丁二烯，正确；B项，水解后单体分别为H2NCOOH和H2NCH2OH，错误；C项，水解后的单体分别为对苯二胺和对苯二甲酸，正确；D项，单体为CH2CH2和CH2【题后归纳】高聚物单体的推断方法推断单体时，一定要先判断是加聚产物还是缩聚产物，并找准分离处。（1）加聚产物的主链一般全为碳原子，按“凡双键，四个碳；无双键，两个碳”的规律画线断键，然后半键闭合，单双键互换。如的单体为CH2CH2和CH2CHCN的单体为CH2CHCH3和CH2CH—CHCH（2）缩聚产物的链节中不全为碳原子，一般有“”“”等结构，在或画线处断键，碳原子上连—OH，氧原子或氮原子上连—H，即得单体。三、合成高聚物反应方程式的书写4.完成下列方程式。（1）nCH2CH—CH3。（2）nCH2CH—CHCH2CH2—CHCH—CH2（3）nCH2CH2＋。（4）nHOCH2—CH2OH＋nHOOC—COOH＋（2n－1）H2O；nHOCH2—CH2—COOH＋（n－1）H2O。（5）nH2N—CH2COOH＋（n－1）H2O；nH2NCH2COOH＋＋（2n－1）H2O。（6）nHCHO＋n（n－1）H2O＋。【题后归纳】（1）加聚反应方程式的书写①单烯烃型单体加聚时，“断开双键，键分两端，添上括号，右下写n”。②二烯烃型单体加聚时，“单变双，双变单，破两头，移中间，添上括号，右下写n”。③含有一个双键的两种单体聚合时，“双键打开，中间相连，添上括号，右下写n”。（2）缩聚物结构简式的书写书写缩合聚合物（简称缩聚物）结构简式时，与加成聚合物（简称加聚物）结构简式写法有点不同，缩聚物结构简式要在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团，而加聚物的端基不确定，通常用横线“—”表示。（3）缩聚反应方程式的书写①各单体物质的量与缩聚物结构简式的下角标一般要一致。②注意生成的小分子的物质的量：由一种单体进行缩聚反应，生成的小分子物质的量一般为n－1；由两种单体进行缩聚反应，生成的小分子物质的量一般为2n－1。考点二有机合成路线设计1.有机合成的原则（1）步骤：步骤少、操作简单、安全可靠。（2）符合“绿色化学”思想：原子经济性、原料绿色化、试剂与催化剂的无公害性。2.有机合成中碳骨架的构建（1）碳链的增长通过引入含碳原子的官能团等方式使碳链增长，如取代反应、加成反应等。①醛、酮与HCN加成＋H—CN②醛、酮与RMgX加成＋RMgX③醛、酮的羟醛缩合（其中至少一种有α-H）＋（2）碳链的缩短氧化反应等可以使烃分子的碳链缩短，如烯烃、炔烃及芳香烃的侧链被酸性高锰酸钾溶液氧化，生成羧酸或酮。①CH3CHC（CH3）2CH3COOH＋。②。（3）碳链成环的方法①二元醇成环，如HOCH2CH2OH＋H2O。②羟基酸酯化成环，如＋H2O。③氨基酸成环，如H2NCH2CH2COOH＋H2O。④二元羧酸成环，如HOOCCH2CH2COOH＋H2O。⑤利用题目所给信息成环，如常给信息二烯烃与单烯烃的聚合成环：＋＝。3.有机合成中官能团的引入或转化官能团引入或转化方法碳卤键①烃、酚的取代；②不饱和烃与HX、X2的加成；③醇与氢卤酸（HX）的取代羟基①烯烃与水加成；②醛、酮与氢气加成；③卤代烃在碱性条件下的水解；④酯的水解；⑤葡萄糖发酵产生乙醇官能团引入或转化方法碳碳双键①某些醇或卤代烃的消去；②炔烃的不完全加成；③烷烃的裂化碳氧双键①醇的催化氧化；②连在同一个碳上的两个羟基脱水；③低聚糖和多糖水解可引入醛基；④含碳碳三键的物质与水加成官能团引入或转化方法羧基①醛基氧化；②酯、多肽、蛋白质、羧酸盐的水解苯环上引入不同的官能团①卤代：X2和Fe（或X2和FeX3）；②硝化：浓硝酸和浓硫酸共热；③烃基氧化；④先卤代后水解4.官能团的保护与恢复（1）碳碳双键：在氧化其他基团前可以利用其与HCl等的加成反应将其保护起来，待氧化后再利用消去反应转变为碳碳双键。HOCH2CHCHCH2OHHOCH2CH2CHClCH2OHHOOC—CHCH—COOH（2）酚羟基：在氧化其他基团前可以用NaOH溶液或CH3I保护。。（3）醛基（或酮羰基）：在氧化其他基团前可以用乙醇（或乙二醇）加成保护。①。②（H）。（4）氨基：在氧化其他基团前可以用醋酸酐将氨基转化为酰胺，然后再水解转化为氨基。。（5）醇羟基、羧基可以成酯保护。一、依据转化关系推测物质的结构与性质1.（2024·辽宁大连模拟）某药物中间体合成路线如图（部分产物已略去）。下列说法错误的是（）A.①反应的目的是保护羟基B.B中含有醛基C.步骤③中有取代反应发生D.E的消去产物有立体异构体解析：D结合结构简式可知E应为，D为，C为，B为，A为。①反应将羟基转化为酯基，以防止醛基氧化时被氧化，A正确；B中含酯基和醛基，B正确；反应③中包含羧基与NaOH的中和反应以及酯基的水解（取代）反应，C正确；E为，发生消去反应生成，由结构简式可知不含立体异构，D错误。2.（2024·江西赣州模拟）有机物A存在如下转化关系，下列说法正确的是（）A.化合物A中只有1个手性碳原子B.化合物C的核磁共振氢谱有五组峰C.化合物D一定能通过加成反应得到化合物AD.化合物B的同分异构体中，含有2个甲基、1个醛基的有6种解析：DA在氢氧化钠溶液加热条件下发生水解反应生成（B），B催化氧化生成（C），B在浓硫酸作用下可能发生取代反应，也可能发生消去反应。A项，有机物A中有2个手性碳原子如图，错误；B项，化合物C分子中有6种等效氢，所以其核磁共振氢谱有六组峰，错误；C项，在浓硫酸加热条件下可以发生消去反应或者取代反应，若消去后生成D，则D能通过加成反应生成A，若发生取代反应（例如生成醚），则化合物D不能通过加成反应得到化合物A，错误；D项，B的结构简式为，其同分异构体中含有2个甲基、1个醛基可以写成C6H13CHO，其结构简式可以是（CH3）2CHCH2CH2CH2CHO，CH3CH2CH（CH3）CH2CH2CHO，CH3CH2CH2CH（CH3）CH2CHO，CH3CH2CH2CH2CH（CH3）CHO，（CH3CH2）2CHCH2CHO，CH3CH2CH2CH（CH2CH3）CHO共有6种，正确。二、根据已知信息和官能团的转化设计合成路线3.依据以下信息设计合理方案，以苯甲醇（）为主要原料合成（无机试剂及有机溶剂任用）。已知：①；②R—CNR—COOH。答案：解析：将目标分子拆解成两个，结合已知信息，苯甲醛先与HCN加成，再在酸性条件下水解，即可得到。【题后归纳】利用新信息设计合成路线的思路（1）先分析目标产物和所用原料中碳骨架结构和官能团的变化，利用正推和逆推确定出现的中间产物。（2）再分析新信息反应的实质，结合转化关系及“中间产物”，找出断键或成键以及官能团的变化，最后确定合成路线的转化关系及反应条件，最终完善整个合成路线。三、从有机合成路线图中提取信息设计合成路线4.沙罗特美是一种长效平喘药，其合成的部分路线如图：请写出以、（CH3）2C（OCH3）2、CH3NO2为原料制备的合成路线（无机试剂任用，合成路线流程图示例见本题题干）。答案：解析：根据已知的流程图可推知，若要制备，则需将与（CH3）2C（OCH3）2发生取代反应得到，再与CH3NO2反应得到，再利用羟基的消去反应引入碳碳双键，将碳碳双键与硝基通过加氢最终还原生成氨基。【题后归纳】设计有机合成路线的方法①正推法。即从某种原料分子开始，对比目标分子与原料分子的结构（碳骨架及官能团），对该原料分子进行碳骨架的构建和官能团的引入（或者官能团的转化），从而设计出合理的合成路线。②逆推法。即从目标分子着手，分析目标分子的结构，然后由目标分子逆推出原料分子，并进行合成路线的设计。1.判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。（1）（2023·辽宁高考）利用CO2合成了脂肪酸，实现了无机小分子向有机高分子的转变。（×）（2）（2023·辽宁高考）海水原位电解制氢工艺中的关键材料多孔聚四氟乙烯耐腐蚀。（√）（3）（2023·湖北高考）尿素与甲醛制备线型脲醛树脂的化学方程式：＋＋nH2O。（×）（4）（2023·广东高考）宣传使用聚乳酸制造的包装材料，原因是聚乳酸在自然界可生物降解。（√）（5）（2023·浙江6月选考）聚酯纤维属于有机物。（√）（6）（2023·浙江6月选考）苯酚和甲醛通过加聚反应得到酚醛树脂。（×）（7）（2023·天津高考）聚乙烯塑料属于有机合成材料。（√）（8）（2023·浙江1月选考）聚乙烯、聚氯乙烯是热塑性塑料。（√）（9）（2022·全国乙卷）加热试管中的聚氯乙烯薄膜碎片，试管口湿润的蓝色石蕊试纸变红，氯乙烯加聚是可逆反应。（×）2.（2023·北京高考9题）一种聚合物PHA的结构简式如下，下列说法不正确的是（）A.PHA的重复单元中有两种官能团B.PHA可通过单体缩聚合成C.PHA在碱性条件下可发生降解D.PHA中存在手性碳原子解析：APHA的重复单元中只含有酯基一种官能团，A错误；由PHA的结构可知其为聚酯，由单体缩聚合成，B正确；PHA为聚酯，碱性条件下可发生降解，C正确；PHA的重复单元中只连有1个甲基的碳原子为手性碳原子，D正确。3.（2023·新课标卷8题）光学性能优良的高分子材料聚碳酸异山梨醇酯可由如下反应制备。下列说法错误的是（）A.该高分子材料可降解B.异山梨醇分子中有3个手性碳C.反应式中化合物X为甲醇D.该聚合反应为缩聚反应解析：B该高分子材料中含有酯基，能发生水解反应，可降解，A正确；异山梨醇（）分子中有4个手性碳，B错误；根据元素守恒，可推出X为甲醇，C正确；该反应除生成高分子化合物外，还生成小分子物质甲醇，属于缩聚反应，D正确。4.（2022·山东高考4题）下列高分子材料制备方法正确的是（）A.聚乳酸由乳酸经加聚反应制备B.聚四氟乙烯（）由四氟乙烯经加聚反应制备C.尼龙-66（）由己胺和己酸经缩聚反应制备D.聚乙烯醇（）由聚乙酸乙烯酯（）经消去反应制备解析：B聚乳酸是由乳酸[HOCH（CH3）COOH]分子间脱水缩聚而得，即发生缩聚反应，A错误；尼龙-66是由己二胺和己二酸经过缩聚反应制得，C错误；聚乙烯醇由聚乙酸乙烯酯发生水解反应制得，D错误。5.（2022·河北高考11题节选）W（）是一种姜黄素类似物，以香兰素（）和环己烯（）为原料，设计合成W的路线（无机及两个碳以下的有机试剂任选）。已知：＋答案：解析：根据题给信息，目标物质W可由2个与1个合成，故设计合成路线如下：。一、选择题（本题包括9个小题，每小题只有一个选项符合题意）1.下列关于有机物的说法正确的是（）A.聚乙烯、聚氯乙烯塑料都可用于包装食品B.天然橡胶是高聚物，且能使溴水褪色C.油脂、棉花、蚕丝、羊毛都属于天然高分子D.的单体是CH2CH2和Cl—CHCH解析：B聚氯乙烯塑料受热会产生有毒物质，不可用于包装食品，A错误；天然橡胶是高聚物，其主要成分是聚异戊二烯，结构中含有碳碳双键，能使溴水褪色，B正确；棉花、蚕丝、羊毛都属于天然高分子，但油脂是高级脂肪酸的甘油酯，不属于高分子，C错误；的单体是CH2CH—CClCH2，D2.涤纶的结构简式如图，下列有关说法不正确的是（）A.羊毛的主要成分属于蛋白质B.涤纶属于天然高分子化合物C.合成涤纶的单体之一可以是HOCH2CH2OHD.可用灼烧的方法区别羊毛和涤纶解析：B涤纶是人工合成的有机高分子化合物，是合成材料，B错误。3.芳纶（）是重要的国防军工材料之一，下列有关芳纶及其单体的说法正确的是（）A.能通过加聚反应合成芳纶B.该材料不适合在强酸性环境下使用C.单体的核磁共振氢谱峰数、峰面积之比均相同D.单体既与酸反应又与碱反应，属于两性化合物解析：B根据芳纶的结构判断，芳纶是缩聚产物，其单体为和，A错误；由于酰胺基的存在，该材料不适合在强酸性环境下使用，B正确；的核磁共振氢谱峰数为2、峰面积之比为1∶2，的核磁共振氢谱峰数为2、峰面积之比为1∶1，C错误；与碱反应不与酸反应，与酸反应不与碱反应，两者均不属于两性化合物，D错误。4.某高分子M的结构简式为，下列有关M的说法不正确的是（）A.M的一种单体的分子式为C9H10O3B.M完全水解后生成物均为小分子有机物C.可以通过加聚反应和缩聚反应合成MD.碱性条件下，1molM完全水解消耗NaOH的物质的量大于2mol解析：B由结构可知，M的单体为CH2C（CH3）COOH、HOCH2CH2OH、HOOCCH（OH）CH2C6H5，故M的一种单体的分子式为C9H10O3，A正确；M完全水解生成乙二醇和两种高分子化合物，B错误；单体中存在CC、—OH、—COOH，则通过加聚反应和缩聚反应可以生成M，C正确；1molM中含n（1＋m）mol—COOC—，则碱性条件下，1molM完全水解消耗NaOH的物质的量大于2mol，5.可降解塑料PCL的合成路线如下：下列说法错误的是（）A.可用饱和溴水鉴别X和YB.Z→W发生的是氧化反应C.W发生缩聚反应得到PCLD.W和PCL在氢氧化钠溶液中均可水解，且产物相同解析：C苯酚与H2在Ni催化下加热，生成环己醇，则Y是环己醇，Z与过氧乙酸发生氧化反应，生成W（C6H10O2），则W中含有酯基，W在一定条件下酯基断键聚合生成PCL。X是苯酚，Y是环己醇，苯酚与溴水可以反应，生成三溴苯酚白色沉淀，环己醇与溴水不反应，A正确；由题干可知Z→W的反应为过氧乙酸氧化Z生成W，发生氧化反应，B正确；缩聚反应有小分子生成，而W到PCL过程没有小分子生成，C错误；W含有酯基，PCL是W聚合反应得到的，均含有酯基，均可在氢氧化钠溶液中水解，得到相同的水解产物，D正确。6.在有机合成中，常需将官能团消除或增加，下列合成路线不简洁的是（）A.乙烯→乙二醇：CH2CH2B.溴乙烷→乙醇：CH3CH2BrCH2CH2CH3CH2OHC.1-溴丁烷→1-丁炔：CH3CH2CH2CH2BrCH3CH2CHCH2CH3CH2C≡CHD.乙烯→乙炔：CH2CH2CH≡CH解析：B只需要溴乙烷在氢氧化钠水溶液中加热水解即可生成乙醇，合成路线不简洁，B项符合题意。7.高分子树脂X的合成路线如图：下列说法不正确的是（）A.②为加成聚合反应B.甲的结构简式为CH2CH—C.①的反应中有水生成D.高分子X水解可得到乙解析：DCH2CHCN反应生成CH2CHCONH2，根据甲的分子式及反应条件知CH2CHCOOH，甲和乙发生聚合反应生成X，根据X的结构简式及乙的分子式知，CH2CHCONHCH2HNOCCHCH2，甲和乙发生聚合反应生成X，②为加成聚合反应，A、B正确；①的反应为取代反应，氨基去掉1个氢原子、HCHO去掉氧原子生成H2O，所以有水生成，C正确；高分子化合物X水解时，酰胺基发生取代反应生成H2NCH2NH2，没有乙生成，8.（2023·全国乙卷8题）下列反应得到相同的产物，相关叙述错误的是（）＋＋A.①的反应类型为取代反应B.反应②是合成酯的方法之一C.产物分子中所有碳原子共平面D.产物的化学名称是乙酸异丙酯解析：C反应机理反应①是酯化反应，也属于取代反应