高考化学一轮复习 有机化学基础 第7节 高分子化合物 有机合成学案-人教版高三全册化学学案

第7节高分子化合物有机合成

考试说明

1.了解合成高分子的组成和结构特点，能依据简单合成高分子的结构分析其链节和单体。

2.会判断加聚反应和缩聚反应。

3.能设计合成路线合成简单有机化合物。

命题规律

本节内容是高考的必考点，主要考查的是推断有机物结构式或结构简式；反应类型的判

断；化学方程的书写；限定条件下同分异构体的书写或数目判断；有机合成路线的设计。另

外聚合反应是有机合成高考题中的常考知识点。通常考查反应类型的判断、加聚反应与缩聚

反应的化学方程式的书写、单体与聚合产物结构简式的相互推断等。

板块一主干层级突破・

考点1合成有机高分子化合物

知识梳理

1.有机高分子化合物及其结构特点

(1)定义

相对分子质量从或到企甚至更大的化合物，称为高分子化合物，简称高分子。大部分

高分子化合物是由小分子通过聚合反应制得的，所以常被称为聚合物或高聚物。

(2)有机高分子的组成

①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。

②链节：高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小单位。

③聚合度：高分子链中含有链节的数目。

高零物

催化剂''

如77CH2=CH2--------->^CH2—CH2i

单体链节聚合度

2.合成高分子化合物的两个基本反应

⑴加聚反应

小分子物质以加成反应形式生成高分子化合物的反应，如合成有机玻璃的方程式为:

COOCH3

催化剂

77cH2—C()()CH------->~ECH—。玉o

I32I

CH§CH3

(2)缩聚反应

单体分子间缩合脱去小分子(如压0、HX等)生成高分子化合物的反应。如乙二酸与乙二

醇发生缩聚反应，其化学方程式为：

,催化剂

77HOCH2—CH2OH+77HOOC—COOH-------->

0

II

H^OCH2CH2—OOC—CiOH+(2〃—1)H,Oo

3.高分子化合物的分类

'天然高分子化合物

(线型结构：具有热塑性,

如低压聚乙烯

高按结构支链结构：具有热塑性，

分如高压聚乙烯

子合成

化网状结构：具有幽性，

合高分

物、如酚醛树脂

子化

‘合成高分子材料(塑料、合

合物

按用途,成纤维、合成橡胶、黏合

和性能”

剂、涂料)

、功能高分子材料

其中，塑料、合成纤维、合成橡胶又被称为三大合成材料。

方法电⑤

由缩聚物的结构简式推导其单体的方法

O

II

①酯类高聚物中含有“一C一()一”，它的单体有两

OO

II:II

种，从一C—FO—中虚线处断开，一C一恢复为

()

II

—C—OH,一。一恢复为一OH,即得合成高聚物的单

C)O

IIII

体。如H()-EC—C—()—CH2—CH2—(H的单体为

HOOCCOOH和HOCH2cH2OH。

()H

III

-

②酰胺类高聚物中含有“—-CN"，它的单体有两种，在亚氨基上加氢，

埃基碳原子上加羟基，即得高聚物的单体。

H0H0

IIIIII

如H£N—CH2—C—N—CH2—CH2一C+()H的单体是

H2N—CH2—COOH和H2N—CH2CH2COOH0

H()

H4-R-UOH

的单体必为一种，在亚氨基上加氢，在炭基碳

原子上加羟基，即得高聚物的单体。

HO

III

如H《N—CH—C玉OH的单体为

CH3

CH3—CH—COOH0

NH2

③酚醛树脂是由酚类和醛类缩聚而成的，链节中有酚羟基的结构。

如玉。H的单体是「）和HCH。。

【基础辨析】

判断正误，正确的画“，错误的画“X”。

（1）棉花、蚕丝、羊毛、天然橡胶都属于天然高分子化合物。（J）

（2）天然橡胶是高聚物，不能使滨水褪色。（X）

-£-CH2—CH=C—CH2i

的单体是CH2=CH2和

CH=CH2

⑷酚醛树脂和聚氯乙烯都是热固性塑料。（X）

⑸聚乙烯可包装食品，而聚氯乙烯塑料不可用于包装食品。（J）

（6）聚异戊二烯属于纯净物。（X）

递进题

1.高分子化合物的结构如下:

《CH2—cH—CH2—CH=CH—CH2—CH?—CHi

其单体可能是（）

①CHz=CHCN②乙烯③1,3-丁二烯④苯乙焕

⑤苯乙烯⑥1-丁烯

A.①③⑤B.②③⑤

C.①②⑥D.①③④

答案A

解析该高分子化合物属于加聚反应生成的高聚物，且链节的主链上存在碳碳双键结构，

按如图方式断键来确定单体

-^CH2—CH-j-CH2—CH=CH—CH2^-CH2—CH^r

其单体是CH2=CHCN,CH2=CH—CH=CH2.

CH=CH9

,故A正确。

2.涤纶广泛应用于衣料和装饰材料。合成涤纶的反应如下:

下列说法正确的是（）

A.合成涤纶的反应为加聚反应

B.对苯二甲酸和苯甲酸互为同系物

C.1mol涤纶与NaOH溶液反应，理论上最多可消耗2〃molNaOH

D.涤纶的结构简式为

0()

答案c

解析合成涤纶的反应为缩聚反应，A错误；结构相似、分子组成相差一个或若干个

“陋”原子团的有机化合物互称为同系物，但对苯二甲酸

(HOOCCOOH)

和苯甲酸

COOH)

分子组成相差C02,不可能互为同系物,B错误；1mol

涤纶水解会产生2Amol竣基，与NaOH溶液反应，理论上最多可消耗2AmolNaOH,C正确;

根据“酸脱羟基醇脱氢”可知，结构简式中的端基原子和端基原子团错误，涤纶的结构简

式为

0O

C—OCH2cH2一。玉H,D错误。

考点2有机合成

知识梳理

1.有机合成的分析方法和原则

(1)有机合成的分析方法

①正向合成分析法的过程

基础原料一中间体一目标化合物。

②逆向合成分析法的过程

目标化合物一中间体一基础原料。

(2)有机合成遵循的原则

①起始原料要廉价、易得、低毒性、低污染。

②应尽量选择步骤最少的合成路线。

③合成路线要符合“绿鱼、坯保”的要求。

④有机合成反应要操作通单、条件温和、能耗低、易于实现。

⑤要按一定的反应顺序和规律引入官能团,不能臆造不存在的反应

2.合成路线的选择

(1)一元转化关系

卤

烯①HC1代④

------>②,

煌一元醛一元竣酸

煌加成褊[O]

⑤(一

酯

以乙烯为例，完成上述转化标号反应的化学方程式:

水

②CH3cHzCl+NaOH——►CH3CH2OH+NaCl,

△

Cu或Ag

③2cH3cH2OH+O2——►2CH3CH0+2H20,

△

浓H2SO4

⑤CH3cH20H+CH3COOHCH3COOC2H5+H20„

△

(2)二元转化关系

①二

卤

烯Br②,③④

代二元醇二元醛二元竣酸

煌煌水解[O][O]

⑤<

环状酯

以乙烯为例，完成上述转化标号反应的化学方程式:

水

CH2BrCH20H

②|+2Na()H—>|+2NaBr,

CH2Br△CH?0H

CHO催化剂C00H

④|十。2--------------------A

CHOCOOH

C(X)HCH2OH

⑤++2H2()O

C(X)HCH20H

(3)芳香化合物合成路线

3.有机合成中碳骨架的构建

(1)碳链的增长

①与HCN的加成反应；②加聚或缩聚反应；③酯化反应。

(2)碳链的减短

CaO

①脱竣反应：R—COONa+NaOH——>R—H+Na2C03o

△

②氧化反应

KMnO.i(H+)

------------------ACOOH

+

KMnO4(H)

R—CH=CH2——►RC00H+C02fo

③酯类、糖类、蛋白质等的水解反应。

高温

④煌的裂化或裂解反应：C16H34——>C8H18+C8H16O

(3)常见碳链成环的方法

①二元醇成环

HC

?CH2

\/

浓H2s04

()

如HOCH2cH20H——►+H20„

△

②羟基酸酯化成环

0

()

浓硫酸CH2--------c

如HO(CH2)3—C—OH\+

△0

/

CH2—CH2

H2OO

③二元竣酸成环

CH2—CH2

c

如H00CCH2CH2C00H——►()()()+压0。

△

④氨基酸成环

如H2NCH2CH2COOH—►+HzO。

4.有机合成中官能团的转化

(1)官能团的引入

引入官能团引入方法

①煌的取代；

引入卤素原子②不饱和煌与HX、X?的加成；

③醇与氢卤酸(HX)取代

①烯妙与水加成；

②醛酮与氢气加成；

引入羟基

③卤代燃在碱性条件下水解；

④酯的水解

①某些醇或卤代烧的消去；

引入碳碳双键

②烘烧不完全加成

引入碳氧双键醇的催化氧化

①醛基氧化；

引入竣基②酯、氟基的水解；

③苯的同系物被酸性高锌酸钾溶液氧化

⑵官能团的消除

①通过加成反应消除不饱和键(双键、三键)；

②通过消去、氧化或酯化反应等消除羟基；

③通过加成或氧化反应等消除醛基；

④通过水解反应消除酯基、肽键、卤素原子。

(3)官能团数目的改变

消去压0与Xz加成

如①CH3CH2OH——►CH2=CH2——►

水解

X—CH2CH2—X——►HO—CH2CH2—0H；

消去HC1与ci加成

-------->-----2----->

与Cl加成

-----2------>

⑷官能团位置的改变

消去HzO

如CH3cH2cH20H——►CH3CH=CH2

与HC1加成水解

——►CH3CHC1CH3——►CH3CH(OH)CH3O

方法命购

⑴碳碳双键的保护：碳碳双键容易被氧化，在氧

化其他基团前可以利用其与HC1等的加成反应将其保护起来，待氧化后再利用消去反应恢复

为碳碳双键。

(2)在利用对硝基甲苯合成对氨基苯甲酸的过程中应先把一CL氧化成一COOH之后，再把

一NO2还原为一NHz,防止当KMnO&氧化一CHs时，一NH?(具有还原性)也被氧化。

题组

1.有机化合物FGSHIBO)是一种很重要的食物香料，其合成路线有多条，其中一条合成

路线如下:

浓HSO/A

--9-----4---->F(CHO)

e13]8

E

(1)A的分子式为,D中含氧官能团的名称为

(2)反应a〜e中，属于取代反应的是(填字母)。

(3)F的结构简式是(已知一个碳原子上不能连接两个碳碳双键)-

(4)转化过程中，步骤b的目的是；

该步骤发生反应的化学方程式为o

⑸写出一种同时满足下列条件的D的同分异构体的结构简式：

A.遇FeCL溶液会发生显色反应

B.核磁共振氢谱表明该物质中有4组峰

C.1mol该物质最多可消耗2molNaOH

D.能发生银镜反应

o

^^3为原料制备聚1.3-

(6)参照上述合成路线，设计-条以。dCHC•

丁二烯｛CH2CHCHCH2｝的合成路线。

答案(1)。3不。0酯基和锻基

(2)bd

()AA

⑶H

OH

XpA

+

(4)保护羟基，使之不被氧化

()()CCH3

人+H,()

浓

H9S()t/V/V

CHO

HO1OH

Vv

I

(5)(H3O3C7C(CH3)3

CHO

)3

C(CH3

或

OH

()OH

IINaBHt

(6)CH2THec国------->CH2=CHCHCH3

浓

H2SO4/A一定条件

------------------------A

FCH2=CHCH=CH2

-tCH2—CH=CH-CH2玉

解析(1)根据A的结构简式，可知A的分子式为C/200。D中含有的含氧官能团有酯基

和跋基。

(2)根据有机反应类型的特点，可知a为加成反应，b为取代反应，c为氧化反应，d为

水解反应(属于取代反应)。

(3)根据F的分子式，结合官能团的性质知E-F的反应为消去反应，则F的结构简式为

(4)反应c为氧化反应，为防止羟基被氧化，则步骤b将羟基转化为酯基，使之不被氧化。

OH

步骤b为B和乙酸发生酯化反应，反应的方程式为+

OOCCH.

浓H2s04

CH3COOH

(5)D的分子式为Q5HM3,不饱和度为5,符合条件的同分异构体的结构中，一个苯环不

饱和度为4,一个醛基不饱和度为1,则另外有2个酚羟基与2个叔丁基连在苯环上，才能满

足该物质有4种氢原子。

2.颠茄酸酯(H)有解除胃肠道痉挛、抑制胃酸分泌的作用，常用于胃肠道平滑肌痉挛及

溃疡病的辅助治疗，其合成路线如下：

NaOH水溶液

\/反应IH2()2C8H9Br△

cCu、()2①新制Cu(()H)2,△

-->D---------------------------

C8H1O()△②酸化

2HHC()()C2

/VCH2COOHC5()HEk

卜丁浓硫酸，△,反应n—

CHO

八CHCOOCoH-

Zv-H

I------2--->G------►

催化剂，△反应HI

F

CH2

II

人CC()()CH.)

Zv?

i

V

H

试回答下列问题：

(1)反应I所涉及的物质均为烧，氢的质量分数均为7.69%,A的相对分子质量小于110,

则A的化学名称为,A分子中最多有个碳原子在一条直线上。

(2)反应II的反应类型是,反应III的反应类型是o

(3)B的结构简式是；E的分子式为；F中含氧

官能团的名称是。

(4)由C-D反应的化学方程式为

(5)化合物G有多种同分异构体，同时满足下列条件的有种。

①能发生水解反应和银镜反应；②能与FeCL发生显色反应；③苯环上有四个取代基，

且苯环上一卤代物只有一种。

Cl

制备

答案(1)苯乙烯3

(2)取代反应消去反应

CH2cH2Br

CH2CH2()H

2H2。

(5)6

(6)

Cl

解析(1)由逆推法可推出A为苯乙烯；根据苯和乙烯的分子结构可知，苯乙烯分子中最

多有3个碳原子共线。

CH2cOOC2H5

⑵E为，比较E和F的结构简式可

CH2()H

CHC(X)C"

知，反应H是取代反应；G为,比较G和H

的结构简式可知，反应III是消去反应。

(5)化合物G的同分异构体中含有酚羟基、甲酸酯基，其他基共含有4个饱和碳原子；结

合条件③可写出6种符合条件的同分异构体的结构简式:

OHOH

HCOOHCOO

、小

CHSCHSO

板块二高考真题实战・

1.[2017•全国卷I]下列生活用品中主要由合成纤维制造的是（）

A.尼龙绳B.宣纸

C.羊绒衫D.棉衬衣

答案A

解析纤维分为天然纤维及合成纤维，其中制造尼龙绳的聚酰胺属于合成纤维，A符合

题意；宣纸、羊绒衫、棉衬衣都是由天然纤维制造而成，B、C、D不符合题意。

2.[2017•北京高考]聚维酮碘的水溶液是一种常用的碘伏类缓释消毒剂，聚维酮通过氢

键与HL形成聚维酮碘，其结构表示如下：

下列说法不正确的是（）

A.聚维酮的单体是

B.聚维酮分子由（〃+〃）个单体聚合而成

C.聚维酮碘是一种水溶性物质

D.聚维酮在一定条件下能发生水解反应

答案B

解析A对：聚维酮通过氢键与形成聚维酮碘，由聚维酮碘的结构可知，聚维酮是由

经加聚反应生成的，故聚维酮的单体为。B错：由聚维酮碘的结构推知，聚维酮分子由（24+

〃）个单体聚合而成。C对：由聚维酮碘的结构可知，该物质属于盐类，易溶于水。D对：由聚

O

III

维酮碘的结构可知，该结构中含有—-,故聚维酮在一定条件下能发生水

解反应。

3.[2015•北京高考]合成导电高分子材料PPV的反应：

+nH2C=CCH=CH2

慢色剂4+〃H+（2〃一l）HI

PPV

下列说法正确的是（）

A.合成PPV的反应为加聚反应

B.PPV与聚苯乙烯具有相同的重复结构单元

CH2THf>-CH=CH2

c.淤——y和苯乙烯互为

同系物

D.通过质谱法测定PPV的平均相对分子质量，可得其聚合度

答案D

解析生成PPV的同时还有小分子生成，该反应为缩聚反应，A项错误；聚苯乙烯中不

含碳碳双键，B项错误；两种有机物中碳碳双键的数目不同，C项错误。

4.[2017•天津高考]2-氨基-3-氯苯甲酸(F)是重要的医药中间体，其制备流程图如下:

KMnOJH+Fe/HCl

④

COOH

H7H2O

回答下列问题:

CH3

分子中不同化学环境的氢原子共有.种，共面原子数目最多为

(2)B的名称为。写出符合下列条件B的所有同分异构体的结构简式

a.苯环上只有两个取代基且互为邻位

b.既能发生银镜反应又能发生水解反应

(3)该流程未采用甲苯直接硝化的方法制备B,而是经由①②③三步反应制取B,其目的

是O

(4)写出⑥的化学反应方程式：,

该步反应的主要目的是o

(5)写出⑧的反应试剂和条件：；

F中含氧官能团的名称为o

⑹在方框中写出以为主要原料，经最少步骤制备含肽键聚

合物的流程。

反应试剂

•目标化合物

反应条件

答案(1)413

(2)2-硝基甲苯或邻硝基甲苯

OOCHNHCHO

（3）避免苯环上甲基对位的氢原子被硝基取代（或减少副产物，或占位）

+HC1

⑸Ck/FeCk（或Cl2/Fe）潼基

COOH

催化剂

或一定条件

解析（2）由B的结构简式及硝基化合物的命名原则可知，煌为母体，硝基为取代基，故

名称为邻硝基甲苯（或2-硝基甲苯）。B的同分异构体能发生银镜反应，说明分子中含有一CHO,

又能水解，则分子中含有酯基或肽键，又因分子中仅有2个氧原子，则苯环上的两个取代基

应为一OOCH、一NH?或一NHCH0、一0H。故符合条件的B的同分异构体有和。

（3）若甲苯直接硝化，苯环上除甲基的邻位氢原子可被硝基取代外，对位氢原子也可被取

代，副产物较多。

⑷根据题给信息，结合⑤中反应物的结构简式及反应条件可推知C为。根据⑥中反应物、

生成物的结构简式可知，该反应为取代反应，化学方程式为

()

COOHCOOH||

4N%丫人NHCCH；

+HClo由流程图可看出，反应⑥中一NHz参与反应，反应⑨又重新生成NHz,说明反应⑥的目

的是保护氨基。

()

II

1

(5)由反应③可知，反应⑨应是一S03H、'(被取代的反应，则反应⑧应是

苯环上氢原子发生氯代反应，故反应试剂和条件应为Ck/FeC13(或Cl2/Fe)。由F的结构简式

可知，分子中含氧官能团为一COOH,其名称为竣基。

()

COOHII

NHCCH

生成含肽键的聚合物，只能是氨基、竣基发生缩

聚反应。由反应⑨可知，肽键在酸性条件下可水解生成一N&,故酸性条件下

()

COOH||

NHCCH

水解可得邻氨基苯甲酸，邻氨基苯甲酸在一定条件下发生

缩聚反应即可得到目标产物。

5.[2017•北京高考]羟甲香豆素是一种治疗胆结石的药物，合成路线如下图所示:

0

已知:

OH

RC00R/+R"0H——COOR"+R/OH（R、R'、R"代表炫基）

△

(1)A属于芳香煌，其结构简式是oB中所含的官能团是

(2)C-D的反应类型是

(3)E属于酯类。仅以乙醇为有机原料，选用必要的无机试剂合成E,写出有关化学方程

式：____________________________________

(4)已知：2E一定条件,F+C2HsOH。F所含官能团有和。

(5)以D和F为原料合成羟甲香豆素分为三步反应，写出有关化合物的结构简式:

中间产物2：

答案⑴硝基

(2)取代反应

Cu或Ag

⑶2c2H5OH+O2——>2cH3CHO+2H2。、

△

催化剂

2CH3CH0+02——>2CH3C00H>CH3COOH+

△

浓H2s。4

C2H50HCH3COOC2H5+H2O

△

()

解析⑴A与浓HNO3＞浓H2S04的混酸在加热条件下反应生成B,B经还原生成C(C6H8N2),

A属于芳香…其结构简式为结合N-豆素的结构简式推知,

B为二硝基苯，其结构简式为,所含官能团为硝基。

NH9

(2)B经还原生成C(aHM),则C的结构简式为oC与压0、H2S04

OH

在加热条件下反应生成D(C6H6。2),则D的结构简式为,故C-D的反应

类型为取代反应。

(3)E(QH8OJ属于酯类，在一定条件下发生反应生成F和C2H5OH,则E为CH3COOC2H50乙

醇(C2HsOH)在Cu或Ag、△条件下发生催化氧化生成CH3CHO,继续氧化生成CH3COOH,CHsCOOH

与CoHsOH发生酯化反应生成CH3C00C2H5O

(4)2分子EGLCOOGHs)在一定条件下反应生成F和C2H5OH,F与D在仁/△条件下经三

步反应生成羟甲香豆素及C*OH,则E-F的反应类型为取代反应，故F的结构简式为

()()

和—C—()—RO

CH3COCH2COOCH2CH3,所含官能团为

)

和F（CH3coeKOOCH2cH3）合成羟甲香豆素分为三步

反应，结合题给已知信息反应可知，先与CLCOCHCOOCH2cH3发生上的加成反应生成

OH

H5

（中间产物1）,再根据题给信息发生反应生

（中间产物2）,最后发生消去反应生成羟甲香豆素。

6.[2017•江苏高考]化合物H是一种用于合成丫-分泌调节剂的药物中间体，其合成路

线流程图如下:

COOHC()()CH3

H2

Ni,A

OC%

AB

COOCH3COOCH3

HCOOH/K

OCH3

N

/\

HCHO

CD

COOCH3

BrCHCOCHCH3COONH1

--------2-----------3>

K2C()3CH3CO()H

E

C(XX?H3CHO

FH

(i)c中的含氧官能团名称为和o

(2)D―E的反应类型为o

⑶写出同时满足下列条件的C的一种同分异构体的结构简式：

①含有苯环，且分子中有一个手性碳原子；②能发生水解反应，水解产物之一是氨

基酸，另一水解产物分子中只有2种不同化学环境的氢。

(4)G的分子式为C12HUN202,经氧化得到H,写出G的结构简式：

R'R'

\(CH3)2SO4\

N-HN—CH3

/K2c(%/

(5)已知:RR(R代

表煌基，R'代表煌基或H)

的合成路线流程图(无机试剂任用，合成路线流程图示例见本题题干)。

答案（1）酸键酯基（2）取代反应

⑸

解析（1）C中的含氧官能团有酸键和酯基。

（3）C的同分异构体中含有苯环，且分子中含有一个手性碳原子,能发生水解反应生成a-

CH3——CH——C——OH

NH乙O

氨基酸，则生成的氨基酸可能为NH2CH2COOH或9

*

CH3—CH—C—OH

由于分子中有手性碳原子，则该a-氨基酸为NH2（）

另一水解产物中含有苯环和2个氧原子，且分子