资源简介

(共50张PPT)
第一节 合成高分子的基本方法
第五章　合成高分子
合成高分子化合物的基本反应类型
2
有机高分子化合物
1
本节重点
本节难点
大鹿
化学
大鹿
化学
二战后期，新型枪支通过现代化技术等手段增强弹药的威力。防弹衣在这场“矛盾攻防”中节节败退，这种情形直到60年代末“凯芙拉”的横空出世才得以逆转。
游戏中的三级甲
现实中的三级甲
Kevlar纤维
凯芙拉(聚对苯二甲酰对苯二胺)由对苯二胺和对苯二甲酰氯聚合而成的高分子聚合物
NH2
H2N
对苯二胺
COCl
ClOC
对苯二甲酰氯
聚对苯二甲酰对苯二胺
C
O
C
O
N
H
N
H
n
(C14H10O2N2)n
聚对苯二甲酰对苯二胺是由重复单位彼此连接形成链状结构，这些链状结构之间又通过氢键相连形成网
凯夫拉
分子结构
有机高分子化合物
概念
Mr > 104
Mr ：平均值
小分子
化合物
高分子
化合物
加成聚合反应
一般是含有双键的烯类单体发生的聚合反应
缩合聚合反应
一般是含有两个(或两个以上)官能团的单体之间发生的聚合反应
有机高分子化合物
特点
高分子化合物都是混合物，无固定熔沸点
合成原料都是小分子化合物
每个高分子都是由若干个重复结构单元组成的
注意区分：有机高分子化合物与低分子有机物
有机高分子化合物 低分子有机物
相对分子质量
相对分子质量的数值
分子的基本结构
性质
高达10 000以上
1 000以下
平均值
明确数值
若干重复结构单元组成
单一分子结构
物理、化学性质有较大差别
塑料中的“四烯”
聚乙烯
聚丙烯
聚氯乙烯
聚苯乙烯
PE
PP
PVC
PS
CH2
CH2
n
CH2
CH
n
CH3
CH2
CH
n
Cl
CH2
CH
n
合成高分子化合物的基本反应类型
回顾相关概念
单体
聚合成高分子化合物的小分子化合物
如CH2＝CH2
链节
高分子化合物中的最小重复单元
如 —CH2—CH2—
聚合度
高分子化合物中的链节数
如聚乙烯中的n
n CH2=CH2
催化剂
CH2
CH2
n
(重复结构单元)
示例分析
聚合度
链节
单体
合成高分子化合物的基本反应类型
加成聚合反应(加聚反应)
氯乙烯
催化剂
CH2
CH
n
Cl
n CH2=CH
Cl
聚氯乙烯
加成聚合反应
聚合物没有固定的相对分子质量
Mr(平均)＝链节的相对质量 × n
聚丙烯的单体结构简式为___________________，
CH3—CH==CH2
写出丙烯的加聚的化学方程式以及回答相关问题：
催化剂
n CH2=CH
CH3
CH2
CH
n
CH3
链节为_____________________；
聚合度为_______，
聚合物的平均相对分子质量为_______。
n
42n
CH2
CH
CH3
①单体必须是含有双键、三键等不饱和键的化合物
概念
合成高分子化合物的基本反应类型
归纳总结：加成聚合反应(加聚反应)
由含有__________键的化合物分子以____________的形式结合成高分子化合物的反应
不饱和
加成反应
特点
(如烯、二烯、炔、醛等)
②反应只生成高聚物，没有副产物产生
③聚合物链节的化学组成跟单体的化学组成相同
④聚合物相对分子质量为单体相对分子质量的整数倍
(小分子化合物)
写出下列反应涉及的化学方程式
催化剂
n CH2=CH
COOH
CH2
CH
n
COOH
丙烯酸加聚
1，3-丁二烯加聚
催化剂
n CH2=CH-CH=CH2
CH2-CH=CH-CH2
n
乙炔加聚
CH
CH
n
催化剂
n CH CH
乙烯、丙烯(1:1)加聚
n CH2=CH2
n CH2=CH-CH3
催化剂
CH2-CH2-CH2-CH
n
CH3
CH2-CH2-CH-CH2
n
CH3
注意：某些环状化合物开环后，可以相互结合，生成高聚物
催化剂
n CH2-CH2
O
n
CH2
CH2
O
示例：环氧乙烷的开环聚合
示例分析
类型一
凡链节的主链只有两个碳原子(无其他原子)的聚合物，其合成单体必为一种，将链节两端两个半键断开向内闭合即可
合成高分子化合物的基本反应类型
加聚产物单体的推断
CH2
C
n
COOCH3
CH3
单体
CH2
C
COOCH3
CH3
示例分析
合成高分子化合物的基本反应类型
加聚产物单体的推断
类型二
凡链节主链上只有四个碳原子(无其他原子)且链节无双键的聚合物，其单体必为两种，在链节两端及正中央划线断开，然后左右两个半键闭合即可
CH2==CH2
单体
n
CH2
CH2
CH3
CH
CH2
CH3—CH==CH2
类型三
示例分析
合成高分子化合物的基本反应类型
加聚产物单体的推断
凡链节主链中只有碳原子，并存在碳碳双键结构的聚合物，双键前后各两个碳原子划线断开，形成间二烯烃结构，其规律是“见双键，四个碳；无双键，两个碳”从一端划线断开，隔一键断一键，然后将半键闭合，即单双键互换
CH2
CH
n
CH
CH2
CH
CH2
CH2==CH—CH==CH2
CH
CH2
单体
如果链节主链上只有两个碳原子，且链节中含有碳碳双键，则该高聚物由含有碳碳三键的化合物加聚而成
类型四
合成高分子化合物的基本反应类型
加聚产物单体的推断
CH
CH
n
单体
CH
CH
类型五
合成高分子化合物的基本反应类型
加聚产物单体的推断
如果链节主链上有多个碳原子(>2)，且其中含有碳碳双键，采用“凡双键，四个碳”的断键方式，若链节主链两边只剩下一个碳原子，无法构成含双键的单体时，则考虑可能是含有碳碳三键的化合物参与加聚反应生成的。
CH2
CH
n
CH
CH2
CH
CH2
单体
CH
CH
CH2
CH2
CH
CH2
【例1】丁苯吡橡胶 的单体为
请将合成下列高分子材料所用的单体填入相应横线上
CH2=CH-CH=CH2
n
CH
CH
CH2
CH2
CH2
CH
CH2
CH
H3C
N
CH2
CH
H3C
N
CH2
CH
凯芙拉(聚对苯二甲酰对苯二胺)由对苯二胺和对苯二甲酰氯聚合而成的高分子聚合物
NH2
H2N
对苯二胺
COCl
ClOC
对苯二甲酰氯
聚对苯二甲酰对苯二胺
C
O
C
O
N
H
N
H
n
(C14H10O2N2)n
缩聚
反应
概念
合成高分子化合物的基本反应类型
缩合聚合反应(缩聚反应)
小分子
化合物
高分子
化合物
缩合
聚合
小分子化合物
缩聚反应
合成高分子化合物的基本反应类型
缩合聚合反应(缩聚反应)
特点
①单体分子中至少含有两个___________
②缩聚反应生成聚合物的同时，还有_____________生成
③所得聚合物链节的化学组成与单体的___________________
官能团
小分子副产物
化学组成不同
如-OH、-COOH、-NH2、-X等
如H2O、HCl等
④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
HO
(CH2)4
O
(CH2)2
O
H
n
C
O
C
O
端基原子团
端基原子团
羟基酸缩聚
合成高分子化合物的基本反应类型
常见的缩聚反应
HOCH2COOH的缩聚
n HO
CH2
OH
C
O
催化剂
n
H
OCH2
OH
C
O
(n－1)H2O
(利用酯化反应)
HOOC(CH2)5OH的缩聚
n HOOC(CH2)5OH
催化剂
(n－1)H2O
n
HO
H
C
O
(CH2)5O
醇与酸缩聚
合成高分子化合物的基本反应类型
常见的缩聚反应
(利用酯化反应)
乙二酸与乙二醇的缩聚
(2n－1)H2O
CH2
O
H
CH2
O
H
C
O
OH
C
OH
O
催化剂
n
OCH2CH2O
H
C
O
OH
C
O
n
n
醇与酸缩聚
合成高分子化合物的基本反应类型
常见的缩聚反应
(利用酯化反应)
己二酸与乙二醇的缩聚
n HOOC(CH2)4COOH＋n HO(CH2)2OH
催化剂
(2n－1)H2O
n
O(CH2)2O
H
HO
C
O
(CH2)4
C
O
氨基酸的缩聚
合成高分子化合物的基本反应类型
常见的缩聚反应
氨基乙酸的缩聚
(利用成肽反应)
n H2NCH2COOH
催化剂
(n－1)H2O
n
NHCH2
H
OH
C
O
n H2NCH2COOH
n CH3CHCOOH
NH2
催化剂
n
NHCH2
H
OH
C
O
NHCH
CH3
C
O
(2n－1)H2O
胺与酸的缩聚
合成高分子化合物的基本反应类型
常见的缩聚反应
(利用成肽反应)
己二胺与己二酸的缩聚
nH2NCH2(CH2)4CH2NH2＋nHOOC(CH2)4COOH
催化剂
(2n－1)H2O
n
NHCH2
H
OH
C
O
(CH2)4
C
O
(CH2)4
CH2NH
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(n为各单体的物质的量)
类型一
合成高分子化合物的基本反应类型
缩聚产物单体的推断
若链节中含有酚羟基的结构，单体一般为酚和醛
CH2
H
OH
OH
n
单体
HCHO
OH
O
H
C
O
OH
类型二
合成高分子化合物的基本反应类型
缩聚产物单体的推断
酯类高聚物中含有 ，其单体有两种
C
O
O
n
HO
O
C
O
(CH2)6
C
O
H
(CH2)4
O
HO
C
O
(CH2)6
C
O
OH
O
H
(CH2)4
O
H
H
H
N
OH
C
O
酰胺类高聚物中含有 ，其单体有两种
C
O
H
N
类型三
合成高分子化合物的基本反应类型
缩聚产物单体的推断
n
H
N
H
CH2
C
O
CH2
OH
N
H
CH2
C
O
H
N
H
CH2
C
O
OH
CH2
OH
N
H
H
CH2
C
O
类型四
合成高分子化合物的基本反应类型
缩聚产物单体的推断
n
H
N
H
OH
C
O
R
结构为 的高聚物
其合成单体必为一种，将括号和聚合度去掉，即得高聚物的单体
n
H
N
H
OH
C
O
CH3
CH
单体
H
N
H
OH
C
O
CH3
CH
H2N(CH2)5COOH
请将合成下列高分子材料所用的单体、反应类型填入相应横线上
(2)涤纶
(1)锦纶 的单体为__________________________
H
N
H
(CH2)5
C
O
n
OH
HO
C
O
C
O
O
CH2
CH2
O
H
n
的单体为
HO
C
O
C
O
OH
HO
CH2
CH2
O
H
加聚反应 缩聚反应
单体 结构 单体必须是含有双键等不饱和键的化合物(如乙烯、氯乙烯、丙烯腈等) 单体为含有两个或两个以上官能团(如—OH、—COOH、—NH2、—X等)的化合物
反应 机理 反应发生在不饱和键上 反应发生在官能团之间
聚合 方式 通过在双键上的加成而连接 通过缩合脱去小分子而连接
加聚反应和缩聚反应的对比
加聚反应 缩聚反应
反应 特点 只生成高聚物，没有副产物产生 生成高聚物的同时，还有小分子副产物生成(如H2O、NH3、HCl等)
聚合物的化学组成 所得高聚物的化学组成跟单体的最简式相同，其平均相对分子质量＝Mr(单体)×n(聚合度) 所得的高聚物的化学组成跟单体的化学组成不同，其平均相对分子质量<[Mr(单体)×n(聚合度)]
加聚反应和缩聚反应的对比
双酚A
双酚A，也称BPA，有机化合物，分子式为C15H16O2，工业上双酚A被用来合成聚碳酸酯(PC)和环氧树脂等材料。
60年代以来被用于制造塑料(奶)瓶、幼儿用的吸口杯、食品和饮料(奶粉)罐内侧涂层。BPA能导致内分泌失调，威胁着胎儿和儿童的健康。欧盟认为含双酚A奶瓶会诱发性早熟，从2011年3月2日起，禁止生产含化学物质双酚A(BPA)的婴儿奶瓶
1．酚醛树脂广泛用于生产电闸、灯口等电器用品，已知酚醛树脂可由以下反应制备：

下列说法错误的是
A．苯酚的分子式为C6H6O
B．酚醛树脂具有固定的熔沸点
C．该反应类型为聚合反应
D．甲醛可发生氧化反应
【答案】B
【详解】A．由图可知，苯酚的分子式为C6H6O，A正确；
B．酚醛树脂为高分子聚合物，没有固定的熔沸点，B错误；
C．该反应中生成了高分子化合物的同时得到小分子物质，为聚合反应中的缩聚反应，C正确；
D．甲醛中含有醛基，可以发生氧化反应，D正确；
A．该材料的单体为：
B．可用溴水鉴别该材料和其单体
C．该材料为高分子化合物，也为纯净物
D．该材料能使酸性高锰酸钾和溴水褪色，且原理相同
2．EPR是一种对氧化剂具有较好抗耐性的合成材料，应用极为广泛，其结构简式可以表示如下所示，下列有关说法正确的是
【答案】B
【详解】A．该材料由2种单体加聚得到，单体为CH2=CH-CH3、CH2=CH2，A错误；
B．该材料只含单键，不与溴水反应，其单体含有碳碳双键，能与溴单质发生加成反应，从而使溴水褪色，能鉴别，B正确；
C．该材料为高分子化合物，聚合度n不确定，属于混合物，C错误；
D．该材料只含单键，均不能使酸性高锰酸钾和溴水褪色，D错误；
故选B。
3．聚乳酸(PLA)无毒，具有生物相容性、可降解性等诸多优异性能。PLA的结构如下图所示。下列分析错误的是
A．PLA含有3种官能团
B．PLA可用作免拆型手术缝线
C．PLA的单体能发生消去反应和氧化反应
D．1molPLA最多能与(n+2)molNaOH反应
【答案】D
【详解】A．PLA链中含有酯基、两端含有醇羟基和羧基，共3种官能团，A正确；
B．酯基能水解，则PLA能降级、故可用作免拆型手术缝线，B正确；
C．PLA的单体为CH3CH(OH)COOH，含醇羟基且邻位碳原子上有氢故能发生消去反应，醇羟基所连碳原子上有氢故可发生氧化反应，C正确；
D．酯基、羧基均以1:1与氢氧化钠溶液反应，醇羟基不与氢氧化钠溶液反应，据结构简式，1molPLA最多能与(n+3)molNaOH反应，D不正确；
4．我国最新合成出一种聚醚酯(PM)新型材料，可实现“单体-聚合物-单体”的闭合循环，推动塑料经济的可持续发展。合成方法如下：

下列说法错误的是
A．M分子中含有2个手性碳原子
B．M在酸性条件下水解开环得到
C．PM中含有酯基、醚键和羟基三种官能团
D．合成1mol PM，理论上需要n mol M和n mol苯甲醇
【答案】D
【详解】
A．手性碳原子是指与四个各不相同原子或基团相连的碳原子，M分子中含有2个手性碳原子，位置为 ，A正确；
B．M中含有酯基，在酸性条件下水解开环得到 ，B正确；
C．PM中含有酯基、醚键和羟基三种官能团，C正确；
D．由PM的结构简式可知，理论上，合成1mol PM需要消耗n mol M和1mol苯甲醇，D错误；
5．下列过程是检测甲醛含量的重要步骤。有关说法错误的是

A．甲醛能发生缩聚反应
B．M的核磁共振氢谱有5组峰
C．R分子中氮原子的杂化方式为sp2和sp3
D．M、R均可与盐酸反应
【答案】B
【详解】A．甲醛能与苯酚发生缩聚反应生成酚醛树脂，A正确；
B．M中有6种不同化学环境的氢原子，M的核磁共振氢谱有6组峰，B错误；
C．该有机物分子R中，五元环的氮原子形成3个σ键，其它氮原子形成碳氮双键，则氮原子的杂化方式有sp3、sp2，C正确；
D．M、R中均含氨基或取代氨基、呈碱性，可与盐酸反应，D正确；
故选B。
区别
第一节
合成高分子的基本方法
有机高分子化合物
合成高分子化合物的基本反应类型
概念
特点
加成聚合反应
缩合聚合反应
合成高分子的相关概念
单体的判断
THANKS
谢谢聆听

展开更多......

收起↑