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(共85张PPT)
第54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、合成橡胶、合成纤维的组成和结构特点，能列 举重要的合成高分子化合物，说明它们在材料领域中的应用和重要价值。
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·全面突破
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 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。
加成　
3. 高分子的分类及性质特点
　判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
×
×
×
×
×
×
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，且能过滤95％微细颗粒的5 层口罩。下列说法不正确的是（　　）
B. 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：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。
A. 聚合物P难溶于水，但有高吸水性
B. 合成聚合物P的反应为加聚反应
C. 聚合物P的单体之一存在顺反异构现象
D. 1，5-己二烯与丙烯共聚也可形成类似聚合物P骨架的交联结构
2. 交联聚合物P的结构片段如图所示[图中 表示链延长，R为
—（CH2）n—]。
下列说法不正确的是（　　）
√
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CH3OH
C. 由对苯二胺和对苯二甲酸经缩聚反应制备
√
【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。
（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. 完成下列反应的化学方程式。
（4）nHOCH2—CH2OH＋nHOOC—COOH

＋（2n－1）H2O
＋（n－1）
H2O
；
＋（n－1）
H2O
＋（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含有一个碳碳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 成的小分子的物质的量的数值一般为n－1；由两种单体进行缩聚反 应，生成的小分子的物质的量的数值一般为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—CN 。
②醛、酮与RMgX加成
　
③醛、酮的羟醛缩合（其中至少一种有α-H）
＋ 。
CH3COOH＋ 　
（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。
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。
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碳碳双键与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。
（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、羧基可以成酯而得到保护。
一、依据转化关系推测物质的结构与性质
1. 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. 步骤①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：结合 的结构简式可知E应为 ，D为 ，C 为 ，B为 ，A为 。步骤①将羟基转化为酯 基，以防止醛基被氧化时羟基同时也被氧化，A正确；B中含酯基和 醛基，B正确；步骤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. 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A
D. 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：A在氢氧化钠溶液及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， 在浓硫酸及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—CN R—COOH。
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 。
【思维建模】
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）。
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 ，该物质再与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。
真题·体验品悟
1. （2025·海南高考3题）下列说法错误的是（　　）
A. 聚四氟乙烯的单体是四氟乙烯
B. 脱脂棉完全水解最终生成葡萄糖
C. 由我国首次人工合成的结晶牛胰岛素（一种蛋白质）完全水解的 最终产物是氨基酸
D. 的单体是 和
√
解析：聚四氟乙烯的链节为—CF2—CF2—，其单体为四氟乙烯 （CF2 CF2），A正确；脱脂棉的主要成分为纤维素，纤维素是多 糖，完全水解的最终产物为葡萄糖，B正确；结晶牛胰岛素是蛋白 质，蛋白质完全水解的最终产物为氨基酸，C正确；题中聚合物的重 复单元为 ，属于缩聚产物，应 由 和二元酸 缩聚生成，而选项中 单体为一元胺（ ）和一元酸（ ），二者只能发 生成肽反应生成小分子，无法缩聚为高分子，D错误。
2. （2025·江西高考10题）一种聚四方酰胺高分子材料，其制备原理 如图，下列说法错误的是（　　）
A. X中所有氧原子不共平面
B. 反应为缩聚反应
C. Z的高分子链之间存在氢键
D. M为乙醇
√
解析：X环内碳碳双键两侧连的C、O原子共平面，且双键两侧碳 原子均为羰基碳原子，与羰基氧原子共平面，故四个氧原子可能共平 面，A错误；该反应中n个X与n个Y反应生成高分子Z和2n个小分子 M，符合缩聚反应产生小分子的特征，B正确；Z的高分子链中含有 N—H键，N上的H可与另一链中羰基O形成氢键，故高分子链之间存 在氢键，C正确；对比X、Y、Z结构可知Y上氨基取代了X上的乙氧 基（—OC2H5），—OC2H5与氨基的氢原子结合生成乙醇，D正确。
3. （2025·四川高考9题）聚合物Z可用于制造用途广泛的工程塑料， 其合成反应如下：
下列说法正确的是（　　）
√
A. X能与CO2水溶液反应，不能与FeCl3水溶液反应
B. Y中所有原子共平面
C. x的值为2n－1，该反应不属于缩聚反应
D. 若反应体系中有少量水，则酚钠盐水解，影响聚合度
A. 产物M有2种且互为同分异构体（不考虑立体异构）
B. H＋可提高Y→Z转化的反应速率
C. Y→Z过程中，a处碳氧键比b处更易断裂
D. Y→P是缩聚反应，该工艺有利于减轻温室效应
4. （2024·浙江6月选考12题）丙烯可发生如下转化（反应条件略）：
下列说法不正确的是（　　）
√
解析：丙烯与HOCl发生加成反应得到M，M有CH3—CHCl—CH2OH
和CH3—CHOH—CH2Cl两种可能的结构，M在Ca（OH）2环境下脱去HCl生成物质Y（ ），Y在H＋环境下水解引入羟基再脱H＋得到主产物Z；Y与CO2可发生反应得到物质P（ ）。产物M有2种且互为同分异构体（不考虑立体异构），A正确；H＋促进Y中醚键的水解，后又脱离，使Z成为主产物，故H＋可提高Y→Z转化的反应速率，B正确；
从题干 可看出，是a处碳氧键断裂，故a处碳氧键比b处更易断裂，C正确；Y→P是CO2与Y发生加聚反应，没有小分子生成，不是缩聚反应，该工艺有利于消耗CO2，减轻温室效应，D 错误。
5. （2025·浙江1月选考20题节选）化合物I有特定发光性能，在新型 有机发光二极管的开发中具有潜在价值，其结构如下：
某研究小组按以下路线合成该化合物（部分反应条件及试剂已简 化）：
②
以 、1，3-丁二烯、丙烯酸和乙醇为有机原料，设计化合 物 的合成路线（用流程图表示，无机试剂任选）。
解析：采用逆合成分析法，类比C和D生成E的反应可知， 可
由 和 反应得到， 可由 和NH2NH2发生类似B→C的反应得到， 可由 和乙醇发生酯化反应
得到， 可由 在酸性高锰酸钾条件下发生氧化反应得
到， 可由1，3-丁二烯与丙烯酸发生类似已知信息③中的反应得到，由此可设计合成路线。
课时跟踪检测
一、选择题（本题包括7个小题，每小题只有一个选项符合题意）
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7
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1. 下列有机合成设计中，所涉及的反应类型有误的是（　　）
A. 由乙醇制备乙二醇：第一步消去，第二步加成，第三步水解
B. 由2-氯丙烷合成1，2-丙二醇，第一步消去，第二步加成，第三步 取代
C. 由1-溴丁烷制1，3-丁二烯：第一步消去，第二步加成，第三步消去
D. 由乙醇制乙二酸乙二酯（ ）反应：第一步消去，第二 步加成，第三步水解，第四步氧化，第五步酯化
√
解析：1-溴丁烷发生消去反应，得到1-丁烯，再与Br2的CCl4 溶液 发生加成反应，得到1，2-二溴丁烷，再在氢氧化钠的醇溶液中发生 消去反应，不能得到1，3-丁二烯，C错误。
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2. 已知： ＋｜｜｜ 。则合成 所用的原料可以是 （　　）
A. 和 B. 和
C. 和 D. 和
√
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8
解析：　结合已知： ＋｜｜｜ ，采用逆向合成分 析法， 可以从图示1或2处断裂，即 的断键方式有两种，若 断1号位 ，若断2号位 。
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8
3. 聚富马酸丙二醇酯是一种医用高分子材料，可由如下反应制备：
下列说法正确的是（　　）
√
A. 富马酰氯存在对映异构体
B. 丙二醇可由油脂水解得到
C. 该反应为缩聚反应
D. 1 mol聚富马酸丙二醇酯最多能与1 mol H2发生加成反应
1
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解析：根据结构可知，富马酰氯中不存在手性碳原子，故富马酰 氯不存在对映异构体，A错误；油脂水解得到的是丙三醇，B错误； 生成物中除了聚合物外，还有HCl，为缩聚反应，C正确；1 mol聚富 马酸丙二醇酯最多能与n mol H2发生加成反应，D错误。
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4. （2025·浙江Z20名校联盟联考）可降解塑料聚羟基丁酸酯 （PHB）可由以下路线合成，下列说法正确的是（　　）
A. A分子最多有6个原子共平面
B. 反应①的条件为浓硫酸作催化剂并加热
C. 由D生成PHB的反应为加聚反应
D. 1 mol C与足量Na完全反应可生成标准状况下11.2 L H2
√
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解析：根据合成流程，A与H2C CH—CH CH2生成 ，可以 推断A为H3C—C≡CH，反应①是B发生消去反应生成
H2C CH—CH CH2。结合PHB的结构简式可以推断出D的结构简式 是 ，因此C的结构简式为 。A为 H3C—C≡CH，甲基中只有一个氢原子与碳原子及后面的碳碳三键部 分共面，所以最多有5个原子共平面，A错误；
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反应①是B发生消去反应生成H2C CH—CH CH2，B是卤代烃，反应条件是氢氧化钠醇溶液并加热，B错误；由D生成PHB的反应为缩聚反应，C错误；C的结构简式为 ，C中含有羧基，可以与钠反应，1 mol C与足量Na完全反应可生成0.5 mol氢气，在标准状况下的体积是11.2 L，D正确。
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8
5. （2025· 浙江宁波模拟测试）某聚合物Z的合成路线如下：
　　　　　　　　　　　　 　 Z
下列说法正确的是（　　）
√
A. X分子中所有原子共平面，有两种不同化学环境的氢原子
B. 生成1 mol Z，理论上同时生成（2n－1）mol CH3OH
C. 1 mol Z与NaOH溶液充分反应，最多消耗2n mol NaOH
D. Y为
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8
解析：X分子中含有饱和碳原子，所有原子不可能共平面，X结构 高度对称，有两种不同化学环境的氢原子，A错误；生成1 mol Z，理 论上同时生成（2n＋1）mol CH3OH，B错误；1 mol Z与NaOH溶液 充分反应，最多消耗（2n＋1）mol NaOH，C错误；根据X和Z的结 构简式，Y的结构简式为 ，D正确。
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A. 苯乙烯分子中所有原子可能共平面
B. 试剂a为
C. 试剂b为HO（CH2CH2O）mCH3
D. 反应1为加聚反应，反应2为缩聚反应
6. （2025·浙江北斗星盟联考）高分子N可用于制备聚合物离子导 体，其合成路线如下。
√
下列说法不正确的是（　　）
1
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6
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8
解析：根据苯环和乙烯的平面结构，以及单键可旋转的特性可 知，苯乙烯分子中所有原子可能共平面，A正确；根据苯乙烯、高分 子M的结构分析可知，试剂a为 ，苯乙烯的碳碳双键打 开， 的碳碳双键也打开，二者发生加聚反应得到高分子 M，B正确；根据高分子M和高分子N的结构分析可知，试剂b为HO （CH2CH2O）mCH3，C正确；反应1为加聚反应，反应2无小分子生 成，不是缩聚反应，D错误。
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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
C. ①的反应中有水生成
D. 高分子X水解可得到乙
√
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二、非选择题（本题包括1个小题）
8. （2025·浙江强基联盟联考）物质J是一种具有生物活性的化合物。 该化合物的合成路线如下：
1
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② 。
请回答：
（1）C中的官能团名称为 。
（2）A的结构简式是 。
羧基和醚键
1
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6
7
8
（3）下列说法错误的是 （填字母）。
A. B→C的反应类型是还原反应，G→H的反应类型是取代反应
B. E转化为F的过程中需加入还原剂
C. 步骤D→E的目的是保护酮羰基
D. J可与溴水发生反应，1 mol J最多可消耗3 mol Br2
ABD
1
2
3
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5
6
7
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解析：根据E的结构简式结合所给已知信息②逆推，可知D为 ，
C为 ，根据已知信息①可知A为 ，A发生已知信息①反应生成B，B为 ，B在HCOONH4和Pd/C的条件下还原为C，E在一定条件下生成F，F与CH3I发生取代反应生成G
（ ），
1
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6
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8
G与 在碱性条件下发生加成反应生成H，H在碱性环境下生成I，I经过一系列反应生成J。B→C的反应类型是还原反应，G与
发生加成反应生成H，A错误；E到F从组成上看多了一个氧原子，失 去了两个氢原子，故为氧化反应，需加氧化剂，B错误；步骤D→E的 目的是保护酮羰基，并且让F与CH3I在该酮羰基的邻位发生取代反应， C正确；J中2 mol碳碳双键与2 mol溴发生加成反应，苯环上酚羟基的 邻位和对位可以与2 mol溴发生取代反应，故1 mol J最多能消耗4 mol Br2，D错误。
1
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＋CH3I　
HI
＋
1
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7
8
（5）写出4种同时符合下列条件的化合物B的同分异构体的结构简 式： 。
①除了苯环外无其他环；
②1H-NMR谱显示分子中只有3种不同化学环境的氢原子；
③能发生水解反应，且1 mol该同分异构体最多能消耗4 mol NaOH。
（任写4
种）
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4
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6
7
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解析：B为 ，B的同分异构体满足①除了苯环外无其他环；②1H-NMR谱显示分子中只有3种不同化学环境的氢原子；
③能发生水解反应，且1 mol该同分异构体最多能消耗4 mol NaOH， 说明要含有酯基，能形成2 mol酯基，水解消耗4 mol NaOH说明水解 要生成酚羟基，酚羟基显酸性，可以消耗NaOH，故符合要求的同分 异构体有 。
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（6）参照上述合成路线，以 和 为原料，设计化合 物 的合成路线（用流程图表示，无机试剂任选）。
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解析： 先与H2加成，再氧化羟基生成酮羰基，然后 与 发生加成反应，生成物在碱性条件下生成环状化合物。
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