_合成有機(jī)高分子化合物的基本方法

1、 選修選修5 第五章第五章 進(jìn)入合成有機(jī)高分子化合物的時(shí)代進(jìn)入合成有機(jī)高分子化合物的時(shí)代 第一節(jié)第一節(jié) 合成高分子化合物的基本方法合成高分子化合物的基本方法1. 能舉例說明合成高分子化合物的組成與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；能舉例說明合成高分子化合物的組成與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；2. 能依據(jù)簡單合成高分子化合物的結(jié)構(gòu)分析其鏈節(jié)和能依據(jù)簡單合成高分子化合物的結(jié)構(gòu)分析其鏈節(jié)和單體；單體；3. 能說明加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)的特點(diǎn)。能說明加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)的特點(diǎn)。【學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)】 說明加成聚合反應(yīng)和縮合聚合反應(yīng)的特點(diǎn)，說明加成聚合反應(yīng)和縮合聚合反應(yīng)的特點(diǎn)，能用常見的單體寫出簡單的聚合反應(yīng)方程式和聚能用常見的單體寫出簡單的聚合反應(yīng)方

2、程式和聚合物的結(jié)構(gòu)式，或從簡單的聚合物結(jié)構(gòu)式分析出合物的結(jié)構(gòu)式，或從簡單的聚合物結(jié)構(gòu)式分析出單體。單體?！緦W(xué)習(xí)重點(diǎn)學(xué)習(xí)重點(diǎn)】內(nèi)容介紹 高分子合成高分子合成是是有機(jī)合成有機(jī)合成中最令人矚目的領(lǐng)中最令人矚目的領(lǐng)域，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和科研等方面都有廣泛域，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和科研等方面都有廣泛的應(yīng)用。的應(yīng)用。 本章分三節(jié)內(nèi)容講解：本章分三節(jié)內(nèi)容講解： 第一節(jié)第一節(jié) 合成高分子化合物的合成高分子化合物的基本方法基本方法 第二節(jié)第二節(jié) 應(yīng)用應(yīng)用廣泛的高分子材料廣泛的高分子材料 第三節(jié)第三節(jié) 功能功能高分子材料高分子材料 第五章 順 丁橡膠酚醛樹脂 聚乙烯1合成方法縮 合聚 合反應(yīng)塑料合 成纖維合 成橡膠高分子化合

3、物3功能高分子材料復(fù)合材料單體加 成聚 合反應(yīng)以 石 油 、天 然 氣 、煤 和 農(nóng) 副產(chǎn) 品 為 原料2應(yīng) 用廣 泛 的高 分 子材料滌綸高吸水性樹脂玻 璃 纖 維 增強(qiáng)塑料 19641964年年1212月月3030日，中國郵電部發(fā)行一套日，中國郵電部發(fā)行一套“化學(xué)工業(yè)化學(xué)工業(yè)”特種郵票，共枚，特種郵票，共枚，以反映中華人民共和國成立以反映中華人民共和國成立1515年以來在化學(xué)工業(yè)上取得的成就。年以來在化學(xué)工業(yè)上取得的成就。 為為“塑料塑料”。主圖是一女工正在操作生產(chǎn)塑料的設(shè)備。主圖是一女工正在操作生產(chǎn)塑料的設(shè)備聚合釜。聚合釜。 為為“橡膠橡膠”。主圖是一位工人扶一條汽車輪胎，背景是橡膠廠的

4、硫化。主圖是一位工人扶一條汽車輪胎，背景是橡膠廠的硫化機(jī)。機(jī)。 為為“合成纖維合成纖維”。主圖是一位紡織女工正在檢驗(yàn)用合成纖維織成的各。主圖是一位紡織女工正在檢驗(yàn)用合成纖維織成的各種花布，背景是合成纖維工廠的繞絲設(shè)備。種花布，背景是合成纖維工廠的繞絲設(shè)備。 一、有機(jī)高分子化合物一、有機(jī)高分子化合物【思考思考】什么叫低分子化合物？什么叫高什么叫低分子化合物？什么叫高分子化合物？分子化合物？【小分子小分子】相對分子質(zhì)量相對分子質(zhì)量通常通常不上千不上千，有，有明確明確的的數(shù)值，通常稱為低分子化合物，簡稱小分子；如：數(shù)值，通常稱為低分子化合物，簡稱小分子；如：烴、醇、醛、羧酸、酯、葡萄糖、蔗糖等。烴、

5、醇、醛、羧酸、酯、葡萄糖、蔗糖等。 1 1、概念：、概念：相對分子質(zhì)量相對分子質(zhì)量達(dá)達(dá)幾萬幾萬甚至甚至幾千萬幾千萬，只，只是一個(gè)是一個(gè)平均值平均值，通常稱為高分子化合物，簡稱高，通常稱為高分子化合物，簡稱高分子，有時(shí)又稱高聚物。如：淀粉、纖維素、蛋分子，有時(shí)又稱高聚物。如：淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)、聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛樹脂等。白質(zhì)、聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛樹脂等。 【合成有機(jī)高分子化合物合成有機(jī)高分子化合物】 以低分子有機(jī)物作原料，經(jīng)聚合反應(yīng)得到以低分子有機(jī)物作原料，經(jīng)聚合反應(yīng)得到的各種相對分子質(zhì)量不等的同系物組成的的各種相對分子質(zhì)量不等的同系物組成的混合物，其相對分子質(zhì)量一般高達(dá)混合物，其相對分

6、子質(zhì)量一般高達(dá)10104 410106 6。高分子化合物又稱高聚物。高分子化合物又稱高聚物。聚乙烯是一種生活中常用的塑料。聚乙烯是一種生活中常用的塑料。2、結(jié)構(gòu)：、結(jié)構(gòu)：催化劑催化劑請用化學(xué)方程式表示聚乙烯的合成方法。請用化學(xué)方程式表示聚乙烯的合成方法。 結(jié)構(gòu)呈線型結(jié)構(gòu)呈線型 （1 1）結(jié)構(gòu)簡式：）結(jié)構(gòu)簡式：它們是由若干個(gè)重復(fù)結(jié)構(gòu)單它們是由若干個(gè)重復(fù)結(jié)構(gòu)單元組成的。元組成的。 （2 2）鏈節(jié)：）鏈節(jié)：高分子化合物中化學(xué)組成相同、高分子化合物中化學(xué)組成相同、可重復(fù)的最小單位，也稱重復(fù)結(jié)構(gòu)單元。叫做可重復(fù)的最小單位，也稱重復(fù)結(jié)構(gòu)單元。叫做鏈節(jié)。鏈節(jié)。 （3 3）聚合度：）聚合度：高分子里含有鏈節(jié)的

7、數(shù)目。通高分子里含有鏈節(jié)的數(shù)目。通常用常用n n表示。表示。 （4 4）單體：）單體：能夠進(jìn)行聚合反應(yīng)形成高分子化能夠進(jìn)行聚合反應(yīng)形成高分子化合物的低分子化合物，叫做單體。合物的低分子化合物，叫做單體。 （5 5）聚合物的平均相對分子質(zhì)量）聚合物的平均相對分子質(zhì)量= =鏈節(jié)的相對鏈節(jié)的相對分子質(zhì)量分子質(zhì)量n n高分子化合物與低分子化合物有什么不同？高分子化合物與低分子化合物有什么不同？1 1、相對分子質(zhì)量的大小不同：、相對分子質(zhì)量的大小不同：2 2、基本結(jié)構(gòu)不同、基本結(jié)構(gòu)不同：3 3、物理、化學(xué)性質(zhì)不同：、物理、化學(xué)性質(zhì)不同： 低分子低分子1000以下（準(zhǔn)確值），高分子以下（準(zhǔn)確值），高分子1

8、0000以以上（平均值）。上（平均值）。 高分子化合物由若干個(gè)重復(fù)的結(jié)構(gòu)單元組成。小高分子化合物由若干個(gè)重復(fù)的結(jié)構(gòu)單元組成。小分子沒有重復(fù)結(jié)構(gòu)單元分子沒有重復(fù)結(jié)構(gòu)單元 各方面性質(zhì)差別較大。各方面性質(zhì)差別較大?！緦W(xué)與問學(xué)與問】 通過聚合物的鏈節(jié)，可以看出聚合物的單體通過聚合物的鏈節(jié)，可以看出聚合物的單體，你知道下面兩個(gè)聚合物由何種單體聚合而，你知道下面兩個(gè)聚合物由何種單體聚合而成的嗎？成的嗎？ CH2=CHCl 氯乙烯氯乙烯 苯乙烯苯乙烯 二、二、加成聚合反應(yīng)加成聚合反應(yīng) 1、概念：、概念：由含有不飽和鍵的化合物分子以加由含有不飽和鍵的化合物分子以加成反應(yīng)的方式結(jié)合成高分子化合物的反應(yīng)叫成反應(yīng)的

9、方式結(jié)合成高分子化合物的反應(yīng)叫加成聚合反應(yīng)；簡稱加聚反應(yīng)。加成聚合反應(yīng)；簡稱加聚反應(yīng)。 2、加聚反應(yīng)方程式書寫：、加聚反應(yīng)方程式書寫：如如：nCH2=CH2 CH2CH2n催催 化化 劑劑單體單體鏈節(jié)鏈節(jié)聚合度聚合度M聚合物聚合物= 鏈節(jié)的相對質(zhì)量鏈節(jié)的相對質(zhì)量n3 3、加聚反應(yīng)的特點(diǎn)、加聚反應(yīng)的特點(diǎn): :（1）單體含不飽和鍵：）單體含不飽和鍵：（2）沒有副產(chǎn)物生成；）沒有副產(chǎn)物生成；（3）鏈節(jié)和單體的化學(xué)組成相同。）鏈節(jié)和單體的化學(xué)組成相同。 ( (聚合物相對分子質(zhì)量為單體相對分子質(zhì)聚合物相對分子質(zhì)量為單體相對分子質(zhì)量的整數(shù)倍量的整數(shù)倍) )。如烯烴、二烯烴、炔烴、醛等。如烯烴、二烯烴、炔烴

10、、醛等。一塊高分子材料是由若干一塊高分子材料是由若干n值不值不同的高分子材料組成的混合物。同的高分子材料組成的混合物。4 4、加聚反應(yīng)生成高聚物的單體的判斷、加聚反應(yīng)生成高聚物的單體的判斷 CH2 CH n Cl CH2 CH n CH2= CH CH2=CH Cl（1 1）凡鏈節(jié)的主碳鏈為兩個(gè)碳原子，其單體必）凡鏈節(jié)的主碳鏈為兩個(gè)碳原子，其單體必為一種。將鏈節(jié)的兩個(gè)半鍵閉合即為單體。為一種。將鏈節(jié)的兩個(gè)半鍵閉合即為單體。（2 2）凡鏈節(jié)中主碳鏈為）凡鏈節(jié)中主碳鏈為4 4個(gè)碳原子，無碳碳雙個(gè)碳原子，無碳碳雙鍵結(jié)構(gòu)，其單體必為兩種，從主鏈中間斷開后，鍵結(jié)構(gòu)，其單體必為兩種，從主鏈中間斷開后，再分

11、別將兩個(gè)半鍵閉合即得單體。再分別將兩個(gè)半鍵閉合即得單體。（3)3)凡鏈節(jié)中主碳鏈為凡鏈節(jié)中主碳鏈為4 4個(gè)碳原子，含有碳碳雙個(gè)碳原子，含有碳碳雙鍵結(jié)構(gòu)，單體為一種，屬二烯烴：鍵結(jié)構(gòu)，單體為一種，屬二烯烴：規(guī)律規(guī)律 : “見雙鍵、四個(gè)見雙鍵、四個(gè)C；無雙鍵、兩個(gè)；無雙鍵、兩個(gè)C”劃線斷開，然后將半鍵閉合劃線斷開，然后將半鍵閉合. 5 5、常見的加聚反應(yīng)、常見的加聚反應(yīng) 含一個(gè)碳碳雙鍵的單體的加聚：含一個(gè)碳碳雙鍵的單體的加聚：如聚丙烯如聚丙烯 含共軛雙鍵的單體的加聚：含共軛雙鍵的單體的加聚：如聚如聚1，3-丁二烯丁二烯 不同烯烴的共聚：不同烯烴的共聚：如乙烯與丙烯加聚如乙烯與丙烯加聚 含碳氧雙鍵的

12、單體的加聚：如聚甲醛含碳氧雙鍵的單體的加聚：如聚甲醛 含碳碳三鍵的單體的加聚：含碳碳三鍵的單體的加聚：如聚乙炔如聚乙炔P.100 思考與交流思考與交流 單體名稱單體名稱單體的結(jié)構(gòu)簡式單體的結(jié)構(gòu)簡式聚合物聚合物乙烯乙烯CH2=CH2丙烯丙烯CH2=CHCH3氯乙烯氯乙烯CH2=CHCl丙烯腈丙烯腈CH2=CHCN丙烯酸丙烯酸CH2=CHCOOH醋酸乙烯酯醋酸乙烯酯CH3COOCH=CH2丁二烯丁二烯CH2=CHCH=CH2乙炔乙炔CHCH-CH2-CH2-n-CH2-CH-n CH3-CH2-CH-n Cl-CH2-CH-n CN-CH2-CH-n COOH-CH2-CH-n OCOCH3-CH

13、=CH-n -CH2CH=CHCH2-n有何特征？有何特征？【例例1】人造象牙中，主要成分的結(jié)構(gòu)是人造象牙中，主要成分的結(jié)構(gòu)是 它是通過加聚反應(yīng)制得的，則它是通過加聚反應(yīng)制得的，則 合成人造象牙的單體是（合成人造象牙的單體是（ ） A. (CH3)2O B. HCHO C.CH3CHO D.CH3OCH3【例例2】有機(jī)玻璃（聚丙烯酸甲酯）的結(jié)構(gòu)簡式有機(jī)玻璃（聚丙烯酸甲酯）的結(jié)構(gòu)簡式可用下式可用下式表示。設(shè)聚合度表示。設(shè)聚合度n為為3000?；卮鹣铝??；卮鹣铝袉栴}：（問題：（1）指出有機(jī)玻璃的單體和鏈節(jié)；（）指出有機(jī)玻璃的單體和鏈節(jié)；（2）求有機(jī)玻璃的相對分子質(zhì)量；求有機(jī)玻璃的相對分子質(zhì)量；B丙

14、烯酸甲酯丙烯酸甲酯丙烯酸甲酯的分子量丙烯酸甲酯的分子量3000【例例3 3】聚四氟乙烯可以作為不粘鍋的內(nèi)襯，其聚四氟乙烯可以作為不粘鍋的內(nèi)襯，其鏈節(jié)是（鏈節(jié)是（ ） A.A. B. C. D.B【例例4 4】下列單體中，在一定條件下能發(fā)生加下列單體中，在一定條件下能發(fā)生加聚反應(yīng)生成聚反應(yīng)生成的是（的是（ ） B. C. CH3CH=CH2 和CH2=CH2 D. CH3CH=CH22AC【思考思考】請寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式，并請寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式，并說明斷成鍵的特點(diǎn)說明斷成鍵的特點(diǎn) 1、乙酸與乙醇酯化反應(yīng)、乙酸與乙醇酯化反應(yīng) 2、兩個(gè)甘氨酸分子形成二肽、兩個(gè)甘氨酸分子形成二肽聚酯聚酯縮

15、合聚合反應(yīng)縮合聚合反應(yīng) 該反應(yīng)與加聚反應(yīng)不同，在生成聚合物的該反應(yīng)與加聚反應(yīng)不同，在生成聚合物的同時(shí)，還伴有小分子副產(chǎn)物（如：同時(shí)，還伴有小分子副產(chǎn)物（如：H H2 2O O等）的生等）的生成。這類反應(yīng)我們稱之為成。這類反應(yīng)我們稱之為“縮聚反應(yīng)縮聚反應(yīng)”。二元酸和二元醇間二元酸和二元醇間三、縮合聚合反應(yīng)三、縮合聚合反應(yīng) 1、概念：概念：有機(jī)小分子單體間反應(yīng)生成高分子化合物有機(jī)小分子單體間反應(yīng)生成高分子化合物，同時(shí)產(chǎn)生小分子副產(chǎn)物的反應(yīng)，叫縮合聚合反應(yīng)，同時(shí)產(chǎn)生小分子副產(chǎn)物的反應(yīng)，叫縮合聚合反應(yīng)；簡稱縮聚反應(yīng)。（酯化、成肽；簡稱縮聚反應(yīng)。（酯化、成肽） 2 2、縮聚反應(yīng)方程式的書寫：、縮聚反應(yīng)方

16、程式的書寫： （1）縮聚物結(jié)構(gòu)式要在方括號(hào)外側(cè)寫出鏈節(jié)余下的）縮聚物結(jié)構(gòu)式要在方括號(hào)外側(cè)寫出鏈節(jié)余下的端基原子或原子團(tuán)端基原子或原子團(tuán)。（這與加聚物不同，而加聚物。（這與加聚物不同，而加聚物的端基不確定，通常用橫線的端基不確定，通常用橫線“”表示。）表示。） （2）單體物質(zhì)的量與縮聚產(chǎn)物結(jié)構(gòu)式的下角）單體物質(zhì)的量與縮聚產(chǎn)物結(jié)構(gòu)式的下角標(biāo)要一致；由一種單體進(jìn)行縮聚時(shí)生成小分子標(biāo)要一致；由一種單體進(jìn)行縮聚時(shí)生成小分子的物質(zhì)的量應(yīng)為的物質(zhì)的量應(yīng)為（n-1）；由兩種單體進(jìn)行縮；由兩種單體進(jìn)行縮聚反應(yīng)生成小分子的物質(zhì)的量應(yīng)為聚反應(yīng)生成小分子的物質(zhì)的量應(yīng)為（2n-1）。nHOOC(CH2)4COOH+nH

17、OCH2CH2OH 催化劑催化劑單單 體體鏈節(jié)鏈節(jié)聚合度聚合度M聚合物聚合物= 單體的相對質(zhì)量單體的相對質(zhì)量n - (2n-1) 18HO OC(CH2)4COOCH2CH2O nH +(2n-1)H2O端基原子端基原子端基原子團(tuán)端基原子團(tuán) 3 3、縮聚反應(yīng)的特點(diǎn)：、縮聚反應(yīng)的特點(diǎn)： *縮聚反應(yīng)的單體往往是具有雙官能團(tuán)（如縮聚反應(yīng)的單體往往是具有雙官能團(tuán)（如OH、COOH、NH2、X及活潑氫原子等）及活潑氫原子等）或多官能團(tuán)的小分子；或多官能團(tuán)的小分子； *單體和聚合物的組成不同；單體和聚合物的組成不同； *反應(yīng)除生成聚合物外，還有小分子生成反應(yīng)除生成聚合物外，還有小分子生成（如如H2O、NH

18、3、HCl等）等） 。 *書寫方式不同；書寫方式不同； *含有兩個(gè)官能團(tuán)的單體縮聚后生成的聚合物含有兩個(gè)官能團(tuán)的單體縮聚后生成的聚合物呈線型結(jié)構(gòu)。呈線型結(jié)構(gòu)。 含有兩個(gè)官能團(tuán)的單體縮聚后生含有兩個(gè)官能團(tuán)的單體縮聚后生成的縮合聚合物呈現(xiàn)為線型結(jié)構(gòu)，成的縮合聚合物呈現(xiàn)為線型結(jié)構(gòu)，含有三個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)的單體縮聚含有三個(gè)或多個(gè)官能團(tuán)的單體縮聚后生成的縮聚物會(huì)呈現(xiàn)什么樣的結(jié)后生成的縮聚物會(huì)呈現(xiàn)什么樣的結(jié)構(gòu)？構(gòu)？體型結(jié)構(gòu)體型結(jié)構(gòu)4 4、由縮聚反應(yīng)生成高聚物的單體的判斷由縮聚反應(yīng)生成高聚物的單體的判斷常用常用“切割法切割法”，如下圖示：，如下圖示： 從酯基中間斷開，在羰基上加羥基，在氧原子從酯基中間斷開，在

19、羰基上加羥基，在氧原子上加氫原子得到羧酸和醇。上加氫原子得到羧酸和醇。如已知滌綸樹脂的結(jié)構(gòu)簡式為如已知滌綸樹脂的結(jié)構(gòu)簡式為凡鏈節(jié)為凡鏈節(jié)為H OH結(jié)構(gòu)的，其單結(jié)構(gòu)的，其單體必為一種，體必為一種，在鏈節(jié)的在鏈節(jié)的-NH上加上加氫氫原子、原子、羰羰基上加羥基上加羥基，基， 所得氨基酸為單體所得氨基酸為單體。如如H OH的單體是的單體是和和HOOC(CH2)mCOOH。如如H OH的單體是的單體是 凡鏈節(jié)為凡鏈節(jié)為H OH結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的單的單體體必是必是兩兩種種 ，可從可從 上斷開，在上斷開，在-NH上上加氫原子，在羰基上加羥基，得到二胺和二加氫原子，在羰基上加羥基，得到二胺和二酸即為單體。酸即為單體。

20、 由一種單體由一種單體 n mol n mol 單體中含單體中含COOHCOOH官能團(tuán)（或官能團(tuán)（或OHOH）的物質(zhì)的量為：的物質(zhì)的量為：n moln mol， 而在反應(yīng)中，有一而在反應(yīng)中，有一個(gè)端基（個(gè)端基（COOHCOOH）是沒有參與反應(yīng)的，故生）是沒有參與反應(yīng)的，故生成水的物質(zhì)的量為：（成水的物質(zhì)的量為：（n-1n-1） molmol聚聚6羥基己酸羥基己酸5 5、縮聚反應(yīng)類型、縮聚反應(yīng)類型由兩種單體：由兩種單體： n mol 和和進(jìn)行縮聚反應(yīng)，進(jìn)行縮聚反應(yīng)，n mol 單體含單體含COOHCOOH的物質(zhì)的量為的物質(zhì)的量為2 n mol2 n mol，而在反，而在反應(yīng)中，有一個(gè)端基（應(yīng)中，

21、有一個(gè)端基（COOHCOOH）是沒有參與反應(yīng)）是沒有參與反應(yīng)的，故生成水的物質(zhì)的量為：（的，故生成水的物質(zhì)的量為：（2n-12n-1） molmol。n mol 按官能團(tuán)分類：按官能團(tuán)分類： 醇酸縮聚：醇酸縮聚： 羥酸縮聚：如聚乳酸羥酸縮聚：如聚乳酸 氨基與羧基縮聚：氨基與羧基縮聚： 氨基酸縮聚：氨基酸縮聚： 醛酚縮聚：如酚醛樹脂醛酚縮聚：如酚醛樹脂【例例1】下列化合物中下列化合物中 b.c.d.e.f.(1)可發(fā)生加聚反應(yīng)的一個(gè)化合物是可發(fā)生加聚反應(yīng)的一個(gè)化合物是 ，加聚物的結(jié)構(gòu)式為加聚物的結(jié)構(gòu)式為 。（2）可發(fā)生縮聚反應(yīng)的一個(gè)化合物是）可發(fā)生縮聚反應(yīng)的一個(gè)化合物是 ，縮聚物的結(jié)構(gòu)式為縮聚物的結(jié)構(gòu)式為 。（3）可發(fā)生縮聚反應(yīng)的兩個(gè)化合物是）可發(fā)生縮聚反應(yīng)的兩個(gè)化合物是 和和 ，縮聚物的結(jié)構(gòu)式為縮聚物的結(jié)構(gòu)式為 。a.b b或或d da af fc c【例例2 2】下列高聚物經(jīng)簡單處理可以從線型下列高聚物經(jīng)簡單處理可以從線型結(jié)構(gòu)變成體型結(jié)構(gòu)的是結(jié)構(gòu)變成體型結(jié)構(gòu)的是 A.A.B.C. D.B CB C 線型結(jié)構(gòu)的高聚物線型結(jié)構(gòu)的高聚物上如果還有能起反應(yīng)上如果還