合成有機高分子化合物基本方法

1、合成有機高分子化合物基本方法1. 能舉例說明合成高分子化合物的組成與結(jié)構(gòu)特點；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)和單體；3. 能說明加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)的特點?！緦W(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，能用常見的單體寫出簡單的聚合反應(yīng)方程式和聚合物的結(jié)構(gòu)式，或從簡單的聚合物結(jié)構(gòu)式分析出單體?！緦W(xué)習(xí)重點】內(nèi)容介紹 高分子合成是有機合成中最令人矚目的領(lǐng)域，在高分子合成是有機合成中最令人矚目的領(lǐng)域，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和科研等方面都有廣泛的應(yīng)用。工業(yè)、農(nóng)業(yè)和科研等方面都有廣泛的應(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基本方法合成高分子化合物的基

2、本方法 第二節(jié)第二節(jié) 應(yīng)用廣泛的高分子材料應(yīng)用廣泛的高分子材料 第三節(jié)第三節(jié) 功能高分子材料功能高分子材料 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塑料 1964年12月30日，中國郵電部發(fā)行一套“化學(xué)工業(yè)”特種郵票，共枚，以反映中華人民共和國成立15年以來在化學(xué)工業(yè)上取得的成就。 為“塑料”。主圖是一女工正在操作生產(chǎn)塑料的設(shè)備聚合釜。 為“橡膠”。主圖是一位工人扶一條汽車輪

3、胎，背景是橡膠廠的硫化機。 為“合成纖維”。主圖是一位紡織女工正在檢驗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。 有機高分子化合物有機高分子化合物【思考思考】什么叫低分子化合物？什么叫高分子什么叫低分子化合物？什么叫高分子化合物？化合物？【小分子】相對分子質(zhì)量通常不上千，有明確的數(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。認(rèn)識有機高分子化合物認(rèn)識有機高分子化合物低分子有機化合物高分子有機化合物M1000以下高達(dá)104106M數(shù)值明確性有明確值平均值分子的基本結(jié)構(gòu)單一分子結(jié)構(gòu)若干重復(fù)單元組成性質(zhì)物理化學(xué)性質(zhì)上有較大差異明確： 有機高分子化合物不

4、是化合物而是混合物，沒有固定的熔沸點 有機高分子化合物又稱為高聚物2、合成方法： 1、概念：相對分子質(zhì)量達(dá)幾萬甚至幾千萬，只是一個平均值，通常稱為高分子化合物，簡稱高分子，有時又稱高聚物。如：淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)、聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛樹脂等。有機高分子化合物有機高分子化合物一、加聚反應(yīng)nCH2 CH2催化劑 CH2 CH2 n 聚乙烯鏈節(jié)聚合度單體合成高分子的物質(zhì)鏈節(jié)的重復(fù)次數(shù)結(jié)構(gòu)單元1.概念：不飽和分子以加成方式結(jié)合而成的相對分子質(zhì)量較大的化合物的反應(yīng)M聚合物= 鏈節(jié)的相對質(zhì)量n結(jié)構(gòu)呈線型 （1 1）結(jié)構(gòu)簡式：它們是由若干個重復(fù)結(jié)構(gòu)單元組成）結(jié)構(gòu)簡式：它們是由若干個重復(fù)結(jié)構(gòu)單元組成的。的。

5、 （2 2）鏈節(jié)：高分子化合物中化學(xué)組成相同、可）鏈節(jié)：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。叫做鏈節(jié)重復(fù)的最小單位，也稱重復(fù)結(jié)構(gòu)單元。叫做鏈節(jié)。 （3 3）聚合度：高分子里含有鏈節(jié)的數(shù)目。通常用）聚合度：高分子里含有鏈節(jié)的數(shù)目。通常用n n表示。表示。 （4 4）單體：能夠進(jìn)行聚合反應(yīng)形成高分子化合物的）單體：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。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)的相對分子鏈節(jié)的相對分子質(zhì)量質(zhì)量n n【學(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，你知通過聚

6、合物的鏈節(jié)，可以看出聚合物的單體，你知道下面兩個聚合物由何種單體聚合而成的嗎？道下面兩個聚合物由何種單體聚合而成的嗎？ CH2=CHCl 氯乙烯 苯乙烯 2 2、加聚反應(yīng)的特點、加聚反應(yīng)的特點: :（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。一塊高分子材料是由若干n值不同的高分子材料組成的混合物。3、加聚反應(yīng)生成高聚物的單體的判斷 CH2 CH n Cl CH2 CH

7、n CH2= CH CH2=CH Cl（1）凡鏈節(jié)的主碳鏈為兩個碳原子，其單體必為一種。將鏈節(jié)的兩個半鍵閉合即為單體。（2）凡鏈節(jié)中主碳鏈為4個碳原子，無碳碳雙鍵結(jié)構(gòu)，其單體必為兩種，從主鏈中間斷開后，再分別將兩個半鍵閉合即得單體。（3)凡鏈節(jié)中主碳鏈為4個碳原子，含有碳碳雙鍵結(jié)構(gòu)，單體為一種，屬二烯烴：規(guī)律 : “見雙鍵、四個C；無雙鍵、兩個C”劃線斷開，然后將半鍵閉合. 4 4、常見的加聚反應(yīng)、常見的加聚反應(yīng) 含一個碳碳雙鍵的單體的加聚：如聚丙烯含一個碳碳雙鍵的單體的加聚：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：如乙烯與丙烯加

8、聚不同烯烴的共聚：如乙烯與丙烯加聚 含碳氧雙鍵的單體的加聚：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：如聚乙炔含碳碳三鍵的單體的加聚：如聚乙炔【思考】請寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式，并說明斷成鍵的特點 1、乙酸與乙醇酯化反應(yīng) 2、兩個甘氨酸分子形成二肽聚酯縮合聚合反應(yīng) 該反應(yīng)與加聚反應(yīng)不同，在生成聚合物的同時，還伴有小分子副產(chǎn)物（如：H2O等）的生成。這類反應(yīng)我們稱之為“縮聚反應(yīng)”。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：有機小分子單體間反應(yīng)生成高分子化合物，有機小分子單體間反應(yīng)生成高分子化合物，同時產(chǎn)生小分子副產(chǎn)物的反應(yīng)，叫縮合聚合反應(yīng)；簡同時產(chǎn)

9、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)方程式的書寫： （1）縮聚物結(jié)構(gòu)式要在方括號外側(cè)寫出鏈節(jié)余下的端基原）縮聚物結(jié)構(gòu)式要在方括號外側(cè)寫出鏈節(jié)余下的端基原子或原子團(tuán)。（這與加聚物不同，而加聚物的端基不確定子或原子團(tuán)。（這與加聚物不同，而加聚物的端基不確定，通常用橫線，通常用橫線“”表示。）表示。）明確： 單體至少含有兩個官能團(tuán) 寫縮聚反應(yīng)時在括號外寫出余下的端基原子或原子團(tuán) 注意反應(yīng)生成小分子的量nHOOC(CH2)4COOH+nHOCH2CH2OH 催化劑單 體鏈節(jié)聚合度M聚合物= 單體的相對質(zhì)量n

10、 - (2n-1) 18HO OC(CH2)4COOCH2CH2O nH +(2n-1)H2O端基原子端基原子團(tuán)nHOOC(CH2)4COOH+nHOCH2CH2OH 催化劑單 體鏈節(jié)聚合度HO OC(CH2)4COOCH2CH2O nH +(2n-1)H2O端基原子端基原子團(tuán)（二）反應(yīng)類別醇 + 酸氨基酸酚 + 醛羥基酸胺類和酸 含有兩個官能團(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)，含有三個或多個官能團(tuán)的單體縮聚后生成的縮聚物會呈現(xiàn)什么樣的結(jié)構(gòu)？體型結(jié)構(gòu)由縮聚反應(yīng)生成高聚物的單體的判斷常用“切割法”，如下圖示： 從酯基中間斷開，在羰基上加羥基，在氧原子上加氫原子得到羧酸和醇。如已知滌綸樹

11、脂的結(jié)構(gòu)簡式為凡鏈節(jié)為H OH結(jié)構(gòu)的，其單體必為一種，在鏈節(jié)的-NH上加氫原子、羰基上加羥基， 所得氨基酸為單體。如H OH的單體是和HOOC(CH2)mCOOH。如H OH的單體是 凡鏈節(jié)為H OH結(jié)構(gòu)的單體必是兩種 ，可從 上斷開，在-NH上加氫原子，在羰基上加羥基，得到二胺和二酸即為單體。 由一種單體 n mol 單體中含COOH官能團(tuán)（或OH）的物質(zhì)的量為：n mol， 而在反應(yīng)中，有一個端基（COOH）是沒有參與反應(yīng)的，故生成水的物質(zhì)的量為：（n-1） mol聚6羥基己酸5、縮聚反應(yīng)類型由兩種單體： n mol 和進(jìn)行縮聚反應(yīng)，n mol 單體含COOH的物質(zhì)的量為2 n mol，而

12、在反應(yīng)中，有一個端基（COOH）是沒有參與反應(yīng)的，故生成水的物質(zhì)的量為：（2n-1） mol。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：如酚醛樹脂加聚反應(yīng)與縮聚反應(yīng)特點對比加聚反應(yīng)與縮聚反應(yīng)特點對比 反應(yīng)類型加 聚縮 聚反應(yīng)物種類 反應(yīng)物特征 生成物特征產(chǎn)物種類相同或不同單體相同或不同單體含有不飽和鍵含有特征官能團(tuán)聚合物與單體具有相同的組成,主鏈上一般只有碳原子 聚合物與單體組成有所不同,主鏈上除有碳原子外還有其他只有聚合物有聚合物和小分子1.先

13、判斷反應(yīng)的類型：判斷高聚物反應(yīng)的類型要根據(jù)高聚物中鍵的特點和產(chǎn)物的情況確定。2.加聚物的單體判斷關(guān)鍵是：根據(jù)鏈節(jié)中碳碳鍵的特點分析是單烯烴的加聚還是二烯烴的加聚合成高分子化合物單體的判斷方法3.縮聚物的單體的判斷的關(guān)鍵是鍵的斷的位置以及斷鍵后應(yīng)該加什么樣的基團(tuán)。 單體名稱單體的結(jié)構(gòu)簡式聚合物乙烯CH2=CH2丙烯CH2=CHCH3氯乙烯CH2=CHCl丙烯腈CH2=CHCN丙烯酸CH2=CHCOOH醋酸乙烯酯CH3COOCH=CH2丁二烯CH2=CHCH=CH2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=CH-n -CH2CH=CHCH2-n【例3】聚四氟乙烯可以作為不粘鍋的內(nèi)襯，其鏈節(jié)是（ ） A. B. C. D.B【例1】下列化合物中 b.c.d.e.f.(1)可發(fā)生加聚反應(yīng)的一個化合物是 ，加聚物的結(jié)構(gòu)式為 。（2）可發(fā)生縮聚反應(yīng)的一個化合物是 ，縮聚物的結(jié)構(gòu)式為 。（3）可發(fā)生縮聚反應(yīng)的兩個化合物是 和 ，縮聚物的結(jié)構(gòu)式為 。a.b或dafc【例2】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 A.B.C. D.B C 線型結(jié)構(gòu)的高聚物上如果還有能起反應(yīng)的官能團(tuán),當(dāng)