人教版高中选修五化学 5.1--合成有机高分子化合物的基本方法(33张PPT)

(共33张PPT)
5.1
合成有机高分子化合物的基本方法
一、有机高分子化合物
【思考】什么叫低分子化合物？什么叫高分子化合物？
【小分子】相对分子质量通常不上千，有明确的数值，通常称为低分子化合物，简称小分子；如：烃、醇、醛、羧酸、酯、葡萄糖、蔗糖等。
　　
1、概念：相对分子质量达几万甚至几千万，只是一个平均值，通常称为高分子化合物，简称高分子，有时又称高聚物。如：淀粉、纤维素、蛋白质、聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂等。
【合成有机高分子化合物】
以低分子有机物作原料，经聚合反应得到的各种相对分子质量不等的混合物，其相对分子质量一般高达104—106。高分子化合物又称高聚物。
聚乙烯是一种生活中常用的塑料。
2、结构：
催化剂
请用化学方程式表示聚乙烯的合成方法。
结构呈线型
（1）结构简式：它们是由若干个重复结构单元组成的。
（2）链节：高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小单位，也称重复结构单元。叫做链节。
（3）聚合度：高分子里含有链节的数目。通常用n表示。
（4）单体：
进行聚合反应形成高分子化合物的低分子化合物，叫做单体。
（5）聚合物的平均相对分子质量=链节的相对分子质量×n
二、加成聚合反应
1、概念：由含有不饱和键的化合物分子以加成反应的方式结合成高分子化合物的反应叫加成聚合反应；简称加聚反应。
2、加聚反应方程式书写：
如：nCH2=CH2
[CH2—CH2]n
催
化
剂
单体
链节
聚合度
M聚合物=
链节的相对质量×n
3、加聚反应的特点:
（1）单体含不饱和键：
（2）没有副产物生成；
（3）链节和单体的化学组成相同。
(聚合物相对分子质量为单体相对分子质量的整数倍)。
如烯烃、二烯烃、炔烃、醛等。
一块高分子材料是由若干n值不同的高分子材料组成的混合物。
4、常见的加聚反应
含一个碳碳双键的单体的加聚：如聚丙烯
含共轭双键的单体的加聚：如聚1，3-丁二烯
不同烯烃的共聚：如乙烯与丙烯加聚
含碳氧双键的单体的加聚：如聚甲醛
含碳碳三键的单体的加聚：如聚乙炔
5、加聚反应生成高聚物的单体的判断
[
CH2—
CH
]n
Cl
[
CH2—
CH
]n
CH2=
CH
CH2=CH
Cl
（1）凡链节的主碳链为两个碳原子，其单体必为一种。将链节的两个半键闭合即为单体。
（2）凡链节中主碳链为4个碳原子，无碳碳双键结构，其单体必为两种，从主链中间断开后，再分别将两个半键闭合即得单体。
（3)凡链节中主碳链为4个碳原子，含有碳碳双键结构，单体为一种，属二烯烃：
[规律]
:
“见双键、四个C；无双键、两个C”划线断开，然后将半键闭合.
聚酯
缩合聚合反应
该反应与加聚反应不同，在生成聚合物的同时，还伴有小分子副产物（如：H2O等）的生成。这类反应我们称之为“缩聚反应”。
二元酸和二元醇间
三、缩合聚合反应
1、概念：有机小分子单体间反应生成高分子化合物，同时产生小分子副产物的反应，叫缩合聚合反应；简称缩聚反应。（酯化、成肽…）
2、缩聚反应方程式的书写：
（1）缩聚物结构式要在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团。（这与加聚物不同，而加聚物的端基不确定，通常用横线“—”表示。）
（2）单体物质的量与缩聚产物结构式的下角标要一致；由一种单体进行缩聚时生成小分子的物质的量应为（n-1）；由两种单体进行缩聚反应生成小分子的物质的量应为（2n-1）。
nHOOC(CH2)4COOH+nHOCH2CH2OH
催化剂
单
体
链节
聚合度
M聚合物=
单体的相对质量×n
-
(2n-1)
×18
HO
OC(CH2)4COOCH2CH2O
nH
+(2n-1)H2O
端基原子
端基原子团
3、缩聚反应的特点：
缩聚反应的单体往往是具有双官能团（如—OH、—COOH、—NH2、—X及活泼氢原子等）或多官能团的小分子；
单体和聚合物的组成不同；
反应除生成聚合物外，还有小分子生成（如H2O、NH3、HCl等）
。
①
由一种单体
4、缩聚反应类型
n
H2N-CH2-COOH
引发剂
[NH-CH2-CO]n
+nH2O
+nH2O
OCHC
n
H3C
O
引发剂
nCH3CH-C-OH
OH
O
②由两种单体：
+
2n
H2O
nHOOC(CH2)4COOH+nHOCH2CH2OH
引发剂
OC(CH2)4COOCH2CH2O
n
+
n
HOOC(CH2)mCOOH
引发剂
+
2n
H2O
n
由缩聚反应生成高聚物的单体的判断
常用“切割法”，如下图示：
从酯基中间断开，在羰基上加羟基，在氧原子上加氢原子得到羧酸和醇。
如已知涤纶树脂的结构简式为
2、凡链
H
OH
结构的，其单体必为一种，
在链节的-NH上加氢原子、羰基上加羟基，
所得氨基酸为单体。
如H
OH的单体是
和HOOC(CH2)mCOOH。
如H
OH的单体是
3、凡链节为H
OH结构的单体
必是两种
，可从
上断开，在-NH上加氢原子，在羰基上加羟基，得到二胺和二酸即为单体。
按官能团分类：
醇酸缩聚：
羟酸缩聚：如聚乳酸
氨基与羧基缩聚：
氨基酸缩聚：
醛酚缩聚：如酚醛树脂
加聚反应与缩聚反应特点对比
反应类型
加
聚
缩
聚
反应物种类
反应物特征
生成物特征
产物种类
相同或不同单体
相同或不同单体
含有不饱和键
含有特征官能团
聚合物与单体具有相同的组成,主链上一般只有碳原子
聚合物与单体组成有所不同,主链上除有碳原子外还有其他
只有聚合物
有聚合物和小分子
1.先判断反应的类型：判断高聚物反应的类型要根据高聚物中键的特点和产物的情况确定。
　
2.加聚物的单体判断关键是：根据链节中碳碳键的特点分析是单烯烃的加聚还是二烯烃的加聚
合成高分子化合物单体的判断方法
3.缩聚物的单体的判断的关键是键的断的位置以及断键后应该加什么样的基团。
单体名称
单体的结构简式
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
CH≡CH
-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】聚四氟乙烯可以作为不粘锅的内衬，其链节是（
）
A.
B.
C.
D.
B
【例4】下列单体中，在一定条件下能发生加聚反应生成
的是（
）
B.
C.
CH3CH=CH2
和CH2=CH2
D.
CH3CH=CH2
2
A
C
【例1】下列化合物中
b.
c.
d.
e.
f.
(1)可发生加聚反应的一个化合物是
，加聚物的结构式为
。
（2）可发生缩聚反应的一个化合物是
，缩聚物的结构式为
。
（3）可发生缩聚反应的两个化合物是
和
，缩聚物的结构式为
。
a.
b或d
a
f
c
【例2】下列高聚物经简单处理可以从线型结构变成体型结构的是
A.
B.
C.
D.
B
C
线型结构的高聚物上如果还有能起反应的官能团,当它与别的物质发生反应时,高分子链之间将形成化学键,从而形成高分子的体型结构.
【例1】人造象牙中，主要成分的结构是
它是通过加聚反应制得的，则
合成人造象牙的单体是（
）
A.
(CH3)2O
B.
HCHO
C.CH3CHO
D.CH3OCH3
【例2】有机玻璃（聚丙烯酸甲酯）的结构简式可用下式表示。设聚合度n为3000。回答下列问题：（1）指出有机玻璃的单体和链节；（2）求有机玻璃的相对分子质量；
B
丙烯酸甲酯
丙烯酸甲酯的分子量×3000
【练习】写出由下列单体发生聚合反应的
化学方程式。
（1）苯丙氨酸
（2）对苯二乙酸和1,3-丙二醇