高中化学人教版 (新课标)选修5 有机化学基础第五章 进入合成高分子化合物的时代第一节 合成高分子化合物的基本方法多媒体教学课件ppt

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第一节　合成高分子化合物的基本方法
1.能记住合成高分子的组成与结构特点,能依据简单合成高分子的结构分析其链节和单体。2.能说出加聚反应和缩聚反应的特点。3.能用常见的单体写出简单的聚合反应方程式和聚合物的结构式。4.从有机高分子的结构特点出发,会运用合成有机高分子的基本方法,培养推理、概括能力。
一、有机高分子化合物1.定义由许多小分子化合物以共价键结合成的,相对分子质量很高的一类化合物。2.结构(1)结构特点:它们是由若干个重复结构单元组成的。如聚乙烯写作?CH2—CH2?。(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。(3)聚合度:高分子链中含有链节的数目。(4)单体:能够进行聚合反应形成高分子化合物的低分子化合物。例如:?CH2—CH2?的链节为—CH2—CH2—,聚合度为n,单体是CH2 CH2。
有机高分子化合物相对分子质量很大,其分子结构是不是一定很复杂?提示:有机高分子化合物相对分子质量虽然很大,但其结构却不一定复杂,它一般是由若干个重复单元相互连接形成的,可以从链节的结构推断高分子化合物的结构。
二、合成高分子化合物的基本反应类型1.加成聚合反应(加聚反应)(1)定义:由含有不饱和键的化合物分子以加成反应的形式结合成高分子化合物的反应。(2)加聚反应方程式的书写。①乙烯的加聚:②1,3-丁二烯的加聚:
2.缩合聚合反应(缩聚反应)(1)定义。有机小分子单体间反应生成高分子化合物,同时产生小分子化合物的反应。(2)类型。①羟基酸缩聚,如HOCH2COOH的缩聚:HOOC(CH2)5OH的缩聚:
②醇与酸缩聚,如乙二酸与乙二醇的缩聚:己二酸与乙二醇的缩聚:
含有两个官能团的单体缩聚后生成的缩合聚合物为线型结构。含有三个官能团的单体缩聚后生成的缩合聚合物会呈现什么样的结构?提示:高分子链间产生交联,形成体型(网状)结构。
一、有机高分子化合物单体的判断1.单体与链节的关系(1)区别:链节是高分子化合物中重复的结构单元,而单体是形成高分子化合物的小分子化合物,其组成成分为纯净物。(2)联系。①对于由加聚反应生成的高聚物,其链节和单体的化学组成和相对分子质量均相同;链节是以单体为基础的,如聚乙烯的链节是—CH2—CH2—,而不是—CH2—。②对于由缩聚反应生成的高聚物,其链节和单体的化学组成和相对分子质量均不相同,如
2.判断单体的方法(1)加聚产物、缩聚产物的判断。判断有机高分子化合物的单体时,首先判断是加聚产物还是缩聚产物。判断方法是:①若链节结构中,主链上全部是碳原子形成的碳链,则一般为加聚产物;②若链节结构中,主链上除碳原子外还含有其他原子(如N、O等),则一般为缩聚产物。
(2)加聚产物单体的判断方法。①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。
②凡链节主链上只有四个碳原子,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。
③凡链节主链中只有碳原子,并存在 结构的聚合物,其规律是“凡双键,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。
拓展延伸已知加聚产物的结构简式,可用下面介绍的“单双键互换法”巧断单体,其步骤:(1)首先去掉结构式两端的“?”和“?”;(2)再将高分子链节中主链上的碳碳单键改为碳碳双键,碳碳双键改为碳碳单键;(3)找出超过四键的碳原子并从中切断双键即得单体。
二、合成高分子化合物的基本反应类型1.加聚反应(1)特点。①单体分子含不饱和键(双键或三键);②单体和生成的聚合物组成相同;③反应只生成聚合物。 (2)加聚物结构简式的书写。将链节写在方括号内,聚合度n写在方括号的右下角。由于加聚物的端基不确定,通常用“—”表示。如聚丙烯的结构简式 。
(3)加聚反应方程式的书写。①均聚反应:发生加聚反应的单体只有一种。如:②共聚反应:发生加聚反应的单体有两种或多种。如:
2.缩聚反应(1)特点。①缩聚反应的单体不一定含不饱和键,但至少含有两个官能团;②单体和聚合物的组成不同;③反应除了生成聚合物外,还生成小分子(如H2O、HX等);④含有两个官能团的单体缩聚后生成的聚合物呈线型结构。(2)缩聚物结构简式的书写。要在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团。如:
(3)缩聚反应方程式的书写。单体的物质的量与缩聚物结构简式的小角标要一致;要注意小分子的物质的量:一般由一种单体进行缩聚反应,生成小分子的化学计量数为(n-1)。①以某分子中碳氧双键中的氧原子与另一个基团中的活泼氢原子结合成水而进行的缩聚反应。
②以醇羟基中的氢原子和酸分子中的羟基结合成水的方式而进行的缩聚反应。③以羧基中的羟基与氨基中的氢原子结合成H2O的方式而进行的缩聚反应。
特别提醒(1)写加聚反应方程式时,只需将双键断开,其他基团看作取代基,加上[　]和聚合度n即可。当然,对1,3-丁二烯型的加聚反应,两个双键同时断开,必然会形成一个新的碳碳双键;(2)书写缩合聚合物(缩聚物)结构简式时,与加成聚合物(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,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,通常用短线“—”表示。
知识点1 有机高分子化合物的概念【例题1】 (双选)下列对有机高分子化合物的认识不正确的是(　　)A.有机高分子化合物称为聚合物或高聚物,是因为它们大部分是由小分子通过聚合反应而制得的B.有机高分子化合物的相对分子质量很大,因而其结构复杂C.对于一块高分子材料,n是一个整数值,因而它的相对分子质量是确定的D.高分子材料可分为天然高分子材料和合成高分子材料两大类
解析:有机高分子化合物分天然高分子化合物和合成高分子化合物两类。合成高分子化合物主要由加聚、缩聚两类反应制备,加聚和缩聚是聚合反应的两种类型。对于高分子化合物来说,尽管相对分子质量很大,却没有一个准确的相对分子质量,只有一个范围,但它们的结构均是由若干链节组成的。答案:BC点拨(1)每一个高分子都具有一定的聚合度,高分子化合物是由许多聚合度不同的高分子组成的,因此高分子材料是混合物。(2)高分子化合物由许多结构相同的链节组成,虽然相对分子质量大,但结构不一定复杂。
知识点2 高聚物单体的判断【例题2】 请将合成下列高分子材料所用单体的结构简式、反应类型填入相应空格内。
解析:先确定聚合反应的反应类型,再依据加聚、缩聚产物单体的判断方法,逐个分析判断。
点拨有机高分子化合物单体的推断链节结构—(1)若为加聚产物,要看链节中是否有双键,有双键属于丁二烯型或炔烃加聚产物;没有双键,属于乙烯型加聚产物。(2)若为缩聚产物,要从酯基或肽键位置断键。
知识点3 由单体写聚合物的结构【例题3】 下列化合物中
(1)可发生加聚反应的化合物是　　　,加聚物的结构简式为　　　　　　　　　　。 (2)同种分子间可发生缩聚反应生成酯基的化合物是　　　,缩聚物的结构简式为　　　　　　　　　　。 (3)两种分子间可发生缩聚反应的化合物是　　　和　　　,缩聚物的结构简式为　　　　　　　　　　。