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1、第第 五五 章章 进入合成有机进入合成有机高分子化合物的时代高分子化合物的时代第一节第一节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学习目标学习目标1. 能举例说明合成高分子化合物的组成与结构能举例说明合成高分子化合物的组成与结构特点；特点；2. 能依据简单合成高分子化合物的结构分析其能依据简单合成高分子化合物的结构分析其链节和单体；链节和单体；3. 能说明加聚反应和缩聚反应的特点。能说明加聚反应和缩聚反应的特点。什么叫低分子化合物？什么叫高分子化合物？什么叫低分子化合物？什么叫高分子化合物？思考思考（1 1）小分子：）小分子：相对分子质量相对分子质量通常通常不上千不上千， 有有明确
2、明确的数值，通常称为低分子化合物，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、简称小分子；如：烃、醇、醛、羧酸、酯、 葡萄糖、蔗糖等葡萄糖、蔗糖等（ 2 2）高分子：）高分子：相对分子质量相对分子质量达达几万几万甚至甚至几几 千万千万，只是一个，只是一个平均值平均值，通常称为高分子化，通常称为高分子化 合物，简称高分子，有时，又称高聚物；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、聚氯如：淀粉、纤维素、蛋白质、聚乙烯、聚氯 乙烯、酚醛树脂等乙烯、酚醛树脂等高分子化合物与低分子化合物有什么不同？高分子化合物与低分子化合物有什么不同？1 1、相
3、对分子质量的大小不同：、相对分子质量的大小不同：2 2、基本结构不同、基本结构不同：3 3、物理、化学性质不同：、物理、化学性质不同： 低分子低分子1000以下（准确值），高分以下（准确值），高分子子10000以上（平均值）。以上（平均值）。 高分子化合物由若干个重复的结构单高分子化合物由若干个重复的结构单元组成。小分子没有重复结构单元元组成。小分子没有重复结构单元。 各方面性质差别较大。各方面性质差别较大。聚合反应聚合反应 CH2=CH2 + CH2=CH2 + CH2=CH2 + CH2 CH2 + CH2 CH2 + CH2 CH2 + CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 相
4、对分子质量相对分子质量小小的化合物分的化合物分子相互结合成相对分子质量子相互结合成相对分子质量大大的的高分子的反应高分子的反应聚合反聚合反应CH2=CH2单体体CH2CH2链节n聚合度聚合度高分子化合物高分子化合物,简称高分子称高分子,又叫聚合物或高聚又叫聚合物或高聚物。物。一一块高分子材料是由若干高分子材料是由若干n值不同的高分子材不同的高分子材料料组成的混合物。成的混合物。一、一、加成聚合反应加成聚合反应定义定义：小分子：小分子 间通过间通过加成反应加成反应的形的形式式形成高分子化合物形成高分子化合物的反应叫加成的反应叫加成聚合反应；简称聚合反应；简称加聚反应加聚反应。如如：nCH2=CH
5、2 CH2CH2n催催 化化 剂剂单体单体链节链节聚合度聚合度M聚合物聚合物= 链节的相对质量链节的相对质量nP.100 思考与交流思考与交流 单体名称单体名称单体的结构简式单体的结构简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=CH
6、-n -CH2CH=CHCH2-n有何特征？有何特征？1.加聚反应的特点加聚反应的特点:单体含不饱和键：单体含不饱和键：没有副产物生成；没有副产物生成；链节和单体的组成相同链节和单体的组成相同(聚合物相对分子质量聚合物相对分子质量为单体相对分子质量的整数倍为单体相对分子质量的整数倍)。如烯烃、二烯烃、炔烃、醛等。如烯烃、二烯烃、炔烃、醛等。单体和高分子化合物互推：单体和高分子化合物互推： CH2 CH n CH2= CH 2.2.加聚物结构简式的书写加聚物结构简式的书写将链接写在方括号内，聚合度将链接写在方括号内，聚合度n写在方括号的右写在方括号的右下角下角-CH2-CH2-n-CH2-CH-
7、n Cl例如：3.3.由加聚聚合物推单体的方法由加聚聚合物推单体的方法 单体： CH2 CH n ClCH2=CH Cl 单体：单体：CH2=CH2弯箭头法：弯箭头法：边键沿箭头指向汇合，箭头相边键沿箭头指向汇合，箭头相遇成新键，键尾相遇按虚线部分断成单键。遇成新键，键尾相遇按虚线部分断成单键。你知道下面两个聚合物由何种单体聚合而成的吗？ CH2=CHCl 学与问 P101v常见加聚反应的类型有：v（1）含一个碳碳双键的加聚反应nCH3CH=CH2 CHCH2 催化剂催化剂nCH3加聚反应的类型碳碳碳碳双键上连接的原子或原子团，在高分子化合物中只能做支链双键上连接的原子或原子团，在高分子化合物
8、中只能做支链。加聚反应是形成高分子化合和物的重要类型。参加反应的单体一般都要求有不饱和键。（通常为C=C，有时也可为C=O）。 （2）共轭双键的加聚反应nCH2=CHC=CH2 CH2CH=CCH2 （3）不同物质间的加聚反应nCH2=CHC=CH2 +nCH3CH=CH2 CH2CH=CCH2CHCH2 催化剂催化剂CH3CH3nCH3催化剂催化剂CH3CH3n分子中存在碳碳双键、单键交错形式的烯烃，称为共轭烯烃，其分子中存在碳碳双键、单键交错形式的烯烃，称为共轭烯烃，其中的双键为共轭双键。含共轭双键的单体在发生加聚反应时，原中的双键为共轭双键。含共轭双键的单体在发生加聚反应时，原来双键中的
9、一个单键均断裂，在形成的高分子化合物中生成一个来双键中的一个单键均断裂，在形成的高分子化合物中生成一个新的双键，单体间相互结合成键状。新的双键，单体间相互结合成键状。v（4）含碳氧双键的加聚反应nHCH OCH2 O n1、写出下列、写出下列单体聚合成聚合物的化学方程式体聚合成聚合物的化学方程式 1）CH2=CHCl 2） 3）2、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.CH3OCH33、聚四氟乙、聚四氟乙烯可以作可以作为不粘不粘锅的内的内衬，其，其链节是（是（ ） A. B. C. D.4、
10、下列单体中，在一定条件下能发生加聚反应生成的是（ ） A. B. C. CH3CH=CH2 和CH2=CH2 D. CH3CH=CH25、有机玻璃（聚丙、有机玻璃（聚丙烯酸甲酸甲酯）的）的结构构简式可用式可用表示。表示。设聚合度聚合度n为3000。回答下列。回答下列问题： （1）指出有机玻璃的）指出有机玻璃的单体和体和链节； （2）求有机玻璃的相）求有机玻璃的相对分子分子质量；量；请同学们写出下列反应的化学方程式，并说明断请同学们写出下列反应的化学方程式，并说明断成键的特点成键的特点 1、乙酸与乙醇、乙酸与乙醇酯化反化反应 2、两个甘氨酸分子形成二、两个甘氨酸分子形成二肽聚酯聚酯该反应与加聚反
11、应不同，在生成聚合物的同时，还伴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：有小分子副产物（如：H2O等）的生成。这类反应我等）的生成。这类反应我们称之为们称之为“缩聚反应缩聚反应”。二、缩合聚合反应二、缩合聚合反应定义：定义：小分子小分子 间通过间通过缩合反应缩合反应的形式形的形式形成高分子化合物的反应叫缩合聚合反应；成高分子化合物的反应叫缩合聚合反应；简称简称缩聚反应缩聚反应。（酯化、成肽。（酯化、成肽）缩合聚合反应缩合聚合反应如：如：催化剂催化剂单单 体体链节链节聚合度聚合度M聚合物聚合物= 单体的相对质量单体的相对质量n - (n-1) 18+(n-1)H2O端基
12、原子端基原子端基原端基原子团子团nCH3CH-C-OH OHO H OCHC nOHCH3O缩合聚合反应缩合聚合反应nHOOC(CH2)4COOH+nHOCH2CH2OH 催化剂催化剂单单 体体链节链节聚合度聚合度M聚合物聚合物= 单体的相对质量单体的相对质量n - (2n-1) 18HO OC(CH2)4COOCH2CH2O nH +(2n-1)H2O端基原子端基原子端基原子团端基原子团 由一种由一种单体体n mol 单体体中含中含COOH官能官能团（或（或OH）的物的物质的量的量为：n mol， 而在反而在反应中，有一个端基中，有一个端基（COOH）是没有参与反是没有参与反应的，故生成的，
13、故生成水水的物的物质的量的量为：（：（n-1） mol聚聚6羟基己酸基己酸缩聚反应分析缩聚反应分析由两种由两种单体：体： n mol 和和进行行缩聚反聚反应，n mol中含中含COOH的物的物质的量的量为2 n mol，而在反而在反应中，有一中，有一个端基（个端基（COOH）是没有参与反是没有参与反应的，故生成的，故生成水水的物的物质的量的量为：（：（2n-1） mol。n mol缩聚反聚反应的特点：的特点： 1、缩聚反聚反应的的单体往往是具有双官能体往往是具有双官能团（如（如OH、COOH、NH2、X及活及活泼氢原子等）或多官能原子等）或多官能团的的小分子；小分子； 2、缩聚反聚反应生成聚合
14、物的同生成聚合物的同时，还有小分子副有小分子副产物物（如（如H2O、NH3、HCl等）生成；等）生成； 3、所得聚合物、所得聚合物链节的化学的化学组成与成与单体的化学体的化学组成不同；成不同； 4、缩聚物聚物结构式要在方括号外构式要在方括号外侧写出写出链节余下的端基余下的端基原子或原子原子或原子团（这与加聚物不同，而加聚物的端基不确与加聚物不同，而加聚物的端基不确定，通常用横定，通常用横线“”表示。）如：表示。）如： 你能看出下列聚你能看出下列聚合物是由什么单合物是由什么单体缩聚而成呢？体缩聚而成呢？ 缩聚物单体的推断方法常用缩聚物单体的推断方法常用“切割法切割法”，如下图示：，如下图示： v
15、缩聚反应的类型缩聚反应也是形成高分子化合物的重要类型。参加反应的单体一般要求有两个或两个以上同种或不同种的官能团。常见的缩聚反应类型有：（1）苯酚和甲醛的缩聚课本P107v（2）醇羟基和羧基酯化而缩聚v二元羧酸和二元醇的缩聚，如合成聚酯nHOOC- -COOH+nHOCH2CH2OH此类此类此类此类反应的通式为；反应的通式为；反应的通式为；反应的通式为；nHOOC-R-COOH+nHO-R-OHnHOOC-R-COOH+nHO-R-OHnOHC RCORO HOO+ (2n-1) H2O+(n-1)H2Ov醇酸自身的酯化缩聚v如nCH3CHCOOH HOCHCOHn OO OHOHCH3 3(
16、n-1)H(n-1)H2 2OO+ 此类反应若单体为一种物质，则通式为：此类反应若单体为一种物质，则通式为：nHOnHORCOOH RCOOH HORCOH HO RCORC +2nH2OOO nOH若有两种或两种以上单体，则通式为：若有两种或两种以上单体，则通式为：nHOnHORRCOOH+nHOCOOH+nHORCOOH RCOOH n n+(n-1)H+(n-1)H2 2OO氨基与羧基的缩聚A、氨基酸自身的缩聚，如合成聚酰胺氨基酸自身的缩聚，如合成聚酰胺6 6：nH2N（CH2）5COOH HNH(CH2)5COHO n(n-1)H O(n-1)H O2+若此类反应只有一种单体，则通式为
17、：nHnH2 2NRCOOH NRCOOH H HNHRC NHRC O nOHOHHH2 2OO+(n-1)若此类反应有两种或两种以上单体，则通式为：nHnH2 2NRCOOH + nHNRCOOH + nH2 2NRCOOH NRCOOH H NHRCNHRC NHRCNHRCOH n(2n-1)H (2n-1)H 2 2 O O+OOvB、含氨基与羧基的单体发生缩聚反应nHOOCCOOH+nH2NCH2CH2NH2 HOCCNHCH2CH2NHH +(2n-1) H2O此类反应的通式为：nHOOCRCOOH+nH2NRNH2 HOCCNHRNHH +(2n-1)H2O O O n n O
18、 O n n三、由缩聚反应生成高聚物的单体的判断三、由缩聚反应生成高聚物的单体的判断从从酯基中酯基中间间断断开，在开，在羰羰基上基上加羟加羟基，在基，在氧氧原子上原子上加加氢氢原子得到羧酸和醇。原子得到羧酸和醇。如已知涤纶树脂的结构简式为如已知涤纶树脂的结构简式为凡凡链节为链节为H OH结构的，其单结构的，其单体必为一种，体必为一种，在链节的在链节的-NH上加上加氢氢原子、原子、羰羰基上加羟基上加羟基，基， 所得氨基酸为单体所得氨基酸为单体。如如H OH的单体是的单体是和和HOOC(CH2)mCOOH。如如H OH的单体是的单体是 凡凡链节为链节为H OH结构结构的单体的单体必是必是两两种种
19、，可从可从 上断开，在上断开，在-NH上上加氢原子，在羰基上加羟基，得到二胺和二加氢原子，在羰基上加羟基，得到二胺和二酸即为单体。酸即为单体。 v（1）判断聚合类型若链节上都是碳原子，一般是加聚反应得到的产物，若链节上含有 CO、 CNH等基时， 都是缩聚反应的产物。 例： OCH2 是HCHO加聚的产物。含基团On O的是的是HCHOHCHO和酚发生和酚发生缩聚反应的产物缩聚反应的产物。v（2）若是加聚产物凡链节的主链上只有两个碳原子（无其它原子）的高聚物其合成单体必为一种，将两半链闭合即可，如 的单体是v凡链节主链只有碳原子并存在C=C双键结构高聚物，其规律是“见双键、四个碳，无双键、两个
20、碳”划线断开，然后将半键闭合，即将双键互换。v CHCH=CCH 2 的单体是v CH2=CHC=CH2nCHCH3 3CHCH3 3v（3）若是缩聚产物v凡链节为凡链节为 HNRCO 结构的高聚物，其合成单体结构的高聚物，其合成单体必为一种。在亚氨基上加氢，在羰基上加羟基，即得高聚物必为一种。在亚氨基上加氢，在羰基上加羟基，即得高聚物单体。单体。v如H NCH2CH2C OH ， 其单体为 H2NCH2CH2COOH凡链节中间（不在端上）含有肽键结构的高聚物，从肽键中间凡链节中间（不在端上）含有肽键结构的高聚物，从肽键中间断开，两侧为不对称性结构的其单体必为两种；在亚氨基上断开，两侧为不对称
21、性结构的其单体必为两种；在亚氨基上加氢，羰基上加羟基即得高聚物单体。加氢，羰基上加羟基即得高聚物单体。如HNCH2CNCH2CH2C OH ，单体是H2NCH2COOH和H2NCH2CH2COOHnH H O n H HOH HOv凡链节中间（不在端上）含有COO酯基结构的高聚物，其合成单体必为两种，从OC中断开，羧基上加羟基，氧原子上加氢原子即得高聚物单体。如 OH CCOCH2CH2O Hn ，单体是单体是HOOCCOOH和和HOCH2CH2OH O O O O缩缩合合聚聚合合反应小结反应小结（1）方括号外）方括号外侧写写链节余下的余下的端基原子端基原子（或（或端基端基原子原子团）（2）由一种）由一种单体体缩聚聚时，生成小分子的物，生成小分子的物质的量的量应为（n-1）（3）由两种由两种单体体缩聚聚时，生成小分子的物，生成小分子的物质的量的量应为（2n-1）
