高中化学：5-1《合成高分子化合物的基本方法》课件（人教版选修5）

高中化学：5-1《合成高分子化合物的基本方法》课件（人教版选修5）

什么叫低分子化合物？什么叫高分子化合物？ 思考 （1）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 　　 （ 2）高分子：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 高分子化合物与低分子化合物有什么不同？ 1、相对分子质量的大小不同： 2、基本结构不同： 3、物理、化学性质不同： 低分子1000以下（准确值），高分 子10000以上（平均值）。 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。 各方面性质差别较大。 聚合反应 CH2=CH2 + CH2=CH2 + CH2=CH2 +…… → CH2 — CH2 + CH2 — CH2 + CH2 — CH2 +…… → — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — CH2 — … 相对分子质量小的化合物分 子相互结合成相对分子质量大的 高分子的反应 聚合反应 CH2=CH2 单体 —CH2—CH2— 链节 n 聚合度 高分子化合物,简称高分子,又叫聚合物或高聚物。 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。 一、加成聚合反应 定义：小分子 间通过加成反应的形 式形成高分子化合物的反应叫加成 聚合反应；简称加聚反应。 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 P.100 思考与交流 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 有何特征？ 1.加聚反应的特点: ⑴单体含不饱和键： ⑵没有副产物生成； ⑶链节和单体的组成相同(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。 单体和高分子化合物互推： [ CH2— CH ]n CH2= CH 2.加聚物结构简式的书写 将链接写在方括号内，聚合度n写在方括号的右 下角 -CH2-CH2-n -CH2-CH-n Cl 例如： 3.由加聚聚合物推单体的方法 →单体： [ CH2— CH ]n ClCH2=CH Cl → 单体：CH2=CH2 弯箭头法：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。 常见加聚反应的类型有： （1）含一个碳碳双键的加聚反应 nCH3CH=CH2 [ CH—CH2 ] 催化剂 n CH3 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=CH—C=CH2 [ CH2—CH=C—CH2 ] ●（3）不同物质间的加聚反应 nCH2=CH—C=CH2 +nCH3CH=CH2 [ CH2—CH=C—CH2—CH—CH2 ] 催化剂 CH3 CH3 n CH3 催化剂 CH3 CH3 n 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 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。 （4）含碳氧双键的加聚反应 nH—C—H — O—CH2— 1、写出下列单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.CH3OCH3 3、聚四氟乙烯可以作为不粘锅的内衬，其链节是（ ） A. B. C. D. 4、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=CH2 5、有机玻璃（聚丙烯酸甲酯）的结构简式可用 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； 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 1、乙酸与乙醇酯化反应 2、两个甘氨酸分子形成二肽 聚酯 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、缩合聚合反应 定义：小分子 间通过缩合反应的形式形 成高分子化合物的反应叫缩合聚合反应； 简称缩聚反应。（酯化、成肽…） 缩合聚合反应 如： 催化剂 单 体 链节 聚合度 M聚合物= 单体的相对质量×n - (n-1) ×18 +(n-1)H2O 端基原子 端基原 子团nCH3CH-C-OH OH O H OCHC nOH CH3 O 缩合聚合反应 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 ① 由一种单体 n mol 单体中含—COOH官能团（或—OH）的物 质的量为：n mol， 而在反应中，有一个端基 （—COOH）是没有参与反应的，故生成水的物 质的量为：（n-1） mol 聚—6—羟基己酸 缩聚反应分析 ②由两种单体： n mol 和 进行缩聚反应，n mol 中含—COOH的物质的量为2 n mol，而在反应中，有一 个端基（—COOH）是没有参与反应的，故生成水的物质 的量为：（2n-1） mol。 n mol 缩聚反应的特点： 1、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； 2、缩聚反应生成聚合物的同时，还有小分子副产物 （如H2O、NH3、HCl等）生成； 3、所得聚合物链节的化学组成与单体的化学组成不同； 4、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。）如： 你能看出下列聚 合物是由什么单 体缩聚而成呢？ 缩聚物单体的推断方法常用“切割法”，如下图示： 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P107 （2）醇羟基和羧基酯化而缩聚 ①二元羧酸和二元醇的缩聚，如合成聚酯 nHOOC- -COOH+nHOCH2CH2OH ′ n ‖ ‖O O ′ +(n-1)H2O ②醇酸自身的酯化缩聚 如nCH3CHCOOH H—O—CH—C—OH n‖ O [ ] + ′ ‖O‖O ′ ‖O 2+ ′ ‖O +(n-1) ′ +‖O‖O B、含氨基与羧基的单体发生缩聚反应 nHOOC—COOH+nH2N—CH2—CH2—NH2 HO—C—C—NH—CH2CH2—NH—H +(2n-1) H2O 此类反应的通式为： nHOOC—R—COOH+nH2N—R—NH2 HO—C—C—NH—R—NH—H +(2n-1)H2O ′ ′ 三、由缩聚反应生成高聚物的单体的判断 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 凡链节为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 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。 （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 —C—O—、 —C—NH—等基时， 都是缩聚反应的产物。 ‖O n （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 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、两个碳”划线断开，然后将半键闭合，即将双键互换。 [ CH—CH=C—CH] 2 的单体是 CH2=CH—C=CH2 n （3）若是缩聚产物 凡链节为 — HN—R—CO— 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，即得高聚物单体。 如H— N—CH2—CH2—C— OH ， 其单体为 H2N—CH2—CH2—COOH 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；在亚氨基上加氢，羰基上加羟 基即得高聚物单体。 如H—N—CH2—C—N—CH2—CH2—C— OH ， 单体是H2N—CH2—COOH和H2N—CH2—CH2—COOH n ‖ O‖ O 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—O—C—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 [ C—C—O—CH2—CH2—O ] Hn ， 单体是HOOC—COOH和HO—CH2—CH2—OH