2021版高考化学一轮复习专题9有机化学基础5高分子化合物与有机合成课件苏教版 98页

第五单元　 高分子化合物与有机合成 考点 1: 高分子化合物及合成方法 1. 有机高分子化合物与低分子有机物的区别 (c) 有机高分子化合物 低分子有机物 相对分子质量 高达 _______ 1 000 以下 相对分子质量的数值 平均值 分子的基本结构 若干重复结构单元组成 单一分子结构 结构单元组成 单一分子结构 性质 物理、化学性质有 _______ 几千万 相似性 2. 高分子化合物的分类 (b) 合成高分子化合物按结构还可分为线型高分子 , 具有热塑性 , 如低压聚乙烯 ; 支链型高分子 , 具有热塑性 , 如高压聚乙烯 ; 网状结构 ( 体型高分子 ), 具有热固性 , 如酚醛树脂。 合成高分子化合物按性质还可分为热塑性高分子、热固性高分子。热塑性高分子具有受热熔化 , 冷却后凝固 , 受热又熔化的性质 ; 热固性高分子一般一经加工成型就不会受热熔化。 3. 合成高分子化合物的两个基本反应 (1) 加聚反应。 ①定义 : 由不饱和的单体加成聚合生成高分子化合物的反应。 ② 产物特征 : 高聚物与单体具有相同的组成 , 生成物一般为线型结构。 ③反应类型 a. 聚乙烯类 ( 塑料纤维 ): b. 聚 1,3- 丁二烯类 ( 橡胶 ): c. 混合加聚类 : 两种或两种以上单体加聚 d. 聚乙炔类 : (2) 缩聚反应。 ①定义 : 单体间相互作用生成高分子化合物 , 同时还生成小分子化合物 ( 如水、氨、卤化氢等 ) 的聚合反应。 ②产物特征 : 生成高聚物和小分子 , 高聚物与单体有不同的组成。 ③ 反应类型 a. 聚酯类 :—OH 与 —COOH 间的缩聚 b. 聚氨基酸类 :—NH 2 与 —COOH 间的缩聚 c. 酚醛树脂类 4. 常见高分子化合物的单体和结构简式 (b) 【 典例精析 】 【 典例 】 (2018· 北京高考 ) 一种芳纶纤维的拉伸强度比钢丝还高 , 广泛用作防护材料。其结构片段如下图。 下列关于该高分子的说法正确的是 ( 　　 ) 世纪金榜导学号 A. 完全水解产物的单个分子中 , 苯环上的氢原子具有不同的化学环境 B. 完全水解产物的单个分子中 , 含有官能团 —COOH 或 —NH 2 C. 氢键对该高分子的性能没有影响 D. 结构简式为 : 【 解析 】 选 B 。根据图示可知 , 该高分子完全水解后生 成 、 , 苯环上的氢 原子具有相同的化学环境 , 含有官能团 —COOH 或 —NH 2 , A 错误 ,B 正确 ; 氢键能影响物质的物理性质 , 故氢键对该 高分子的性能有影响 ,C 错误 ; 该高分子的结构简式为 ,D 错误。 【 强化训练 】 1. 思维诊断 ( 正确的打“√” , 错误的打“ ×”) (1) 聚乙烯能使酸性高锰酸钾溶液褪色。 ( 　　 ) 提示 : × 。聚乙烯中不含碳碳双键 , 不能使酸性高锰酸钾溶液褪色。 (2) 聚乳酸是一种纯净物。 ( 　　 ) 提示 : × 。聚乳酸是高分子化合物 , 因高分子化合物中 n 的值不确定 , 故其为混合物。 (3) 橡胶的老化实质上发生的是酯化反应。 ( 　　 ) 提示 : × 。橡胶的老化是由于其高分子链上的不饱和键被氧化。 (4) 聚氯乙烯 (PVC) 保鲜膜属于链状聚合物 , 在高温时易熔化 , 能溶于酒精。 ( 　　 ) 提示 : √ 。 PVC 保鲜膜属于链状聚合物 , 具有热塑性 , 在高温时易熔化 , 能溶于酒精。 (5) 高吸水性树脂主要用于干旱地区抗旱保水、改造土壤、改造沙漠。 ( 　　 ) 提示 : √ 。高吸水性树脂能使植物在生长过程中保持充足的水分。 提示 : √ 。按键还原原则双键中应有一个可以断裂。 2. 有一种线性高分子 , 结构如图所示。 完成下列填空 : 世纪金榜导学号 (1) 该高分子由 ________ 种单体 ( 聚合成高分子的简单 小分子 ) 聚合而成。  (2) 写出上述单体中相对分子质量最小和相对分子质量最大的分子间发生缩聚反应的化学方程式 ___________________________ _________________________ 。  (3) 上述单体中相对分子质量最小的分子在一定条件下完全消去后所得物质的结构简式为 ______________, 该物质加聚生成的高分子 ________( 填“能”或“不能” ) 与溴的 CCl 4 溶液发生加成反应 ; 该物质三分子聚合成环 , 所得物质的名称是 ________ 。  【 解析 】 (1) 由高聚物可知该有机物的单体有 HO—CH 2 —CH 2 —OH 、 HOOC—COOH 、 、 HOOC—CH 2 —COOH 等 ; (2) 上述单体中相对分子质量最小和相对分子质量最 大的分别是 HO — CH 2 — CH 2 — OH 、 , 二者发生缩聚反应 ; (3) 上述单体中相对分子质量最小的分子为 HO — CH 2 — CH 2 — OH, 在一定条件下完全消去后所得物质 的结构简式为 CH≡CH, 其加聚物聚乙炔 含有不饱和键 , 可与溴的 CCl 4 溶液发生 加成反应 , 三分子 CH ≡ CH 聚合成环 , 可得到苯。 答案 : (1)5 　 (2) n HO—CH 2 CH 2 —OH+ n HOOC—C 6 H 5 —COOH A. 乙炔　　　　　　　　　 B.1- 丁烯 C.1,3- 丁二烯 D. 乙烯 【 解析 】 选 D 。根据 1,4- 二氧六环的结构 , 可以推知它 是由乙二醇脱水后形成的 , 两分子 HO—CH 2 —CH 2 —OH 脱 水后形成环氧化合物。生成乙二醇的可能是 1,2- 二溴 乙烷 ; 生成 1,2- 二溴乙烷的应该是乙烯 , 所以 4.(1)α- 甲基苯乙烯 ( ) 是生产耐热型 ABS 树 脂的一种单体 , 工业上由异丙苯催化脱氢得到。写出由 异丙苯制取该单体的另一种方法   ______________( 用 化学反应方程式表示 ) 。  (2) 耐热型 ABS 树脂由丙烯腈 (CH 2 ＝ CHCN) 、 1,3- 丁二烯 和 α- 甲基苯乙烯共聚生成 , 写出该树脂的结构简式   ________________________( 不考虑单体比例 ) 。  【 解析 】 (1) 异丙苯发生取代反应生成氯代异丙苯 : (2) 共聚时三种单体的连接方式不一样 , 则聚合物结构单元写法不一样。 答案 : (1) 【 归纳总结 】 类型 比较 加聚反应 缩聚反应 单体特征 含不饱和键 ( 如 ) 一般含有两个官能团 ( 如 —OH 、 ) 产物特征 聚合物和单体具有相同的组成 聚合物和单体有不同的组成 类型 比较 加聚反应 缩聚反应 产物种类 只产生聚合物 产生聚合物和小分子 ( 如 H 2 O 等 ) 反应种类 单烯加聚 , 双烯加聚 酚醛类 , 酯类 , 肽键类 共同点 反应物可以是同一种单体 , 也可以是不同种单体 考点 2: 有机合成 1. 有机合成的基本程序 (c) (1) 基本程序。 ① 设计有机合成路线时 , 首先要正确判断需合成的有机物的类别 , 它含有哪些官能团 , 与哪些知识信息有关 ; ② 其次是根据现有的原料、信息和有关反应规律 , 尽可能合理地把目标化合物分成若干片段 , 或寻找官能团的引入、转换、保护方法 , 或设法将各片段拼凑衍变 , 尽快找出合成目标化合物的关键 ; ③ 最后将正向推导和逆向推导得出的若干个合成路线 加以综合比较 , 选择最佳的合成方案。 (2) 合成路线的核心。 合成路线的核心在于构建目标化合物分子的 _______ 和 引入必需的 _______ 。 碳骨架 官能团 2. 碳骨架的构建 (c) (1) 能使碳链增长的反应有 : 不饱和有机物之间的 _____ 或相互加成 , 卤代烃与氰化钠或炔钠的反应 , 醛、酮与 ____ 的加成等。 (2) 能使碳链减短的反应有烯、炔的 _____, 烷的 _____, 脱羧反应 , 芳香烃侧链的 _____ 等。 加成 HCN 氧化 裂解 氧化 3. 官能团的引入和转化 (c) (1) 常见官能团引入或转化的方法。 ①引入或转化为碳碳双键的三种方法 : 卤代烃的消去反 应 , 醇的消去反应 , 炔烃与氢气的不完全 _____ 反应。 ②引入卤素原子的三种方法 : 不饱和烃与卤素单质 ( 或 卤化氢 ) 的加成反应 , 烷烃、苯及其同系物发生 _______ ___, 醇与 _______ 的取代反应。 加成 取代反 应 氢卤酸 ③ 在有机物中引入羟基的三种方法 : 卤代烃的 _____ 反 应 , 醛、酮与 H 2 的加成反应 , 酯的 _____ 反应。 ④在有机物中引入醛基的两种方法 : 醇的氧化反应、烯 烃的氧化反应。 水解 水解 (2) 从有机物分子中消除官能团。 ①消除不饱和双键或叁键 , 可通过 _____ 反应。 ②经过 _____ 、 _____ 、与氢卤酸取代、 _____ 等反应 , 都可以消除 —OH 。 ③通过 _____ 、 _____ 反应可消除 —CHO 。 ④通过 _____ 反应可消除酯基。 加成 酯化 氧化 消去 加成 氧化 水解 4. 有机合成路线设计的思路 (c) (1) 正向合成分析法。 从已知的原料入手 , 找出合成所需的直接或间接的中间体 , 逐步推出合成的目标有机物 , 其合成示意图为 (2) 逆推法。 将目标化合物倒退一步寻找 ___________________, 该 中间体同辅助原料反应可以得到目标化合物 , 而这个中 间体 , 又可由 _____________________, 依次类推 , 最后 确定最适宜的基础原料和最终的合成路线。 上一步反应的中间体 更上一步的中间体得到 【 典例精析 】 【 典例 】 某研究小组拟合成染料 X 和医药中间体 Y 。 已知 : 请回答 : (1) 下列说法正确的是 _______ 。  A. 化合物 A 能与 FeCl 3 溶液发生显色反应 B. 化合物 C 具有弱碱性 C. 化合物 F 能发生加成、取代、还原反应 D.X 的分子式是 C 17 H 22 N 2 O 3 (2) 化合物 B 的结构简式是 ________________ 。  (3) 写出 C+D→E 的化学方程式   _________________ 。  (4) 写出化合物 A(C 10 H 14 O 2 ) 同时符合下列条件的同分异构体的结构简式 ___________________________ 。  1 H-NMR 谱和 IR 谱检测表明 : ① 分子中有 4 种化学环境不同的氢原子 ; ② 分子中含有苯环、甲氧基 (—OCH 3 ), 没有羟基、过氧键 (—O—O—) 。 【 解析 】 结合信息及流程图可推出 : 【 强化训练 】 1. 思维诊断 ( 正确的打“√” , 错误的打“ ×”) (1) 引入羟基的反应都是取代反应。 ( 　　 ) 提示 : × 。烯烃与水发生加成反应可以引入羟基 , 属于加成反应。 (2)CH 3 —CH ＝ CH 2 可通过两步反应引入三个氯原子。 ( 　　 ) 提示 : √ 。先通过加成反应引入两个 Cl, 再通过取代反应引入一个 Cl 。 (3) 逆合成分析法的步骤是目标化合物→中间体→基础原料。 ( 　　 ) 提示 : √ 。逆合成分析法是从目标产物分析。 (4) 加聚反应可以使有机物碳链增长 , 取代反应不能。 ( 　　 ) 提示 : × 。酯化反应可以使碳链增长。 (5) 可通过醇的氧化、苯环侧链的氧化和酯的水解等引入羧基。 ( 　　 ) 提示 : √ 。醇的氧化、苯环侧链的氧化和酯的水解都可以引入羧基 。 (6) 能与 Na 2 CO 3 溶液反应产生气泡的官能团只有羧基。 ( 　　 ) 提示 : √ 。酚也能与 Na 2 CO 3 溶液反应 , 但不能生成 CO 2 。 2. 聚甲基丙烯酸羟乙酯的结构简式为 , 它是制作软质隐形眼镜的材料 , 请写出下列有关反应的 化学方程式 : (1) 由甲基丙烯酸羟乙酯制备聚甲基丙烯酸羟乙酯   ______________ 。  (2) 由甲基丙烯酸制备甲基丙烯酸羟乙酯 ___________ _________________________ 。 (3) 由乙烯制备乙二醇的反应方程式是 _____________ ____________________________ 。 【 解析 】 由题给高聚物的结构简式可知甲基丙烯酸羟 乙酯的结构简式为 ; 制备 HO— CH 2 CH 2 —OH 可用 X—CH 2 CH 2 —X 在碱性水溶液中反应生成 , 所以由乙烯制乙二醇首先是乙烯与卤素发生加成反应。 答案 : (1) n CH 2 ＝ C(CH 3 )COOCH 2 CH 2 OH (2)CH 2 ＝ C(CH 3 )COOH+HO—CH 2 CH 2 —OH CH 2 ＝ C(CH 3 )COOCH 2 CH 2 —OH+H 2 O (3)CH 2 ＝ CH 2 +Br 2 →Br—CH 2 CH 2 —Br 、 Br—CH 2 CH 2 —Br+2NaOH HO—CH 2 CH 2 —OH+2NaBr 3.(2018· 浙江 4 月选考真题 ) 某研究小组按下列路线合 成抗抑郁药物吗氯贝胺 : 已知 : 请回答 : 世纪金榜导学号 (1) 下列说法不正确的是 ________ 。  A. 化合物 A 能发生还原反应 B. 化合物 B 能与碳酸氢钠反应产生气体 C. 化合物 D 具有碱性 D. 吗氯贝胺的分子式是 C 13 H 13 ClN 2 O 2 (2) 化合物 F 的结构简式是 ________________ 。  (3) 写出 C+D→E 的化学方程式 :________________ 。  (4) 为探索新的合成路线 , 发现用化合物 C 与 X(C 6 H 14 N 2 O) 一步反应即可合成吗氯贝胺。请设计以环氧乙烷 ( ) 为原料合成 X 的合成路线 :________________ ( 用流程图表示 , 无机试剂任选 ) 。  (5) 写出化合物 X(C 6 H 14 N 2 O) 可能的同分异构体的结构简式 :_____________________________ 。  须同时符合 :① 分子中有一个六元环 , 且成环原子中最多含一个非碳原子 ; ② 1 H-NMR 谱显示分子中有 5 种氢原子 ;IR 谱表明分子中有 N—N 键 , 无 O—H 键。 【 解题思路 】 有机合成题目的解题思路 【 解析 】 (1) 根据推断 ,A 为 ,B 为 ,C 为 ,D 为 H 2 NCH 2 CH 2 Br, E 为 ,F 为 。 选项 A,A 物质有苯环 , 可与 H 2 发生加成反应 , 是还原反应 , 正确 ; 选项 B,B 物质有羧基 , 能与碳酸氢钠反应产生气体 , 正确 ; 选项 C, 物质 D 有氨基 , 显碱性 , 正确 ; 选项 D, 吗氯贝 胺的分子式是 C 13 H 17 ClN 2 O 2 , 错误。 (3) 判断其为取代反应 , 故方程式中有小分子 HCl 生成 : (4) 由化合物 C 与 X(C 6 H 14 N 2 O) 一步反应合成吗氯贝胺知 , X 为 , 用所给信息判断 , 用氨气与环氧乙 烷加成 ,1∶1 与 1∶2 得到 NH 2 CH 2 CH 2 OH 和 NH(CH 2 CH 2 OH) 2 , 将前者羟基转化为卤素原子 , 后者脱水成环 , 最后根据 提示反应取代得 X 。 (5) 根据分子式判断 , 不饱和度为 1, 即除六元环外无不 饱和度 , 环内最多含一个非碳原子 , 并结合已知② , 先考 虑全碳环 , 不成立 , 再考虑含氮环 , 有 和 两种 , 再考虑含氧环 , 有 和 两种 , 共四 种。 答案 : (1)D 　 (2) 【 归纳总结 】 1. 有机物间的转化关系 例如 : 2. 碳骨架的构建 (1) 链增长的反应。 ①加聚反应 ;② 缩聚反应 ;③ 酯化反应 ; ④ 利用题目信息所给反应。如卤代烃的取代反应 , 醛酮的加成反应 …… (2) 链减短的反应。 ①烷烃的裂化反应 ; ② 酯类、糖类、蛋白质等的水解反应 ; ③ 利用题目信息所给反应。如烯烃、炔烃的氧化反应 , 羧酸及其盐的脱羧反应 …… (3) 常见由链成环的方法。 ①二元醇成环。 如 HOCH 2 CH 2 OH +H 2 O 。 ②羟基酸酯化成环。 如 ③ 氨基酸成环。 如 H 2 NCH 2 CH 2 COOH +H 2 O 。 ④二元羧酸成环。 如 HOOCCH 2 CH 2 COOH +H 2 O 。 3. 官能团的转化 (1) 官能团的引入。 引入官能团 引入方法 引入卤素原子 ① 烃、酚的取代 ; ② 不饱和烃与 HX 、 X 2 的加成 ; ③ 醇与氢卤酸 (HX) 反应 引入官能团 引入方法 引入羟基 ① 烯烃与水加成 ; ② 醛酮与氢气加成 ; ③ 卤代烃在碱性条件下水解 ; ④ 酯的水解 ; ⑤ 葡萄糖发酵产生乙醇 引入碳碳双键 ① 某些醇或卤代烃的消去 ; ② 炔烃不完全加成 ; ③ 烷烃裂化 引入官能团 引入方法 引入碳氧双键 ① 醇的催化氧化 ; ② 连在同一个碳上的两个羟基脱水 ; ③ 低聚糖和多糖水解可引入醛基 ; ④ 含碳碳叁键的物质与水加成 引入羧基 ① 醛基氧化 ; ② 酯、肽、蛋白质、羧酸盐的水解 引入官能团 引入方法 苯环上引入 不同的官能团 ① 卤代 :X 2 和 FeX 3 ; ② 硝化 : 浓硝酸和浓硫酸共热 ; ③ 烃基氧化 ; ④ 先卤代后水解 (2) 官能团的消除。 ①通过加成反应消除不饱和键 ( 双键、叁键、苯环 ) 。 ②通过消去、氧化、酯化消除羟基。 ③通过加成或氧化消除醛基。 ④通过水解反应消除酯基、肽键、卤素原子。 (3) 官能团的改变。 ①通过官能团之间的衍变关系改变官能团。 如 : 醇 醛 酸。 ②通过某些化学途径使一个官能团变成两个。 如 :a.CH 3 CH 2 OH CH 2 ＝ CH 2 CH 2 XCH 2 X CH 2 OHCH 2 OH, b.CH 2 ＝ CHCH 2 CH 3 CH 3 CHXCH 2 CH 3 CH 3 CH ＝ CHCH 3 CH 3 CHXCHXCH 3 CH 2 ＝ CHCH ＝ CH 2 。 ③通过某些手段改变官能团的位置。 如 :CH 3 CHXCHXCH 3 H 2 C ＝ CHCH ＝ CH 2 CH 2 XCH 2 CH 2 CH 2 X 。 (4) 官能团的保护 : 有机合成中 , 特别是含有多个官能团的有机物 , 当需要某一官能团反应或拼接碳链时 , 其他官能团或者被破坏或首先反应 , 需要把分子中某些官能团用恰当的方法保护起来 , 在适当的时候再将其转变回来。