2019届一轮复习人教版高分子化合物有机化合物的合成与推断学案 15页

高分子化合物 有机化合物的合成与推断 连线高考 本单元重点为有机合成与推断，主要考点有：单体与高聚物的相互推到；有机合成及推断；根据合成高分子的组成和结构特点分析其链节和单体；新型高分子材料的性能及其在高分子技术领域中的作用；合成高分子材料在发展经济、提高人民生活质量标准中的重大意义。预测有机合成与推断将以高分子材料为背景，通过分析聚合物的结构特点与烃的衍生物的知识联系起来，设计制备高聚物的最佳途径，题型会以填空为主，常将有机物的组成、结构、性质、反应类型、合成路线等的考查结合在一起，并常与新信息紧密结合，具有较强的综合性。‎ 重点、难点探源 一、 有机高分子化合物 1. 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。 ‎ 2. 链节：高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小单位。‎ 3. 聚合度：高分子链中含有链节的数目。如：‎ ‎ ‎ 二、 合成有机高分子化合物的基本方法 1、 加成聚合反应 ‎（1）概念：由不饱和的单体加成聚合生成高聚物的反应。‎ ‎（2）常见的加聚型高分子化合物 单体结构简式 聚合物 CH2=CH-CH3‎ CH2=CHCl CH2=CH-CN CH3COOCH=CH2‎ CH2=CH-CH=CH2‎ CH≡CH ‎2、缩合聚合反应 ‎（1）概念：单体之间相互作用生成高聚物，同时还生成小分子（如水）的聚合反应。‎ ‎（2）常见的缩聚型高分子化合物 ‎①的单体是：和。‎ ‎②的单体是 ‎③的单体是和 ‎④的单体是 ‎⑤的单体是H2N—CH2—COOH和H2N—CH2—CH2—COOH。‎ 一、 应用广泛的高分子材料 1、 高分子化合物的分类、结构 ‎2、塑料 名称 单体 结构简式 聚乙烯 CH2=CH2‎ 酚醛树脂 ‎（电木）‎ ‎、HCHO ‎3.合成纤维 ‎⑴‎ ‎⑵聚酯纤维——涤纶 涤纶的结构为，由单体合成涤纶的化学方程式为：‎ 其反应类型为加聚反应。‎ ‎4.几种常见的合成橡胶 名称 单体 高聚物的分子结构 顺丁橡胶 CH2===CH—CH===CH2‎ 丁苯橡胶（SBR）‎ 氯丁橡胶（CBR）‎ 追踪高考 ‎1．【2018北京卷】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 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―NH2‎ C．氢键对该高分子的性能没有影响 D．结构简式为：‎ ‎【答案】B ‎【解析】A、根据结构片段，芳纶纤维中含有肽键，推出水解产物为、，两种有机物中，苯环上只有1种不同化学环境的氢原子，故A错误；B、根据A选项的分析，水解后分子含有官能团是羧基和氨基，故B正确；C、氢键影响物质的物理性质，如熔沸点、溶解度等，故C错误；D、根据高分子的片段，找出最小重复单位，两种单体通过缩聚反应，推出高分子化合物的结构简式为，故D错误。‎ ‎2．【2018新课标1卷】化合物W可用作高分子膨胀剂，一种合成路线如下：‎ 回答下列问题：‎ ‎（1）A的化学名称为________。‎ ‎（2）②的反应类型是__________。‎ ‎（3）反应④所需试剂，条件分别为________。‎ ‎（4）G的分子式为________。‎ ‎（5）W中含氧官能团的名称是____________。‎ ‎（6）写出与E互为同分异构体的酯类化合物的结构简式（核磁共振氢谱为两组峰，峰面积比为1∶1）______________。‎ ‎（7）苯乙酸苄酯（）是花香型香料，设计由苯甲醇为起始原料制备苯乙酸苄酯的合成路线__________（无机试剂任选）。‎ ‎【答案】 氯乙酸 取代反应 乙醇/浓硫酸、加热 C12H18O3 羟基、醚键 、 ‎ ‎【解析】A是氯乙酸与碳酸钠反应生成氯乙酸钠，氯乙酸钠与NaCN发生取代反应生成C，C水解又引入1个羧基。D与乙醇发生酯化反应生成E，E发生取代反应生成F，在催化剂作用下F与氢气发生加成反应将酯基均转化为醇羟基，2分子G发生羟基的脱水反应成环，则 ‎（1）根据A的结构简式可知A是氯乙酸；‎ ‎（2）反应②中氯原子被－CN取代，属于取代反应。‎ ‎（3）反应④是酯化反应，所需试剂和条件分别是乙醇/浓硫酸、加热；‎ ‎（4）根据G的键线式可知其分子式为C12H18O3；‎ ‎（5）根据W的结构简式可知分子中含有的官能团是醚键和羟基；‎ ‎（6）属于酯类，说明含有酯基。核磁共振氢谱为两组峰，峰面积比为1：1，说明氢原子分为两类，各是6个氢原子，因此符合条件的有机物结构简式为或；‎ ‎（7）根据已知信息结合逆推法可知合成苯乙酸卞酯的路线图为。‎ 指点迷津 一、有机反应的基本类型 ‎1.取代反应 ‎⑴取代反应：有机物分子中的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应。‎ ‎⑵常见的取代反应 烃的卤代、芳香烃的硝化或磺化、卤代烃的水解、醇分子间的脱水反应、醇与氢卤酸的反应、酚的卤代、酯化反应、酯的水解以及蛋白质的水解等。‎ ‎2.加成反应 ‎⑴加成反应：有机物分子中的不饱和碳原子与其他原子或原子团相互结合生成新化合物的反应。‎ ‎⑵常见的加成反应 ① 能与分子中含碳碳双键、碳碳三键的有机物发生加成反应的试剂有氢气、卤素单质、氢卤酸、水等。‎ ② 苯环可以与氢气加成。‎ ③ 醛、酮可以与H2、HCN等加成。‎ ‎3.消去反应 ‎⑴消去反应：在一定条件下，有机物脱去小分子物质（如H2O、HX等）生成分子中含双键或三键的不饱和化合物的反应。‎ ‎⑵常见的消去反应 ‎①醇分子内脱水、卤代烃分子内脱卤化氢是中学阶段必须掌握的消去反应。‎ ‎②醇类发生消去反应的规律与卤代烃发生消去反应的规律相似，但反应条件不同，醇类发生消去反应的条件是浓硫酸、加热，而卤代烃发生消去反应的条件是NaOH、醇、加热（或NaOH的醇溶液，△），要注意区分。‎ ‎⑶有机合成中的应用 在有机合成中，利用醇或卤代烃的消去反应可以在碳链上引入双键、三键等不饱和键。‎ ‎4.氧化反应和还原反应 氧化反应 还原反应 特点 有机物分子得到氧原子或失去氢原子的反应 有机物分子得到氢原子或失去氧原子的反应 常见反应 ‎⑴有机物燃烧、被空气氧化、被酸性高锰酸钾溶液氧化；⑵醛基被疑难溶液或新制的Cu(OH)2悬浊液氧化；⑶烯烃被臭氧氧化 不饱和烃的加氢、硝基还原为氨基、醛基或酮基的加氢、苯环的加氢等 有机合成中的应用 氧化 氧化 Cl2‎ 利用氧化反应或还原反应，可以实现有机物官能团的转变，实现醇、醛、羧酸等物质间的相互转化。如CH4‎ ‎ ‎ ‎ 光 ‎ ‎ CH3Cl‎ ‎ 水解 ‎ ‎ ‎ ‎ CH3OH‎ ‎ ‎ ‎ 还原 ‎ ‎ HCHO‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ HCOOH ‎5.加聚反应 ‎⑴加聚反应：相对分子质量小的化合物（也叫单体）通过加成反应相互聚合成高分子化合物的反应。‎ ‎⑵特点 ① 一种单体形成的加聚产物，链节的相对分子质量与单体的相对分子质量（或相对分子质量和）相等。‎ ② 产物中仅有高聚物，无其他小分子生成。‎ ‎6.缩聚反应 ‎⑴‎ 缩聚反应：缩聚反应与加聚反应相比较，其主要的不同之处是缩聚反应中除生成高聚物外同时还有小分子生成。‎ ‎⑵缩聚反应方程式的书写 ① 注意缩聚物结构简式的端基原子或原子团的书写，如：‎ ‎②注意单体的物质的量要与缩聚物结构简式的下角标一致。‎ ‎③注意生成的小分子的物质的量：一种单体时为n—1；两种单体时为2n—1。‎ 二、有机合成 ‎1.有机合成的原则 ‎⑴起始原料要廉价、易得、低毒性、低污染；⑵应尽量选择步骤最少的合成路线；‎ ‎⑶原子经济性高，具有较高的产率；⑷有机合成反应要操作简单、条件温和、能耗低、易于实现。‎ ‎2.有机合成的解题思路 ‎3.有机合成中碳骨架的构建 ‎⑴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……‎ ‎⑵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……‎ ‎⑶常见由链成环的方法 ‎①二元醇成环 如 ① 羟基酸酯化成环 ‎③氨基酸成环 如 ‎④二元羧酸成环 如 ‎4.有机合成中官能团的转化 ‎⑴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、X2的加成；‎ ③ 醇与氢卤酸（HX）反应 引入羟基 ① 烯烃雨水加成；‎ 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 炔烃的不完全加成；‎ ③ 烷烃裂化 引入碳氧双键 ① 醇的催化氧化；‎ ① 连在同一个碳上的两个羟基脱水；‎ ② 低聚糖和多糖水解可引入醛基；‎ ③ 含碳碳三键的物质与水加成 引入羧基 ① 醛基氧化；‎ ② 酯、肽、蛋白质、羧酸盐的水解 苯环上引入不同的官能团 ① 卤代：X2和FeBr3；‎ ② 硝化：浓硝酸和浓盐酸共热；‎ ③ 羟基氧化；‎ ④ 先卤代后水解 ‎⑵官能团的消除 ① 通过加成反应消除不饱和键（双键、三键、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。‎ ‎⑶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通过某些化合途径使一个官能团变成两个。‎ 如：a.CH3CH2OH→CH2===CH2→CH2XCH2X→CH2OHCH2OH b.CH2===CHCH2CH3→CH3CHXCH2CH3→CH3CH===CHCH3→CH3CHXCHXCH3→CH2===CHCH===CH2‎ ‎③通过某些手段改变官能团的位置 如：CH3CHXCHXCH3→H2C===CHCH===CH2→CH2XCH2CH2CH2X。‎ 三、单体与高聚物的互推规律 ‎（一）、由单体推高聚物——加聚反应的书写方法 ‎1、单烯烃型单体加聚时“断开双键，键分两端，添上括号，n写后面”。如nCH2=CH-CH3 ‎ ‎2、二烯烃型单体加聚时“单变双，双变单，破两头，移中间，添上括号，n写后面”。如nCH2=CH-CH=CH2‎ ‎ ‎ 一定条件 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎3、含有一个双键的两种单体聚合时，“双键打开，中间相连，添上括号，n写后面”。如nCH2=CH2+nCH2=CH-CH3 ‎ ‎ （二）、由高聚物推导单体的方法 ‎1、加聚产物的单体的推断方法 ‎（1）凡是链节的主链只有两个碳原子（无其它原子）的高聚物，其合成单体为一种，将两个半键闭合即可。如：，单体为： ‎ ‎（2）凡是链节的主链有四个碳原子（无其它原子），且链节无双键的高聚物，其单体为两种，在正中央划线断开，然后两个半键闭合即可。如：的单体为：CH3CH=CH2和CH2=CH2（3）凡是链节中只有碳原子，并存在碳碳双键结构的高聚物，其规律是“凡双键，四个碳；无双键，两个碳” 划线断开，然后两个半键闭合，即单双健互换。如：的单体是和。‎ ‎2、缩聚产物单体的推断方法 ‎（1）凡是链节为 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，即得高聚物的单体。如：的单体为H2NCH2COOH。‎ ‎（2）凡是链节中间（不在端上）含有肽键的高聚物，从肽键中间断开，两侧为不对称性结构的，其合成单体为两种；在亚氨基上加氢，在羰基上加羟基，即得高聚物的单体。如： 的单体为H2NCH2COOH和H2NCH2CH2COOH。‎ ‎（3）凡是链节中间（不在端上）含有酯基结构的高聚物，其合成单体为两种，从中间断开，羰基碳原子上加羟基，氧原子上加氢，即得高聚物的单体。如：‎ 的单体为HOOCCOOH和HCCH2CH2OH。‎ ‎（4）高聚物，其链节中的“-CH2-”来自醛基，合成该高聚物的单体为HCHO和 易错地带 一、有机反应的基本类型 ‎1.合成有机高分子化合物时，从原料到目标产物常需要多步反应，可能会发生多种类型的反应，解题时要特别注意题中信息。‎ ‎2.有机化学反应的条件特别重要，不同的物质发生同一类型的反应时，条件可能不同。解答有机合成题时要注意考虑具体条件。‎ 二、有机合成 ‎1.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者首先反应，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，称为官能团保护。‎ ‎2.有机合成中可通过加成、取代、消去、氧化、还原等反应实现官能团的引入、消除及转化，分析时既要注意反应条件及各类有机物的结构是否符合相应官能团的转化要求，同时还要考虑它对其他官能团的影响及官能团的保护。‎ 三、单体与高聚物互推 找单体时，一定要先判断是加聚产物还是缩聚产物，然后运用逆向思维反推单体，找准分离出，聚合时的结合点必为分离处，同时进行单体判断时，不要被书写方式迷惑，要注意单体可以旋转。‎ 强化突破 ‎1．芳香化合物M的结构简式为，关于有机物M的说法正确的是(　　)‎ A．有机物M的分子式为C10H12O3‎ B．1 mol Na2CO3最多能消耗1 mol有机物M C．1 mol M和足量金属钠反应生成‎22.4 L气体 D．有机物M能发生取代、氧化、还原和加聚反应 ‎2．一种从植物中提取的天然化合物，可用于制作“香水”，其结构简式为，下列有关该化合物的说法错误的是(　　)‎ A．分子式为C12H18O2‎ B．分子中至少有6个碳原子共平面 C．该化合物能使酸性高锰酸钾溶液褪色 D．一定条件下，1 mol该化合物最多可与3 mol H2加成 ‎3．某款香水中的香氛主要由以下三种化合物构成，下列说法正确的是(　　)‎ ‎　‎ A．月桂烯分子中所有原子可能共平面 B．柠檬醛和香叶醇是同分异构体 C．香叶醇能发生加成反应、氧化反应、酯化反应 D．三种有机物的一氯代物均有7种(不考虑立体异构)‎ ‎4．某些有机化合物之间具有如下转化关系：‎ 其中A是一种五元环状化合物，其分子中只有一种化学环境的氢原子；F核磁共振氢谱显示有三种化学环境的氢原子，且峰面积之比为2∶2∶3。‎ 请回答下列问题：‎ ‎（1）B中含氧官能团的名称是________，G是合成顺丁橡胶的主要原料，G的名称是________，③的反应类型是________。‎ ‎（2）写出A的结构简式________。‎ ‎（3）写出⑥的化学方程式________________。‎ ‎（4）E在一定条件下能够发生缩聚反应，其中主链上含“－CH2－”的高聚物的结构简式为________。有机物Y与E互为同分异构体，且具有相同的官能团种类和数目，则Y的结构可有________种。‎ ‎5．化合物A的分子式为C9H15OCl，分子中含有一个六元环和一个甲基，环上只有一个取代基；F分子中不含甲基，A与其他物质之间的转化如图所示：‎ ‎（1）A→F的反应类型是________；G中含氧官能团的名称是________。‎ ‎（2）A→C的反应方程式是________________________。‎ ‎（3）H的结构简式是________，E的结构简式是________________。‎ ‎（4）某烃的含氧衍生物X符合下列条件的同分异构体中：‎ ‎①相对分子质量比C少54‎ ‎②氧原子数与C相同 ‎③能发生水解反应 核磁共振氢谱显示为2组峰的是________(写结构简式)；只含有两个甲基的同分异构体有________种。‎ ‎【参考答案】‎ ‎1．【解析】A项，根据有机物中碳有四键，分子式为C10H10O3，错误；B项，1 mol M结构简式中含有1 mol羧基，因此1 mol Na2CO3最多能消耗2 mol有机物M，错误；C项，没有说明标准状况，无法求算生成气体的体积，错误；D项，含有的官能团：碳碳双键(能发生氧化、还原、加聚)、羟基(能发生氧化、取代)、羧基(取代)，正确。‎ ‎【答案】D ‎2．【解析】由该化合物的结构简式可知，其分子式为C12H18O2，A项正确；由该化合物的结构简式可知，其分子中最少有5个碳原子共平面，最多有9个碳原子共平面，B项错误；该化合物中含有碳碳双键、羟基等，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，C项正确；1个该化合物分子中含有2个碳碳双键、1个羰基，故1 mol该化合物最多可与3 mol H2加成，D项正确。‎ ‎【答案】B ‎3．【解析】月桂烯分子含有4个—CH3，分子中所有原子不可能共平面，A项错误；柠檬醛的分子式为C10H16O，香叶醇的分子式为C10H18O，分子式不同，二者不是同分异构体，B项错误；香叶醇分子中含有碳碳双键，能发生加成反应，含有—OH，能发生氧化反应和酯化反应，C项正确；月桂烯、香叶醇的一氯代物有7种，柠檬醛的一氯代物有6种，D项错误。‎ ‎【答案】C ‎4．【答案】（1）羧基　1,3－丁二烯　还原反应 ‎5．【答案】（1）消去反应　羧基 ‎ （4）HCOOC(CH3)3　5‎