1、第7讲高分子化合物和有机合成考纲要求1.了解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.了解加聚反应和缩聚反应的特点。3.了解常见高分子材料的合成反应及重要用途。4.了解合成高分子化合物在发展经济、提高生活质量方面的贡献。考点一有机高分子化合物的基本概念和基本性质1高分子化合物的概念高分子化合物是相对小分子而言的，相对分子质量达几万到几百万甚至几千万，通常称为高分子化合物，简称高分子。大部分高分子化合物是由小分子通过聚合反应制得的，所以常被称为聚合物或高聚物。2高分子化合物的结构特点(1)高分子化合物通常结构并不复杂，往往由简单的结构单元重复连接而成。如聚乙烯中
2、：聚乙烯的结构单元(或链节)为CH2CH2。n表示每个高分子化合物中链节重复的次数，叫聚合度。n越大，相对分子质量越大。合成高分子的低分子化合物叫单体。如乙烯是聚乙烯的单体。(2)根据结构中链节连接方式分类，可以有线型结构和体型结构。聚乙烯、聚氯乙烯中以CC单键连接成长链。淀粉、纤维素中以CC键和CO键连接成长链。(这些长链结构相互缠绕使分子间接触的地方增多，分子间的作用就大大增加)硫化橡胶中，长链与长链之间又形成键，产生网状结构而交联在一起。3高分子化合物的基本性质(1)溶解性线型结构高分子(如有机玻璃)能溶解在适当的有机溶剂里，但溶解速率比小分子缓慢。体型结构高分子(如橡胶)则不易溶解，只
3、有一定程度的胀大(溶胀)。(2)热塑性和热固性加热到一定温度范围，开始软化，然后再熔化成可以流动的液体，冷却后又成为固体热塑性(如聚乙烯)。加工成型后受热不再熔化，就叫热固性(如电木)。(3)强度高分子材料强度一般比较大。(4)电绝缘性通常高分子材料的电绝缘性良好，广泛用于电器工业上。(5)特性有些高分子材料具有耐化学腐蚀、耐热、耐磨、耐油、不透水等特性，用于某些特殊需要的领域；有些高分子材料易老化、不耐高温、易燃烧、废弃后不易分解等。4高分子材料的分类题组训练高分子化合物1食品保鲜膜按材质分为聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)等种类。PE保鲜膜可直接接触食品，PVC保鲜膜则不能直接接触食品，
4、它对人体有潜在危害。下列有关叙述不正确的是 ()APE、PVC都属于链状高分子化合物，受热易熔化BPE、PVC的单体都是不饱和烃，能使溴水褪色C焚烧PVC保鲜膜会放出有毒气体如HClD废弃的PE和PVC均可回收利用以减少白色污染答案B解析聚氯乙烯是氯乙烯单体通过聚合反应而制备的，氯乙烯中含有氯原子，不是烃，而是烃的衍生物，B错。2橡胶属于重要的工业原料。它是一种有机高分子化合物，具有良好的弹性，但强度较差。为了增加某些橡胶制品的强度，加工时往往需要进行硫化处理。即将橡胶原料与硫黄在一定条件下反应；橡胶制品硫化程度越高，强度越大，弹性越差。下列橡胶制品中，加工时硫化程度最高的是()A橡皮筋B汽车
5、外胎C普通气球D医用乳胶手套答案B解析橡皮筋和普通气球的弹性好，所以硫化程度小；汽车外胎与医用乳胶手套相比，前者要承受更大的压力，所以制汽车外胎的橡胶硫化程度最高。3某高分子化合物的部分结构如下：是由许多分子中含双键的物质M相互加成而得，下列说法正确的是 ()A该高分子化合物的链节为B该化合物的分子式是C3H3Cl3C形成该化合物的单体是CHCl=CHClD该化合物的结构简式可写为CHCl答案C解析碳碳单键是可以转动的，该高分子化合物是由许多重复的结构单元组成，这些重复的结构单元来源于含有双键的物质，即打开双键中的一条共价键，形成重复的结构单元，故M应为CHCl=CHCl形成的重复结构单元，即
6、链节为，则该高分子的结构简式可写成：CHClCHCl，该有机高分子化合物的分子式可写为CnHnCln或(CHCl)n。4聚苯乙烯的结构为，试回答下列问题：(1)聚苯乙烯的链节是_，单体是_；(2)实验测得某聚苯乙烯的相对分子质量(平均值)为52 000，则该高聚物的聚合度n为_；(3)已知聚苯乙烯为线型结构的高分子化合物，试推测：它_(填“能”或“不能”)溶于CHCl3，具有_(填“热塑”或“热固”)性。 (2)500(3)能热塑解析有机高分子化合物的性质与其结构有关，根据其结构特点可推知其溶解性、热塑性和热固性。(1)由 知其链节为，单体为。(2)高分子化合物的相对分子质量链节的相对分子质量
7、聚合度，故n500。(3)线型高分子化合物能溶于有机溶剂，具有热塑性。考点二合成有机高分子的基本方法1加聚反应(1)概念：不饱和单体通过加成反应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)常见的加聚形式聚乙烯类(塑料纤维)聚二烯类(橡胶)R可为H、Cl、CH3等。混聚：两种或两种以上单体加聚nCH2=CHCH=CH2nCH2=CHCN聚乙炔类nCHCHCH=CH2缩聚反应(1)概念指由两种或两种以上单体相互结合成聚合物，同时有小分子生成的反应。如：(2)特点缩聚反应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
8、的小分子。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。所得聚合物链节的化学组成与单体的化学组成不同。(3)常见缩聚反应聚酯类：OH与COOH间的缩聚nHOCH2CH2OHnHOOCCOOH聚氨基酸类：NH2与COOH间的缩聚酚醛树脂类3应用广泛的合成高分子材料(1)塑料工业生产聚氯乙烯的化学方程式为nCH2=CHClCH2CHCl，反应类型：加聚反应。(2)合成纤维合成涤纶的化学方程式为，反应类型：缩聚反应。(3)合成橡胶合成顺丁橡胶的化学方程式为nCH2=CHCH=CH2CH2CH=CHCH2，反应类型：加聚反应。题组一合成有机高分子化合物的性质和用途1“神
9、舟九号”回收伞不同于普通的航空伞，它是采用强力高、重量轻、缓冲性好的特制涤纶材料制成的，伞撑开的面积有1 200平方米。下列关于涤纶材料的说法中不正确的是()A涤纶属于高分子材料B“神舟九号”回收伞用的这种涤纶材料耐高温C涤纶属于合成橡胶D合成涤纶的反应属于聚合反应答案C解析涤纶属于合成纤维，C项不正确。2上海教师公寓大火与施工中大量使用的聚氨酯燃烧有关，再次表明HNHCOOH(聚氨酯)泡沫保温材料等易燃装修材料已经成为造成火灾的罪魁祸首，下列有关说法正确的是()A聚氨酯保温材料能耐高温B聚氨酯属于加聚型高分子材料C聚氨酯属于纯净物D聚氨酯材料没有固定的熔点答案D解析因聚氨酯易燃烧，A错；由聚
10、氨酯结构简式知其为缩聚产物，B错；聚氨酯属于高分子合成材料，是混合物，C错、D对。题组二合成有机高分子化合物反应类型和单体的判断3完成下表中未填写的空项。思路点拨由聚合物推单体或由单体推聚合物的方法就是单双键互换法。考点三 有机合成中的综合分析1.有机合成题的解题思路2.合成路线的选择(1)中学常见的有机合成路线一元合成路线：芳香化合物合成路线：(2)有机合成中常见官能团的保护酚羟基的保护：因酚羟基易被氧化，所以在氧化其他基团前可以先使其与NaOH反应，把OH变为ONa(或OCH3)将其保护起来，待氧化后再酸化将其转变为OH。碳碳双键的保护：碳碳双键也容易被氧化，在氧化其他基团前可以利用其与H
11、Cl等的加成反应将其保护起来，待氧化后再利用消去反应转变为碳碳双键。氨基(NH2)的保护：如在对硝基甲苯对氨基苯甲酸的过程中应先把CH3氧化成COOH之后，再把NO2还原为NH2。防止当KMnO4氧化CH3时，NH2(具有还原性)也被氧化。3碳架的构建(1)链的增长有机合成题中碳链的增长，一般会以信息形式给出，常见的方式如下所示。与HCN的加成反应(2)链的减短脱羧反应：RCOONaNaOHRHNa2CO3。水解反应：主要包括酯的水解、蛋白质的水解和多糖的水解。烃的裂化或裂解反应：C16H34C8H18C8H16；C8H18C4H10C4H8。(3)常见由链成环的方法二元醇成环羟基酸酯化成环氨
12、基酸成环二元羧酸成环4有机合成中官能团的转化(1)官能团的引入(2)官能团的消去通过加成反应消除不饱和键。通过消去反应、氧化反应或酯化反应消除羟基(OH)。通过加成反应或氧化反应消除醛基(CHO)。通过消去反应或水解反应消除卤素原子。(3)官能团的转化利用衍变关系引入官能团，如卤代烃伯醇(RCH2OH)醛羧酸。通过不同的反应途径增加官能团的个数，如通过不同的反应，改变官能团的位置，如题组训练有机合成的综合应用1丙烯酰胺(H2C=CHCONH2)具有中等毒性,它对人体可造成神经毒性和遗传毒性。丙烯酰胺主要是由高碳水化合物、低蛋白质的植物性食物在加热(120 以上)烹调过程中形成.特别在烘烤、油炸
13、时更易形成。丙烯酰胺可以进一步形成在工业上有用的聚丙烯酰胺类物质。回答下列问题：(1)D的结构简式为_，F的结构简式为_。(2)指明下列反应类型：AB_，CD_。(3)丙烯酰胺有多种同分异构体，写出分子中同时含有醛基和碳碳双键的同分异构体：_。(4)写出化学方程式DE：_。2分子C在浓硫酸作用下可形成一个六元酯环，该反应的化学方程式为_。(2)水解反应消去反应(3)H2C=CHNHCHO、H2C=C(NH2)CHO、H2NHC=CHCHO(4)H2C=CHCOOHNH3H2C=CHCONH2H2O2CH3CH(OH)COOH解析由F为聚丙烯酰胺可知E为(CH2=CHCONH2)，结合B为葡萄糖
14、，C分子中不饱和度为1，在浓硫酸、加热条件下发生消去反应，可知D为H2C=CHCOOH，F为CH2CHCONH2，AB发生水解反应，CD发生消去反应。加聚反应与缩聚反应的区别类型加聚反应缩聚反应反应物特征含不饱和键(如C=C)含特征官能团(如OH、COOH)产物特征高聚物与单体具有相同的组成高聚物和单体有不同的组成产物种类只产生高聚物高聚物和小分子(如H2O等)反应种类单烯加聚，双烯加聚酚醛类，酯类，肽键类2工业上用甲苯生产对羟基苯甲酸乙酯()，其过程如下：据合成路线填写下列空白：(1)有机物A的结构简式：_，B的结构简式：_。(2)反应属于_反应，反应属于_反应。(3)和的目的是_。(4)写
15、出反应的化学方程式：_。(2)氧化酯化(或取代)(3)保护酚羟基，防止被氧化解析此题可采用“顺推法”和“逆推法”相结合的方式，反应是甲苯与Cl2的取代反应，可知A是卤代烃，从反应的产物可知反应是一个卤代烃的水解反应，这样我们就可直接推出有机物A。B、C两种物质的推断应结合起来，反应是B与C2H5OH的反应，而最后的产物是对羟基苯甲酸乙酯()，说明反应是酯化反应；那么反应是引入COOH的反应，这样我们就推出有机物B和C。从是氧化反应知，反应和的目的是保护酚羟基，防止被氧化。规范答题研评分细则，向规范要成绩3(15分)分子式为C12H14O2的F有机物广泛用于香精的调香剂。为了合成该物质，某实验室
16、的科技人员设计了下列合成路线：试回答下列问题：(1)A物质在核磁共振氢谱中能呈现_种峰；峰面积比为_。(2)C物质的官能团名称_。(3)上述合成路线中属于取代反应的是_(填编号)。(4)写出反应、的化学方程式：_；_。(5)F有多种同分异构体，请写出符合下列条件的所有物质结构简式：属于芳香族化合物，且含有与F相同的官能团；苯环上有两个取代基，且苯环上的一氯代物只有两种；其中一个取代基为CH2COOCH3：_。学生案例失分原因(2)不按要求回答，扣2分(3)有一个出错，倒扣1分(4)写成了离子方程式扣2分，漏写反应条件扣1分(5)在书写同分异构体时,由于不细心,连接方式出错,超过了碳的“四价”原
17、则，扣2分标准答案(1)4(2分)3232(没有顺序)(1分) (2)羟基、羧基(2分) (3)(3分)(4)CH2ClNaOHCH2OHNaCl(2分)CH3CHCCOOHCH3CH2OHCH3CHCCOOCH2CH3H2O(2分)(5)CHCHCH3CH2COOCH3、CH2CHCH2CH2COOCH3、CCH2CH3CH2COOCH3(3分)得失点评(1)在回答官能团时，一定要按要求回答。(2)回答反应类型时：若回答反应名称，一定要完整，如“加成反应”不能写成“加成”；若回答个数时，不要多答，否则倒扣分。(3)要熟记常见有机反应的反应条件。(4)书写有机物结构简式时，要注意连接方式及碳的
18、四价原则，平时养成规范书写的习惯。1(2008四川延考，29)A和B是具有相同碳原子数的一氯代物，AI转换关系如图所示： 根据框图回答下列问题：(1)B的结构简式是_。(2)反应的化学方程式是_。(3)上述转换中属于取代反应的是_。(填写反应序号)(4)图中与E互为同分异构体的是_；(填化合物代号)。图中化合物带有的含氧官能团有_种。(5)C在硫酸催化下与水反应的化学方程式是_；(6)I的结构简式是_；名称是_。(3)(4)H4(5)2CH3CHCH3CH(OH)CH3CH3CH2CH2OH(6)CH3CH2COOCH(CH3)2丙酸异丙酯解析因为A、B是相同碳原子数的一氯代物，又因为AEFG
19、，所以E为一元醇、F为一元醛、G为一元酸，而BHI，而I的化学式为C6H12O2。 所以A、B中含有的碳原子数均为3个，其化学式均为C3H7Cl，C3H7Cl的结构有两种CH3CH2CH2Cl、，根据A和B的一系列转化可知A为CH3CH2CH2Cl、B为，所以E为CH3CH2CH2OH、F为CH3CH2CHO、G为CH3CH2COOH、H为CH3CH(OH)CH3、I为CH3CH2COOCH(CH3)2。无论A、B的结构如何，消去反应均得到丙烯(CH3CH=CH2)，即为C。图中带有含氧官能团的化合物共有E、F、G、H、I 5种，其中E和H的官能团相同均为醇羟基(OH)，所以含有的含氧官能团共
20、有4种。2(2012江苏，17)化合物H是合成药物盐酸沙格雷酯的重要中间体，其合成路线如下：(1)化合物A中的含氧官能团为_和_(填官能团名称)。(2)反应中，属于取代反应的是_(填序号)。(3)写出同时满足下列条件的B的一种同分异构体的结构简式：_。.分子中含有两个苯环；.分子中有7种不同化学环境的氢；.不能与FeCl3溶液发生显色反应，但水解产物之一能发生此反应。(4)实现DE的转化中，加入的化合物X能发生银镜反应，X的结构简式为_。(5)已知：。化合物是合成抗癌药物美法伦的中间体，请写出以和为原料制备该化合物的合成路线流程图(无机试剂任用)。合成路线流程图示例如下：H2C=CH2CH3C
21、H2BrCH3CH2OH答案(1)羟基醛基(2)解析(1)由化合物A的结构简式可知，A中含有醛基(CHO)和(酚)羟基(OH)两种含氧官能团。(2)反应中，属于取代反应的有。(3)化合物B的分子式为C14H12O2，符合要求的B的同分异构体满足条件：分子式为C14H12O2；分子中含有两个苯环；有7种不同化学环境的H原子；分子中不含酚羟基，但水解产物中含有酚羟基，可能的结构有(4)DE的转化中，反应物X分子中含有CHO，对比D与E的分子结构可知，X为。(5)利用苯与浓硝酸、浓硫酸的混酸反应制取，再在Pd/C存在条件下被还原生成，结合题中GH的转化信息，与反应生成，再结合反应信息，与SOCl2在
22、加热条件下反应即可，具体合成路线流程图如下：3(2012浙江理综，29)化合物X是一种环境激素，存在如下转化关系：化合物A能与FeCl3溶液发生显色反应，分子中含有两个化学环境完全相同的甲基，其苯环上的一硝基取代物只有两种。1HNMR谱显示化合物G的所有氢原子化学环境相同。F是一种可用于制备隐形眼镜的高聚物。根据以上信息回答下列问题：(1)下列叙述正确的是_。a化合物A分子中含有联苯结构单元b化合物A可以和NaHCO3溶液反应，放出CO2气体cX与NaOH溶液反应，理论上1 mol X最多消耗6 mol NaOHd化合物D能与Br2发生加成反应(2)化合物C的结构简式是_，AC的反应类型是_。
23、(3)写出同时满足下列条件的D的所有同分异构体的结构简式(不考虑立体异构)_。a属于酯类b能发生银镜反应(4)写出BG反应的化学方程式_。(5)写出EF反应的化学方程式_。解析A能与FeCl3溶液发生显色反应，则A分子中含有酚羟基。A分子苯环上的一硝基取代物只有两种，则A分子苯环上有两种不同的H原子。A分子中有两个相同的CH3，且分子式为C15H16O2，与足量溴水反应生成C(C15H12O2Br4)，对比A和C的分子组成可知该反应为取代反应，结合A分子中含酚羟基，A与溴水可能发生苯环上酚羟基的邻、对位取代反应，综上所述，推知A的结构简式为，C为。B(C4H8O3)分子中的碳原子若全部饱和，分
24、子式应为C4H10O3，据此可知B分子中存在1个CC键或1个CO键，结合B在浓H2SO4作用下生成环状化合物G，则B分子中应含有1个COOH和1个OH。G(C8H12O4)为环状化合物，应为环状二元酯，G分子中只有1种H原子，则其结构简式为，从而推知，由A和B的结构简式可知X为(1)A分子中不含联苯结构单元，a错。A分子中含有酚羟基，不能与NaHCO3反应，b错。经分析知1 mol X最多消耗6 mol NaOH，c对；D分子中含有键，可与Br2、H2等发生加成反应，d对。(2)C为Br原子取代了A中酚羟基的邻位H原子而生成的，故应为取代反应。(3)符合条件的D的同分异构体应满足：分子式为C4
25、H6O2；分子中含有酯基(COO)和醛基()，有以下四种：HCOOCH=CHCH3、HCOOCH2CH=CH2、(4)B(C4H8O3)在浓H2SO4作用下发生分子间酯化反应，生成环状酯G：(5)E(C6H10O3)在一定条件下发生加聚反应生成F(C6H10O3)n：4(2011福建理综，31)透明聚酯玻璃钢可用于制造导弹的雷达罩和宇航员使用的氧气瓶。制 备它的一种配方中含有下列四种物质：填写下列空白：(1)甲中不含氧原子的官能团是_；下列试剂能与甲反应而褪色的是_(填标号)。aBr2/CCl4溶液b石蕊溶液c酸性KMnO4溶液(2)甲的同分异构体有多种，写出其中一种不含甲基的羧酸的结构简式：
26、_。(3)淀粉通过下列转化可以得到乙(其中AD均为有机物)：淀粉ABCD乙A的分子式是_，试剂X可以是_。利用上述信息，以苯、乙烯、氯化氢为原料经三步反应合成丙，其中属于取代反应的化学方程式是_。(5)化合物丁仅含碳、氢、氧三种元素，相对分子质量为110。丁与FeCl3溶液作用显现特征颜色，且丁分子中烃基上的一氯取代物只有一种。则丁的结构简式为_。答案(1)碳碳双键(或)ac(2)CH2=CHCH2CH2COOH(3)C6H12O6Br2/CCl4(或其他合理答案)解析(1)由甲的结构简式可得出其含有的官能团是碳碳双键和酯基；有碳碳双键所以可以使溴的四氯化碳或酸性高锰酸钾溶液褪色。(2)由于不
27、能含有甲基，所以碳碳双键只能在末(始)端，故结构简式是CH2=CHCH2CH2COOH。(3)目标分子乙是CH2OHCH2OH，由框图转化关系及转化条件可知，淀粉水解得到葡萄糖，葡萄糖在酶的作用下分解生成乙醇。乙醇通过消去反应得到乙烯，乙烯加成得到1,2二卤乙烷，最后通过水解即得到乙二醇。(4)由已知信息可知，要生成苯乙烯，就需要用乙苯脱去氢，而要生成乙苯则需要苯和氯乙烷反应，所以有关的化学方程式是CH2=CH2HClCH3CH2Cl；(5)丁与FeCl3溶液作用显现特征颜色，说明丁中含有苯环和酚羟基。苯酚的相对分子质量为94,1109416，因此还含有一个氧原子，故是二元酚。又因为丁分子中烃
28、基上的一氯取代物只有一种，所以只能是对位的，结构简式是。5(2010课标全国卷，36)PC是一种可降解的聚碳酸酯类高分子材料，由于其具有优良的耐冲击性和韧性。因而得到了广泛的应用。以下是某研究小组开发的生产PC的合成路线：已知以下信息：A可使溴的CCl4溶液褪色；B中有五种不同化学环境的氢；C可与FeCl3溶液发生显色反应；D不能使溴的CCl4溶液褪色，其核磁共振氢谱为单峰。请回答下列问题：(1)A的化学名称是_；(2)B的结构简式为_；(3)C与D反应生成E的化学方程式为_；(4)D有多种同分异构体，其中能发生银镜反应的是_(写出结构简式)；(5)B的同分异构体中含有苯环的还有_种，其中在核
29、磁共振氢谱中出现两组峰，且峰面积之比为31的是_(写出结构简式)。解析由A可使溴的CCl4溶液褪色，且其分子组成为C3H6，满足CnH2n可知，A分子中含有双键，分子的结构简式为CH3CHCH2，为丙烯；由C可与FeCl3发生显色反应，分子式为C6H6O可知，C为苯酚；D物质的分子式为C3H6O，核磁共振氢谱为单峰，因此D分子中的氢原子只有一种，即分子结构非常对称，且其分子组成满足CnH2nO，但其不能使溴的CCl4溶液褪色，所以分子中没有碳碳双键，故其分子的结构简式为；由PC的结构简式可逆推出E的结构简式为，则C与D反应生成E的化学方程式为；由C、D的分子结构和B生成C、D的条件可推知B的结构简式为，是A与发生加成反应的产物；与D互为同分异构体且能发生银镜反应，其一定含有，故可推出该分子结构简式为CH3CH2CHO；与互为同分异构体且含有苯环的结构还有在以上结构中，该物质核磁共振氢谱有两组峰，说明分子中有两种氢原子，峰面积之比为31，说明两种氢原子的个数比为31，则满足以上条件的物质为
