第五章第一节

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有机高分子化合物
1.定义 由许多小分子化合物以共价键结合成的， 相对分子质量很高(一 般高达 104～106)的一类化合物。
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2．基本概念 基本概念 单体 含义 能够进行聚合反应形成高分子化合物的 低分子化合物 高分子化合物中 化学组成相同、可重复的最小单位 ， 链节 也称重复结构单元 聚合度 高聚物 高分子链中含有链节的数目，通常用 n 表示 由
单体
聚合而成的相对分子质量较大的化合物
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例如
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合成高分子化合物的基本反应类型
1.加成聚合反应(加聚反应) (1)概念：由含有
不饱和 键的化合物分子以 加成反应 的
形式结合成高分子化合物的反应。 (2)加聚反应的特点： ①单体必须是含有 双键、三键 等不饱和键的化合物(例如： 烯、二烯、炔、醛等含不饱和键的化合物)。 ②发生加聚反应的过程中，没有副产物产生。 ③聚合物链节的化学组成跟单体的化学组成相同。 ④聚合物相对分子质量为
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2．缩聚反应 (1)概念：有机小分子单体间反应生成高分子化合物，同时生成
小分子化合物 的反应。
(2)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。
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【体验 1】已知涤纶树脂的结构简式为：
，它是________和____(填
单体的结构简式)通过________反应而制得的， 反应的化学方程 式为___________________________________________。
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(2)聚氨基酸类：—NH2 与—COOH 间的缩聚 nH2N—CH2COOH
(3)酚醛树脂类
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特别提醒
(1)判断是发生加聚反应还是缩聚反应，要看单体的
结构：单体中含有不饱和键，往往发生加聚反应，并且链节主 链上只有碳原子；单体中含有两种以上官能团，往往发生缩聚 反应，主链上除碳原子外还有其他原子。 (2)单体的物质的量与缩聚物结构简式的小角标要一致；要注意 小分子的物质的量：一般由一种单体进行的缩聚反应，生成小 分子的物质的量为(n－1)；由两种单体进行的缩聚反应，生成 小分子的物质的量为(2n－1)。
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单体 相对分子质量的整数倍。
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(3)常见的加聚反应 催化剂 ①乙烯的加聚：nCH2===CH2― ― → CH2—CH2 ―― ②1,3丁二烯的加聚： 催化剂 nCH2===CH—CH===CH2― ― → ― ― CH2—CH===CH—CH2 。
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解析
c 分子结构中含有碳碳双键，所以可发生加聚反应；a
分子结构中含有两个不同的官能团。所以同一单体间可发生缩 聚反应。b、e 分子中含有两个相同的官能团，所以两种分子之 间可发生缩聚反应。
答案
(1)c
(2)a (3)b
HOCH2CH2CH2COOH e HOCH2CH2OOC(CH2)4COOH
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【例 1】下列化合物中 a.HO(CH2)3 b．HO(CH2)2OH d． c．CH3CH===CH—CN e．HOOC(CH2)4COOH
(1)可发生加聚反应的化合物是________，加聚物的结构简式为 ________。 (2)同种分子间可发生缩聚反应生成酯键的化合物是________， 缩聚物的结构简式为________。 (3)两种分子间可发生缩聚反应的化合物是________和 ________，缩聚物的结构简式为________。
催化剂 ＋nHOCH2CH2OH
H＋(2n－1)H2O
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有机高分子化合物单体的推断
1．加聚产物单体的推断 (1)凡链节的主链只有两个碳原子(无其他原子)的聚合物，其合 成单体必为一种，将链节两端两个半键断开向内闭合即可。
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HOCH2CH2O
OH＋(2n－1)H2O。
己二酸与乙二醇的缩聚： 浓硫酸 nHOOC(CH2)4COOH＋nHO(CH2)2OH HOOC(CH2)4CO—O(CH2)2OH＋(2n－1)H2O
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。
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【慎思 1】 请思考讨论，高聚物的相对分子质量怎样计算？ 提示 因每个高分子化合物都是由 n 个链节组成。即聚合度为 n。故加聚高分子化合物的相对分子质量为链节的相对质量× 聚合度。缩聚高分子化合物的相对分子质量＝链节的相对质量 ×n＋端基原子(或原子团)相对质量。 【慎思 2】 由同一高聚物组成的高分子材料是纯净物吗？ 提示 不是。高分子材料是由多个高分子化合物组成。而每个 高分子化合物中的 n 值不同，故高分子材料是混合物。
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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
。如：
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(3)常见的缩聚反应 ①羟基酸缩聚 如 HOCH2COOH 的缩聚：
催化剂 nHOCH2COOH HOOC(CH2)5OH 的缩聚：
OHO＋(n－1)H2O
。
催化剂 nHOOC(CH2)5OH HOOC(CH2)5OH＋(n－1)H2O 。
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②醇与酸缩聚 如乙二酸与乙二醇的缩聚： nHOCH2CH2OH＋ 催化剂
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根据聚合物的类型以及链节的特点，聚合物的单体推断方法如 下： 链节特点 全是 C—C 键或 C—C 加聚产 物的单 体推断 推断方法 取出链节，单键改为双键， 双键改为单键，断开其他键 将高聚物的链节两端相连成 有 C—C 和 C—O 键 环， 然后， 破环形成 为单体 即
和
键
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含“ (酯基)或 缩聚产物的 单体推断 “ (肽键) 含有 ”
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解析 从高聚物的结构片段分析，此高聚物属高聚酯，因而属 于酯化型缩聚反应。联想酯化反应的特征即可推出酸和醇的结
构片断
， —OCH2CH2O—再连接上—OH
或—H 即得到单体的结构简式。
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答案 缩聚
HOCH2CH2OH
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(2)凡链节主链上只有四个碳原子(无其他原子)且链节无双键的 聚合物，其单体必为两种，在链节两端及正中央划线断开，然 后左右两个半键闭合即可。
如
的单体为 CH2===CH2 和
CH3—CH===CH2。
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(3)凡链节主链中只有碳原子， 并存在碳碳双键(
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1．了解合成高分子化合物的组成与结构特点，能依据简单合 成高分子化合物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．能用常见的单体写出简单的聚合反应方程式和聚合物的结 构式。 4．从有机高分子化合物的结构特点出发，掌握合成有机高分 子化合物的基本方法，培养学生的推理、概括能力。
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2．缩聚产物单体的推断 (1)若链节中含有酚羟基的结构，单体一般为酚和醛。如 的单体是 。
(2)若链节中含有以下结构，HO—ROH、 ， 其单体必为一种， HO—CH2CH2OH 如 的单体为 HO—CH2CH2—OH， 。方法是去中括号即为单体。
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聚合反应的常见类型
1．加聚反应 (1)自聚反应：发生反应的单体只有一种。如：
(2)共聚反应：发生反应的单体有两种或多种如：
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2．缩聚反应 (1)聚酯类：—OH 与—COOH 间的缩聚 nHOCH2—CH2—OH＋nHOOC—COOH HOCH2—CH2—OOC— nHOCH2—CH2—COOH (n－1)H2O OOH＋(2n－1)H2O CHOCH2CH2— OH＋
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第一节
合成高分子化合物的基本方法
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1．写出工业上制备聚氯乙烯反应的化学方程式。 提示 催化剂 nCH2===CHCl ― → ―
2．到目前为止你学过的有机化学反应类型有哪些？ 提示 取代反应(包括水解、酯化、硝化反应等) 、加成反应、 消去反应、加聚反应、氧化反应等。 3．你所学过的高分子化合物有哪些？ 提示 淀粉、纤维素、蛋白质、聚乙烯、聚氯乙烯等。
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【例 2】下列Fra Baidu bibliotek聚物中，由两种不同的单体通过缩聚反应制得 的是( A． )。
B．CH2CH===CHCH2
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解析
分 析 题 中 四 个 选 项 ： A 项 是 由 CH2===CH2 和
CH2===CHCN 加聚而成的；B 项是由 CH2===CH—CH===CH2 加 聚 而 成 的 ； C 项 是 由 CH2===CH—CH===CH2 和 CH2===CHC6H5 加 聚 而 成 的 。 只 有 D 项 中 含 有 官 能 团 —COO—，故 D 项是通过缩聚反应生成的。 答案 D
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【慎思 5】 怎样区别两种聚合反应？由聚合产物如何找单体？ 提示 缩聚产物一般链节中含有酯基、醚氧基、肽键等官能团 或其残基， 而加聚产物一般没有， 有时在链节中会有碳碳双键； 缩聚产物找单体首先判断缩聚过程中是如何反应的，缩聚产物 找单体的过程就是将缩聚反应“逆回去”的过程；加聚产物找 单体，一般是用“半键闭合法”，例如
)结构
的聚合物，双键前后各两个碳原子划线断开，形成间二烯烃结 构，其规律是“凡双键，四个碳；无双键，两个碳”从一端划 线断开，隔一键断一键，然后将半键闭合，即单双键互换。
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(4)若给出较长的结构片段，则应首先找出重复的链节，再加以 判断，但应注意重复的链节有时不止一种形式，可去掉一端的 一个碳原子(可能属于前一个链节)后再考虑。
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的单体为
特别提醒
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，找准分离处，聚合时的结合 点必为分离处， 同时在进行单体判断时， 不要被书写方式迷惑， 要注意单键可以旋转。
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【慎思 3】 通过聚合物的链节，可以看出聚合物的单体，你知 道下面两个聚合物是由何种单体聚合成的吗？
提示
CH2===CHCl；
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【慎思 4】 思考并讨论， 单体与结构单元是否相同？有什么关系？ 提示 不相同。单体是反应物，结构单元是高分子中的最小重复单 位；单体是物质，能独立存在，结构单元不是物质，只能存在于高 分子中；单体含不饱和键，结构单元不一定含不饱和键。单体发生 聚合反应就产生了结构单元。