第五章第一节合成高分子化合物的基本方法.ppt

第一节第一节 合成高分子化合物的基本方法合成高分子化合物的基本方法1.我们在日常生活中遇到过的有机高分子化合物有哪些？我们在日常生活中遇到过的有机高分子化合物有哪些？高分子化合物高分子化合物 有机高分子有机高分子 天然高分子：天然高分子：淀粉、纤维素和蛋白质、天然橡胶等。淀粉、纤维素和蛋白质、天然橡胶等。合成高分子：合成高分子：合成纤维、合成树脂、合成橡胶等合成纤维、合成树脂、合成橡胶等合成有机高分子材料改变了我们的生活合成有机高分子材料改变了我们的生活 高分子作为结构材料具有质轻、不腐、不蚀、色彩绚高分子作为结构材料具有质轻、不腐、不蚀、色彩绚丽等优点，广泛应用于工农业生产、医疗器械、家用器具、丽等优点，广泛应用于工农业生产、医疗器械、家用器具、文化体育、娱乐用品，儿童玩具等，大大丰富和美化了人文化体育、娱乐用品，儿童玩具等，大大丰富和美化了人们的生活。们的生活。一座年产一座年产8万万吨的合成橡胶吨的合成橡胶厂相当于厂相当于145万亩橡胶园的万亩橡胶园的年产量。年产量。一座年产万吨的合成一座年产万吨的合成纤维厂相当于纤维厂相当于30万亩万亩棉田或棉田或250万头绵羊的万头绵羊的棉毛产量。棉毛产量。耐高温、耐腐耐高温、耐腐蚀的塑料王蚀的塑料王特氟隆特氟隆 塑料塑料 合成纤维合成纤维 合成橡胶合成橡胶我们学过的高分子化合物有哪些？我们学过的高分子化合物有哪些？它们与普通小分子有何不同？它们与普通小分子有何不同？（1 1）小分子小分子：相对分子质量通常不上千，：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，简称有明确的数值，通常称为低分子化合物，简称小分子；小分子；如：如：烃、醇、醛、羧酸、酯、葡萄糖、烃、醇、醛、羧酸、酯、葡萄糖、蔗糖、油脂等蔗糖、油脂等（2 2）高分子高分子：相对分子质量达几万甚至几：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；物，简称高分子，有时，又称高聚物；如：如：淀淀粉、纤维素、蛋白质、聚乙烯、聚氯乙烯、酚粉、纤维素、蛋白质、聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂等醛树脂等相对分子质量大小不同相对分子质量大小不同一、有机高分子化合物和小分子一、有机高分子化合物和小分子结构不同结构不同小分子小分子：结构单一：结构单一高分子高分子：由若干个重复结构单元组成：由若干个重复结构单元组成性质有较大差异性质有较大差异有机高分子化合物有机高分子化合物小分子有机物小分子有机物相相对对分分子质量子质量M M 1000010000M M10001000组组成成与与结构结构由由重重复复的的结结构构单单元元组成，组成，混合物混合物，固定熔沸点固定熔沸点结结构构单单一一，不不重重 复复，纯纯 净净 物物，固定熔沸点固定熔沸点性质性质物理、化学性质有较大差别物理、化学性质有较大差别3有机高分子化合物（有机高分子化合物（聚合物或高聚物）聚合物或高聚物）与有机小分子的区别与有机小分子的区别 无无有有nCH2 CH2催化剂催化剂 CH2 CH2 n 聚乙烯聚乙烯催化剂催化剂CH CH2nCH CH2n 聚苯乙烯聚苯乙烯单体单体单体单体反应部位？反应部位？反应本质？反应本质？反应反应特点特点？是否可以用一个通式来表示是否可以用一个通式来表示这些反应呢？这些反应呢？CCX MY Nn催化剂催化剂 CC nY NX M链节链节链节链节聚合度聚合度聚合度聚合度合成高分子化合物的反应合成高分子化合物的反应 二、加成聚合反应（加聚反应）二、加成聚合反应（加聚反应）二、加成聚合反应（加聚反应）二、加成聚合反应（加聚反应）复复习习回回顾顾 聚聚乙乙烯烯、聚聚苯苯乙乙烯烯是是生生活活中中常常用用的的塑塑料料。请请用用化化学方程式表示聚乙烯、聚苯乙烯的合成方法。学方程式表示聚乙烯、聚苯乙烯的合成方法。链节链节链节链节聚合反聚合反聚合反聚合反应应应应CHCH2 2=CH=CH2 2CHCH2 2CHCH2 2n n高分子化合物高分子化合物高分子化合物高分子化合物,简简简简称高分子称高分子称高分子称高分子,又叫聚合物又叫聚合物又叫聚合物又叫聚合物或高聚物。或高聚物。或高聚物。或高聚物。n n值值值值一定一定一定一定时时时时，有确定的分子，有确定的分子，有确定的分子，有确定的分子组组组组成和相成和相成和相成和相对对对对分子分子分子分子质质质质量，聚合物的平均相量，聚合物的平均相量，聚合物的平均相量，聚合物的平均相对对对对分子分子分子分子质质质质量量量量=。一一一一块块块块高分子材料是由若干高分子材料是由若干高分子材料是由若干高分子材料是由若干n n值值值值不同的高不同的高不同的高不同的高分子材料分子材料分子材料分子材料组组组组成的成的成的成的 物。物。物。物。单单单单体体体体聚合度聚合度聚合度聚合度链节链节链节链节的相的相的相的相对对对对分子分子分子分子质质质质量量量量nn混合混合混合混合1定义：由单体以定义：由单体以 的形式生成高分的形式生成高分 子化合物的反应。子化合物的反应。加成聚合加成聚合 双键、三键等双键、三键等不饱不饱和键的和键的化合物化合物烯、二烯、炔等烯、二烯、炔等100 2特点：特点：加聚反应的单体必须含有加聚反应的单体必须含有 ，如：如：等。等。加聚反应无副产物生成，单体中的原子全部加聚反应无副产物生成，单体中的原子全部进入聚合物中，原子的利用率为进入聚合物中，原子的利用率为 。发生加聚反应的过程中，没有副产物产生，发生加聚反应的过程中，没有副产物产生，聚合物链节的化学组成跟单体的化学组成相同聚合物链节的化学组成跟单体的化学组成相同。聚合物相对分子质量为单体相对分子质量的整聚合物相对分子质量为单体相对分子质量的整数倍。数倍。nCH2=CHCH=CH2催化剂催化剂CH2CH=CHCH2n 双键变双键变 单键变单键变 单键单键 双键双键nCH2=CCH=CH2CH3催化剂催化剂CH2CCHCH2nCH3聚异戊二烯聚异戊二烯3.加聚反应的形式：加聚反应的形式：单烯烃加聚：单烯烃加聚：二烯烃加聚：二烯烃加聚：催化剂催化剂聚聚聚聚2 2 2 2甲基甲基甲基甲基1 1 1 1丁烯丁烯丁烯丁烯炔烃（乙炔）加聚：炔烃（乙炔）加聚：nCH CH催化剂催化剂 CH CH n 聚乙炔聚乙炔催化剂催化剂nCH2 CH2+nCH CH2CH3CH2CHCH2CH2nCH3乙丙树脂乙丙树脂*烯烃共聚：烯烃烯烃共聚：烯烃烯烃、烯烃烯烃、烯烃二烯烃二烯烃单单体名称体名称单单体体结结构构简简式式聚合物聚合物乙乙烯烯CH2=CH2丙丙烯烯CH2=CHCH3氯氯乙乙烯烯CH2=CHCl丙丙烯腈烯腈CH2=CHCN丙丙烯烯酸酸CH2=CHCOOH醋酸乙醋酸乙烯酯烯酯CH3COOCH=CH2丁二丁二烯烯CH2=CHCH=CH2乙炔乙炔HCCHCCH思考与交流思考与交流选修选修5课本课本P101，填表，填表，体会体会由由单体写单体写高聚物高聚物的方法与技巧，完成下列方程式。的方法与技巧，完成下列方程式。思考与交流思考与交流 选修选修5课本课本P101，学与问，学与问，体会体会由由高聚高聚物写单体物写单体的方法，写出下列单体。的方法，写出下列单体。CH2=CH2 CH2=CH2 CH2=CHCH3 如果是加聚产物，看主链结构中有没有双键：如果是加聚产物，看主链结构中有没有双键：没有双键，二个一组，单键变双键；没有双键，二个一组，单键变双键；如果有双键，以双键为中心，四个一组，双键变单键，单键变双键。如果有双键，以双键为中心，四个一组，双键变单键，单键变双键。n CH2-CCOOCH3CH3CH2CH2CH21.定义：定义：缩聚反应与加聚反应不同，缩聚反应与加聚反应不同，单体间相互单体间相互结合成结合成生成生成 的同时，还伴有的同时，还伴有 副副产物（如：产物（如：H2O等）的生成。这类反应我们称之等）的生成。这类反应我们称之为为“缩聚反应缩聚反应”。聚酯聚酯三、缩合聚合反应三、缩合聚合反应聚合物聚合物小分子小分子 n mol 和和进进行行缩缩聚反聚反应应，n mol中含中含COOH的物的物质质的量的量为为2n mol，而在反，而在反应应中，有一个端基（中，有一个端基（COOH）是没有参与反）是没有参与反应应的，故生成水的物的，故生成水的物质质的量的量为为：（：（2n-1）mol。2.缩聚反应的缩聚反应的常见形式：常见形式：聚酯：聚酯：二元酸与二元醇缩聚：如己二酸与乙二醇二元酸与二元醇缩聚：如己二酸与乙二醇 n mol羟基酸缩聚：如乳酸羟基酸缩聚：如乳酸 n mol 单单体中含体中含COOH官能官能团团（或（或OH）的物）的物质质的的量量为为：n mol，而在反而在反应应中，有一个端基（中，有一个端基（COOH）是没有参与反是没有参与反应应的，故生成水的物的，故生成水的物质质的量的量为为：(n-1）molnOH聚酰胺：聚酰胺：氨基酸的缩聚：如丙氨酸氨基酸的缩聚：如丙氨酸二元酸与二元胺的缩聚：二元酸与二元胺的缩聚：由下列缩聚反应的化学方程式可知：由下列缩聚反应的化学方程式可知：nH2N（CH2）6NH2 nHOOC（CH2）4COOHnHOCH2CH2OHnHOOC COOH 催化剂催化剂催化剂催化剂nHOCHCOOHCH3催化剂催化剂nH2NCHCOOHCH3催化剂催化剂缩聚反应官能团：双官能团缩聚反应官能团：双官能团OH COOH NH2 聚酯类聚酯类聚酰胺类聚酰胺类学学与与问问教教材材P103，你你能能看看出出下下列列聚聚合合物物是是由由什什么么单单体体缩缩聚聚而而成成呢呢？仔仔细细想想想想，判判断断缩缩聚聚物物单单体体的的方方法法是是什么？什么？方方法法是是：在在寻寻找找单单体体是是时时，先先看看它它的的链链节节结结构构，分分析析它它是是通通过过哪哪一一类类有有机机化化学学反反应应缩缩合合的的；然然后后根根据据缩缩合合反反应应中中断断键键和和成成键键的的特特点，逆向分析寻找单体。点，逆向分析寻找单体。缩缩聚聚物物聚聚酯酯、聚聚酰酰胺胺中中：断断COO（NH）中中的的单单键键，断断开开后后，CO接接OH，O（NH）接接H。即单体的推断常用方法即单体的推断常用方法;“切割加基法切割加基法”【归纳与总结【归纳与总结】缩缩聚聚反反应应与与加加聚聚反反应应不不同同，在在生生成成聚聚合合物物的的同同时时，一一般般伴随有伴随有 副产物的生成。副产物的生成。则所得聚合物链节的化学组成与单体的化学组成则所得聚合物链节的化学组成与单体的化学组成 （填（填“相同相同”或或“不同不同”）；）；缩聚反应的单体可以是缩聚反应的单体可以是 种，也可以是种，也可以是 种或种或 ，但至少含但至少含 个官能个官能（如（如OH、COOH、NH2、X及活泼氢原子等）及活泼氢原子等）。书书写写缩缩聚聚产产物物结结构构简简式式时时（与与加加聚聚物物写写法法有有点点不不同同），要要在在中中括括号号外外侧侧写写出出链链节节余余下下的的 。（这这与与加加聚聚物物不不同同，而而加加聚聚物物的的端端基基不不确确定定，通通常常用用横横线线“”表表示。）如示。）如：小分子小分子不同不同122种以上种以上2端基原子或原子团端基原子或原子团端基原子或原子团端基原子或原子团注意方程式的配平，特别是小分子产物前的计量数。注意方程式的配平，特别是小分子产物前的计量数。观察反应物和生成物，凡具有上述结构的聚合物均观察反应物和生成物，凡具有上述结构的聚合物均是通过缩聚反应生成的；可根据其结构推导出相应的是通过缩聚反应生成的；可根据其结构推导出相应的单体。单体。四、高聚物单体判断四、高聚物单体判断如何根据高聚物的键的特点判断聚合反应类型及单体？如何根据高聚物的键的特点判断聚合反应类型及单体？2.如果是缩聚产物，断如果是缩聚产物，断COO（NH）中的单键，）中的单键，断开后，断开后，CO接接OH，O（NH）接）接H。CH2C nCOOCH3CH3 CH2CHCHCH2CH2CH n如果是加聚产物，看主链结构中有没有双键：如果是加聚产物，看主链结构中有没有双键：没有双键，二个一组，单键变双键；没有双键，二个一组，单键变双键；如果有双键，以双键为中心，四个一组，双键变单键，单键变双键。如果有双键，以双键为中心，四个一组，双键变单键，单键变双键。HN(CH2)5CO n 有机玻璃有机玻璃丁苯橡胶丁苯橡胶锦纶（尼龙锦纶（尼龙6）1.一般规律性：先判断聚合类型，主链只有碳一般为加一般规律性：先判断聚合类型，主链只有碳一般为加聚，主链有氧及氮，一般为缩聚。聚，主链有氧及氮，一般为缩聚。缩聚物单体的推断缩聚物单体的推断常用常用方法方法；“切割加基法切割加基法”从酯基中间断开，在羰基上加从酯基中间断开，在羰基上加羟基羟基，在氧原子上，在氧原子上加加氢氢原子得到羧酸和醇。原子得到羧酸和醇。如已知涤纶树脂的结构简式为如已知涤纶树脂的结构简式为凡链节为凡链节为H OH结构的，其单结构的，其单体必为一种，在链节的体必为一种，在链节的-NH上加氢原子、上加氢原子、羰基上加羟基，羰基上加羟基，所得氨基酸为单体。所得氨基酸为单体。如如H OH的单体是的单体是和和HOOC(CH2)mCOOH。如如H OH的单体是的单体是 凡链节为凡链节为H OH结构结构的单体的单体必是两种必是两种，可从，可从 上断开，在上断开，在-NH上上加氢原子，在羰基上加羟基，得到二胺和二加氢原子，在羰基上加羟基，得到二胺和二酸即为单体。酸即为单体。3.特殊灵活性特殊灵活性例：例：HT纤维由下列两种单体反应生成，写出该高分子的结构。纤维由下列两种单体反应生成，写出该高分子的结构。Cl COCClOH2NNH2 CH2 O C C O CH2 CH O O CH CH2 CH2 n O O HO C C O HCH2CHCH2OH例：电器、仪表和飞机等某些部件要用一种简称例：电器、仪表和飞机等某些部件要用一种简称DAP塑料。它的结构塑料。它的结构如下，则合成它的单体应该是什么？如下，则合成它的单体应该是什么？COCO NH NH nClH它们的单体各是什么？属于哪类反应的产物它们的单体各是什么？属于哪类反应的产物？1.高分子化合物高分子化合物A和和B的部分结构如下：的部分结构如下：COOH COOH COOHA：CHCH2CHCH2CHCH3 CH3 CH3B：NHCHCONHCHCONHCH练练 习习CH2CHCOOHNH2 CH3CHCOOH加聚缩聚C：CHOCHOCHO（加聚产物）（加聚产物）CH3 CH3 CH3CHOCH3方法点拨：方法点拨：寻找最小的结构重复单元，以此寻找最小的结构重复单元，以此切割并恢复成单体的结构。切割并恢复成单体的结构。2.（1）某高聚醚是一种工程塑料，它是由在虚线处开）某高聚醚是一种工程塑料，它是由在虚线处开环聚合而成的，请写出高聚醚的结构。环聚合而成的，请写出高聚醚的结构。CH2 CH2Cl O C CH2 CH2Cl OCH2CCH2 nCH2ClCH2Cl练练 习习 HN(CH2)5CO n（2）尼龙尼龙6 亦可由亦可由 通过类似的开环反通过类似的开环反应生成。写出尼龙应生成。写出尼龙6的结构。的结构。CONH思考：思考：以上的开环聚合反应属于哪种类型的聚合反应？以上的开环聚合反应属于哪种类型的聚合反应？总 结1.1.判断高聚物反应的类型判断高聚物反应的类型要根据高聚物中键要根据高聚物中键的特点和产物的情况确定。的特点和产物的情况确定。2.2.缩聚物的单体缩聚物的单体的判断的关键是键的断的位的判断的关键是键的断的位置以及断键后应该加什么样的基团。置以及断键后应该加什么样的基团。3.3.高聚物的单体高聚物的单体的确定方法比较灵活，既要的确定方法比较灵活，既要充分考虑原料、高聚物的结构特点，也要实充分考虑原料、高聚物的结构特点，也要实事求是，适当进行变通迁移。事求是，适当进行变通迁移。效果检测效果检测 工程塑料工程塑料ABSABS树脂树脂(结构式如下结构式如下)合成时用了合成时用了3 3种单种单体体ABSABS：这这3 3种单体的结构简式为种单体的结构简式为_，_，_2 2甲基甲基1 1丁烯的加聚丁烯的加聚天然橡胶的单体为：天然橡胶的单体为：2 2甲基甲基1 1，3 3丁二烯丁二烯*丙烯与丙烯与1 1丁烯按丁烯按1:11:1共聚：共聚：合成有机高分子化合物反应比较 反应类型反应类型加加 聚聚缩缩 聚聚反应物种类反应物种类 反应物特征反应物特征 生成物特征生成物特征产物种类产物种类常见产品常见产品相同或不同单体相同或不同单体相同或不同单体相同或不同单体含有不饱和键含有不饱和键至少含有两个官能团至少含有两个官能团聚合物与单体具有聚合物与单体具有相同的组成主链上相同的组成主链上一般只有碳原子一般只有碳原子 聚合物与单体组成有所不聚合物与单体组成有所不同，主链上除有碳原子外同，主链上除有碳原子外还有其他原子；链节上有还有其他原子；链节上有稳定的端基原子或原子团稳定的端基原子或原子团只有聚合物只有聚合物有聚合物和小分子有聚合物和小分子聚乙烯、聚氯乙烯聚乙烯、聚氯乙烯聚丙烯、乙丙树脂聚丙烯、乙丙树脂聚苯乙烯聚苯乙烯ABS工程塑料工程塑料有机玻璃、合成橡胶有机玻璃、合成橡胶尼龙尼龙66涤纶、锦纶涤纶、锦纶