2022届全国新高考化学复习-探秘神奇的医用胶-有机化学反应的创造性应用课件.pptx
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- 2022 全国 新高 化学 复习 探秘 神奇 医用 有机化学 反应 创造性 应用 课件
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1、探秘神奇的医用胶有机化学反应的创造性应用 必备知识必备知识素养奠基素养奠基1.1.常见的医用胶的种类及结构简式常见的医用胶的种类及结构简式(1)(1)概念概念:也称医用黏合剂也称医用黏合剂,是一种像胶水一样具有黏合功能是一种像胶水一样具有黏合功能,用于黏合伤口的皮用于黏合伤口的皮肤等的一种特殊的材料。肤等的一种特殊的材料。(2)(2)性能性能:减少患者的痛苦减少患者的痛苦,使伤口愈合后保持美观。使伤口愈合后保持美观。2.2.医用胶的性能需求医用胶的性能需求(1)(1)在血液和组织液存在的条件下可以使用在血液和组织液存在的条件下可以使用;(2)(2)常温常压下可以快速固化常温常压下可以快速固化;
2、(3)(3)具有良好的黏合强度和持久性具有良好的黏合强度和持久性;(4)(4)黏合部分具有一定的弹性和韧性黏合部分具有一定的弹性和韧性;(5)(5)安全、可靠安全、可靠,无毒性。无毒性。3.3.分子结构特点分子结构特点(1)(1)含有能够发生聚合反应的官能团含有能够发生聚合反应的官能团;(2)(2)含有对聚合反应具有活化作用的官能团含有对聚合反应具有活化作用的官能团;(3)(3)含有能够与蛋白质大分子形成氢键的官能团。含有能够与蛋白质大分子形成氢键的官能团。【情境情境思考思考】1978 1978 年我国自行研制的多功能快速医用胶年我国自行研制的多功能快速医用胶508 508 系列开始用于临床手
3、术。吴阶平系列开始用于临床手术。吴阶平认为认为 医用胶广泛用于外科领域适应外科需要也推动了外科的发展。我国自医用胶广泛用于外科领域适应外科需要也推动了外科的发展。我国自2001 2001 年至今年至今,已用于各种外科手术已用于各种外科手术1076 1076 例例,无胆漏、出血、脱落、吻合口漏等并发症无胆漏、出血、脱落、吻合口漏等并发症发生发生,亦无创面封闭胶本身所致的并发症亦无创面封闭胶本身所致的并发症,说明创面封闭胶安全、有效、快速、说明创面封闭胶安全、有效、快速、方便。方便。据此思考以下两个问题据此思考以下两个问题:(1)(1)医用胶应该有什么性能医用胶应该有什么性能?提示提示:在血液和组
4、织液存在的条件下可以使用在血液和组织液存在的条件下可以使用;常温常压下可以快速固化常温常压下可以快速固化;具有良具有良好的黏合强度和持久性好的黏合强度和持久性;黏合部分具有一定的弹性和韧性黏合部分具有一定的弹性和韧性;安全、可靠、无毒性。安全、可靠、无毒性。(2)(2)医用胶在结构上有什么特点医用胶在结构上有什么特点?提示提示:含有能够发生聚合反应的官能团含有能够发生聚合反应的官能团;含有对聚合反应具有活化作用的官能团含有对聚合反应具有活化作用的官能团;含有能够与蛋白质大分子形成氢键的官能团。含有能够与蛋白质大分子形成氢键的官能团。关键能力关键能力素养形成素养形成项目活动项目活动1:1:从性能
5、需求探究医用胶的分子结构及黏合原理从性能需求探究医用胶的分子结构及黏合原理理想医用胶通常要满足的性能需求主要有在血液和组织液存在的条件下可以理想医用胶通常要满足的性能需求主要有在血液和组织液存在的条件下可以使用、常温常压下固化实现黏合、有良好的黏合强度及持久性、黏合部位有弹使用、常温常压下固化实现黏合、有良好的黏合强度及持久性、黏合部位有弹性、韧性、安全、可靠、无毒等性质。如何才能使医用胶具有上述功能呢性、韧性、安全、可靠、无毒等性质。如何才能使医用胶具有上述功能呢?医用医用胶单体的结构是怎么样的呢胶单体的结构是怎么样的呢?带着这些问题带着这些问题,我们一起进入医用胶研究的神奇世我们一起进入医
6、用胶研究的神奇世界吧界吧!【活动探究活动探究】1.1.从性能需求上探究医用胶的分子结构从性能需求上探究医用胶的分子结构医用胶的性能需求医用胶的性能需求相应有机化合物的性质特征相应有机化合物的性质特征相应有机化合物的结构特征相应有机化合物的结构特征常温常压下可以快速固化常温常压下可以快速固化实现黏合实现黏合单组分、无溶剂单组分、无溶剂,黏结时无需加压黏结时无需加压,黏结后无需特殊处理黏结后无需特殊处理有能发生聚合反应的官能团且有对聚合基团具有能发生聚合反应的官能团且有对聚合基团具有活化作用的官能团有活化作用的官能团具有良好的黏合强度及持具有良好的黏合强度及持久性久性有较快聚合速度有较快聚合速度,
7、能与人体组织强能与人体组织强烈结合烈结合,无毒无毒具有氰基具有氰基,因氰基能深入蛋白质内部与蛋白质端因氰基能深入蛋白质内部与蛋白质端基的氨基、羧基形成较强的作用基的氨基、羧基形成较强的作用氢键氢键2.2.从性能需求上探究医用胶的黏合原理从性能需求上探究医用胶的黏合原理(1)(1)单体结构特点单体结构特点:具有碳碳双键、氰基和酯基。具有碳碳双键、氰基和酯基。(2)(2)原理原理:室温下受到人体组织中的水的引发室温下受到人体组织中的水的引发,可以加快聚合可以加快聚合,固化成膜固化成膜,并与创并与创面紧密镶嵌面紧密镶嵌,表现出良好的黏合和止血功能。表现出良好的黏合和止血功能。【思考思考讨论讨论】无机
8、氰化物有剧毒无机氰化物有剧毒,为什么为什么504504医用胶的分子含有氰基却几乎没有毒性医用胶的分子含有氰基却几乎没有毒性?提示提示:因氰基与碳原子以三键连接因氰基与碳原子以三键连接,使氰基相当稳定使氰基相当稳定,通常在化学反应中都以一通常在化学反应中都以一个整体存在个整体存在,所以几乎没有毒性。所以几乎没有毒性。【探究总结探究总结】1.1.医用胶的结构与性能的关系医用胶的结构与性能的关系2.2.研究有机化合物结构的几个关注点研究有机化合物结构的几个关注点(1)(1)官能团官能团;(2)(2)官能团与相邻基团之间的相互影响官能团与相邻基团之间的相互影响;(3)(3)官能团中化学键的极性和饱和程
9、度。官能团中化学键的极性和饱和程度。3.3.研究有机化学反应的几个关注点研究有机化学反应的几个关注点(1)(1)反应物和产物的结构特点反应物和产物的结构特点;(2)(2)反应试剂和反应条件反应试剂和反应条件;(3)(3)如何对有机化学反应发生的条件进行控制如何对有机化学反应发生的条件进行控制;(4)(4)如何通过改变反应物的特定部位的结构来改变有机化合物的反应活性。如何通过改变反应物的特定部位的结构来改变有机化合物的反应活性。【迁移应用迁移应用】1.1.聚氰基丙烯酸酯是一种用途广泛且具有黏性的材料聚氰基丙烯酸酯是一种用途广泛且具有黏性的材料,其合成原理如图其合成原理如图:已知已知:RCN:RC
10、N在一定条件下在一定条件下,发生水解反应发生水解反应,其产物为其产物为RCOOHRCOOH和和NHNH3 3。下列说法正确的是下列说法正确的是()A.MA.M能使酸性高锰酸钾溶液褪色能使酸性高锰酸钾溶液褪色,不能使溴水褪色不能使溴水褪色B.B.上述反应类型是缩聚反应上述反应类型是缩聚反应C.1 mol MC.1 mol M的水解产物最多消耗的水解产物最多消耗1 mol NaOH1 mol NaOHD.D.若若R R为甲基为甲基,N,N的平均相对分子质量为的平均相对分子质量为11 100,11 100,则则n=100n=100【解析解析】选选D D。M M含碳碳双键含碳碳双键,能与溴发生加成反应
11、能与溴发生加成反应,使溴水褪色使溴水褪色,故故A A错误。该反错误。该反应类型是加聚反应应类型是加聚反应,故故B B错误。错误。M M的水解产物是的水解产物是CHCH2 2C(COOH)C(COOH)2 2、ROHROH和和NHNH3 3,1 mol,1 molCHCH2 2C(COOH)C(COOH)2 2最多消耗最多消耗2 mol NaOH,2 mol NaOH,故故C C错误。错误。R R为为CHCH3 3,M,M的分子式为的分子式为C C5 5H H5 5NONO2 2,M Mr r=111,=111,聚合度聚合度n=100,n=100,故故D D正确。正确。111001112.2.骨
12、胶黏剂是一种极具应用前景的医用高分子材料。某骨胶黏剂的制备原料为骨胶黏剂是一种极具应用前景的医用高分子材料。某骨胶黏剂的制备原料为聚酯三元醇聚酯三元醇,其合成原理如下其合成原理如下:已知已知:R:R1 1COORCOOR2 2+R+R318OH ROH R1 1COCO1818OROR3 3+R+R2 2OHOH下列说法不正确的是下列说法不正确的是()A.A.单体单体M1M1可用于配制化妆品可用于配制化妆品B.B.改变改变M1M1在三种单体中的比例在三种单体中的比例,可调控聚酯三元醇的相对分子质量可调控聚酯三元醇的相对分子质量C.C.该合成反应为缩聚反应该合成反应为缩聚反应D.XD.X、Y Y
13、、Z Z中包含的结构片段可能有中包含的结构片段可能有催化剂催化剂【解析解析】选选C C。单体。单体M1M1为丙三醇为丙三醇,丙三醇具有吸水性丙三醇具有吸水性,用于配制化妆品用于配制化妆品,故故A A正确正确;改变改变M1M1在三种单体中的比例在三种单体中的比例,则产物的结构简式会改变则产物的结构简式会改变,相对分子质量也会改变相对分子质量也会改变,故故B B正确正确;缩聚反应有小分子生成缩聚反应有小分子生成,而上述反应无小分子生成而上述反应无小分子生成,故故C C错误错误;根据信息根据信息的反应原理的反应原理,X,X、Y Y、Z Z中包含的结构片段可能有中包含的结构片段可能有 ,故故D D正确
14、。正确。3.3.氰基丙烯酸酯在碱性条件下能快速加聚而具有胶黏性。某种氰基丙烯酸酯氰基丙烯酸酯在碱性条件下能快速加聚而具有胶黏性。某种氰基丙烯酸酯(G)(G)的合成路线如图所示。已知有机物的合成路线如图所示。已知有机物A A的核磁共振氢谱显示为单峰。的核磁共振氢谱显示为单峰。请按要求回答下列问题请按要求回答下列问题:(1)A(1)A所含官能团的名称为所含官能团的名称为_。(2)B(2)B的结构简式为的结构简式为_。(3)(3)反应的反应类型为反应的反应类型为_。(4)(4)反应的化学方程式为反应的化学方程式为_。(5)G(5)G的结构简式为的结构简式为_。【解析解析】有机物有机物A A的核磁共振
15、氢谱显示为单峰的核磁共振氢谱显示为单峰,分子式为分子式为C C3 3H H6 6O,O,该有机物为丙该有机物为丙酮酮;(1)A;(1)A所含官能团的名称为酮基或羰基所含官能团的名称为酮基或羰基;(2);(2)根据根据B B的分子式与的分子式与A A比较比较,多出了多出了HCN,HCN,该反应为加成反应该反应为加成反应,羰基变为羟基羰基变为羟基;(3);(3)由由B B与与C C的分子式看出的分子式看出,C,C少了水少了水,发生发生了消去反应了消去反应;(4);(4)从从D D和和E E的分子式看出的分子式看出,D,D中的氯原子被羟基取代中的氯原子被羟基取代,生成了醇生成了醇;(5)E(5)E分
16、子中的羟基直接被氧化为羧基分子中的羟基直接被氧化为羧基,F,F中一定含有羧基中一定含有羧基,F,F与甲醇发生了酯化反与甲醇发生了酯化反应生成应生成G,GG,G一定为酯。一定为酯。答案答案:(1)(1)酮基或羰基酮基或羰基(2)(2)(3)(3)消去反应消去反应(4)(4)(5)(5)项目活动项目活动2:2:通过结构转化改进医用胶的安全性等性能通过结构转化改进医用胶的安全性等性能医用胶在使用过程中要思考多种问题医用胶在使用过程中要思考多种问题,一是聚合反应放热是否会对人体产生危一是聚合反应放热是否会对人体产生危害害,二是柔韧性不够是否会造成使用部位受限等二是柔韧性不够是否会造成使用部位受限等,三
17、是降解过程中是否会产生大三是降解过程中是否会产生大量有害物质等量有害物质等,所以对医用胶进行改性是研发者必须要面对的问题所以对医用胶进行改性是研发者必须要面对的问题,下面就让我下面就让我们一起看一下如何对医用胶进行改进的吧们一起看一下如何对医用胶进行改进的吧!【活动探究活动探究】1.1.医用胶使用中存在的问题医用胶使用中存在的问题(1)(1)单体聚合放热对人体组织和细胞存在潜在危害单体聚合放热对人体组织和细胞存在潜在危害;(2)(2)聚合后薄膜柔韧性不够导致黏结性能降低或使用部位受限聚合后薄膜柔韧性不够导致黏结性能降低或使用部位受限;(3)(3)体内应用时有可能产生甲醛而引起炎症或局部组织坏死
18、。体内应用时有可能产生甲醛而引起炎症或局部组织坏死。2.2.医用胶结构分析及转化医用胶结构分析及转化(以以-氰基丙烯酸酯类医用胶为例氰基丙烯酸酯类医用胶为例)(1)-(1)-氰基丙烯酸正丁酯氰基丙烯酸正丁酯结构结构:性质性质:a.a.有碳碳双键有碳碳双键,可以发生交联聚合可以发生交联聚合,形成体型高聚物形成体型高聚物;b.b.有酯基有酯基,可以水解可以水解,加快降解速率加快降解速率;c.c.正丁基导致碳链变长正丁基导致碳链变长,提升柔韧性并降低聚合热。提升柔韧性并降低聚合热。存在的安全隐患存在的安全隐患:酯基上的正丁基的变化会影响耐水性、柔韧性和降解性等。酯基上的正丁基的变化会影响耐水性、柔韧
19、性和降解性等。(2)(2)医用胶结构的转化医用胶结构的转化酯交换反应酯交换反应概念概念:羧酸酯在催化剂存在时可以与醇发生反应生成新的酯的反应。羧酸酯在催化剂存在时可以与醇发生反应生成新的酯的反应。反应方程式反应方程式:RCOOR+ROH RCOOR+ROH(R:RCOOR+ROH RCOOR+ROH(R、RR为不同的烃基为不同的烃基)应用应用:有机合成。有机合成。催化剂催化剂【思考思考讨论讨论】(1)(1)增长酯基碳链对医用胶分子结构有何作用增长酯基碳链对医用胶分子结构有何作用?提示提示:有助于提升固化胶的柔韧性并降低其聚合热。有助于提升固化胶的柔韧性并降低其聚合热。(2)(2)医用胶分子的氰
20、基丙烯酸部分有何作用医用胶分子的氰基丙烯酸部分有何作用?提示提示:有助于增强医用胶的耐水、耐热、抗冷热交替等性能。有助于增强医用胶的耐水、耐热、抗冷热交替等性能。【探究总结探究总结】1.1.医用胶的安全性可以从两个方面进行衡量医用胶的安全性可以从两个方面进行衡量(1)(1)黏合过程中单体的聚合热、产生的聚合物是否对人体有害黏合过程中单体的聚合热、产生的聚合物是否对人体有害;(2)(2)聚合物在人体的代谢过程中聚合物在人体的代谢过程中,聚合物的代谢时间、产生的小分子等对人体是聚合物的代谢时间、产生的小分子等对人体是否有害。否有害。2.2.医用胶性能的决定因素医用胶性能的决定因素:官能团和碳骨架。
21、官能团和碳骨架。3.3.应用有机化学反应的思路和方法应用有机化学反应的思路和方法【迁移应用迁移应用】1.1.手术缝合线、人造器官等人体用的功能高分子要求无毒且与人体有较好的相手术缝合线、人造器官等人体用的功能高分子要求无毒且与人体有较好的相容性。根据有关化合物的性质及生物学知识可知容性。根据有关化合物的性质及生物学知识可知,下列高分子不宜用作手术缝下列高分子不宜用作手术缝合线或人造器官材料的是合线或人造器官材料的是()A.A.聚乳酸聚乳酸B.B.聚氨酯聚氨酯C.C.氯纶氯纶D.D.聚乙烯醇聚乙烯醇【解析解析】选选C C。由聚乳酸制成的产品除能生物降解外。由聚乳酸制成的产品除能生物降解外,生物相
22、容性、光泽度、透生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性好明性、手感和耐热性好,可生产一次性输液用具、免拆型手术缝合线等可生产一次性输液用具、免拆型手术缝合线等,A,A不选不选;聚氨酯具有优良的生物相容性聚氨酯具有优良的生物相容性,逐渐被广泛用作生物医用材料逐渐被广泛用作生物医用材料,可用于人工心脏可用于人工心脏起搏器、人工血管等起搏器、人工血管等,B,B不选不选;氯纶的分子中含有大量的氯原子氯纶的分子中含有大量的氯原子,所以在使用过程所以在使用过程中会逐渐释放出含氯的有毒物质中会逐渐释放出含氯的有毒物质,对人体有害对人体有害,不能作手术缝合线或人造器官材不能作手术缝合线或人造器官材料料,C,
23、C选选;聚乙烯醇无毒聚乙烯醇无毒,对人体皮肤无刺激性对人体皮肤无刺激性,可作手术缝合线等可作手术缝合线等,D,D不选。不选。2.2.光刻胶是大规模集成电路印刷电路板技术中的关键材料光刻胶是大规模集成电路印刷电路板技术中的关键材料,某一光刻胶的主要某一光刻胶的主要成分如图所示成分如图所示,下列有关说法正确的是下列有关说法正确的是()A.A.该物质可经过缩聚反应制得该物质可经过缩聚反应制得B.1 molB.1 mol该物质可消耗该物质可消耗4 mol H4 mol H2 2C.C.该物质可稳定存在于碱性溶液中该物质可稳定存在于碱性溶液中D.D.合成此高聚物的单体的化学式为合成此高聚物的单体的化学式
24、为C C1111H H1010O O2 2【解析解析】选选D D。该物质可经过加聚反应制得。该物质可经过加聚反应制得,A,A错误错误;1 mol;1 mol该物质可消耗该物质可消耗4n mol 4n mol H H2 2,B,B错误错误;分子中含有酯基分子中含有酯基,该物质不能稳定存在于碱性溶液中该物质不能稳定存在于碱性溶液中,C,C错误错误;合成此高合成此高聚物的单体是聚物的单体是C C6 6H H5 5CHCHCHCOOCHCHCOOCHCHCH2 2,化学式为化学式为C C1111H H1010O O2 2,D,D正确。正确。3.3.氰基烯酸酯在碱性条件下能快速聚合为氰基烯酸酯在碱性条件
25、下能快速聚合为 ,从而具有胶黏性从而具有胶黏性,某种氰某种氰基丙烯酸酯基丙烯酸酯(H)(H)的合成路线如下的合成路线如下:已知已知:A A的相对分子质量为的相对分子质量为58,58,氧元素质量分数为氧元素质量分数为0.276,0.276,核磁共振氢谱显示为核磁共振氢谱显示为单峰单峰;回答下列问题回答下列问题:(1)A(1)A的化学名称为的化学名称为_。(2)C(2)C的结构简式为的结构简式为_,F_,F中的含氧官能团名称是中的含氧官能团名称是_。(3)(3)由由E E生成生成F F的反应类型为的反应类型为_,_,由由G G生成生成H H的反应类型为的反应类型为_。(4)(4)由由G G生成生成
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