苏教版化学选修234《有机高分子合成》课件.ppt

1、第四单元有机高分子合成第四单元有机高分子合成 1常见有机反应类型有哪些？常见有机反应类型有哪些？提示提示取代、加成、消去、氧化、还原、聚合。取代、加成、消去、氧化、还原、聚合。2高分子材料与小分子材料有何区别？高分子材料与小分子材料有何区别？提示提示高分子材料分子量相对较大，难溶于水，结构复杂，高分子材料分子量相对较大，难溶于水，结构复杂，属于混合物。属于混合物。3儿童用的儿童用的“尿不湿尿不湿”中加的高分子材料具有什么性能？中加的高分子材料具有什么性能？提示提示吸湿性。吸湿性。1了解有机高分子化合物的结构特点和基本性质，认识有机合了解有机高分子化合物的结构特点和基本性质，认识有机合成材料的发

2、展以及其对国民经济发展和现代科学的进步所起成材料的发展以及其对国民经济发展和现代科学的进步所起的重要作用。的重要作用。2认识天然橡胶的组成，知道硫化橡胶的结构和性能特点，了认识天然橡胶的组成，知道硫化橡胶的结构和性能特点，了解合成橡胶的性能、合成和用途。解合成橡胶的性能、合成和用途。3知道塑料的主要成分，了解常见合成树脂的组成、性能和合知道塑料的主要成分，了解常见合成树脂的组成、性能和合成反应。成反应。4了解高分子吸水材料的性能、吸水和保水的原理和主要用了解高分子吸水材料的性能、吸水和保水的原理和主要用途。途。1.高分子化合物的基本性质高分子化合物的基本性质 高分子化合物的相对分子质量高分子化

3、合物的相对分子质量 、结构、结构 、具有不同、具有不同于小分子化合物的于小分子化合物的 、和和 。高分。高分子化合物一般子化合物一般 ，甚至，甚至 ，其溶液的黏度比同浓度的，其溶液的黏度比同浓度的小分子小分子 得多。得多。2高分子化合物的结构特点高分子化合物的结构特点 高分子链的几何形状大致有三种：高分子链的几何形状大致有三种：、。高分子链与链之间的高分子链与链之间的 和和 也比较复杂。不同种高也比较复杂。不同种高分子化合物之间的结构差异导致了其分子化合物之间的结构差异导致了其 的差异。的差异。很大很大复杂复杂物理性质物理性质化学性质化学性质力学性能力学性能难溶难溶不溶不溶高高线型线型支链型支

4、链型体型体型排列排列堆砌结构堆砌结构性能性能1.天然橡胶天然橡胶 (1)来源与加工：天然橡胶是从橡胶树或者橡胶草的汁液中提来源与加工：天然橡胶是从橡胶树或者橡胶草的汁液中提炼而来的。从橡胶树身上割取的白色胶乳是橡胶分散在水里形炼而来的。从橡胶树身上割取的白色胶乳是橡胶分散在水里形成的成的 。在胶乳中加入少量醋酸，或用植物燃烧熏烤，胶。在胶乳中加入少量醋酸，或用植物燃烧熏烤，胶乳就会凝固成具有乳就会凝固成具有 的黄色固体的黄色固体生橡胶。把生橡胶和硫生橡胶。把生橡胶和硫磺共同加热，可以得到受热不黏，遇冷不脆，强度和弹性也大磺共同加热，可以得到受热不黏，遇冷不脆，强度和弹性也大为增强的为增强的 橡

5、胶。橡胶。胶体胶体弹性弹性硫化硫化(2)用途：由于橡胶的用途：由于橡胶的 性、性、性、性、性和不透气性和不透气性，它被广泛应用于工农业、国防和日常生活中。性，它被广泛应用于工农业、国防和日常生活中。(3)结构和性质：天然橡胶加热分解只生成结构和性质：天然橡胶加热分解只生成 ，该分子的，该分子的结构简式为结构简式为 。天然橡胶是由许多蜷曲的天然橡胶是由许多蜷曲的 组成的，高分子链节组成的，高分子链节中含有中含有 。天然橡胶的结构简式为。天然橡胶的结构简式为 。高弹高弹电绝缘电绝缘防水防水异戊二烯异戊二烯线型高分子线型高分子碳碳双键碳碳双键 聚异戊二烯长链分子相互缠绕在一起，就像一团乱毛线，当外聚

6、异戊二烯长链分子相互缠绕在一起，就像一团乱毛线，当外界用力拉压时，相互缠绕着的线型分子就会被界用力拉压时，相互缠绕着的线型分子就会被 ，当外力取消时，又会当外力取消时，又会 ，这是因为生橡胶有一定，这是因为生橡胶有一定的的 。但它的制品因遇冷变。但它的制品因遇冷变，受热发，受热发 ，易，易 等等而难以应用。在硫化处理过程中，生橡胶分子结构发生了变而难以应用。在硫化处理过程中，生橡胶分子结构发生了变化，硫原子深入到化，硫原子深入到 之间，使线型分子链间多之间，使线型分子链间多处发生处发生 ，形成，形成 的硫化橡胶。在硫化的硫化橡胶。在硫化过程中还可以加入一些炭黑之类的过程中还可以加入一些炭黑之类

7、的 和和 。拉长或压缩拉长或压缩恢复原状恢复原状弹性弹性形变形变线型高分子线型高分子交联交联网状体型结构网状体型结构填充剂填充剂防老化剂防老化剂脆脆黏黏2合成橡胶合成橡胶 人们在充分认识天然橡胶后，经过逐步研究，通过化学方法人们在充分认识天然橡胶后，经过逐步研究，通过化学方法合成了多种性能优越的合成橡胶，如合成了多种性能优越的合成橡胶，如 、聚硫橡胶、乙丙橡胶等。、聚硫橡胶、乙丙橡胶等。顺丁橡胶顺丁橡胶氯丁橡胶氯丁橡胶丁腈橡胶丁腈橡胶丁苯橡胶丁苯橡胶1.由加聚反应合成树脂由加聚反应合成树脂 (1)均聚：均聚：，这样的反应，这样的反应称为均聚。称为均聚。(2)共聚：共聚：的的反应，称为共聚。共聚

8、通常兼有各个单体所形成的聚合物的反应，称为共聚。共聚通常兼有各个单体所形成的聚合物的优点，从而可以改进合成高分子的优点，从而可以改进合成高分子的 ，类似于金属材，类似于金属材料的料的 。只由一种单体加聚生成高分子化合物只由一种单体加聚生成高分子化合物由两种或两种以上的单体聚合生成高分子化合物由两种或两种以上的单体聚合生成高分子化合物性能性能合金化合金化2由缩聚反应合成树脂由缩聚反应合成树脂 用于制造玻璃钢、电木塑料的用于制造玻璃钢、电木塑料的 是人类合成的第一是人类合成的第一种高分子材料，至今仍被广泛使用。它是种高分子材料，至今仍被广泛使用。它是 和和 在催在催化剂作用下反应生成的。化剂作用下

9、反应生成的。酚醛树脂酚醛树脂甲醛甲醛苯酚苯酚1.原料原料：高吸水性树脂是由：高吸水性树脂是由 、等天然高分子等天然高分子与与 、进行接枝共聚得到的，也进行接枝共聚得到的，也有用有用 交联得到的。交联得到的。2特性特性：具有：具有 性和性和 性，能吸收相当于自身重量性，能吸收相当于自身重量数百倍乃至千倍的水，吸水膨胀后，即便加压，依然数百倍乃至千倍的水，吸水膨胀后，即便加压，依然“滴水滴水不漏不漏”。3用途用途：近：近20年来，吸水性树脂得到迅速发展，现在我们将其年来，吸水性树脂得到迅速发展，现在我们将其称为称为 功能性高分子材料功能性高分子材料(简称简称SAP)。SAP不仅应用于不仅应用于 和

10、和 ，还介入，还介入 、和和 。淀粉淀粉纤维素纤维素丙烯酸丙烯酸苯乙烯磺酸苯乙烯磺酸聚乙烯醇与聚丙烯酸盐聚乙烯醇与聚丙烯酸盐高吸水高吸水高保水高保水高吸水高吸水卫生用品卫生用品农林业农林业电缆电缆医疗医疗土木建筑土木建筑食品保鲜食品保鲜 塑料、橡胶和纤维均是天然高分子化合物，这种说法对塑料、橡胶和纤维均是天然高分子化合物，这种说法对吗？为什么？吗？为什么？提示提示塑料无天然的，全为人工合成的，橡胶和纤维既有天然塑料无天然的，全为人工合成的，橡胶和纤维既有天然的又有人工合成的。的又有人工合成的。加成聚合与缩聚反应有什么区别？加成聚合与缩聚反应有什么区别？提示提示加成聚合是由不饱和键变为饱和键的反

11、应，生成物仅有加成聚合是由不饱和键变为饱和键的反应，生成物仅有一种。缩聚是生成高分子化合物与小分子物质的反应。一种。缩聚是生成高分子化合物与小分子物质的反应。单体所含官能团不同，加聚反应单体含不饱和键，缩聚反应单单体所含官能团不同，加聚反应单体含不饱和键，缩聚反应单体往往含有体往往含有OH、CHO、NH2、COOH等。等。【慎思慎思1】【慎思慎思2】玻璃钢是玻璃吗？为什么？玻璃钢是玻璃吗？为什么？提示提示不是。玻璃钢属于有机高分子材料，而玻璃属无机硅不是。玻璃钢属于有机高分子材料，而玻璃属无机硅酸盐材料。酸盐材料。【慎思慎思3】高分子化合物指的是相对分子质量很大的有机物高分子化合物指的是相对分

12、子质量很大的有机物(相对分子质量相对分子质量一般在一万以上，有的可达上千万一般在一万以上，有的可达上千万)。高分子化合物按其来源可。高分子化合物按其来源可分为天然高分子化合物和合成高分子化合物两大类，天然高分分为天然高分子化合物和合成高分子化合物两大类，天然高分子化合物：淀粉、蛋白质、纤维素等；合成高分子化合物主要子化合物：淀粉、蛋白质、纤维素等；合成高分子化合物主要有三大类：合成纤维、塑料和合成橡胶。有三大类：合成纤维、塑料和合成橡胶。1加聚反应加聚反应 (1)加聚反应特点加聚反应特点 单体必须是含有双键、三键等不饱和键的化合物。例如：单体必须是含有双键、三键等不饱和键的化合物。例如：烯、二

13、烯、炔、醛等含不饱和键的化合物。烯、二烯、炔、醛等含不饱和键的化合物。发生加聚反应的过程中，没有副产物产生，聚合物链节的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。聚合物相对分子质量为单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数倍。体相对分子质量的整数倍。(2)加聚反应后聚合物单体推导的方法加聚反应后聚合物单体推导的方法 边键沿箭头指向汇合，箭头相遇成新键，键尾相遇按虚线部边键沿箭头指向汇合，箭头相遇成新键，键尾相遇按虚线部 分断键成单键。分断键成单键。2缩聚反应缩聚反应(1)缩聚反应的单体往往是具有双官能团缩聚反应的单体往往是

14、具有双官能团(如如OH、COOH、NH2、X及活泼氢原子等及活泼氢原子等)或多官能团的小分子。或多官能团的小分子。(2)缩聚反应生成聚合物的同时，还有小分子副产物缩聚反应生成聚合物的同时，还有小分子副产物(如如H2O、NH3、HCl等等)生成。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。所得聚合物链节的化学组成与单体的化学组成不同。(4)缩聚物常见反应类型有三种：缩聚物常见反应类型有三种：双键中的氧原子与另一基团中的活泼氢原子缩合成水双键中的氧原子与另一基团中的活泼氢原子缩合成水的反应。如：酚醛树脂的形成。的反应。如：酚醛树脂的形成。醇羟基中的氢原子和酸分子中的羟基醇羟基中的氢原

15、子和酸分子中的羟基(OH)缩合成水的反缩合成水的反应。如：乙二酸和乙二醇的缩聚反应。应。如：乙二酸和乙二醇的缩聚反应。羧基中的羟基与氨基中的氢原子缩合成水的反应。羧基中的羟基与氨基中的氢原子缩合成水的反应。如：氨基酸聚合成蛋白质。如：氨基酸聚合成蛋白质。因此，缩聚物单体的推断方法常用因此，缩聚物单体的推断方法常用“切割法切割法”，如图所示：，如图所示：解析解析小分子变成高分子的反应是聚合反应。而聚合反应又有小分子变成高分子的反应是聚合反应。而聚合反应又有两种方式：加成聚合反应和缩合聚合反应。要根据给出的原料两种方式：加成聚合反应和缩合聚合反应。要根据给出的原料的结构特点，分析并找出发生聚合反应

16、的原理，并加以正确表的结构特点，分析并找出发生聚合反应的原理，并加以正确表示。从题给材料中含有不饱和的碳碳双键，可以得出应该是断示。从题给材料中含有不饱和的碳碳双键，可以得出应该是断裂碳碳双键，即发生加成聚合反应而形成高分子。裂碳碳双键，即发生加成聚合反应而形成高分子。加成聚合是不饱和键发生了变化，产物有一种即高分子，缩合加成聚合是不饱和键发生了变化，产物有一种即高分子，缩合聚合化学键的不饱和度未发生变化，产物有两种即高分子和小聚合化学键的不饱和度未发生变化，产物有两种即高分子和小分子物质。分子物质。耐纶是一种重要的合成纤维，用它可制取有光泽、坚耐纶是一种重要的合成纤维，用它可制取有光泽、坚固

17、、耐拉和耐化学腐蚀的人造丝和人造毛，下面是高聚物耐固、耐拉和耐化学腐蚀的人造丝和人造毛，下面是高聚物耐纶分子的一部分：纶分子的一部分：请回答：请回答：(1)合成耐纶的单体有合成耐纶的单体有_种。种。(2)具有碱性的单体的结构简式为具有碱性的单体的结构简式为_。(3)合成耐纶的反应称合成耐纶的反应称_反应。反应。【体验体验1】天然橡胶由于分子中含有双键而易起加成反应和易被氧化，所天然橡胶由于分子中含有双键而易起加成反应和易被氧化，所以天然橡胶容易老化。为了改善天然橡胶的性能，工业上用硫以天然橡胶容易老化。为了改善天然橡胶的性能，工业上用硫化措施使线型结构的双键发生加成反应后变成相互交联的体型化措

18、施使线型结构的双键发生加成反应后变成相互交联的体型结构。也由于橡胶中有结构。也由于橡胶中有 双键易被氧化和起加成反应，实验室盛装双键易被氧化和起加成反应，实验室盛装KMnO4溶液、液溴、溶液、液溴、浓浓HNO3等试剂的试剂瓶不能用橡胶塞。又由于橡胶是有机物，等试剂的试剂瓶不能用橡胶塞。又由于橡胶是有机物，可溶于汽油、苯、四氯化碳等有机溶剂中，使其结构疏松，发可溶于汽油、苯、四氯化碳等有机溶剂中，使其结构疏松，发生溶胀现象。所以，盛汽油、苯、四氯化碳等有机溶剂的试剂生溶胀现象。所以，盛汽油、苯、四氯化碳等有机溶剂的试剂瓶不宜用橡胶塞。瓶不宜用橡胶塞。3合成橡胶合成橡胶 合成橡胶是以石油、天然气为

19、原料，以二烯烃和烯烃为单体合成橡胶是以石油、天然气为原料，以二烯烃和烯烃为单体聚合而成的高分子。聚合而成的高分子。4合成橡胶的性能和用途合成橡胶的性能和用途 合成橡胶是高分子线型结构，在橡胶分子链中还含有不饱和合成橡胶是高分子线型结构，在橡胶分子链中还含有不饱和双键。合成橡胶一般在性能上不如天然橡胶全面，但它具有双键。合成橡胶一般在性能上不如天然橡胶全面，但它具有高弹性、电绝缘性、不透气性、耐油、耐高温或低温等性高弹性、电绝缘性、不透气性、耐油、耐高温或低温等性能。因而广泛应用于工农业、国防、交通及日常生活中。能。因而广泛应用于工农业、国防、交通及日常生活中。现有下列高分子化合物，请从下列各项

20、中选择出最恰当现有下列高分子化合物，请从下列各项中选择出最恰当的选项，将代号填入下表中：的选项，将代号填入下表中：(1)高分子链结构示意图：高分子链结构示意图：(2)高分子材料的主要性质特点：高分子材料的主要性质特点：A具有热塑性具有热塑性 B可溶于有机溶剂可溶于有机溶剂C不溶于有机溶剂不溶于有机溶剂 D具有确定的熔点具有确定的熔点【例例2】(3)主要应用：主要应用：a用于制备塑料薄膜用于制备塑料薄膜b用于制备光学仪器用于制备光学仪器c用于制备车辆轮胎用于制备车辆轮胎解析解析硫化橡胶是体型高分子材料，聚乙烯是不带支链的线型硫化橡胶是体型高分子材料，聚乙烯是不带支链的线型结构，有机玻璃是带有支链

21、的线型结构，由结构即可判断其性结构，有机玻璃是带有支链的线型结构，由结构即可判断其性质。质。答案答案(1)(2)CA、BA、B(3)cab物质的结构决定物质的性质，为了提高高分子化合物的性能可物质的结构决定物质的性质，为了提高高分子化合物的性能可以改变其内部结构，如将橡胶硫化。以改变其内部结构，如将橡胶硫化。现有两种高聚物现有两种高聚物A、B，A能溶于氯仿等有机溶剂，能溶于氯仿等有机溶剂，B不不溶于任何溶剂，加热不会变软或熔融，则下列叙述中不正确溶于任何溶剂，加热不会变软或熔融，则下列叙述中不正确的是的是 ()。A高聚物高聚物A可能具有弹性，而高聚物可能具有弹性，而高聚物B一定没有弹性一定没有

22、弹性B高聚物高聚物A是线型高分子化合物材料是线型高分子化合物材料C高聚物高聚物A一定是体型高分子化合物材料一定是体型高分子化合物材料D高聚物高聚物B是体型高分子化合物材料是体型高分子化合物材料【体验体验2】解析解析本题考查高分子化合物的性质。高分子化合物可分为线本题考查高分子化合物的性质。高分子化合物可分为线型结构和体型结构，线型高分子化合物材料一般具有热塑性，型结构和体型结构，线型高分子化合物材料一般具有热塑性，能溶于适当的有机溶剂里；体型高分子化合物材料一般具有热能溶于适当的有机溶剂里；体型高分子化合物材料一般具有热固性，不易溶于有机溶剂。固性，不易溶于有机溶剂。答案答案C1合成方法合成方

23、法：高吸水性树脂是由淀粉、纤维素等天然高分子与：高吸水性树脂是由淀粉、纤维素等天然高分子与丙烯酸、苯乙烯磺酸进行接枝共聚得到的，也有用聚乙烯醇丙烯酸、苯乙烯磺酸进行接枝共聚得到的，也有用聚乙烯醇与聚丙烯酸盐交联得到的。与聚丙烯酸盐交联得到的。2特性特性：高吸水性和高保水性：高吸水性和高保水性3作用原理作用原理：高吸水性树脂聚丙烯酸钠交联体是由高分子长链：高吸水性树脂聚丙烯酸钠交联体是由高分子长链相互紧密缠绕卷曲，其中部分链之间交联形成的立体网络结相互紧密缠绕卷曲，其中部分链之间交联形成的立体网络结构。遇水时，交联体中的钠离子游离于聚合物网络之外，剩构。遇水时，交联体中的钠离子游离于聚合物网络之

24、外，剩下的带负电荷的羧酸根互相排斥，使高分子链间的距离增下的带负电荷的羧酸根互相排斥，使高分子链间的距离增大。离子的存在使其有吸水作用，高分子链间的大距离使吸大。离子的存在使其有吸水作用，高分子链间的大距离使吸收的水有足够的存在空间，即使其有保水性。因而它是一种收的水有足够的存在空间，即使其有保水性。因而它是一种高效保水剂。高效保水剂。卫生用品如婴儿用品卫生用品如婴儿用品“尿不湿尿不湿”、农林业、电缆、农林业、电缆、医疗、土木建筑和食品保鲜等。医疗、土木建筑和食品保鲜等。4应用：应用：人造象牙中，主要成分的结构是人造象牙中，主要成分的结构是 ，它是通过，它是通过加聚反应制得的，则合成人造象牙的单体是加聚反应制得的，则合成人造象牙的单体是 ()。解析解析从题目中给出的高聚物是由单体经加聚反应制得的可从题目中给出的高聚物是由单体经加聚反应制得的可知，高聚物链节的组成和单体的组成相同，单体应为知，高聚物链节的组成和单体的组成相同，单体应为CH2O。答案答案B【例例3】答案答案B