2024年高考化学一轮总复习 第11单元 第7讲　有机合成　合成高分子 学案（含高考真题和课后作业）（教师版 ）

第7讲　有机合成　合成高分子

复习目标

1．能对单体和高分子进行相互推断，能分析高分子的合成路线，能写出典型的加聚反应和缩聚反应的反应方程式。

2.能举例说明塑料、合成橡胶、合成纤维的组成和结构特点，能列举重要的合成高分子，说明它们在材料中的应用。

3.能综合应用有关知识完成推断有机化合物、检验官能团，设计有机合成路线等任务。考点一　合成高分子

1．有机高分子及其结构特点

(1)定义

相对分子质量比一般有机化合物大得多，通常在104以上。大部分高分子是由小分子通过聚合反应制得的，所以常被称为高分子聚合物或高聚物。

(2)组成

①单体：能够进行聚合反应形成高分子的低分子化合物。

②链节：高分子中可重复的结构，也称重复结构单元。

③聚合度(n)：高分子链中含有的链节数目。

2．高分子的分类及性质特点

塑料、合成纤维、合成橡胶又被称为三大合成材料。

3．合成高分子的两个基本反应

(1)加聚反应

①定义：由不饱和的单体加成聚合生成高分子的反应。

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反应类型

a．聚乙烯类(塑料)

。

b．聚1，3­丁二烯类(橡胶)

。

c．混合加聚类：两种或两种以上单体加聚

nCH2===CH—CH===CH2＋nCH2===CH—CN

。

d．聚乙炔类：。

(2)缩聚反应

①定义：含有两个(或两个以上) 官能团的单体分子间通过缩合反应生成高分子的反应。

②产物特征：生成高聚物和小分子，高聚物与单体有不同的组成。

③产物类型

a．聚酯类：—OH与—COOH间的缩聚

nHOCH2—CH2OH＋nHOOC—COOH

，nHOCH2—CH2—COOH

。

b．聚氨基酸类：—NH2与—COOH间的缩聚

nH2N—CH2COOH

，nH2NCH2COOH＋nH2NCHCH3COOH

。

c．酚醛树脂类

。

　请指出下列各说法的错因

(1)棉花、蚕丝、羊毛、天然橡胶、酚醛树脂都属于天然高分子。

错因：酚醛树脂属于合成高分子。

(2)天然橡胶是高聚物，不能使溴水褪色。

错因：天然橡胶含有碳碳双键，能使溴水褪色。

(3) 的单体是和。

错因：单体应是CH2CHCClCH2。

(4)酚醛树脂和聚氯乙烯都是热固性塑料。

错因：聚氯乙烯是热塑性塑料。

(5)聚异戊二烯属于纯净物。

错因：n值不同、链节数不同，是混合物。

一、聚合反应书写时的注意事项

1．缩聚物结构简式要在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团，而加聚物的端基不确定，一般不必写出。例如：

2．写缩聚反应方程式时，除单体物质的量与缩聚物结构简式的下角标要一致外，也要注意生成的小分子的化学计量数。通常由一种单体进行缩聚反应，生成的小分子化学计量数为n－1；由两种单体进行缩聚反应，生成的小分子化学计量数应为2n－1。

二、由加聚物推导其单体的方法

1．方法——“弯箭头法”：边键沿箭头指向汇合，箭头相遇成新键，键尾相遇按虚线部分断键成单体。

2．实例

三、由缩聚物的结构简式推导其单体的方法

1．若缩聚产物的链节中不全为碳，含有

、等结构，其单体有两种。方法为：在或画线处断键，碳原子上连—OH，氧原子或氮原子上连—H，即得单体。

如

①的单体为HOOCCOOH和HOCH2CH2OH。

②的单体为H2N—CH2—COOH和

H2N—CH2CH2COOH。

2．若缩聚产物为或，其单体必为一种，直接去括号，去n即得高聚物的单体。如

的单体为，

的单体为。

3．酚醛树脂是由酚类和醛类缩聚而成的，链节中有酚羟基的结构。

如的单体是和HCHO。

角度一　高聚物产物的判断

1．糠醛()与苯酚可以发生聚合反应，得到糠醛树脂，其结构类似于酚醛树脂，糠醛树脂可用于砂轮、砂纸、砂布的黏合剂。下列说法不正确的是(　　)

A．糠醛的分子式为C5H4O2

B．糠醛的同分异构体可能含羧基

C．合成糠醛树脂的反应属于缩聚反应

D．线型糖醛树脂的结构简式为

答案　D

解析　糠醛树脂的结构类似于酚醛树脂，线型酚醛树脂的结构简式为，则线型糠醛树脂的结构简式为，D错误。

2．根据要求，完成相应方程式的书写。

(1)乙丙橡胶()是以乙烯和丙烯为主要原料合成的，化学方程式为_______________________________________________。

(2)聚乳酸()是一种微生物降解高分子，是由乳酸在一定条件下通过缩聚反应合成的，化学方程式为___________________________。

(3)涤纶是由对苯二甲酸

()和乙二醇

(HOCH2CH2OH)在一定条件下合成的，化学方程式为___________________。

答案　(1)nCH2===CH2＋nCH2===CHCH3

(2)

(3)

角度二　高聚物单体的推断方法

3．丁腈橡胶具有优良的耐油、耐高温性能，其结构如图所示，合成丁腈橡胶的原料是(　　)

①CH2===CH—CH===CH2

②CH3—C≡C—CH3

③CH2===CH—CN

④CH3—CH===CH—CN

⑤CH3—CH===CH2

⑥CH3—CH===CH—CH3

A．③⑥     B．②③ 

C．①③     D．④⑤

答案　C

4．有下列几种高分子：

① ②

③

④

⑤

其中是由两种不同的单体缩聚而成的是(　　)

A．①③④⑤     B．③④⑤

C．③⑤     D．①②③④⑤

答案　C

角度三　高分子材料的性能与用途

5．下列有关功能高分子材料的用途的叙述中，不正确的是(　　)

A．高吸水性树脂主要用于干旱地区抗旱保水、改良土壤、改造沙漠

B．离子交换树脂主要用于分离和提纯物质

C．医用高分子材料可用于制造医用器械和人造器官

D．聚乙炔膜可用于分离工业废水和海水淡化

答案　D

6．(2021·河北高考)高分子材料在生产生活中应用广泛。下列说法错误的是(　　)

A．芦苇可用于制造黏胶纤维，其主要成分为纤维素

B．聚氯乙烯通过加聚反应制得，可用于制作不粘锅的耐热涂层

C．淀粉是相对分子质量可达几十万的天然高分子物质

D．大豆蛋白纤维是一种可降解材料

答案　B

解析　聚氯乙烯在高温条件下会分解生成有毒气体，因此不能用于制作不粘锅的耐热涂层，故B错误。

考点二　有机合成

1．有机合成的分析方法和原则

(1)有机合成的分析方法

①正合成分析的过程

基础原料―→中间体―→目标化合物。

②逆合成分析的过程

目标化合物中间体基础原料。

(2)有机合成遵循的原则

①原料、溶剂和催化剂要价廉易得、低毒。

②应尽量选择步骤最佳的合成路线。

③合成路线要贯彻“绿色化学”的理念。

④有机合成反应要操作简便、条件温和、能耗低、易于实现。

⑤要按一定的反应顺序和规律引入官能团，不能臆造不存在的反应。

2．合成路线的选择

(1)一元转化关系

以乙烯为例，完成上述标号反应的化学方程式：

②，

③，

⑤。

(2)二元转化关系

以乙烯为例，完成上述标号反应的化学方程式：

②，

④，

⑤。

(3)芳香族化合物合成路线

①。

②

。

　请指出下列各说法的错因

(1)逆合成分析法可以简单表示为基础原料→中间体Ⅱ→中间体Ⅰ→目标化合物。

错因：逆合成分析法从目标化合物出发，经反应中间体，最后到基础原料。

(2)为减少污染，有机合成不能使用辅助原料，不能有副产物。

错因：可以使用辅助原料，且可以产生无毒副产物等。

(3)通过加成反应不能引入碳碳双键官能团。

错因：炔烃与H2(1∶1)发生加成反应可得碳碳双键。

(4)酯基官能团只能通过酯化反应得到。

错因：可以通过酯的醇解(酯交换)得到。

(5)由CH3CH3→CH3CH2Cl→CH2===CH2→CH3CH2OH的转化过程中，经过的反应类型是取代反应→消去反应→氧化反应。

错因：CH2===CH2―→CH3CH2OH的反应为加成反应。

1．有机合成中碳骨架的构建

(1)碳链的增长

①与HCN的加成反应；②加聚或缩聚反应；③酯化反应。

(2)碳链的减短

①脱羧反应：R—COONa＋NaOHR—H＋Na2CO3。

②氧化反应

；

R—CH===CH2RCOOH＋CO2↑。

③酯类、糖类、蛋白质等的水解反应。

④烃的裂化或裂解反应：C16H34C8H18＋C8H16。

(3)常见碳链成环的方法

①二元醇成环

如。

②羟基酸酯化成环

如。

③二元羧酸成环

如。

④氨基酸成环

如。

2．有机合成中官能团的转化

(1)官能团的引入

(2)官能团的消除

①通过加成反应消除不饱和键(双键、三键等)。

②通过消去、氧化或酯化反应等消除羟基。

③通过加成或氧化反应等消除醛基。

④通过水解反应消除酯基、酰胺基、碳卤键。

(3)官能团数目的改变

如①CH3CH2OHCH2===CH2X—CH2CH2—XHO—CH2CH2—OH。

②

。

(4)官能团位置的改变

如CH3CH2CH2OHCH3CH===CH2

CH3CHClCH3CH3CH(OH)CH3。

3．有机合成中常见官能团的保护

(1)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将其保护起来，待氧化后再酸化将其转变为—OH。

(2)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HCl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。

(3)氨基(—NH2)的保护：如在利用对硝基甲苯()合成对氨基苯甲酸

()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。

角度一　根据题给信息设计合成路线

1．已知在一定条件下可实现下列转变：

下面是采用逆推法设计乙酰水杨酸的合成线路：

请写出适当的中间有机物A、B、C、D的结构简式：

A：________________；B：________________；

C：________________；D：________________。

答案　　  CH3COOH　CH3CHO

2．已知：①RCHO＋CH3CHORCH===CHCHO＋H2O

②。

根据以上信息，写出用环戊烷和2­丁炔为原料制备化合物的合成路线(其他试剂任选)。

答案　

角度二　迁移已知合成路线的转化设计合成路线

3．聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是一种性能优异的热塑性高分子材料。PBT的一种合成路线如图所示：

根据以上信息，写出以2­甲基­1­3­丁二烯为原料(其他试剂任选)，设计制备

的合成路线。

答案　

4．(2022·广州市普通高中毕业班综合测试(一))化合物G是合成某强效镇痛药的关键中间体，其合成路线如下：

根据以上信息，写出以及BrCH2COOC2H5为原料合成

的路线：_________________________________________(其他试剂任选)。

答案