2020版高考化学（经典版）一轮复习教师用书：选修5第7节高分子化合物　有机合成

第7节　高分子化合物　有机合成

[考试说明]　1.了解合成高分子的组成和结构特点，能依据简单合成高分子的结构分析其链节和单体。2.会判断加聚反应和缩聚反应。3.能设计合成路线合成简单有机化合物。

[命题规律]　本节内容是高考的必考点，主要考查的是推断有机物结构式或结构简式；反应类型的判断；化学方程的书写；限定条件下同分异构体的书写或数目判断；有机合成路线的设计。另外聚合反应是有机合成高考题中的常考知识点。通常考查反应类型的判断、加聚反应与缩聚反应的化学方程式的书写、单体与聚合产物结构简式的相互推断等。

考点1　合成有机高分子化合物

  知识梳理

1.有机高分子化合物及其结构特点

(1)定义

相对分子质量从104到106甚至更大的化合物，称为高分子化合物，简称高分子。大部分高分子化合物是由小分子通过聚合反应制得的，所以常被称为聚合物或高聚物。

(2)有机高分子的组成

①单体：能够进行聚合反应形成高分子化合物的低分子化合物。

②链节：高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小单位。

③聚合度：高分子链中含有链节的数目。

2．合成高分子化合物的两个基本反应

(1)加聚反应

小分子物质以加成反应形式生成高分子化合物的反应，如合成有机玻璃的方程式为：

。

(2)缩聚反应

单体分子间缩合脱去小分子(如H2O、HX等)生成高分子化合物的反应。如乙二酸与乙二醇发生缩聚反应，其化学方程式为：

3．高分子化合物的分类

其中，塑料、合成纤维、合成橡胶又被称为三大合成材料。

由缩聚物的结构简式推导其单体的方法

判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，错误的指明错因。

(1)棉花、蚕丝、羊毛、天然橡胶都属于天然高分子化合物。(√)

错因：_________________________________________________________

(2)天然橡胶是高聚物，不能使溴水褪色。(×)

错因：天然橡胶的主要成分是聚异戊二烯，结构中含有碳碳双键，能使溴水褪色。

(3)的单体是CH2===CH2

和。(×)

(4)酚醛树脂和聚氯乙烯都是热固性塑料。(×)

错因：酚醛树脂是热固性塑料，聚氯乙烯是热塑性塑料。

(5)聚乙烯可包装食品，而聚氯乙烯塑料不可用于包装食品。(√)

错因：___________________________________________________________

(6)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。

  　题组训练

1.高分子化合物的结构如下：

①CH2===CHCN　②乙烯　③1,3­丁二烯　④苯乙炔　

⑤苯乙烯　⑥1­丁烯

A．①③⑤  B．②③⑤  C．①②⑥  D．①③④

答案　A

解析　该高分子化合物属于加聚反应生成的高聚物，且链节的主链上存在碳碳双键结构，按如图方式断键来确定单体

2．涤纶广泛应用于衣料和装饰材料。合成涤纶的反应如下：

下列说法正确的是(　　)

A．合成涤纶的反应为加聚反应

B．对苯二甲酸和苯甲酸互为同系物

C．1 mol涤纶与NaOH溶液反应，理论上最多可消耗2n mol NaOH

D．涤纶的结构简式为

答案　C

解析　合成涤纶的反应为缩聚反应，A错误；结构相似、分子组成相差一个或若干个“CH2”原子团的有机化合物互称为同系物，但对苯二甲酸()和苯

甲酸()分子组成相差CO2，不可能互为同系物，B错误；1 mol涤纶水解会产生2n mol羧基，与NaOH溶液反应，理论上最多可消耗2n mol NaOH，C正确；根据“酸脱羟基醇脱氢”可知，结构简式中的端基原子和端基原子团错误，涤纶的结构简式为

找单体时，一定要先判断高聚物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。

(1)加聚反应的特点

①单体是带有双键或三键的不饱和有机物(如乙烯、氯乙烯、甲基丙烯酸、异戊二烯等)；②高分子链节与单体的化学组成相同；③生成物只有高分子化合物，一般形成线型结构。

(2)缩聚反应的特点

①单体不一定含有不饱和键，但必须含有两个或两个以上的反应基团(如—OH、—COOH、—NH2、—X等)；②缩聚反应不仅生成高聚物，而且还生成小分子；③所得高分子化合物的组成跟单体的化学组成不同。

考点2　有机合成

  知识梳理

1.有机合成的分析方法和原则

(1)有机合成的分析方法

①正向合成分析法的过程

基础原料―→中间体―→目标化合物。

②逆向合成分析法的过程

目标化合物―→中间体―→基础原料。

(2)有机合成遵循的原则

①起始原料要廉价、易得、低毒性、低污染。

②应尽量选择步骤最少的合成路线。

③合成路线要符合“绿色、环保”的要求。

④有机合成反应要操作简单、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，完成上述转化标号反应的化学方程式：

②CH3CH2Cl＋NaOHCH3CH2OH＋NaCl，

③2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O，

⑤CH3CH2OH＋CH3COOHCH3COOC2H5＋H2O。

(2)二元转化关系

以乙烯为例，完成上述转化标号反应的化学方程式：

②

④

⑤

(3)芳香化合物合成路线

3．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

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

②羟基酸酯化成环

③二元羧酸成环

④氨基酸成环

4．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)；

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、肽键、卤素原子。

(3)官能团数目的改变

 (4)官能团位置的改变

(1)碳碳双键的保护：碳碳双键容易被氧化，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恢复为碳碳双键。

(2)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。

  题组训练

1．有机化合物F(C13H18O)是一种很重要的食物香料，其合成路线有多条，其中一条合成路线如下：

(1)A的分子式为________，D中含氧官能团的名称为________。

(2)反应a～e中，属于取代反应的是________(填字母)。

(3)F的结构简式是________________(已知一个碳原子上不能连接两个碳碳双键)。

(4)转化过程中，步骤b的目的是_____________________________________________________________；

该步骤发生反应的化学方程式为________________________________________。

(5)写出一种同时满足下列条件的D的同分异构体的结构简式：______________________。

A．遇FeCl3溶液会发生显色反应

B．核磁共振氢谱表明该物质中有4组峰

C．1 mol该物质最多可消耗2 mol NaOH

D．能发生银镜反应

(6)参照上述合成路线，设计一条以为原料制备聚1,3­丁二烯的合成路线。

答案　(1)C13H20O　酯基和羰基

(2)bd

解析　(1)根据A的结构简式，可知A的分子式为C13H20O。D中含有的含氧官能团有酯基和羰基。

(2)根据有机反应类型的特点，可知a为加成反应，b为取代反应，c为氧化反应，d为水解反应(属于取代反应)，e为消去反应。

(3)根据F的分子式，结合官能团的性质知E→F的反应为消去反应，则F的结构简式为。

(4)反应c为氧化反应，为防止羟基被氧化，则步骤b将羟基转化为酯基，使之不被氧化。步骤b为B和乙酸发

 (5)D的分子式为C15H22O3，不饱和度为5，符合条件的同分异构体的结构中，一个苯环不饱和度为4，一个醛基不饱和度为1，则另外有2个酚羟基与2个叔丁基连在苯环上，才能满足该物质有4种氢原子。

2．(2018·东北三校高三一模)化合物Ⅰ是有机合成中的一种重要中间体，具体合成过程如下(部分产物及条件略去)：

(1)I分子中含有的官能团名称为________。

(2)A→B的反应类型为________，G→H的反应类型为________。

(3)D的化学名称为__________________________。

(4)C的结构简式为__________，L的结构简式为________________。

(5)G→J中过程①的化学方程式为__________________________，J→K的化学方程式为____________________________________________。

(6)同时满足下列条件的I的同分异构体有________种(不考虑立体异构，不包括I)。

①具有相同的官能团　

②具有六元碳环结构　

③分子中有一个甲基

答案　(1)醛基、碳碳双键

(2)加成反应　消去反应

(3)2­甲基­1,3­丁二烯

解析　

常见的有机新信息

高考真题实战

1．(2018·北京高考)一种芳纶纤维的拉伸强度比钢丝还高，广泛用作防护材料。其结构片段如下图

下列关于该高分子的说法正确的是(　　)

A．完全水解产物的单个分子中，苯环上的氢原子具有不同的化学环境

B．完全水解产物的单个分子中，含有官能团—COOH或—NH2

C．氢键对该高分子的性能没有影响

答案　B

解析　芳纶纤维的结构片段中含肽键，完全水解产物的单个分子为

2．(2017·全国卷Ⅰ)下列生活用品中主要由合成纤维制造的是(　　)

A．尼龙绳  B．宣纸  C．羊绒衫  D．棉衬衣

答案　A

解析　纤维分为天然纤维及合成纤维，其中制造尼龙绳的聚酰胺属于合成纤维，A符合题意；宣纸、羊绒衫、棉衬衣都是由天然纤维制造而成，B、C、D不符合题意。

3．(2017·北京高考)聚维酮碘的水溶液是一种常用的碘伏类缓释消毒剂，聚维酮通过氢键与HI3形成聚维酮碘，其结构表示如下：

下列说法不正确的是(　　)

A．聚维酮的单体是

B．聚维酮分子由(m＋n)个单体聚合而成

C．聚维酮碘是一种水溶性物质

D．聚维酮在一定条件下能发生水解反应

答案　B

解析　A对：聚维酮通过氢键与HI3形成聚维酮碘，由聚维酮碘的结构可知，聚维酮是由经加聚反应生成的，故聚维酮的单体为。B错：由聚维酮碘的结构推知，聚维酮分子由(2m＋n)个单体聚合而成。C对：由聚维酮碘的结构可知，该物质含分子内氢键，易溶于水。D对：由聚维酮碘的结构可知，该结构中含有，故聚维酮在一定条件下能发生水解反应。

4．(2015·北京高考)合成导电高分子材料PPV的反应：

下列说法正确的是(　　)

答案　D

解析　生成PPV的同时还有小分子生成，该反应为缩聚反应，A项错误；聚苯乙烯中不含碳碳双键，B项错误；两种有机物中碳碳双键的数目不同，C项错误。

5．(2018·全国卷Ⅰ)化合物W可用作高分子膨胀剂，一种合成路线如下：

回答下列问题：

(1)A的化学名称为________。

(2)②的反应类型是________。

(3)反应④所需试剂、条件分别为________________。

(4)G的分子式为________。

(5)W中含氧官能团的名称是________。

(6)写出与E互为同分异构体的酯类化合物的结构简式(核磁共振氢谱为两组峰，峰面积比为1∶1)：______________________________。

答案　(1)氯乙酸　(2)取代反应

(3)乙醇/浓硫酸、加热

(4)C12H18O3　(5)羟基、醚键

解析　(1)根据A的结构简式可知A是氯乙酸。

(2)反应②中氯原子被—CN取代，属于取代反应。

(3)反应④是酯化反应，所需试剂和条件分别是乙醇/浓硫酸、加热。

(4)根据G的键线式可知其分子式为C12H18O3。

(5)根据W的结构简式可知分子中含氧官能团是醚键和羟基。

6．(2018·全国卷Ⅲ)近来有报道，碘代化合物E与化合物H在Cr—Ni催化下可以发生偶联反应，合成一种多官能团的化合物Y，其合成路线如下：

回答下列问题：

(1)A的化学名称是________。

(2)B为单氯代烃，由B生成C的化学方程式为____________________________。

(3)由A生成B、G生成H的反应类型分别是________、________。

(4)D的结构简式为____________________。

(5)Y中含氧官能团的名称为________。

(6)E与F在Cr—Ni催化下也可以发生偶联反应，产物的结构简式为__________________。

(7)X与D互为同分异构体，且具有完全相同官能团。X的核磁共振氢谱显示三种不同化学环境的氢，其峰面积之比为3∶3∶2。写出3种符合上述条件的X的结构简式____________________________________________。

答案　(1)丙炔

解析　

7．(2017·天津高考)2­氨基­3­氯苯甲酸(F)是重要的医药中间体，其制备流程图如下：

回答下列问题：

(1) 分子中不同化学环境的氢原子共有______种，共面原子数目最多为________。

(2)B的名称为________。写出符合下列条件B的所有同分异构体的结构简式

_____________________________________________________。

a．苯环上只有两个取代基且互为邻位

b．既能发生银镜反应又能发生水解反应

(3)该流程未采用甲苯直接硝化的方法制备B，而是经由①②③三步反应制取B，其目的是___________________________________________________。

(4)写出⑥的化学反应方程式：________________________________，该步反应的主要目的是________。

(5)写出⑧的反应试剂和条件：__________________；

F中含氧官能团的名称为_____________________________。

(6)在方框中写出以为主要原料，经最少步骤制备含肽键聚合物的流程。

　　答案　(1)4　13

解析　

8．(2017·北京高考)羟甲香豆素是一种治疗胆结石的药物，合成路线如下图所示：

已知：

 (1)A属于芳香烃，其结构简式是________。B中所含的官能团是________。

(2)C→D的反应类型是________。

(3)E属于酯类。仅以乙醇为有机原料，选用必要的无机试剂合成E，写出有关化学方程式：________________________________。

(5)以D和F为原料合成羟甲香豆素分为三步反应，写出有关化合物的结构简式：

D：________________　F：__________________

中间产物1：________________________　

中间产物2：________________________

答案　(1)　    硝基

(2)取代反应

(3)2C2H5OH＋O22CH3CHO＋2H2O、

2CH3CHO＋O22CH3COOH、CH3COOH＋

C2H5OHCH3COOC2H5＋H2O

解析　(1)A与浓HNO3、浓H2SO4的混酸在加热条件下反应生成B，B经还原生成C(C6H8N2)，A属于芳香烃，则其结构简式为。结合N原子守恒及羟甲香豆素的结构简式推知，B为二硝基苯，其结构简式为，所含官能团为硝基。