高中人教版 (新课标)第一节 合成高分子化合物的基本方法导学案及答案

合成高分子化合物的基本方法

1.了解有机合成的过程，掌握有机合成的基本原则；

2.了解逆合成分析法，通过简单化合物的逆合成分析，巩固烃、卤代烃、烃的含氧衍生物的性质及相互转化关系，并认识有机合成在人类生活和社会进步中的重大意义。初步学会设计合理的有机合成路线；

3.掌握碳链的增长与缩短、官能团的引入和转化的方法，加深对有机合成的关键步骤的认识。

知识点一.有机合成的过程

    1．有机合成的定义。

    有机合成是指利用简单、易得的原料，通过有机反应，生成具有特定结构和功能的有机物的过程。

    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。通常采用四个碳以下的单官能团化合物和单取代苯。

    （2）应尽量选择步骤最少的合成路线。为减少合成步骤，应尽量选择与目标化合物结构相似的原料。步骤越少，最后产率越高。

    （3）合成路线要符合“绿色环保”的要求。高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每一个原子，使之结合到目标化合物中，达到零排放。

    （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事实。综合运用有机反应中官能团的衍变规律及有关的提示信息，掌握正确的思维方法。有时则要综合运用顺推或逆推的方法导出最佳的合成路线。

    3．有机合成的任务。

    有机合成的任务包括目标化合物分子碳骨架的构建和官能团的引入与转化。

    4．有机合成的过程。

    有机合成的过程是利用简单的试剂作为基础原料，通过有机反应连上一个官能团或一段碳链，得到一个中间体；在此基础上利用中间体上的官能团，加上辅助原料，进行第二步反应，合成第二个中间体……经过多步反应，按照目标化合物的要求，合成具有一定碳原子数目、一定结构的目标化合物。其合成过程示意图如下：

知识点二. 有机合成的关键

    有机合成的关键是目标化合物分子的碳骨架的构建和官能团的引入与转化。

    1．碳骨架的构建。

    构建碳骨架是合成有机物的重要途径。构建碳骨架包括在原料分子及中间化合物分子中增长或缩短碳链、成环或开环等。

    （1）碳骨架增长。

    条件：有机合成所用的有机原料分子中所含碳原子数若小于目标物质的分子中的碳原子数，就需要增长碳链。

    （2）碳链的减短。

    条件：有机合成所用的有机原料分子中所含碳原子数大于目标物分子，就需要减短碳链。

    （3）开环反应。

    2．官能团的引入、消除和转化。

    有机合成的思路是通过有机反应构建目标化合物的分子骨架，并引入或转化所需的官能团。根据所学过的有机反应，应掌握有机物官能团的引人、消除和转化的各种方法。

   （1）官能团的引入。

   （2）官能团的消除。

     ①通过有机物加成可消除不饱和键；

     ②通过消去、氧化或酯化可消除羟基；

     ③通过加成或氧化可消除醛基；

     ④通过消去或取代可消除卤原子。

   （3）官能团的转变。

①利用官能团的衍生关系进行转变，如：

醇醛—→羧酸

②通过不同的反应途径增加官能团的个数，如：

     ③通过不同的反应，改变官能团的位置。

    官能团的转化是有机合成中常见的方法，卤代烃在官能团的转化中起着桥梁作用。因此要熟练记住有机物之间相互转化的关系图并能熟练运用。

知识点三.有机合成的方法——逆合成分析法

    1．有机合成的方法包括正向合成分析法和逆合成分析法等。

2．正向合成分析法是从已知的原料入手，找出合成所需要的直接或间接的中间体，逐步推向合成的目标有机物，其合成示意图是：

  基础原料    中间体    中间体  ------  目标化合物

3．逆合成分析法是在设计复杂化合物的合成路线时常用的方法。它是将目标化合物倒推一步寻找上一步反应的中间体，该中间体同辅助原料反应可以得到目标化合物，而这个中间体的合成与目标化合物一样，又可以由更上一步的中间体得到。依次倒推，最后确定最适宜的基础原料和最终的合成路线（如下图所示）：

  目标化合物    中间体    中间体  ------  基础原料

知识点四.有机合成路线的设计

   1．有机合成路线设计的程序。

    设计有机合成路线，可以从确定的某种原料分子开始，逐步经过碳链的连接和官能团的安装来完成。运用逆推法，优选最佳合成路线。在优选合成路线时，必须考虑是否符合绿色化学原理，以及合成操作是否安全可靠等问题。

    绿色合成的主要出发点是：有机合成中的原子经济性；原料的绿色化；试剂与催化剂的无公害性。

    2．有机合成题的解题思路。

    （1）首先要正确判断需合成的有机物的类别，它含有哪种官能团，与哪些知识和信息有关；

    （2）其次是根据现有的原料、信息和有关反应规律，尽可能合理地把目标化合物分成若干片断，或寻找官能团的引入、转化、保护方法，或设法将各片段拼接衍变，尽快找出合成目标化合物的关键；

    （3）最后将正向推导和逆向推导得出的若干个合成路线加以综合比较，选择出最佳的合成方案。

    其解题思路如下表：

类型一：逆合成分析法

例1 由乙烯合成草酸二乙酯，请写出各步合成的化学方程式。

解析:本题可用逆合成分析法解答，其思维过程概括如下：

  原料（乙烯）  →→  中间体  ←←  草酸二乙酯

    其逆合成路线分析的思路为：

由此确定可按以下6步合成草酸二乙酯。

   答案:

例2. 以为原料，并辅以Br2等其他试剂制取，写出有关反应的化学方程式，并注明反应条件（注：已知碳链末端的羟基能转化为羧基）。

 解析:这是一道有机合成题，适合用逆向合成法，首先比较一下原料和目的产物的区别和联系，用所学知识和题中所给条件实现不同部分的转化。

答案:

类型二. 有机框图题

例3 环己烯可以通过丁二烯与乙烯发生环化加成反应得到：

（也可表示为：）

实验证明，下列反应中反应物分子的环外双键比环内双键更容易被氧化：

现仅以丁二烯为有机原料，无机试剂任选，按下列途径合成甲基环己烷：

请按要求填空：

（1）A的结构简式是________；B的结构简式是________。

（2）写出下列反应的化学方程式和反应类型：

反应④________，反应类型________，反应⑤________，反应类型________。

解析:由合成途径和信息一可推知，A是由两分子丁二烯经下列反应制得的：；而由C的分子式C7H14O和第二个信息可知B为A的氧化产物，其结构简式为；C为B的加氢产物，结构简式应为，要得到，可先使C消去—OH而得到D（），再由D发生加成反应可得到甲基环己烷（）。

答案：

例4. 以石油裂解得到的乙烯和1，3-丁二烯为原料，经过下列反应合成高分子化合物H，该物质可用于制造以玻璃纤维为填料的增强塑料（俗称玻璃钢）。

请按要求填空：

（1）写出下列反应的反应类型：

反应①________，反应⑤________，反应⑧________。

（2）反应②的化学方程式是________________。

（3）反应③、④中有一反应是与HCl加成，该反应是________（填反应编号），设计这一步反应的目的是________，物质C的结构简式是________。

解析：一道框图合成题实际上就是一道推断题，解决此类问题方法最重要的是熟练掌握课本上有关反应原理，在加上题中所给条件，找到合适的突破口，一般能迅速解决。

答案: （1）加成反应  消去反应  取代反应

  （2）

  （3）③  保护A分子中不被氧化 

基础演练

一．选择题

1．下列对于有机高分子化合物的认识不正确的是（    ）

A．有机高分子化合物称为聚合物或高聚物，是因为它们大部分是由小分子通过聚合反应生成的

B．有机高分子化合物的相对分子质量很大，因而其结构复杂

C．对于一块高分子材料，n是一个整数值，因而它的相对分子质量是确定的

D．高分子材料可分为天然高分子材料和合成高分子材料 

2．（北京市东城区普通中学2015年5月高二化学有机化学基础练习题）不能使酸性KMnO4溶液褪色的是     （    ）

    A．乙烯          B．聚乙烯          C．丙烯          D．乙炔

3．人造象牙中，主要成分的结构是，它是通过加聚反应制得的，则合成人造象牙的单体是(     )

     A.  (CH3)2O         B. HCHO       C.CH3CHO     D.CH3OCH3

4．聚四氟乙烯可以作为不粘锅的内衬，其链节是

     A.        B.        C.        D.

5．下列单体中，在一定条件下能发生加聚反应生成的是(     )

    A.                  B.

C. CH3CH=CH2 和CH2=CH2                 D. CH3CH=CH2

6．下列高聚物必须是由两种单体缩聚而成的是 (      )

    A．             B．

C．                 D．

7．丁苯橡胶的结构简式如下：

合成这种橡胶的单体应是(   )

      ①              ②CH3—CH=CH—CH3   ③CH2=CH—CH=CH2

      ④                      ⑤

A．①②      B．④⑤      C．③⑤      D．①③

8．（北京市东城区普通中学2015年5月高二化学有机化学基础练习题）在以下所对应的各对化合物中，可作为高分子化合的单体的是(      )

A．和　

B．和

C．和　　

D．和

二．填空题

9．合成新型的弹性材料“丁苯吡橡胶”(结构简式如下)时用了三种单体。

这三种单质的结构简式是____________、____________、____________

10．工程塑料ABS树脂(结构简式如下)，合成时用了三种单体。ABS

式中C6H5是苯基，这三种单体的结构简式分别是____________  ____________  ____________

巩固提高

一．选择题

1.从溴乙烷制取1，2-二溴乙烷，下列转化方案中最好的是（　　 ）

2.合成结构简式为 的高聚物，其单体应是 （　　 ）

　　①苯乙烯　　 ②丁烯　　③丁二烯　　　④丙炔　　 ⑤苯丙烯

　　A.①②　　　 B.④⑤　　　　　 C.③⑤　　　　 D.①③

3.某物质的球棍模型如下图所示，关于该物质的说法不正确的是（ 　　）

　　A．该物质的结构简式为

　　B．该物质可以发生加成反应

　　C．该物质既可以与强酸反应也可以与强碱反应

　　D．该物质可以聚合成高分子物质

4.乙烯酮（CH2=C=O）在一定条件下能跟含活泼氢原子的化合物发生加成反应，反应的通式可表示为，试指出下列反应不合理的是（　 ）

　　A.CH2==C==O+HClCH3COCl

　　B.CH2==C==O+H2OCH3COOH

　　C.CH2==C==O+CH3CH2OHCH3COCH2CH2OH

　　D.CH2==C==O+CH3COOHCH3CO2O

5.有一种脂肪醇通过一系列反应可得丙三醇，这种醇可通过氧化、酯化、加聚反应而制得高聚物

　　，这种脂肪醇是（　 ）

　　A.CH3CH2CH2OH　　　　　 B.CH2=CHCH2OH 

　　C.　　　　D.

6.1 mol有机物甲，水解后得2molC2H6O和1molC2H2O4，该有机物是（　 　）

　　A.CH3OOCCH2COOC2H5　　　　　 B.C2H5OOCCOOC2H5

　　C.CH3COOCH2CH2COOCH3　　　 　D.CH3COOCH2COOC2H5

二．填空题

7．写出以CH2ClCH2CH2CH2OH为原料制备的各步反应方程式（必要的无机试剂自选）。

8．根据图示回答下列问题：

（1）写出A、E、G的结构简式：A________，E________，G________。

（2）反应②的化学方程式（包括反应条件）是________，反应④的化学方程式（包括反应条件）是________。

一.选择题

1．（北京市丰台区2014-2015学年高二第一学期期末测试化学试题）下列不属于高分子化合物的是(　　)

A．蛋白质　　　　　　      B．淀粉

C．硝化纤维               D．油脂

2．下列反应不属于聚合反应的是(　　)

3．(2015·菏泽高二质检)下列原料或制成的产品中，若出现破损不可以进行热修补的是(　　)

A．聚氯乙烯凉鞋

B．电木插座

C．自行车内胎(聚异戊二烯)

D．聚乙烯塑料膜

4．下列材料中，属于功能高分子材料的是(　　)

①高分子膜　②生物高分子材料　③导电高分子材料

④离子交换树脂　⑤医用高分子材料　⑥高吸水性树脂

A．仅①③⑤⑥       B．仅②④⑤⑥

C．仅②③④⑤       D．①②③④⑤⑥

5．下列物质中能发生加成、加聚和缩聚反应的有(　　)

6．下列高聚物中，由两种不同的单体通过缩聚反应制得的是(　　)

7．聚合物 (结构简式)可被人体吸收，常作为外科缝合手术的材料，该物质由下列哪种物质聚合而成(　　)

A．CH3CH(OH)COOH

B．HCOOCH2OH

C．HOCH2CH2COOH

D．HOCH(CH3)COOCH(CH3)CH2OH

8．（北京市丰台区2014-2015学年高二第一学期期末测试化学试题）某高聚物可表示为：

下列叙述不正确的是(　　)

A．该高聚物是通过加聚反应生成的

B．合成该高聚物的单体有三种

C．1 mol该物质能与1 mol H2加成，生成不含的物质

D．该高聚物能被酸性KMnO4溶液氧化。

9．尼龙­66是一种重要的合成纤维，它是由己二酸和己二胺[H2N—(CH2)6—NH2]以相等的物质的量在一定条件下聚合而成的，下列叙述中不正确的是(　　)

A．尼龙­66的结构简式是：

B．合成尼龙­66的反应属于缩合聚合反应

C．合成尼龙­66的反应基础是酯化反应

D．尼龙­66的长链结构中含有肽键

二．填空题

10．粘合剂M的合成路线如下图所示：

    完成下列填空：

（1）写出A和B的结构简式。A．________；B．________。

（2）写出反应类型。反应⑥________，⑦________。

（3）写出反应条件。反应②________，反应⑤________。

（4）反应③和⑤的目的是________。

（5）C的具有相同官能团的同分异构体共有________种。

（6）写出D在碱性条件下水解的反应方程式。

11．有机物A（C11H12O2）可调配果味香精。用含碳、氢、氧三种元素的有机物B和C为原料合成A。

 （1）有机物B的蒸气密度是同温同压下氢气密度的23倍。分子中碳、氢原子个数比为1∶3。有机物B的分子式为________。

 （2）有机物C的分子式为C7H8O，C能与钠反应，不与碱反应，也不能使Br2的CCl4溶液褪色。C的结构简式为________。

（3）已知两个醛分子间能发生如下反应：

（—R、—R＇表示氢原子或烃基）

用B和C为原料按如下路线合成A：

    ①上述合成过程中涉及的反应类型有________。（填写序号）

    a．取代反应    b．加成反应    c．消去反应    d．氧化反应    e．还原反应

    ②B转化成D的化学方程式为________。

    ③G和B反应生成A的化学方程式为________。

（4）F的同分异构体有多种，写出既能发生银镜反应又能发生水解反应，且苯环上只有一个取代基的所有同分异构体的结构简式：________。

_________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________

1．下列是各组物质作为单体，可以合成高分子化合物的是(     )

①丙烯酸 ②乙酸和乙二醇 ③氨基酸 ④乙二酸和乙二醇 ⑤乙二酸

A．①③       B．①②⑤       C．①③④       D．全部

2．下列叙述正确的是(     )

  A．单体的质量之和等于所生成高聚物的质量

B．单体为一种物质时，则单体发生加聚反应

C．缩聚反应的单体至少有两种

D．淀粉和纤维素都可用(C6H10O5)n表示，但聚合度不同，彼此不是同分异构体

3．关于高分子化合物                               的说法不正确的是

  A．一定是加聚产物             

B．  是通过酯化反应生成的产物

C.单体是HO－CH2－CH2－OH和HOOC－COOH

D．是缩聚反应

4．下列高聚物必须是由两种单体缩聚而成的是

A．  B．

C．      D．

5．某种具有较好耐热性、耐水性和高频电绝缘性的高分子化合物的结构片断为：

则生成该树脂的单体的种数和化学反应所属类型正确的是

A.1种，加聚反应              B.2种，缩聚反应

C.3种，加聚反应              D.3种，缩聚反应

6．某有机物通过加聚反应生成高聚物，还能水解生成两种有机物，则这种有机物的结构中一定具备的基团有

① －OH ②            ③           ④           ⑤      ⑥

    A．①②⑤       B．②③⑤       C．②④⑤       D．①②⑥

7．环氧乙烷（          ）与乙二醇作用控制两者的比例，可生成一系列双官能团的化

合物，称为多缩乙二醇醚。

                       ……

    这一系列化合物中，碳元素质量分数的最大值约为

    A．38.7%        B．54.5%       C．85.7%       D．92.3%

8．下面是一种线型高分子链的一部分：

由此分析，该高聚物的单体最少有几种

　A．4　　　 B．5　　　 C．6　　　D．7

二．填空题

9．蛋白质可以看作是氨基酸之间通过羧基（）和氨基（）脱水缩聚形成的，现有一蛋白质水解片断，如下式所示．

　　试判断构成它的单体都是哪些氨基酸?写出其结构简式：____________．

10．医用化学杂志曾报道，用聚乙交脂纤维材料C制作的缝合线比天然高分子材料的肠线为好。它的合成过程如下：

    A             B                              C

   （1）写出A的结构简式                                 

   （2）写出A制B的化学方程式                                             。

   （3）也可以由A直接制备C，写出其化学反应方程式，并指明反应类型

                                                                           。

本讲参考答案

基础演练

一．选择题

1．BC  2．B 3．B 4．B 5．A 6．D 7．D 8．D

二．填空题

9．CH2=CH-CH=CH2            

10．

，，

巩固提高

一．选择题

  1.D 2.D 3.A 4.C 5.B 6.B

二．填空题

7．（1）2CH2ClCH2CH2CH2OH+O22CH2ClCH2CH2CHO+2H2O

  （2）2CH2ClCH2CH2CHO+O22CH2ClCH2CH2COOH

8．（1）CH2＝CH2       

  （2）CH2ClCH2Cl+NaOHCH2＝CHCl+NaCl+H2O

  （3）加成反应缩聚反应（或聚合反应）

当堂检测

一 . 选择题

1.　D2.　B3.　B4.　D5.　B6.　D7.　A8.　C9.　C

二．填空题

10．（1）  CH2=CH-CN  CH2=CH—CH=CH2  C6H5CH=CH2

(2) 

11．⑴

⑵

家庭作业

1．C  2．D  3．A  4．CD  5．B  6．C  7．B  8．B

3．、、

2．

（1）HO－CH2－COOH

（2）2HO－CH2－COOH →                ＋ 2H2O

（3）n HO－CH2－COOH →                   ＋ n H2O     缩聚反应