第60講合成高分子有機(jī)合成路線設(shè)計【復(fù)習(xí)目標(biāo)】1.了解高分子的組成與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，能依據(jù)簡單高分子的結(jié)構(gòu)分析其鏈節(jié)和單體。2.了解加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)的含義。3.了解合成高分子在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用以及在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、提高生活質(zhì)量方面的貢獻(xiàn)。4.能根據(jù)常見官能團(tuán)的性質(zhì)和已知信息設(shè)計有機(jī)合成路線?？键c(diǎn)一合成高分子1.基本概念(1)單體：能夠進(jìn)行聚合反應(yīng)形成高分子的低分子化合物。(2)鏈節(jié)：高分子中化學(xué)組成相同、可重復(fù)的最小單元。(3)聚合度：高分子鏈中含有鏈節(jié)的數(shù)目?！疚⑺伎?】現(xiàn)有高聚物其鏈節(jié)是，單體是。提示：2.高分子的分類及性質(zhì)特點(diǎn)塑料、合成纖維、合成橡膠又被稱為三大合成材料。3.合成高分子的兩個基本反應(yīng)加聚反應(yīng)縮聚反應(yīng)概念由不飽和單體加成聚合生成高分子的反應(yīng)單體分子間通過縮合反應(yīng)生成高分子的反應(yīng)，生成縮聚物的同時，還伴有小分子的副產(chǎn)物(如水、氨、鹵化氫等)的生成單體特點(diǎn)含有雙鍵或三鍵的不飽和有機(jī)物含有兩個或兩個以上的反應(yīng)基團(tuán)(如－OH、－COOH、－NH2、－X等)產(chǎn)物特征高聚物與單體具有相同的組成，生成物一般為線型結(jié)構(gòu)生成高聚物和小分子，高聚物與單體有不同的組成【微思考2】按要求完成方程式(1)加聚反應(yīng)：氯乙烯合成聚氯乙烯的化學(xué)方程式為。(2)縮聚反應(yīng)：己二酸與乙二醇發(fā)生縮聚反應(yīng)的化學(xué)方程式為：。提示：(1)nCH2CHCl(2)nHOOC(CH2)4COOH＋nHOCH2CH2OH催化劑△＋(2n－1)H2O有機(jī)高分子材料的概述1.食品保鮮膜按材質(zhì)分為聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)等種類。PE保鮮膜可直接接觸食品，PVC保鮮膜則不能直接接觸食品，它對人體有潛在危害。下列有關(guān)敘述不正確的是()A.PE、PVC都屬于鏈狀高分子，受熱易熔化B.PE、PVC的單體都是不飽和烴，能使溴水褪色C.焚燒PVC保鮮膜會放出有毒氣體，如HClD.廢棄的PE和PVC均可回收利用以減少白色污染答案：B學(xué)生用書?第327頁2.四氯乙烯()是一種衣物干洗劑，聚四氟乙烯()是家用不粘鍋內(nèi)側(cè)涂層的主要成分。下列關(guān)于四氯乙烯和聚四氟乙烯的敘述正確的是()A.它們都可以由乙烯發(fā)生加成反應(yīng)得到B.它們的分子中都不含氫原子C.四氯乙烯對油脂有較好的溶解作用，聚四氟乙烯的化學(xué)性質(zhì)比較活潑D.它們都能發(fā)生加成反應(yīng)，都能使酸性高錳酸鉀溶液褪色答案：B解析：兩種物質(zhì)均無法由乙烯發(fā)生加成反應(yīng)制得，故A錯誤；二者都只含C和鹵素原子，故B正確；聚四氟乙烯中不含碳碳不飽和鍵，性質(zhì)較穩(wěn)定，故C錯誤；聚四氟乙烯中不含碳碳雙鍵，不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，故D錯誤。聚合方程式的書寫3.按要求完成下列加聚反應(yīng)方程式。(1)nCH2CH－CH3催化劑。(2)nCH2CH－CHCH2催化劑。(3)nCH2CH2＋催化劑。答案：(1)(2)CH2－CHCH－CH2(3)4.按要求完成下列縮聚反應(yīng)方程式。(1)nHOCH2－CH2OH＋nHOOC－COOH催化劑。(2)nHOCH2－CH2－COOH催化劑△(3)nH2N－CH2COOH催化劑(4)nH2NCH2COOH＋催化劑。(5)nHCHO＋n。答案：(1)＋(2n－1)H2O(2)＋(n－1)H2O(3)＋(n－1)H2O(4)＋(2n－1)H2O(5)＋(n－1)H2O1.加聚反應(yīng)的書寫方法(1)單烯烴型單體加聚時，“斷開雙鍵，鍵分兩端，添上括號，右下寫n”。(2)二烯烴型單體加聚時，“單變雙，雙變單，破兩頭，移中間，添上括號，右下寫n”。(3)含有一個雙鍵的兩種單體聚合時，“雙鍵打開，中間相連，添上括號，右下寫n”。2.縮聚反應(yīng)的書寫方法與加成聚合物結(jié)構(gòu)簡式寫法有點(diǎn)不同，縮聚物結(jié)構(gòu)簡式要在方括號外側(cè)寫出鏈節(jié)余下的端基原子或原子團(tuán)，而加聚物的端基不確定，通常用橫線“－”表示。單體的判斷5.下列說法不正確的是()A.酚醛樹脂屬于熱塑性塑料B.結(jié)構(gòu)為…－CHCH－CHCH－CHCH－…的高分子，其單體是乙炔C.有機(jī)硅聚醚()可由單體和縮聚而成D.某塑料為，它的單體有3種答案：A解析：酚醛樹脂屬于熱固性塑料，A項錯誤；高分子…－CHCH－CHCH－CHCH－…的結(jié)構(gòu)簡式可以表示為CHCH，其單體為CH≡CH，B項正確。塑料的單體為CH2CH2、、三種，D項正確。學(xué)生用書?第328頁高聚物單體的推斷方法1.加聚產(chǎn)物的主鏈一般全為碳原子，按“凡雙鍵，四個碳；無雙鍵，兩個碳”的規(guī)律畫線斷鍵，然后半鍵閉合、單雙鍵互換。如的單體為CH2CH2和CH2CHCN，的單體為CH2CHCH3和CH2CH－CHCH2。2.縮聚產(chǎn)物的鏈節(jié)中不全為碳原子，一般有“”“”等結(jié)構(gòu)，在或畫線處斷鍵，碳原子上連－OH，氧原子或氮原子上連－H，即得單體。考點(diǎn)二有機(jī)合成路線的設(shè)計1.有機(jī)合成的基本思路2.有機(jī)合成路線的分析方法方法流程逆合成分析法目標(biāo)產(chǎn)物→中間產(chǎn)物→原料正合成分析法原料→中間產(chǎn)物→目標(biāo)產(chǎn)物綜合比較法原料→中間產(chǎn)物←目標(biāo)產(chǎn)物3.正確解答有機(jī)合成的關(guān)鍵(1)熟練掌握常見官能團(tuán)的性質(zhì)特點(diǎn)。(2)用好已知新信息。(3)注意有機(jī)合成反應(yīng)順序的選擇，官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化和保護(hù)。4.官能團(tuán)的保護(hù)與恢復(fù)(1)碳碳雙鍵：在氧化其他基團(tuán)前可以利用其與HCl等的加成反應(yīng)將其保護(hù)起來，待氧化后再利用消去反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)樘继茧p鍵。HOCH2CHCHCH2OHHOCH2CH2CHClCH2OHHOOC－CHCH－COOH(2)酚羥基：在氧化其他基團(tuán)前可以用NaOH溶液或CH3I保護(hù)。(3)醛基(或酮羰基)：在氧化其他基團(tuán)前可以用乙醇(或乙二醇)加成保護(hù)。①。②。(4)氨基：在氧化其他基團(tuán)前可以用醋酸酐將氨基轉(zhuǎn)化為酰胺，然后再水解轉(zhuǎn)化為氨基。學(xué)生用書?第329頁。(5)醇羥基、羧基可以成酯保護(hù)。根據(jù)已知信息和官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化設(shè)計合成路線1.請設(shè)計合理方案，以苯甲醇()為主要原料合成(無機(jī)試劑及有機(jī)溶劑任用)。已知：①；②R－CNR－COOH。答案：濃硫酸△解析：將目標(biāo)分子拆解成兩個，結(jié)合已知信息，苯甲醇催化氧化為苯甲醛，苯甲醛先與HCN加成，再在酸性條件下水解，即可得到。2.以CH2CHCH2OH為主要原料(其他無機(jī)試劑任選)設(shè)計CH2CHCOOH的合成路線流程圖(已知CH2CH2可被氧氣催化氧化為)，并通過此題的解答，總結(jié)設(shè)計有機(jī)合成路線需注意的情況(至少寫2條)。答案：CH2CHCH2OHCH3CHClCH2OHCH3CHClCOOHCH2CHCOONaCH2CHCOOH；選擇合適的反應(yīng)條件、要注意官能團(tuán)的保護(hù)解析：以CH2CHCH2OH為主要原料合成CH2CHCOOH，CH2CHCH2OH可先和HCl發(fā)生加成反應(yīng)，保護(hù)碳碳雙鍵，再利用強(qiáng)氧化劑將醇羥基氧化為羧基，最后結(jié)合鹵代烴的消去引入碳碳雙鍵；在選擇合成路線時，需要選擇合適的反應(yīng)條件，同時注意官能團(tuán)的保護(hù)，上述流程中用強(qiáng)氧化劑氧化羥基生成羧基時需要防止碳碳雙鍵被氧化，故需要先保護(hù)碳碳雙鍵。從有機(jī)合成路線圖中提取信息設(shè)計合成路線3.沙羅特美是一種長效平喘藥，其合成的部分路線如圖：請寫出以、(CH3)2C(OCH3)2、CH3NO2為原料制備的合成路線流程圖(無機(jī)試劑任用，合成路線流程圖示例見本題題干)。答案：解析：根據(jù)已知的流程圖可推知，若要制備，則需將與(CH3)2C(OCH3)2發(fā)生取代反應(yīng)得到，再與CH3NO2反應(yīng)得到，再利用羥基的消去反應(yīng)引入碳碳雙鍵，將碳碳雙鍵與硝基通過加氫最終生成目標(biāo)產(chǎn)物，合成路線見答案。1.(2024·河北卷)高分子材料在生產(chǎn)、生活中得到廣泛應(yīng)用。下列說法錯誤的是()A.線型聚乙烯塑料為長鏈高分子，受熱易軟化B.聚四氟乙烯由四氟乙烯加聚合成，受熱易分解學(xué)生用書?第330頁C.尼龍66由己二酸和己二胺縮聚合成，強(qiáng)度高、韌性好D.聚甲基丙烯酸酯(有機(jī)玻璃)由甲基丙烯酸酯加聚合成，透明度高答案：B解析：線型聚乙烯塑料具有熱塑性，受熱易軟化，A正確；聚四氟乙烯由四氟乙烯加聚合成，具有一定的熱穩(wěn)定性，受熱不易分解，B錯誤；尼龍66即聚己二酰己二胺，由己二酸和己二胺縮聚合成，強(qiáng)度高、韌性好，C正確；聚甲基丙烯酸酯由甲基丙烯酸酯加聚合成，又名有機(jī)玻璃，說明其透明度高，D正確。2.(2024·新課標(biāo)卷)一種點(diǎn)擊化學(xué)方法合成聚硫酸酯(W)的路線如下所示：下列說法正確的是()A.雙酚A是苯酚的同系物，可與甲醛發(fā)生聚合反應(yīng)B.催化聚合也可生成WC.生成W的反應(yīng)③為縮聚反應(yīng)，同時生成D.在堿性條件下，W比聚苯乙烯更難降解答案：B解析：同系物之間的官能團(tuán)的種類與數(shù)目均相同，雙酚A有2個羥基，故其不是苯酚的同系物，A不正確；題干中兩種有機(jī)物之間通過縮聚反應(yīng)生成W，根據(jù)題干中的反應(yīng)機(jī)理可知，也可以通過縮聚反應(yīng)生成W，B正確；生成W的反應(yīng)③為縮聚反應(yīng)，同時生成(CH3)3SiF，C不正確；W為聚硫酸酯，酯類物質(zhì)在堿性條件下可以發(fā)生水解反應(yīng)，因此，在堿性條件下，W比聚苯乙烯易降解，D不正確。3.(2023·新課標(biāo)卷)光學(xué)性能優(yōu)良的高分子材料聚碳酸異山梨醇酯可由如下反應(yīng)制備。下列說法錯誤的是()A.該高分子材料可降解B.異山梨醇分子中有3個手性碳C.反應(yīng)式中化合物X為甲醇D.該聚合反應(yīng)為縮聚反應(yīng)答案：B解析：該高分子材料中含有酯基，可以降解，A正確；異山梨醇中四處的碳原子為手性碳原子，故異山梨醇分子中有4個手性碳，B錯誤；由制備反應(yīng)方程式可知，反應(yīng)式中生成的X為甲醇，C正確；該反應(yīng)在生產(chǎn)高聚物的同時還有小分子的物質(zhì)生成，屬于縮聚反應(yīng)，D正確。4.(2024·安徽卷節(jié)選)化合物I是一種藥物中間體，可由下列路線合成(Ph代表苯基，部分反應(yīng)條件略去)：已知：ⅰ)ⅱ)RMgX易與含活潑氫化合物(HY)反應(yīng)：RMgX＋HYRH＋，HY代表H2O、ROH、RNH2、RC≡CH等。參照上述合成路線，設(shè)計以和不超過3個碳的有機(jī)物為原料，制備一種光刻膠單體的合成路線(其他試劑任選)。答案：濃硫酸解析：根據(jù)題目給出的流程，先將原料中的羰基還原為羥基，后利用濃硫酸脫水生成碳碳雙鍵，隨后將物質(zhì)與Mg在無水醚中反應(yīng)生成中間產(chǎn)物，后再與CF3COCF3在無水醚中反應(yīng)再水解生成目標(biāo)化合物，具體的流程見答案。學(xué)生用書?第331頁反應(yīng)類型官能團(tuán)、有機(jī)物(或類別)試劑、反應(yīng)條件加成反應(yīng)碳碳雙鍵或碳碳三鍵X2(X＝Cl、Br，后同)，H2，HX，H2O(后三種需要催化劑)取代反應(yīng)飽和烴X2(光照)苯X2(FeX3作催化劑)；濃硝酸(濃硫酸作催化劑)酯H2O(稀硫酸作催化劑，加熱)；NaOH溶液(加熱)－OH羧酸(濃硫酸作催化劑，加熱)氧化反應(yīng)C2H5OHO2(Cu或Ag作催化劑，加熱)CH2CH2或C2H5OH酸性KMnO4溶液消去反應(yīng)醇羥基(有β-H)濃硫酸作催化劑，加熱－X(有β-H)NaOH醇溶液，加熱加聚反應(yīng)碳碳雙鍵、碳碳三鍵催化劑縮聚反應(yīng)含有兩個或兩個以上能發(fā)生縮聚反應(yīng)的官能團(tuán)催化劑1.4-溴甲基-1-環(huán)己烯的一種合成路線如下：下列說法正確的是()A.化合物W、X、Y、Z中均有一個手性碳原子B.①②③的反應(yīng)類型依次為加成反應(yīng)、還原反應(yīng)和消去反應(yīng)C.由化合物Z一步制備化合物Y的轉(zhuǎn)化條件是NaOH的水溶液，加熱D.化合物Y先經(jīng)酸性高錳酸鉀溶液氧化，再與乙醇在濃硫酸催化下酯化可制得化合物X答案：C解析：化合物X、Y、Z連接支鏈的碳原子為手性碳原子，化合物W中沒有手性碳原子，A錯誤；1，3-丁二烯與丙烯酸乙酯加成生成X，X發(fā)生還原反應(yīng)生成Y，Y發(fā)生取代反應(yīng)生成Z，B錯誤；由化合物Z一步制化合物Y，應(yīng)在NaOH的水溶液中進(jìn)行，發(fā)生水解反應(yīng)，C正確；Y中含有碳碳雙鍵，可被酸性高錳酸鉀溶液氧化，D錯誤。2.甲基丁香酚G()可用作食用香精，某小組設(shè)計的制備甲基丁香酚的流程如下：已知：Ⅰ.A的分子式為C3H4O，A可與溴水發(fā)生加成反應(yīng)，也能發(fā)生銀鏡反應(yīng)；Ⅱ.R－COOH；Ⅲ.R－CHCH2R－CH2－CH2Br；Ⅳ.R－CH2－R'，碳碳雙鍵在此條件下也可被還原?；卮鹣铝袉栴}：(1)K中所含官能團(tuán)的名稱是。(2)B→C、E→F、H→K的反應(yīng)類型分別是、、。(3)完成下列各步的化學(xué)方程式并指明反應(yīng)類型。①(ⅰ)；反應(yīng)類型。③；反應(yīng)類型。④；反應(yīng)類型。⑥；反應(yīng)類型。答案：(1)醚鍵(2)取代反應(yīng)還原反應(yīng)取代反應(yīng)(3)①(ⅰ)CH2CHCHO＋2[Ag(NH3)2]OH△CH2CHCOONH4＋2Ag↓＋3NH3＋H2O氧化反應(yīng)③＋CH2＋HCl取代反應(yīng)④＋HBr加成反應(yīng)⑥＋NaOH＋NaBr＋H2O消去反應(yīng)課時測評60合成高分子有機(jī)合成路線設(shè)計對應(yīng)學(xué)生(時間：45分鐘滿分：60分)(本欄目內(nèi)容，在學(xué)生用書中以獨(dú)立形式分冊裝訂！)選擇題1－8題，每小題5分，共40分。1.下列對有機(jī)高分子的認(rèn)識正確的是()A.有機(jī)高分子被稱為聚合物或高聚物，是因為它們大部分是由高分子通過聚合反應(yīng)得到的B.有機(jī)高分子的相對分子質(zhì)量很大，因而其結(jié)構(gòu)很復(fù)雜C.對于一塊高分子材料來說，n是一個整數(shù)值，因而它的相對分子質(zhì)量是確定的D.高分子材料可分為天然高分子材料和合成高分子材料兩大類答案：D解析：高分子主要是由小分子通過聚合反應(yīng)形成的，故A錯誤；有機(jī)高分子的相對分子質(zhì)量很大，但與結(jié)構(gòu)無關(guān)，有的簡單，有的復(fù)雜，故B錯誤；對于一塊高分子材料，n是一個整數(shù)值，由于n不確定，所以它的相對分子質(zhì)量也不確定，故C錯誤。2.聚乙烯(CH2－CH2)可用于制作食品包裝袋，在一定條件下可通過乙烯的加聚反應(yīng)生成聚乙烯，下列說法正確的是()A.等質(zhì)量的乙烯和聚乙烯燃燒時，聚乙烯消耗的氧氣多B.工業(yè)合成的聚乙烯高分子的聚合度是相同的C.乙烯和聚乙烯都能使溴水褪色D.聚乙烯鏈節(jié)中碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與其單體中碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相等答案：D解析：乙烯是聚乙烯的單體，它們的最簡式相同，都是CH2，故含C和H的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別相等，則等質(zhì)量的二者燃燒時消耗氧氣的量相同，故A錯誤、D正確；工業(yè)上用乙烯合成聚乙烯時，所得高分子的聚合度一般不等，故B錯誤；乙烯中含有碳碳雙鍵，能使溴水褪色，聚乙烯中不含碳碳雙鍵，不能使溴水褪色，故C錯誤。3.高分子M廣泛用于牙膏、牙科黏合劑等口腔護(hù)理產(chǎn)品，合成路線如圖：下列說法錯誤的是()A.試劑a是甲醇，B分子中可能共平面的原子最多有8個B.化合物B不存在順反異構(gòu)體C.化合物C的核磁共振氫譜有一組峰D.合成M的聚合反應(yīng)是縮聚反應(yīng)答案：D解析：根據(jù)題意推知B為CH2CHOCH3，C為，B與C發(fā)生加聚反應(yīng)合成M，故D錯誤。4.PBS是一種新型的全生物降解塑料，它是以丁二醇(C4H10O2)和丁二酸(C4H6O4)合成的聚酯加工而成，其結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法正確的是()A.丁二醇和丁二酸均可以發(fā)生消去反應(yīng)B.PBS和PE(聚乙烯)塑料均屬于加聚反應(yīng)的產(chǎn)物C.若不考慮立體異構(gòu)和兩個羥基同時連在同一個碳原子上的結(jié)構(gòu)，則丁二醇共有6種結(jié)構(gòu)D.1，4-丁二醇()能被酸性KMnO4溶液氧化生成丁二酸，二者互為同系物答案：C解析：丁二酸不能發(fā)生消去反應(yīng)，A項錯誤；乙烯發(fā)生加聚反應(yīng)生成PE(聚乙烯)，丁二醇與丁二酸縮聚生成PBS和水，B項錯誤；若不考慮立體異構(gòu)和兩個羥基同時連在同一個碳原子上的結(jié)構(gòu)，則丁二醇有、、、、、，共有6種結(jié)構(gòu)，C項正確；丁二醇可以被酸性高錳酸鉀溶液氧化生成丁二酸，但丁二醇含有羥基，而丁二酸含有羧基，二者結(jié)構(gòu)不相似，不互為同系物，D項錯誤。5.塑料垃圾PE在空氣、水和陽光的存在下，五氧化二鈮(Nb2O5)作催化劑時只需要40h就能100％轉(zhuǎn)化為CO2，隨后這些CO2在光的誘導(dǎo)下轉(zhuǎn)化為有價值的“C2燃料”，轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示。下列敘述錯誤的是()A.工業(yè)生產(chǎn)PE的加聚反應(yīng)為nCH2CH2催化劑CH2－CH2B.該轉(zhuǎn)化的總反應(yīng)為CH2－CH2＋nO2nCH3COOHC.“C2燃料”可以分別與H2、C2H5OH發(fā)生加成反應(yīng)、酯化反應(yīng)D.“C2燃料”與甲酸甲酯、羥基乙醛互為同分異構(gòu)體答案：C解析：由題中“C2燃料”的球棍模型知，“C2燃料”為乙酸，由題圖可知該轉(zhuǎn)化的反應(yīng)物有聚乙烯、氧氣，在陽光、水和催化劑作用下，反應(yīng)生成乙酸，總反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH2－CH2＋nO2nCH3COOH，B項正確；CH3COOH不能與H2發(fā)生加成反應(yīng)，C項錯誤；CH3COOH、HCOOCH3、HOCH2CHO的分子式均為C2H4O2，三者互為同分異構(gòu)體，D項正確。6.聚乳酸是一種新型的生物可降解高分子材料，其合成路線如下：下列說法錯誤的是()A.m＝n－1B.聚乳酸分子中含有兩種官能團(tuán)C.1mol乳酸與足量的Na反應(yīng)生成1molH2D.兩分子乳酸反應(yīng)能夠生成含六元環(huán)的分子答案：B解析：根據(jù)氧原子守恒可得：3n＝2n＋1＋m，則m＝n－1，A正確；聚乳酸分子中含有三種官能團(tuán)，分別是羥基、羧基、酯基，B錯誤；1個乳酸分子中含有1個羥基和1個羧基，則1mol乳酸和足量的Na反應(yīng)生成1molH2，C正確；乳酸分子中含有羥基和羧基，則兩分子乳酸可以反應(yīng)生成含六元環(huán)的分子()，D正確。7.(2024·安徽卷)D-乙酰氨基葡萄糖(結(jié)構(gòu)簡式如下)是一種天然存在的特殊單糖。下列有關(guān)該物質(zhì)說法正確的是()A.分子式為C8H14O6NB.能發(fā)生縮聚反應(yīng)C.與葡萄糖互為同系物D.分子中含有σ鍵，不含π鍵答案：B解析：由該物質(zhì)的結(jié)構(gòu)可知，其分子式為C8H15O6N，故A錯誤；該物質(zhì)結(jié)構(gòu)中含有多個醇羥基，能發(fā)生縮聚反應(yīng)，故B正確；結(jié)構(gòu)相似，組成相差若干個CH2原子團(tuán)的化合