第五章 有机合成与推断
【高考目标定位】
考纲导引 1. 了解合成高分子的组成与结构特点，能依据简单合成高分子的结构分析其链节和单体。 2. 了解加聚、缩聚等有机反应的特点。 3. 了解新型高分子材料的性能及其在高分子技术领域中的应用。 4. 了解合成高分子化合物在发展经济、提高生活质量方面的贡献。 5. 关注有机化合物的安全和科学使用，认识有机化合物在生产、生活中的作用和对环境、健康产生的影响。
【考纲知识梳理】 一、高分子化合物概述 1．几个概念
（1）高分子化合物：有许多小分子化合物以共价键结合成的、相对分子质量很高（通常为10～10）的一类化合物。也称聚合物或高聚物。
（2）单体：用来合成高分子化合物的小分子化合物。
（3）链节：组成高分子链的化学组成和结构均可以重复的最小单位。也可称为最小结构单元，是高分子长链中的一个环节。
（4）链节数：高分子链节的数目，也称重复结构单元数。以n表示。 2．有机高分子化合物与低分子有机物的区别
（1）它们最大的不同是相对分子质量的大小。有机高分子化合物的相对分子质量一般高达10～10，而低分子有机物的相对分子质量在1000以下。
（2）低分子有机物的相对分子质量都有一个明确的数值，而高分子化合物的相对分子质量只是一个平均值。它是以低分子有机物作原料，经聚合反应得到各种相对分子质量不等的组成结构类似的混合物，没有固定的熔沸点。
（3）合成有机高分子的基本结构与低分子有机物的单一结构不同，它是由若干个重复结构单元组成的高
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考点梳理 1. 有机高分子化合物。 2. 单体与高聚物的互推规律 3. 合成高分子材料 4. 新型高分子材料 5. 有机合成与推断的原则 6. 有机合成中官能团的转化 7. 有机合成中碳骨架的构建方法。
分子。因此，由重复结构单元可以知道低分子有机物原料的组成与结构。
（4）由于高分子化合物与低分子有机物在相对分子质量和结构上的差异，它们在物理、化学性质上也有较大差别。
3．高分子化合物的分类
（1）按照高分子化合物的来源分类，可分为天然高分子化合物和合成高分子化合物。天然有机高分子化合物有淀粉、纤维素、蛋白质、天然橡胶。
（2）按照高分子化合物分子链分类，可分为线型高分子、支链型高分子和体型高分子。 （3）按照高分子化合物受热时的不同行为分类，可分为热塑性高分子和热固性高分子。
（4）按照高分子化合物的工艺性质和使用分类，可分为塑料、橡胶、纤维、涂料、黏合剂和密封材料。 二、高分子化合物的合成 1．聚合反应、加聚反应的概念
由相对分子质量小的化合物分子相互结合成相对分子质量大的高分子的反应叫做聚合反应。由不饱和的相对分子质量小的化合物分子一家成反映的形式结合成相对分子质量大的反应叫做加成聚合反应，简称加聚反应。 2．加聚反应的特点
（1）单体必须含有双键、叁键等不饱和键的化合物。例如：烯、二烯、炔、醛等含不饱和键的有机物。 （2）发生加聚反应的过程中，没有副产物生成。
（3）聚合物链节的化学组成跟单体的化学组成相同，聚合物的相对分子质量为单体相对分子质量的整数倍。
3．常见加聚反应的类型
（1）单聚反应：仅由一种单体发生的加聚反应。如:合成聚氯乙烯。
（2）共聚反应：由两种或两种以上单体发生的加聚反应。如：合成丁腈橡胶：nCH2=CH-CH=CH2 + nCH2=CH-CN [ CH2-CH=CH-CH2-CH-CH]n
4．加聚产物的判断和反推单体 （1）由单体推加聚物的方法是“拆双键法”。
（2）由加聚物推单体的方法是“收半键法”。即：高聚物→链节→半键还原，双键重现→正推验证。 ①凡链节的主链只有两个碳原子的高聚物，其合成单体必为一种，将两个半键闭合即可。如： CH3 CH3
[CH2-C]n 其单体是 CH2= C COOCH3 COOCH3
②凡链节主链上有四个碳原子，且链节无双键的高聚物，其单体必为两种，在正中央划线断开，然后两个
半键闭合即可。如：[CH2-CH2-CH-CH2]n的单体为CH2=CH2和CH3-CH=CH2两种。 CH3 ③凡链节主链上只有碳原子，并存在 C=C 结构的高聚物，其规律是：“凡双键，四个碳；无双键，两个碳”划线断开，然后将半键闭合，即单双键互换。如：[CH2-CH=C-CH2]n的单体是CH2=CH-C=CH2 CH3 CH3 5．缩聚反应的概念和特点
缩聚反应是指由一种或两种以上单体相互结合成聚合物，同时有小分子生成的反应。缩聚反应的特点是：①缩聚反应的单体往往是具有双官能团（如-OH、-COOH、－NH2、-X及活泼氢原子等）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（如H2O、NH3、HCl等）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；④含两个官能团的单体缩聚后呈现线型结构，含有三个官能团的单体缩聚后生成体型结构的聚合物；⑤写缩聚反应时，除单体物质的量与缩聚物结构式的下角标要一致外，也要注意生成小分子的物质的量。由一种单体进行缩聚反应，生成小分子的物质的量应为n-1；由两种单体进行缩聚反应，生成小分子物质的量应为2n-1。 6．缩聚反应的重要类型
二酸与二醇共聚型、羟基酸自聚型、氨基酸自聚型、氨基酸共聚型和酚醛缩聚型。 7．由单体推缩聚物的方法
将官能团书写在链端，酯化型缩聚是-OH、-COOH，去掉的-H和-OH结合成H2O，其余部分相连形成聚酯；氨基酸之间的缩聚是-NH、-COOH，
H
去掉的-H和-OH结合成H2O，其余部分相连形成多肽化合物；酚醛缩合是酚羟基的两个邻位H与甲醛分子中的O结合成H2O，其余部分相连形成酚醛树脂。 8．由缩聚物推单体的方法
可采用“切割法”断开羰基与氧原子间的共价键或断开羰基与氮原子间的共价键，然后在羰基上连上羟基，在氧或氮原子上连上氢原子。若是酚醛缩合型的高聚物，则在酚羟基的邻位上“切割”，其链节中的-CH2-来自于甲醛。 三、高分子化学反应的应用
合成高分子材料是以高分子化合物为基本原料，加入适当助剂，经过一定加工过程制成的材料。它包括常见的合成高分子材料和功能高分子材料。 1．常见的高分子材料
塑料、合成纤维、合成橡胶、涂料、黏合剂及密封材料。 2．功能高分子材料
（1）离子交换树脂用于分离提纯、硬水软化；
（2）医用高分子材料常见的包括硅橡胶、聚氨酯、聚丙烯、聚乙烯醇等。替代手术缝合线的是聚乳酸；人造心脏的原料是聚氨酯橡胶；一次性注射器外筒和柱塞得原料通常是聚丙烯；医用软管和各种导管常以硅橡胶、聚氨酯、聚四氟乙烯等为主要原料。
（3）高分子分离膜具有各种分离功能，高分子催化剂可以极大地改变化学反应速率。 3．研究高分子化学反应的意义
（1）通过改性，制备新的、更有用的材料。例：纤维素乙酰化、硝化等，可制得醋酸纤维素、硝酸纤维素等，可生产人造丝、清漆、炸药、薄膜、塑料；聚醋酸乙烯酯水解，可制得聚乙烯醇；橡胶硫化和防老化可改善性能，延长使用时间。
（2）研究高分子化学的反应，可了解高分子的结构与性能的关系，掌握导致聚合物降解、交联的各种因素和规律，从而防止老化，或利用降解反应处理废弃塑料、回收单体。 四、有机合成
1.有机合成基本要求
①原理正确、原料价廉；②途径简捷、便于操作；③条件适宜、易于分离。 2.烃及烃的衍生物的转化关系是解合成题的基础 烃及烃的衍生物相互转化的实质是官能团之间的转变： 烷烃烯烃炔烃卤代烃醇醛羧酸酯
五、有机合成的常规方法
1.官能团的引入和转换
（1）C=C的形成： ①一元卤代烃在强碱的醇溶液中消去HX；②醇在浓硫酸存在的条件下消去H2O；③二元卤代烃在锌粉存在的条件下消去X2；④烷烃的热裂解和催化裂化。
（2）C≡C的形成： ①二元卤代烃在强碱的醇溶液中消去两分子的HX；②一元卤代烯烃在强碱的醇溶液中消去HX；③实验室制备乙炔原理的应用。
（3）卤素原子的引入方法： ①烷烃的卤代（主要应用于甲烷）；②α-H的卤代（红磷做催化剂）；③烯烃、炔烃的加成（HX、X2）；④芳香烃与X2的加成；⑤芳香烃苯环上的卤代；⑥芳香烃侧链上的卤代；⑦醇与HX的取代；⑧烯烃与HO－Cl的加成。
（4）羟基的引入方法： ①烯烃与水加成；②卤代烃的碱性水解；③醛的加氢还原；④酮的加氢还原；⑤酯的酸性或碱性水解；⑥苯氧离子与酸反应；⑦烯烃与HO－Cl的加成。
（5）醛基或羰基的引入方法：①烯烃的催化氧化；②烯烃的臭氧氧化分解；③炔烃与水的加成；④醇的催化氧化。
（6）羧基的引入方法：①丁烷的催化氧化；②苯的同系物被酸性高锰酸钾溶液氧化；③醛的催化氧化；④酯的水解。⑤－CN的酸性水解；⑥肽、蛋白质的水解；⑦酰氨的水解。
（7）酯基的引入方法：①酯化反应的发生；②酯交换反应的发生。 （8）硝基的引入方法：硝化反应的发生。
（9）氰基的引入方法：①烯烃与HCN的加成；②炔烃与HCN的加成；③卤代烃与CN的取代。 （10）氨基的引入方法：①－NO2的还原；②－CN的加氢还原；③肽、蛋白质的水解。 2.碳链的增减
（1）增长碳链的方法：①卤代烃与金属钠反应；②烷基化反应；③C=O与格式试剂反应；④通过聚合反应；⑤羟醛缩合；⑥烯烃、炔烃与HCN的加成反应；⑦卤代烃在醇溶液中与NaCN的取代反应；⑧有机铜锂与卤代烃的反应。
（2）缩短碳链的方法：①脱羧反应；②烯烃的臭氧分解；③烯烃、炔烃被酸性高锰酸钾溶液氧化；④苯的同系物被酸性高锰酸钾溶液氧化；⑤烷烃的催化裂化。
3. 官能团的消除
⑴通过加成反应消除不饱和键。
⑵通过消去反应或氧化反应或酯化反应等消除羟基（—OH） ⑶通过加成反应或氧化反应等消除醛基（—CHO） 4. 有机物成环规律
类型 酯成环 （— C OO —） 醚键成环 （— O —） 肽键成环 不饱和烃小分子加成 5.官能团的衍变 (1)一元合成路线
R—CH═CH2 →卤代烃→一元醇→一元醛→一元羧酸→酯 (2)二元合成路线
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方式 二元酸和二元醇的酯化成环 酸醇的酯化成环 二元醇分子内脱水成环 二元醇分子间脱水成环 二元酸和二氨基化合物成环 氨基酸成环 双烯合成成环 三分子乙炔生成苯