德国化学家维勒人工合成出尿素,打破了有机化合物不能由人工合成的观念,开创了人工合成有机化合物的先例。通过人工合成有机化合物的途径,急剧增加了新物质的种类,为高科技发展、工农业生产和环境保护事业提供了各种各样的特定性能的新材料,促进了社会的不断发展,大大提高了人们的生活质量。
【重点难点】
重点: 1、通过乙酸乙酯合成途径的分析,了解简单有机化合物合成的基本思路。 2、了解常见高分子材料的合成反应,能举例说明高分子材料在生产生活和科技等领域的应用及发展。 3、了解单体、链节、聚合度、加聚反应、缩聚反应,了解高分子合成研究的一些课题。
难点: 1、在认识取代反应、加成反应、水解反应、氧化反应等简单的有机反应的基础上,分析从乙烯制取乙酸乙酯的合成路线,了解有机物合成的路线和方法。 2、从乙烯---乙醇---乙酸----乙酸乙酯的转化反应入手,体会有机化合物间存在转化关系。
【知识讲解】
一、简单有机物的合成 由于自然条件的限制,天然有机物往往难以满足生产、生活的需求,人们需要通过化学方法来合成新的有机化合物。在前面的学习中,我们知道,很多有机物之间是可以通过化学反应相互转化的,合成有机物就是要依据被合成物质的组成和结构特点,选择适合的有机化学反应和起始原料,精心设计并选择合理的合成方法和路线。从而使原料逐步转化为我们所需要合成的物质。 乙酸乙酯的合成 乙酸乙酯可以由乙酸和乙醇经酯化反应获得,而乙酸又是乙醛的氧化产物,乙醛又可以由乙醇氧化得到,乙烯与水发生加成反应可制备乙醇。因此,可以以乙烯为原料,按以下路线合成乙酸乙酯:
以上三种合成路线,从理论上看都能在一定条件下实现。在实际生产中,还要综合考虑原料来源、反应物利用率、反应速率、设备和技术条件、是否有污染物排放、生产成本等问题来选择最佳的合成路线。一定要注意避免产生对环境有危害的污染物,降低能量消耗,提高原子利用率。 思考: 若有甲酸(HCOOH)、乙酸(CH3COOH)、甲醇(CH3OH)和乙醇(CH3CH2OH)在一定条件下于同一反应体系中发生酯化反应,则理论上能生成几种酯?其中哪些是同分异构体? 分析: 依据酯化反应的规律,甲酸(HCOOH)分别和甲醇(CH3OH)、乙醇(CH3CH2OH)反应,可以生成两种酯,即HCOOCH3、HCOOCH2CH3;乙酸(CH3COOH)分别和甲醇(CH3OH)、乙醇(CH3CH2OH)反应,也可以生成两种酯,即CH3COOCH3、CH3COOCH2CH3。 上述酯中,其中HCOOCH2CH3、CH3COOCH3互为同分异构体。
二、有机高分子的合成
1、有机高分子化合物 有机高分子化合物是由小分子化合物通过聚合反应制得的。它们的相对分子质量都在几万到几千万之间,而小分子的相对分子质量很少上千。有机高分子材料是指用有机高分子化合物制成的材料。 有机合成材料的出现是对自然资源的一种补充,化学在有机合成材料的发展中起着重要的作用。 合成有机高分子是用化学方法合成的、相对分子质量高达几万及至几百万的有机化合物。塑料、合成纤维、合成橡胶 (统称为三大合成材料)等都是合成有机高分子。 合成塑料的品种很多,使用最多的是聚乙烯塑料和聚氯乙烯塑料。 合成纤维主要包括涤纶(的确良)、锦纶(尼龙)、腈纶等。其特点:强度高、弹性好、耐磨和耐化学腐蚀。但吸水性、透气性较差。 常用的合成橡胶有丁苯橡胶、顺丁橡胶和氯丁橡胶。其特点:具有高弹性、绝缘性、耐油和耐高温等性能。 2、有机高分子合成领域的现状及展望 为了满足科技、经济、国防事业发展对合成有机高分子材料的要求,在有机高分子合成领域中,化学工作者正研究和着力解决以下课题: (1)对重要的有机高分子材料继续进行改进和推广,使它们的性能不断提高,应用范围不断扩大。例如:导电高分子的发明和应用研究等。 (2)研究合成具有特殊功能的材料。如仿生高分子材料、智能高分子材料等。 (3)研制用于物质分离、能量转换的高分子膜。如能够把热能转换成电能的热电膜等。 (4)研制易分解的新型合成材料,防治废弃的合成材料造成的“白色污染”。如研制可降解塑料。
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