游建德
有機高分子化合物,是一類范圍很大、應用極廣的物質。它包括天然及合成的兩類,如蛋白質、淀粉、纖維素、天然橡膠、木質素等,都是天然的高分子化合物,廣泛存在于自然界;合成纖維、合成橡膠、合成樹脂都是合成高分子化合物,它們在人類生活中都有非常重要的地位。
加聚反應和縮聚反應是合成有機高分子化合物的基本反應,聚合反應方程式的書寫,以及聚合物單體結構簡式的推斷是有機化學的重難點,本文將對中學有機化學中哪些有機物或有機物間可發(fā)生加聚反應和縮聚反應及反應的機理進行初步的探討,并輔助鞏固練習,將對拓寬學生視野,培養(yǎng)創(chuàng)新思維,提高分析、推理能力大有幫助。
一、加聚反應和縮聚反應
(一)加聚反應——不飽和單體發(fā)生加成反應而聚合成高分子的反應叫加成聚合反應,簡稱加聚反應。
加聚反應主要有三類:
不同單體的加聚,若單體最簡式相同,那么加聚物與單體的最簡式也相同。
所以等質量單體、加聚物、單體與加聚物的混合物完全燃燒耗氧量相同。
不同單體的加聚,若單體最簡式不同,則另當別論。
(二)縮聚反應:單體間相互反應生成高分子的同時,還伴有小分子(如水、NH3、HCl等)生成,這樣的反應叫縮合聚合反應,簡稱縮聚反應。如酚醛樹脂的合成、氨基酸合成多肽、二元酸與二元醇生成高聚酯等。
注:縮聚反應的單體可以是同一種,也可以是不同種,但單體與縮聚物的最簡式一定不同。
縮聚反應主要類型:
一般地,凡含有─OH,─COOH,─NH2中的兩個或兩個以上官能團的化合物均可發(fā)生縮聚反應(同一化合物中的兩個官能團可相同,可不同)。
二、確定高聚物單體的方法和規(guī)律
主要方法和規(guī)律:一是先確定高聚物的種類,二是從加聚和縮聚反應機理出發(fā),分析鏈節(jié),恢復單體的不飽和鏈或官能團,從而判定單體的種類和數(shù)目。
1. 判斷加聚產(chǎn)物和縮聚產(chǎn)物
判斷有機高聚物單體時,首先判斷高聚物是加聚產(chǎn)物還是縮聚產(chǎn)物。判斷方法如下:
(1)高聚物的鏈節(jié)結構中,若主鏈全部是由碳原子形成的碳鏈,則一般是加聚產(chǎn)物;
(2)高聚物鏈節(jié)結構中,若主鏈上除碳原子外還含其他原子(如N、O等),則一般是縮聚產(chǎn)物。
2. 加聚產(chǎn)物單體的判斷
若鏈節(jié)中碳碳之間均以單鏈相連,那么從一頭起,每兩個碳原子間必有一個雙鍵,即為一種單體。只要碳原子不重復使用,這樣類推下去,有幾組碳碳單鍵就有幾種單體;若鏈節(jié)中有碳碳雙鍵,那么,雙鍵兩側的單鍵必為雙鍵,并由此可確定單體的種類及結構式。判斷加聚產(chǎn)物單體的方法如下:
(1)若鏈節(jié)的主鏈中僅含兩個碳原子(無其他原子)的聚合物,其合成單體必為一種,將兩個半鍵閉合即可。
(2)若鏈節(jié)的主鏈中僅有四個碳原子(無其他原子),且鏈節(jié)無雙鍵,這樣的聚合物的單體必為兩種,在正中間劃線斷開,隨后兩個半鍵閉合即可。
3. 縮聚產(chǎn)物單體的判斷