第5章碳杂键的形成
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第五章自由基反应5.1 自由基自由基是含有一个或多个未成对电子的物种,它是缺电子物种,但通常不带电,因此它们的化学性质与偶电子的缺电子物种——例如碳正离子和卡宾——很不相同。
“基”(radical)这个词来自拉丁语“根”。
“基”的概念最初用于代表贯穿于一系列反应始终保持不带电的分子碎片,而“自由基”(free radical)的概念最近才被创造出来,代表一个不与任何其他部分成键的分子碎片。
时至今日,“基”和“自由基”可以混用,但“基”在特定文献中依然保留了它的原意(例如,有机结构中的R基)。
5.1.1 稳定性本章讨论的大多数化学问题都涉及烷基自由基(·CR3)。
它是一个七电子、缺电子的物种,其几何构型可以看做一个较钝的三角锥,杂化类型兼有sp2和sp3成分,三角锥发生翻转所需能量很小。
实际操作中,你可以把烷基自由基看做sp2杂化的。
烷基自由基和碳正离子都是缺电子物种,能稳定碳正离子的结构因素同样能稳定烷基自由基。
烷基自由基可以被相邻的带孤对电子的杂原子或π键所稳定——正如它们稳定碳正离子时那样——且稳定性顺序为3°>2°>1°。
但是,在碳正离子和烷基自由基的能量趋势之间依然存在两个主要的区别:1.最外层含7个电子的C原子不如只含6个电子的C原子缺电子,因此烷基自由基不如相应的碳正离子能量高。
因此,极不稳定的芳基和1°烷基碳正离子从未观察到,但芳基和1°烷基自由基则相当常见。
2.对碳自由基而言,相邻的孤对、π键或σ键带来的额外稳定性不如碳正离子那么显著。
原因是:一个充满的AO或MO与一个碳正离子全空的AO之间的相互作用会将两个电子放置在一个能量降低的MO中,而一个充满的AO或MO与一个碳自由基半充满的AO之间的相互作用会将两个电子放置在一个能量降低的MO中,一个电子放置在一个能量升高的MO中。
尽管相邻的孤对、π键或σ键对碳自由基的稳定效果不如碳正离子,但若干个这些基团对自由基的稳定作用累积起来依然相当可观。
第五章进入合成有机高分子化合物的时代聚焦考纲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.了解加聚反应和缩聚反应的特点。
3.了解新型高分子材料的性能及其在高新技术领域中的应用。
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。
知识梳理一、有机高分子化合物的结构特点它们都是由简单的结构单元重复连接而成的。
例如聚乙烯是由成千上万个乙烯分子聚合而成的高分子化合物(1)链节:组成高分子的重复的结构单元。
如聚乙烯的链节为-CH2-CH2-(2)聚合度:每个高分子里的链节的重复次数。
用n表示。
(3)单体:能通过聚合反应合成高分子化合物的小分子物质。
如聚乙烯的单体为乙烯。
所以我们把高分子化合物叫做聚合物或者高聚物。
聚合物的平均相对分子质量=链节的相对质量×聚合度二、有机高分子化合物的分类三、加聚反应和缩聚反应的比较:四、判断高聚物的单体1、由加聚反应生成高聚物的单体的判断①凡链节的主碳链为两个碳原子,其单体必为一种。
将链节的两个半键闭全即为单体。
②凡链节中主碳链为4个碳原子,含有碳碳双键结构,单体为一种,属二烯烃:③凡链节中主碳链为4个碳原子,无碳碳双键结构,其单体必为两种,从主链中间断开后,再分别将两个半键闭合即得单体。
2、由缩聚反应生成高聚物的单体的判断从酯基中间断开,在羰基上加羟基,在氧原子上加氢原子得到羧酸和醇。
如:已知涤纶树脂的结构简式为判断合成涤纶树脂所需要单体的结构简式:____________和____________五、应用广泛的高分子材料材料名称功能高分子材料复合材料概念既具有传统高分子的机械性能,又具有某些特殊功能的高分子材料两种或两种以上材料组成的新型材料,分为基体和增强剂性能不同的功能高分子材料,具有不同的特征性质一般具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能应用用于制作高分子分离膜、人体器官等用于汽车工业、机械工业、体育用品、航空航天、人类健康等疑难点拨一、聚合反应聚合反应是指小分子互相作用生成高分子的反应。
第一节合成高分子化合物的基本方法[核心素养发展目标] 1.宏观辨识与微观探析:能根据单体的官能团差异理解加聚反应和缩聚反应的原理,从而认识高分子化合物的形成历程。
2.证据推理与模型认知:建立高聚物与单体间的相互推断的思维模型,能运用该思维模型进行高聚物与单体间的相互推断。
一、有机高分子化合物1.概念由许多小分子化合物通过共价键结合成的,相对分子质量很高(104~106)的一类化合物。
2.特点(1)相对分子质量很大,由于高分子化合物都是混合物,其相对分子质量只是一个平均值。
(2)合成原料都是低分子化合物。
(3)每个高分子都是由若干个重复结构单元组成的。
3.与高分子化合物有关的概念(1)单体:能够进行聚合反应形成高分子化合物的低分子化合物。
(2)链节:高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小单位。
(3)聚合度:高分子链中含有链节的数目,通常用n表示。
催化剂如:――→(4)聚合物的平均相对分子质量=链节的相对质量×n。
1.下列关于高分子化合物的说法中正确的是()A.高分子化合物的相对分子质量一般在几千至几万B.高分子化合物一般都是混合物C.聚乙烯有固定的熔点和沸点D.高分子化合物分子中只含C、H、O三种元素答案 B解析高分子化合物的相对分子质量在104以上,A错误;高分子化合物一般都是混合物,没有固定的熔、沸点,B正确,C错误;蛋白质属于高分子化合物,除含有C、H、O外,还含有N、P等元素,D错误。
2.下列属于有机高分子化合物的有________。
①油脂②蔗糖③蛋白质④淀粉⑤碳纤维⑥甘油⑦聚氯乙烯(PVC)⑧DNA和RNA⑨汽油答案③④⑦⑧有机高分子化合物与低分子有机物的区别有机高分子化合物低分子有机物相对分子质量高达10 000以上 1 000以下分子的基本结构若干重复结构单元组成单一分子结构性质物理、化学性质有较大差别二、加成聚合反应1.概念一定条件下,由含有不饱和键的化合物分子以加成反应形式结合成高分子化合物的反应,简称加聚反应。