例談四步模型法書寫縮聚反應(yīng)方程式

湖南 左傳鵬

縱觀近幾年高考有機化學(xué)試題，常以熱點新聞信息、新藥物和新材料的合成等為背景，以常見有機化合物的轉(zhuǎn)化為載體，考查學(xué)生的信息素養(yǎng)、分析和解決實際問題的能力。其中，縮聚反應(yīng)方程式的書寫因素材廣、陌生度大、書寫細(xì)節(jié)較多而體現(xiàn)出較高的區(qū)分度和較好的選拔功能，備受命題人的青睞。

一、縮聚反應(yīng)的概念和特點

縮合聚合反應(yīng)，是指具有兩個或兩個以上官能團的有機單體，相互反應(yīng)生成高分子化合物，同時產(chǎn)生小分子(如水、鹵化氫、醇等)的一類化學(xué)反應(yīng)，簡稱縮聚反應(yīng)。例如，人教版《選修5》中第101頁介紹了己二酸和乙二醇的縮聚反應(yīng)；第107頁介紹了苯酚與甲醛縮聚制備酚醛樹脂；第109頁介紹了對苯二甲酸與乙二醇縮聚制備聚酯纖維(滌綸)；第116頁習(xí)題中介紹了碳酸二甲酯與二酚類物質(zhì)縮聚合成聚碳酸酯以及利用乳酸催化聚合合成聚乳酸等。不難發(fā)現(xiàn)，發(fā)生縮聚反應(yīng)合成高聚物的單體分子應(yīng)至少含有兩個官能團，可以是由一種單體縮合聚合得到均聚物，也可以是由兩種或兩種以上的單體聚合得到共聚物。下面筆者結(jié)合高考實例介紹通過四步模型法書寫縮聚反應(yīng)化學(xué)方程式。

二、縮聚反應(yīng)的四步書寫模型

例1.[2016·四川卷·10題節(jié)選]高血脂嚴(yán)重影響人體健康，化合物E是一種臨床治療高血脂癥的藥物。E的合成路線略，回答問題：

X與Y發(fā)生縮聚反應(yīng)所得縮聚物的結(jié)構(gòu)簡式是__________。(經(jīng)推斷，X為對苯二甲酸，Y為乙二醇)

解析：二元酸與二元醇縮聚，可理解為發(fā)生了多次酯化反應(yīng)，遵循“酸脫—OH，醇脫—H”的斷鍵方式，n個對苯二甲酸與n個乙二醇分別脫下2n個羥基和2n個氫原子，組合為2n個H2O分子，從中拿出1個H2O分子拆開為端基，剩余2n-1個H2O分子，縮聚反應(yīng)方程式書寫如下：

綜合以上分析過程，可建立如下縮聚反應(yīng)化學(xué)方程式的四步書寫模型：

步驟要點第1步:明確單體斷鍵位置基于教材中常見反應(yīng)或題中所給新反應(yīng)信息,明確反應(yīng)原理,縮聚反應(yīng)本質(zhì)可視為多次取代反應(yīng),關(guān)鍵在于確定單體的斷鍵位置第2步:寫縮聚物和小分子書寫縮聚物(先不寫端基)和小分子,注意鏈節(jié)為最小重復(fù)單元第3步:拆小分子,加端基生成物中取出1個小分子,拆開作為縮聚物中的兩個端基第4步:檢查檢查聚合度、反應(yīng)條件是否有遺漏

三、縮聚反應(yīng)方程式書寫示例

1.二元酸與二元醇縮聚(詳見例1)2.羥基酸縮聚

例2.化合物A(C12H16O3)經(jīng)堿性水解、酸化后得到B和C(C8H8O2)。C的核磁共振氫譜表明含有苯環(huán)，且苯環(huán)上有2種氫原子。B經(jīng)過下列反應(yīng)后得到G，G由碳、氫、氧三種元素組成，相對分子質(zhì)量為172，元素分析表明，含碳55.8 %，含氫7.0 %，核磁共振氫譜顯示只有一個峰。

解析：建立四步書寫模型分析如下。

第1步：F為羥基酸，作為單體，含羥基和羧基兩種官能團，該縮聚反應(yīng)可理解為發(fā)生了多次酯化反應(yīng)，遵循“酸脫—OH，醇脫—H”的斷鍵方式。

第4步：檢查縮聚反應(yīng)方程式中聚合度和反應(yīng)條件是否有遺漏。

3.二元酯與二元醇縮聚

例3.[2016·全國卷Ⅰ·38題改編]秸稈(含多糖類物質(zhì))的綜合利用具有重要的意義。下面是以秸稈為原料合成聚酯類高分子化合物的路線(部分)：

寫出E→PET反應(yīng)的化學(xué)方程式：__________。

解析：建立四步書寫模型分析如下。

第1步：觀察題中所給新反應(yīng)(酯交換反應(yīng))，該反應(yīng)遵循“酯脫—OR2，醇脫—H”的斷鍵方式。

第4步：檢查縮聚反應(yīng)方程式中聚合度和反應(yīng)條件是否有遺漏。

4.酰氯與二元醇(酚)縮聚

例4．[2013·北京卷·25題節(jié)選]可降解聚合物P的合成路線如下(部分)：

解析：建立四步書寫模型分析如下。

第1步：觀察題目信息中新反應(yīng)，該反應(yīng)遵循“酰氯脫 —Cl，醇脫—H”的斷鍵方式。

第4步：檢查縮聚反應(yīng)方程式中聚合度和反應(yīng)條件是否有遺漏。

答案：

5.酚與醛縮聚

例5．以苯為主要原料，制取高分子材料N的部分流程如下：

(N)

解析：建立四步書寫模型分析如下。

第4步：檢查縮聚反應(yīng)方程式中聚合度和反應(yīng)條件是否有遺漏。

6.炔烴縮聚

例6.[2016·全國卷Ⅲ·38題節(jié)選]端炔烴在催化劑存在下可發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)，稱為Glaser反應(yīng)。

該反應(yīng)在研究新型發(fā)光材料、超分子化學(xué)等方面具有重要價值?；卮鹣铝袉栴}：

解析：建立四步書寫模型分析如下。

第1步：根據(jù)新反應(yīng)信息中端炔烴Glaser反應(yīng)方程式可知，該反應(yīng)遵循“炔烴脫端基H”的斷鍵方式。

第4步：檢查縮聚反應(yīng)方程式中聚合度和反應(yīng)條件是否有遺漏。