【高分子化合物】亦称“大分子化合物”或“高聚物”。分子量可高达数千乃至数百万以上。可分为天然高分子化合物和合成高分子化合物两大类。天然高分子化合物如蛋白质、核酸、淀粉、纤维素、天然橡胶等。合成高分子化合物如合成橡胶、合成树脂、合成纤维、塑料等。按结构可分为链状的线型高分子化合物(如橡胶、纤维、热塑性塑料)及网状的体型高分子化合物(如酚醛塑料、硫化橡胶)。合成高分子化合物根据其合成时所经反应的不同,又可分为加聚物和缩聚物。加聚物是经加聚反应生成的高分子化合物。如聚乙烯 、聚氯乙烯 聚丙烯 等。缩聚物是经缩聚反应生成的高分子化合物。如酚醛塑料、尼龙66等。
三、有机化学的反应类型
【自由基反应】化合物中键的断裂以对称的方式(即均裂),产生带有单个价电子的原子或基团称作自由基(即游离基)这个阶段叫“引发”。由“引发”阶段产生的自由基与反应体系中电子完全配对的分子反应,生成新的分子和新的自由基。如甲烷和卤素生成一卤甲烷的取代反应:
链引发:X∶X X? ?X
链锁反应:X? H∶CH3→?CH3 H∶X
X∶X ?CH3→X∶CH3 ?X
终止:X? ?X→X∶X
H3C? ?CH3→H3C∶CH3
X? ?CH3→X∶CH3
自由基反应通常在气相、高温或光照下进行。若在液相进行,不受反应介质的影响。
【离子型反应】通过共价键的异裂而发生的反应叫离子型反应。如:
R|∶X OH-→R-OH ∶X-
卤代烷水解,醇的卤代,芳香烃及其衍生物的硝化、磺化、卤代反应等。烯烃双键上的加成,酯的水解,醛和酮的加成等多是离子型反应。如取代反应:
(CH3)3CBr (CH3)3C (CH3)3COH
在离子型反应中,不一定形成碳正(或负)离子中间产物。另外,在不同条件下,许多反应既可以按离子型历程进行,也可以按自由基历程进行。如乙烯和氯气反应:在温度363~403K的气相条件下,该反应按自由基历程进行。CH2=CH2 Cl? →CH2Cl—CH2?CH2Cl—CH2? Cl2→CH2ClCH2Cl Cl?若用CH2ClCH2Cl作溶剂,FeCl3为催化剂,在温度约343K的液相条件下,这个反应按离子型历程进行:
【亲电反应】缺电子试剂(亲电试剂)进攻反应物电子云密度较大的部位而引起的反应叫亲电反应。如:
【亲核反应】亲核试剂与有机物的反应叫做亲核反应。如丙酮和氢氰酸的加成反应。
【取代反应】有机物分子中的一种原子或原子团被其它原子或原子团所代替的反应叫取代反应。根据反应历程,可将取代反应分成以下几类:
自由基反应H3C—H Cl?→CH3Cl H?
亲核反应CH3-CH2-OH Br-
CH3-CH2-Br OH-
亲电反应C6H6 N C6H5NO2 H
【硝化反应】简称硝化,一般是指向有机物分子中引入硝基的反应。通常是合成炸药、合成染料、合成药物的重要反应。硝化剂常用浓硝酸和浓硫酸的混和物。苯及其衍生物的硝化是常见的重要的硝化反应。
C6H6 HO-NO2 C6H5-NO2 H2O
甲基是邻对位定位基,所以甲苯的硝化生成2,4,6-三硝基甲苯,而且比苯的硝化容易进行。
【卤化反应】简称卤化,通常是指向有机物分子中引入卤素原子,形成C-X键的反应。卤化可以通过取代反应卤代反应来进行,也可以通过加成反应来进行。很多烃及其衍生物都能发生卤化反应。例如:
【磺化反应】简称磺化,通常是指向有机物分子中引入磺酸基的反应。磺化可分为直接磺化和间接磺化两种。直接磺化法如苯的磺化。
高级烷烃与发烟硫酸或三氧化硫共热,也可发生磺化反应:
R─H HO-SO3H→R─SO3H H2O
间接磺化法是指有机物分子中的活泼的取代基被磺酸基取代。如卤代烃与亚硫酸钠在高温高压下反应,生成磺酸盐。
R─X Na2SO3→R─SO3Na NaX
【氨化反应】简称氨化,系指向有机物分子中引入氨基的反应。引入氨基有还原法和氨解法。还原法如硝基苯经还原生成苯胺
氨解法如氯苯与氨作用
【酰化反应】向有机物分子中羰基 的碳原子上引入其它原子或基团(非烃基和羟基)的反应叫酰化。酰化的结果是酰基 与其它原子或基团直接相连。最常见的酰化反应是羧酸分子中羧基上的羟基被卤素、氨基等取代。如羧酸与氨反应
【氰化反应】简称氰化。向有机物分子中引入氰基的反应叫氰化。它可以通过取代或加成反应来实现,
如:
四、有机化合物
【甲烷】分子式CH4,分子量16.04。是最简单的有机化合物。在自然界分布很广,是天然气、煤气等的主要成分,无色无味、难溶于水的可燃性气体,和空气组成适当比例时,遇火花会发生爆炸。
甲烷的化学性质稳定,在一般条件下不与其它物质反应,但在适当条件下能发生氧化、卤代、热解等反应。工业上主要用于制造乙炔、或经转化制取氢气、合成氨及有机合成的原料。也用来制备炭黑、一氯甲烷、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳等。甲烷可直接用作燃料。工业上主要由天然气获得。实验室中可用无水醋酸钠和碱石灰共热制得。
【乙烷】分子式C2H6,结构简式CH3CH3,分子量30.068无色无味气体,密度是1.357。微溶于水。与空气形成爆炸性混和物,爆炸极限为:3.2~12.5%(体积)。在石化工业中,乙烷主要作为生产乙烯的原料,也可作为燃料。
【丙烷】分子式C3H3,结构简式CH3CH2CH3,分子量:44.094,无色气体。微溶于水。化学性质很稳定,不易发生化学反应。与空气形成爆炸性混和物,爆炸极限2.4~9.5%(体积)。丙烷经裂解可制取乙烯和丙烯等有机合成的原料。也可用作燃料。