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1、第3期高分子通报105有机化学知识在高分子化学教学中的应用*何冰晶,蒋华江,王庆丰,刘维均(台州学院医药化工学院,临海317000)摘要:高分子化学是研究聚合反应机理和聚合方法的一门科学,是高分子材料专业的一门重要专业基础课,它与前期所学课程有机化学课程有着非常紧密的联系。有机化学知识在高分子化学中的应用有利于调动学生的学习积极性,加深对教学难点的理解,以便提高教学质量,达到更好的教学效果。本文结合高分子化学和有机化学的课堂教学实践,就有机化学知识在辅助高分子化学教学过程中的应用提出了一些实例和自己的体会。关键词:教
2、学;高分子化学;有机化学;应用高分子化学是高分子材料专业的一门重要专业基础课,是研究聚合物的结构、合成原理及其化学反应的一门科学,它以无机化学、有机化学、物理化学和分析化学四大化学为基础,同时也为后继的专业课程打下必要的理论基础。目前国内使用较广泛的教材是浙江大学潘祖仁教授主编的高分子化学(第[1]四版),该教材以聚合反应的机理和动力学作主线,在内容上更强调基础理论,并配以较多的聚合物品种以及高分子学科发展的前沿成果,内容丰富,逻辑性强。但在实际教学过程中,许多学生反映这门课程所涉及的许多内容较难掌握,一定程度上影响了学习兴趣。的确,高分子化学这门课程内容
3、多,概念多,理论新,讲授难度较大;如何改革教学方法来提高学生的学习积极性和兴趣,是值得我们深入思考的课题。[2]作者在讲授高分子化学以及有机化学两门课程中,深刻体会到两者之间的密切联系和相辅相成。高分子化学是在有机化学的基础上发展并分离出来的一门学科,与有机有着千丝万缕的联系,虽然高化与有机相比有其独特而复杂的物质结构、性质和反应机理,但是不可否认高分子反应与有机小分子反应具有高度的相似性,或者可以说是以后者为基础。高分子化学学习中牵涉到众多各类的反应以及一些反应机理,如果能结合已学的有机化学知识,不仅能使学生更加容易理解和接受,而且可以起到温故而[3,4]知
4、新的教学效果,使学生了解到理论知识学习的价值。本文根据自己多年来的教学实践,就有机化学与高分子化学之间的联系和前者对后者的辅助教学作用提出了一些实例和自己的体会。1缩聚反应的副反应在教材第二章缩聚和逐步聚合中,讲到缩聚反应中的副反应主要有消除、环化、化学降解和链交换反应。(1)消除反应中官能团的分解脱除将危及聚合反应的顺利进行,其中最典型的是脱羧反应。在该部分讲解时可以用提问的方式让学生回顾有机羧酸部分脱羧的内容,让学生回答在什么情况下、何种结构容易发生脱羧反应?(2)环化反应使聚合反应无法进行,而环化与开环是两个逆反应。容易成环的原因也是在有机化学中提及的知识点:
5、若能形成五、六元环化合物则比较稳定,故容易生成。(3)高分子链的化学降解使得聚合度降低。例如,在聚酯和聚酰胺的合成反应中,聚合物分子链中具有一定化学反应能力的酯基或酰胺基比较容易与体系中可能存在的水、醇、羧酸和胺等化合物发生反应。而其本质就是有机化学中学到的羧酸类衍生物的水解、醇解、酸解和胺解反应;(4)链交换反应使分散度变窄,它是发生于两个大分子链之间的副反应。如聚酯与聚酰胺共热,可进行链交换,形成嵌段共聚物聚酯-聚酰胺,其本质就是酯交换和酰胺化反应。作者简介:何冰晶(1975-),女,博士,副教授,从事高分子化学和有机化学的教学及科研工作,E-mail:icehb
6、j@tzc.edu.cn.106高分子通报2011年3月2酚醛树脂酸碱催化反应机理的理解在潘祖仁教材中217中介绍了酚醛树脂,这是世界上最早研制成功并商品化的合成树脂和塑料,其反应可以在酸或碱催化下进行。其实对于该知识点的理解,可以让学生复习有机化学中酚一章中与羰基化合物的缩合反应,能够更好地帮助学生理解和把握其催化机理。因羟基是邻对位定位基,使得苯环上邻、对位上的氢原子特别活泼,可与羰基化合物(醛或酮)发生缩合反应。在这些反应中,不论是酸或碱的催化,都是首先生成邻位或对位的羟甲基酚。当酸催化时,甲醛先与质子结合:+CH+2
7、O+HCH2OH+由于CH2OH比甲醛具有更强的亲电性,容易进攻苯环的邻位或对位,发生以下的亲电取代反应:OHOH+CH2OH++CH2OH+H-当碱催化时,苯酚成为苯氧负离子,O的定位效应比OH更强,故苯氧负离子向苯环供电子能力更强,使得邻、对位更加活泼,更加有利于甲醛的进攻。-OHOOHNaOHHCHOCH2OH由此可见,酸催化在于获得更强的亲电试剂有利于苯环上的亲电取代反应的发生,而碱催化在于提高苯环的亲核性,有利于亲电试剂的进攻。通过对已有知识的复习,加深了对有机反应的理解,同时也学习了新的知识,两者相互参照,温故而知新。3自由基的稳定
