有机化学知识在高分子化学教学中的应用

徐 静

（抚州幼儿师范高等专科学校，江西南昌 330000）

高分子化学知识在所有学科中相对较为复杂，是一门主要研究聚合反应的课程，与有机化学联系紧密，将有机化学应用于高分子化学教学中具有重要意义。有机化学与高分子化学的有机结合不仅能增强学生对化学知识关联性的认知，提升学习效率，促进学生积极探讨相关知识，还能有效提升教学质量，促进高效高分子化学教学课堂的构建。因此，本文探讨了如何将有机化学融入高分子化学教学过程中，为高分子化学教学效果的改善提供一定的参考依据。

1 自由基稳定性

自由基聚合是高分子化学教学中的重要内容，所涉及的内容较为宽泛，例如聚合动力学、聚合机理等相关研究。自由基主要有两种组合方式，一种是头头相接，另一种是头尾相接，在实际应用中头尾相接的方式较为普遍。在学习自由基的形成时，主要向学生解释了自由基的主要特性、影响因素以及形成过程。在高分子化学教学前，通过为学生介绍了有机化学中小分子自由基及其反应的相关知识，为学生的后续学习内容做好铺垫，提高学生在学习自由基的形成内容时的效率和学习质量。化学教师可以适当地引入已学过的内容，巩固学生的记忆，降低学生学习高分子化学的难度。学生经过长期的学习之后，基本上掌握了现阶段的有机化学知识，但是实际教学经验表明，学生在学习完化学知识之后如果长时间没有对知识进行巩固和应用，就会对所学过的化学知识产生疑惑，部分学生甚至已经完全忘记学过那些化学知识，因此化学教师必须督促学生定期进行知识回顾，在教学过程中有效将学习过的有机化学知识结合到化学教学中。该方法不仅可以激发学生的兴趣，让学生将已掌握的化学知识应用到新知识中，形成完整的学习体系，还能加深学生对化学知识的记忆，增加师生之间的交流互动，提升高分子化学教学效果。当链转移反应在游离聚合物中时，链转移通常发生在叔碳氢原子或氯原子上，使得相关叔碳原子能够带上独电子，进一步导致个体发生聚合，形成支链。当在课堂上问学生为什么反应发生在叔碳上？学生们就比较迷茫。其实可以通过在有机化学当中所学到的知识来回答这个问题。有机化学中自由基的稳定性顺序为：叔碳自由基>仲碳自由基>伯碳自由基，由超共轭效应所引起。相对应的聚合物主链结构主要包含仲碳和三个层次。如果夺取了相应的氢，则叔碳自由基和仲碳自由基是分别形成的，因为叔碳自由基比竞争反应更容易形成碳自由基，一般的链转移反应更容易捕获叔碳原子上的氢原子。氯原子为什么容易脱去？事实上，C—Cl和C—Br键更低，可以很容易地从相关C—H键上断开。因此，四氯化碳和转移四环性相对来说非常恒定，通常用作调节聚合的溶剂。例如，在学习烯丙基的内容时，主要研究烯丙基的自阻聚作用，只有理解了自由基的稳定性才能真正掌握烯丙基相关知识。在有机化学领域，如果自由基遇到苯基等与碳原子连接相关的物质时，就会产生P-π共轭效应，使得自由基的稳定性增加。自由基的稳定性越强，就越容易形成有机物质。对于稳定烯丙基自由基而言，与相对稳定自由基相比而言，如果其活性较低，就无法实现链增长，从而与其他类型的自由基组成在一起，导致链停止，充分发挥了烯丙基自阻聚的作用。当丙烯双键邻位α-H状态较为活泼时，会导致其失去某些化学元素，产生P-π共轭效应。

2 电子及位阻效应

电子效应和位阻效应是有机化学中的关键教学内容，所涉及的化学知识包括反应历程、化合物、反应机理选择、中间体稳定性等方面，分节内容较多，对于高分子化学的学习具有重要作用。例如，在学习单体对聚合机理选择时，由于与分子元素有紧密联系，应根据电子效应来进行，带吸电子取代基的单体作用十分显著，能够有效促进阴离子和阳离子聚合。但对于共轭烯类单体而言，由于单体中电子云流动性较强，容易诱导极化，所以具有聚合阴阳离子的作用，此外，还可以聚合自由基。另外，单体取代基的位阻效应在聚合动力学中具有重要影响作用，比如1,2-二取代烯类单体在位阻效应的作用下很难聚合，也很难形成二聚体，而1,1-双取代烯类很容易发生聚合。取代基还会对自由基活性和共聚合中单体产生作用，包括位阻效应、共轭效应、极性效应等，产生的影响程度均有所不同。

3 缩减副反应

在学习聚合反应时，发生缩合聚合反应，就必然会有副反应发生，副反应类型主要有以下几种：消除、链反应、化学降解、环化反应。从消除反应来看，脱出分解官能团必然会对聚合反应产生一定影响，会影响缩合聚合的反应程度等，这里面最典型的就是脱羧反应。教学老师在教授该部分内容时，进度不能太快，一定要帮助学生复习脱羧反应的主要内容，然后通过提问展开教学，让学生自主探索，在什么情况下更容易发生脱羧反应，引导学生理解记忆。环化副反应对聚合反应的影响很大，发生环化的基团无法继续参加聚合反应，开环和环化是两个典型的逆反应。在有机化学中学习过的容易发生环化反应的情况相对较少，在能够产生稳定的五、六元环化产物时，环化反应极易发生，要尽量避免这类副产物的生成，才能进一步提高聚合反应的聚合度。

例如，在生成聚酯和聚酰胺的聚合反应时，分子链当中的酯基比较活泼，极易与水、醇、羧酸等化合物发生分解反应，这就是副反应。其原理和有机化学中学习水解、胺解、酸解等分解反应有很大联系。链交换反应主要是两个分子链间某一部分发生交换，这会使分子链的分散度减小，是一种副反应。以聚酯和聚酰胺为例，两者共热可以发生链交换反应，生产新的产物，即嵌段共聚物聚酯-聚酰胺，比较而言它的形成原理比较容易理解，主要在发生的酯交换反应时，还进行了酰胺化反应。从整体分析，有机化学的学习是非常重要的，为后面高分子化学的学习打下基础，让学生由浅入深理解高分子聚合反应，既知其然也知其所以然，帮助学生更轻松地学习高分子化学。

4 嵌段共聚物的制备

由于活性阴离子的聚合，整合链段的共聚物可以从单个连续体当中加入。还应当注意到的是，在该方法中，用于整合的链段共聚物的链段制备是单体供应的顺序，所有活性聚合物可以引发另一个单体聚集，PKA值相对很高，并且可以引发PKA值小的单体；反之则不可能。很多同学并没有意识到这部分内容，其实可以通过共轭酸碱理论来阐明。化合物的PKA值越大，也就是说化合物的酸是弱的，根据普通酸碱理论，它的普通碱，对应的负离子是大的；而PKA值反过来就是这些重要的化合物，对应负离子的碱基是弱的。结合剂的阴离子聚合是由强碱性负离子（强力核试剂）对攻击性键对产生的，另一个负离子是通过反应产生的。根据有机酸基本反应理论，反应是正向进行的，必然是强酸向弱酸或强碱向弱碱的转化。因此，一旦PKA单体形成负离子，碱度就很强，碱度是相对弱的离子的强核，这些离子亲核PKA值并打开两个键，形成相对低的碱度。相反，情况并非如此。根据酸碱理论，可以通过使用PKA值来指导封闭链段共聚物中单体的顺序。除了以上，还有许多关于高分子化学中有机化学知识的其他部分。在相关缩合反应与有机化学中的各种官能团有关。反应性聚合物部分用于许多反应，如氢化、卤化物、硝化、酯化、醚化、水解、醇、甲醛、烷基化、氯化物等。此外，有机化学实验的实验操作技能和实验基础对后面分子化学的正常运行有相当大的影响。

5 结束语

有机化学的根本性理论对于高分子化学教学具有重要现实意义，有机化学的相关知识渗透在高分子化学学习体系中的每个环节。化学教师在日常教学中，通过帮助学生对已学化学知识进行回顾，让学生掌握灵活运用方法将有机化学结合到新的知识学习中，不仅能加深学生对化学知识的记忆，开拓学生的思维，还能提升化学教学效率，获得良好的教学效果。