有機化學知識在高分子化學教學中的應用

徐 靜

（撫州幼兒師范高等專科學校，江西南昌 330000）

高分子化學知識在所有學科中相對較為復雜，是一門主要研究聚合反應的課程，與有機化學聯系緊密，將有機化學應用于高分子化學教學中具有重要意義。有機化學與高分子化學的有機結合不僅能增強學生對化學知識關聯性的認知，提升學習效率，促進學生積極探討相關知識，還能有效提升教學質量，促進高效高分子化學教學課堂的構建。因此，本文探討了如何將有機化學融入高分子化學教學過程中，為高分子化學教學效果的改善提供一定的參考依據。

1 自由基穩定性

自由基聚合是高分子化學教學中的重要內容，所涉及的內容較為寬泛，例如聚合動力學、聚合機理等相關研究。自由基主要有兩種組合方式，一種是頭頭相接，另一種是頭尾相接，在實際應用中頭尾相接的方式較為普遍。在學習自由基的形成時，主要向學生解釋了自由基的主要特性、影響因素以及形成過程。在高分子化學教學前，通過為學生介紹了有機化學中小分子自由基及其反應的相關知識，為學生的后續學習內容做好鋪墊，提高學生在學習自由基的形成內容時的效率和學習質量。化學教師可以適當地引入已學過的內容，鞏固學生的記憶，降低學生學習高分子化學的難度。學生經過長期的學習之后，基本上掌握了現階段的有機化學知識，但是實際教學經驗表明，學生在學習完化學知識之后如果長時間沒有對知識進行鞏固和應用，就會對所學過的化學知識產生疑惑，部分學生甚至已經完全忘記學過那些化學知識，因此化學教師必須督促學生定期進行知識回顧，在教學過程中有效將學習過的有機化學知識結合到化學教學中。該方法不僅可以激發學生的興趣，讓學生將已掌握的化學知識應用到新知識中，形成完整的學習體系，還能加深學生對化學知識的記憶，增加師生之間的交流互動，提升高分子化學教學效果。當鏈轉移反應在游離聚合物中時，鏈轉移通常發生在叔碳氫原子或氯原子上，使得相關叔碳原子能夠帶上獨電子，進一步導致個體發生聚合，形成支鏈。當在課堂上問學生為什么反應發生在叔碳上？學生們就比較迷茫。其實可以通過在有機化學當中所學到的知識來回答這個問題。有機化學中自由基的穩定性順序為：叔碳自由基>仲碳自由基>伯碳自由基，由超共軛效應所引起。相對應的聚合物主鏈結構主要包含仲碳和三個層次。如果奪取了相應的氫，則叔碳自由基和仲碳自由基是分別形成的，因為叔碳自由基比競爭反應更容易形成碳自由基，一般的鏈轉移反應更容易捕獲叔碳原子上的氫原子。氯原子為什么容易脫去？事實上，C—Cl和C—Br鍵更低，可以很容易地從相關C—H鍵上斷開。因此，四氯化碳和轉移四環性相對來說非常恒定，通常用作調節聚合的溶劑。例如，在學習烯丙基的內容時，主要研究烯丙基的自阻聚作用，只有理解了自由基的穩定性才能真正掌握烯丙基相關知識。在有機化學領域，如果自由基遇到苯基等與碳原子連接相關的物質時，就會產生P-π共軛效應，使得自由基的穩定性增加。自由基的穩定性越強，就越容易形成有機物質。對于穩定烯丙基自由基而言，與相對穩定自由基相比而言，如果其活性較低，就無法實現鏈增長，從而與其他類型的自由基組成在一起，導致鏈停止，充分發揮了烯丙基自阻聚的作用。當丙烯雙鍵鄰位α-H狀態較為活潑時，會導致其失去某些化學元素，產生P-π共軛效應。

2 電子及位阻效應

電子效應和位阻效應是有機化學中的關鍵教學內容，所涉及的化學知識包括反應歷程、化合物、反應機理選擇、中間體穩定性等方面，分節內容較多，對于高分子化學的學習具有重要作用。例如，在學習單體對聚合機理選擇時，由于與分子元素有緊密聯系，應根據電子效應來進行，帶吸電子取代基的單體作用十分顯著，能夠有效促進陰離子和陽離子聚合。但對于共軛烯類單體而言，由于單體中電子云流動性較強，容易誘導極化，所以具有聚合陰陽離子的作用，此外，還可以聚合自由基。另外，單體取代基的位阻效應在聚合動力學中具有重要影響作用，比如1,2-二取代烯類單體在位阻效應的作用下很難聚合，也很難形成二聚體，而1,1-雙取代烯類很容易發生聚合。取代基還會對自由基活性和共聚合中單體產生作用，包括位阻效應、共軛效應、極性效應等，產生的影響程度均有所不同。

3 縮減副反應

在學習聚合反應時，發生縮合聚合反應，就必然會有副反應發生，副反應類型主要有以下幾種：消除、鏈反應、化學降解、環化反應。從消除反應來看，脫出分解官能團必然會對聚合反應產生一定影響，會影響縮合聚合的反應程度等，這里面最典型的就是脫羧反應。教學老師在教授該部分內容時，進度不能太快，一定要幫助學生復習脫羧反應的主要內容，然后通過提問展開教學，讓學生自主探索，在什么情況下更容易發生脫羧反應，引導學生理解記憶。環化副反應對聚合反應的影響很大，發生環化的基團無法繼續參加聚合反應，開環和環化是兩個典型的逆反應。在有機化學中學習過的容易發生環化反應的情況相對較少，在能夠產生穩定的五、六元環化產物時，環化反應極易發生，要盡量避免這類副產物的生成，才能進一步提高聚合反應的聚合度。

例如，在生成聚酯和聚酰胺的聚合反應時，分子鏈當中的酯基比較活潑，極易與水、醇、羧酸等化合物發生分解反應，這就是副反應。其原理和有機化學中學習水解、胺解、酸解等分解反應有很大聯系。鏈交換反應主要是兩個分子鏈間某一部分發生交換，這會使分子鏈的分散度減小，是一種副反應。以聚酯和聚酰胺為例，兩者共熱可以發生鏈交換反應，生產新的產物，即嵌段共聚物聚酯-聚酰胺，比較而言它的形成原理比較容易理解，主要在發生的酯交換反應時，還進行了酰胺化反應。從整體分析，有機化學的學習是非常重要的，為后面高分子化學的學習打下基礎，讓學生由淺入深理解高分子聚合反應，既知其然也知其所以然，幫助學生更輕松地學習高分子化學。

4 嵌段共聚物的制備

由于活性陰離子的聚合，整合鏈段的共聚物可以從單個連續體當中加入。還應當注意到的是，在該方法中，用于整合的鏈段共聚物的鏈段制備是單體供應的順序，所有活性聚合物可以引發另一個單體聚集，PKA值相對很高，并且可以引發PKA值小的單體；反之則不可能。很多同學并沒有意識到這部分內容，其實可以通過共軛酸堿理論來闡明。化合物的PKA值越大，也就是說化合物的酸是弱的，根據普通酸堿理論，它的普通堿，對應的負離子是大的；而PKA值反過來就是這些重要的化合物，對應負離子的堿基是弱的。結合劑的陰離子聚合是由強堿性負離子（強力核試劑）對攻擊性鍵對產生的，另一個負離子是通過反應產生的。根據有機酸基本反應理論，反應是正向進行的，必然是強酸向弱酸或強堿向弱堿的轉化。因此，一旦PKA單體形成負離子，堿度就很強，堿度是相對弱的離子的強核，這些離子親核PKA值并打開兩個鍵，形成相對低的堿度。相反，情況并非如此。根據酸堿理論，可以通過使用PKA值來指導封閉鏈段共聚物中單體的順序。除了以上，還有許多關于高分子化學中有機化學知識的其他部分。在相關縮合反應與有機化學中的各種官能團有關。反應性聚合物部分用于許多反應，如氫化、鹵化物、硝化、酯化、醚化、水解、醇、甲醛、烷基化、氯化物等。此外，有機化學實驗的實驗操作技能和實驗基礎對后面分子化學的正常運行有相當大的影響。

5 結束語

有機化學的根本性理論對于高分子化學教學具有重要現實意義，有機化學的相關知識滲透在高分子化學學習體系中的每個環節。化學教師在日常教學中，通過幫助學生對已學化學知識進行回顧，讓學生掌握靈活運用方法將有機化學結合到新的知識學習中，不僅能加深學生對化學知識的記憶，開拓學生的思維，還能提升化學教學效率，獲得良好的教學效果。