Skip to content · ⁨الانتقال إلى المحتوى⁩

Organic synthesis · ⁨التركيب العضوي⁩

A-Level Chemistry · ⁨A-Level الكيمياء⁩ · Topic 21 · ⁨الموضوع 21⁩

Video lesson for this topic · ⁨درس فيديو لهذا الموضوع⁩ Open the video page · ⁨افتح صفحة الفيديو⁩
8:01

التركيب العضوي

انظر إلى أي دواء تقريبًا. إنه جزيء معقد، وبدأ كشيء بسيط — غالبًا جزيء صغير من النفط الخام. لا تحول تفاعل واحد…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨سرد باللغة الإنجليزية · ترجمة مدمجة بالإنجليزية + الصينية⁩

21.1

Organic synthesis · ⁨التركيب العضوي⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English
  1. for an organic molecule containing several functional groups: (a) identify organic functional groups using the reactions in the syllabus (b) predict properties and reactions
  2. devise multi-step synthetic routes for preparing organic molecules using the reactions in the syllabus
  3. analyse a given synthetic route in terms of type of reaction and reagents used for each step of it, and possible by-products
العربية
  1. لجزيء عضوي يحتوي على عدة مجموعات وظيفية: (أ) حدد المجموعات الوظيفية العضوية باستخدام التفاعلات في المنهج (ب) تنبؤ الخصائص والتفاعلات
  2. صمم مسارات تركيب متعددة الخطوات لتحضير الجزيئات العضوية باستخدام التفاعلات في المنهج
  3. حلل مسار تركيب معطى من حيث نوع التفاعل والكواشف المستخدمة في كل خطوة له، والنواتج الثانوية المحتملة

Source: Cambridge International syllabus · ⁨المصدر: منهج كامبريدج الدولي⁩

English

This topic does not add new reactions. Instead it asks you to join up the reactions you already know, so you can build a target molecule in several steps.

Identifying functional groups

A molecule may have more than one functional group 官能团. Use the test reactions from the syllabus to identify each one, and then predict how the molecule will behave. For example:

  • decolourises bromine water → a C=C double bond (an alkene 烯烃).
  • gives a precipitate with silver nitrate → a halogenoalkane 卤代烷.
  • orange $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ turns green → a primary or secondary alcohol 醇.
  • orange precipitate with 2,4-DNPH → an aldehyde 醛 or ketone 酮.
  • fizzes with a carbonate → a carboxylic acid 羧酸.

A map of the AS reactions

Each row turns one functional group into another. Learn it as a map you can travel around:

Start Reagent and conditions Product
alkene $\text{H}_2$, Ni alkane
alkene $\text{HX}$, or $\text{X}_2$ halogenoalkane
alkene steam, $\text{H}_3\text{PO}_4$ alcohol
halogenoalkane $\text{NaOH(aq)}$, heat alcohol
halogenoalkane $\text{KCN}$ in ethanol, heat a nitrile 腈 (adds one carbon)
halogenoalkane $\text{NH}_3$ in ethanol, pressure an amine 胺
alcohol $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$, distil / reflux aldehyde / carboxylic acid
alcohol concentrated acid, heat alkene
aldehyde or ketone $\text{NaBH}_4$ alcohol
aldehyde or ketone $\text{HCN}$, $\text{KCN}$ hydroxynitrile
nitrile dilute acid, heat carboxylic acid
carboxylic acid + alcohol concentrated $\text{H}_2\text{SO}_4$ an ester 酯

Planning a multi-step route

To devise a synthetic route 合成路线:

  1. compare the target with the starting material — what has changed (the functional group, the number of carbons)?
  2. work backwards from the target: which single reaction could make it, and from what?
  3. repeat until you reach the starting material.
  4. write each step with its reagent 试剂 and conditions.

If you need to add a carbon, the $\text{KCN}$ step is the key — it is the only AS reaction that lengthens the chain.

Analysing a route

When you are given a route, for each step state the type of reaction (such as oxidation 氧化, reduction 还原, substitution, addition or elimination) and the reagent used. Also think about possible by-products 副产物 — for example, making an amine from a halogenoalkane also gives a mixture of further-substituted amines, so the yield of the simple amine is low.

Worked example. Devise a route from propene to propanone, $\text{CH}_3\text{COCH}_3$. Work backwards from the target. A ketone comes from oxidising a secondary alcohol, so the step before propanone is propan-2-ol with acidified $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ under reflux. Propan-2-ol comes from propene by adding steam over an $\text{H}_3\text{PO}_4$ catalyst - and Markovnikov's rule conveniently puts the $\text{OH}$ on the middle carbon, which is exactly the secondary alcohol needed. So the route is: propene, then steam with $\text{H}_3\text{PO}_4$, giving propan-2-ol; then acidified $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ under reflux, giving propanone. Give a reagent and its conditions on every arrow: a route with the right intermediates but no reagents scores very little.

العربية

هذا الموضوع لا يضيف تفاعلات جديدة. بدلاً من ذلك يطلب منك ربط التفاعلات التي تعرفها بالفعل، حتى تتمكن من بناء جزيء مستهدف عبر عدة خطوات.

حبوب بيضاء في عبوات فقاعية من ورق قصدير
تُبنى الأدوية من مواد أولية بسيطة عبر تركيب عضوي متعدد الخطوات

تحديد المجموعات الوظيفية

قد يحتوي الجزيء على أكثر من مجموعة وظيفية. استخدم تفاعلات الاختبار الواردة في المنهج لتحديد كل مجموعة، ثم تنبأ بكيفية تصرف الجزيء. على سبيل المثال:

  • يُزهر ماء البروم ← رابطة ثنائية C=C (ألكين).
  • يعطي ترسبًا مع نترات الفضة → هالوجينو ألكان.
  • برتقالي $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ يتحول إلى أخضر → كحول أولي أو ثانوي.
  • راسب برتقالي مع 2,4-DNPH → ألدهيد أو كيتون.
  • تفور مع الكربونات → حمض كربوكسيلي.
جدول ثلاثي الأعمدة يسرد كل كاشف اختبار، والملاحظة التي يعطيها، والمجموعة الوظيفية التي يحددها
اختبارات التحديد القياسية: كل كاشف يعطي ملاحظة مميزة تشير إلى مجموعة وظيفية واحدة

خريطة تفاعلات AS

كل صف يحول مجموعة وظيفية واحدة إلى أخرى. احفظها كخريطة يمكنك التنقل فيها:

البداية الكاشف والشروط المنتج
ألكين $\text{H}_2$, Ni ألكان
ألكين $\text{HX}$, أو $\text{X}_2$ هالوجينو ألكان
ألكين بخار الماء، $\text{H}_3\text{PO}_4$ كحول
هالوجينو ألكان $\text{NaOH(aq)}$, حرارة كحول
هالوجينو ألكان $\text{KCN}$ في الإيثانول, حرارة نيتريل (يضيف ذرة كربون واحدة)
هالوجينو ألكان $\text{NH}_3$ في الإيثانول, ضغط أمين
كحول $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$, تقطير / غليان مرجعي ألدهيد / حمض كربوكسيلي
كحول حمض مركز, حرارة ألكين
ألدهيد أو كيتون $\text{NaBH}_4$ كحول
ألدهيد أو كيتون $\text{HCN}$, $\text{KCN}$ هيدروكسي نيتريل
نيتريل حمض مخفف, حرارة حمض كربوكسيلي
حمض كربوكسيلي + كحول $\text{H}_2\text{SO}_4$ مركز إستر
مخطط شبكي يربط بين الألكين والألكان والهالوجينو ألكان والكحول والألدهيد والنيتريل والأمين والحمض الكربوكسيلي والإستر بأسهم كواشف موسّمة
خريطة تفاعلات AS: كل سهم يحول مجموعة وظيفية واحدة إلى أخرى. اعمل عكسياً من هدفك لتخطيط المسار

التخطيط لمسار متعدد الخطوات

لتصميم مسار تركيبي:

  1. قارن المستهدف بالمواد الأولية — ماذا تغير (المجموعة الوظيفية، عدد ذرات الكربون)؟
  2. اعمل عكسياً من المستهدف: أي تفاعل فردي يمكن أن ينتجه، ومن ماذا؟
  3. كرر العملية حتى تصل إلى المادة الأولية.
  4. اكتب كل خطوة مع الكاشف والشروط.

إذا كنت بحاجة لإضافة ذرة كربون، فإن خطوة $\text{KCN}$ هي المحرك الأساسي — فهي التفاعل الوحيد في AS الذي يطيل السلسلة.

سلسلة تركيب من إيثين إلى حمض بروبانوئيك مع الكاشف في كل خطوة للأمام، وسهم كبير للخلف يوضح أن التخطيط يسري من المستهدف إلى البداية
خطط المسار بالعمل عكسياً من المستهدف، تفاعلاً تفاعلاً، حتى تصل إلى المادة الأولية

تحليل مسار

عندما يُعطى لك مسار، لكل خطوة حدد نوع التفاعل (مثل الأكسدة، الاختزال، الاستبدال، الإضافة أو الإزالة) والكاشف المستخدم. كما فكر في المنتجات الثانوية المحتملة — على سبيل المثال، إنتاج الأمين من هالوجينو ألكان ينتج أيضًا خليطًا من الأمينات متعددة الاستبدال، مما يجعل العائد من الأمين البسيط منخفضًا.

قمع فصل مثبت فوق كأس زجاجي، يحتوي على طبقتين سائليتين ملونتين لا تختلطان
قمع الفصل يفصل بين طبقتين غير قابلتين للامتزاج — كيف يتم استرداد المنتج العضوي من مزيج التفاعل
لكل خطوة في مسار مُعطى، اسأل ثلاثة أسئلة: نوع تفاعله، وكاشفه وشروطه، وما إذا كانت المنتجات الثانوية تقلل العائد
لكل خطوة في مسار مُعطى، اسأل عن نوع تفاعله، وكاشفه، والمنتجات الثانوية
أنواع التفاعلات الخمسة وما يقوم به كل واحد: الأكسدة، الاختزال، الاستبدال، الإضافة والإزالة
سمِّ نوع التفاعل في كل خطوة: أكسدة، اختزال، استبدال، إضافة أو إزالة

مثال محلول. صمم مساراً من البروبين إلى البروبانون، $\text{CH}_3\text{COCH}_3$. اعمل عكسياً من الهدف النهائي. الكيتون يأتي من أكسدة كحول ثانوي، لذا الخطوة السابقة للبروبانون هي بروبان-2-ول مع $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ محمض تحت إعادة التسخين. بروبان-2-ول يأتي من البروبين بإضافة بخار الماء فوق عامل حفاز $\text{H}_3\text{PO}_4$ - وقاعدة ماركوفنيك تضع $\text{OH}$ بشكل مريح على الذرة الوسطى، وهي بالضبط الكحول الثانوي المطلوب. إذن المسار هو: بروبن، ثم بخار الماء مع $\text{H}_3\text{PO}_4$، يعطي بروبان-2-ول؛ ثم $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ محمض تحت إعادة التسخين، يعطي البروبانون. أعطِ الكاشف وشروطه على كل سهم: المسار الذي يحتوي على الوسيط الصحيح لكن بدون كواشف يحصل على درجات قليلة جداً.

Explore · ⁨استكشف⁩

Reaction map lab · ⁨مختبر مخطط التفاعل⁩

Classify clues that identify functional groups and reaction pathways. · ⁨صنّف الأدلة التي تحدد المجموعات الوظيفية ومسارات التفاعل.⁩

Explore · ⁨استكشف⁩

Synthetic route planning lab · ⁨مختبر تخطيط المسار التخليقي⁩

Follow how a target molecule is planned backwards then made forwards. · ⁨تابع كيف يتم التخطيط لجزيء مستهدف عكسياً ثم تصنيعه أمامياً.⁩

Vocabulary · ⁨مفردات⁩ Train · ⁨تدريب⁩
English العربية
functional group/ˈfʌŋkʃənl ɡruːp/ المجموعة الوظيفية
alkene/ˈælkiːn/ ألكين
halogenoalkane/ˈheɪləʊdʒnəʊlkeɪn/ هالوجينو ألكان
alcohol/ˈælkəhɒl/ كحول
aldehyde/ˈældɪhaɪd/ ألدهيد
ketone/ˈketəʊn/ كيتون
carboxylic acid/ˌkɑːbəkˈsɪlɪk ˈæsɪd/ حمض كربوكسيلي
nitrile/ˈnaɪtraɪl/ نيتریل
amine/ˈæmaɪn/ أمين
ester/ˈestə/ إستر
synthetic route/sɪnˈθetɪk ruːt/ مسار اصطناعي
reagent/rɪˈeɪdʒənt/ كاشف
oxidation/ˌɒksɪˈdeɪʃn/ أكسدة
reduction/rɪˈdʌkʃn/ الاختزال
by-product/baɪ ˈprɒdʌkt/ منتج ثانوي
21.1

Exam tips · ⁨نصائح للامتحان⁩

English
  • Learn the reagents and conditions for each conversion — that is exactly what synthesis questions test.
  • Plan multi-step routes by functional group and watch the carbon count (KCN adds one carbon).
  • Choose the shortest valid route and state every reagent and condition.
العربية
  • احفظ الكواشف والشروط لكل تحول — هذا بالضبط ما تختبره أسئلة التركيب الكيميائي.
  • خطّط لمسارات متعددة الخطوات حسب المجموعة الوظيفية وراقب عدد ذرات الكربون (KCN تضيف كربوناً واحداً).
  • اختر أقصر مسار صالح واذكر كل كاشف وشروطه.

Interactive lessons on this topic · ⁨دروس تفاعلية حول هذا الموضوع⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨ا-working عليه خطوة بخطوة، مع تمارين تحقق فوري.⁩

Past Papers · ⁨أوراق الامتحانات السابقة⁩

More topics in A-Level Chemistry · ⁨A-Level الكيمياء⁩ · ⁨المزيد من المواضيع في A-Level Chemistry · ⁨A-Level الكيمياء⁩⁩

Log in or create account · ⁨تسجيل الدخول أو إنشاء حساب⁩

IGCSE, A-Level & AP