סתכל על כל תרופה כמעט. זו מולקולה מורכבת, והיא החלה ממש פשוטה – לעיתים קרובות מולקולה קטנה משמן גס. אין תגובה אחת הופכת…
English narration · English + 中文 subtitles burned in · קריאת קול באנגלית · תרגום אנגלי + סינית שרוף בתוך הסרטון
21.1
Organic synthesis · סינתזה אורגנית
Syllabus · סיילבוס
English
for an organic molecule containing several functional groups: (a) identify organic functional groups using the reactions in the syllabus (b) predict properties and reactions
devise multi-step synthetic routes for preparing organic molecules using the reactions in the syllabus
analyse a given synthetic route in terms of type of reaction and reagents used for each step of it, and possible by-products
עברית
עבור מולקולה אורגנית המכילה מספר קבוצות פונקציונליות: (א) זיהוי קבוצות פונקציונליות אורגניות באמצעות התגובות בתוכנית הלימודים (ב) חזוי תכונות ותגובות
עיצוב מסלולי סינתזה רב-שלביים להכנת מולקולות אורגניות באמצעות התגובות בתוכנית הלימודים
ניתוח מסלול סינתזה נתון מבחינת סוג התגובה והמגיבים שנעשו לכל שלב בו, ותוצרי לוואי אפשריים
Source: Cambridge International syllabus · מקור: הסיילבוס הבינלאומי של קמבריד'ג'
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:
compare the target with the starting material — what has changed (the functional group, the number of carbons)?
work backwards from the target: which single reaction could make it, and from what?
repeat until you reach the starting material.
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.
עברית
נושא זה אינו מוסיף תגובות חדשות. במקום זאת הוא דורש ממך להרכיב את התגובות שיודעת כבר, כך שתוכל לבנות מולקיעה יעד בשלבים מרובים.
תרופות נבנות מחומרי מוצא פשוטים באמצעות סינתזה אורגנית רב-שלבית
זיהוי קבוצות פונקציונליות
למולקולה עשויה להיות יותר מקבוצה פונקציונלית אחת. השתמש בתגובות הבדיקה מהתוכנית כדי לזהות כל אחת מהן, ולאחר מכן לחזות כיצד המולקולה תתנהג. לדוגמה:
מצליל מים ברומי → קשר כפול C=C (אלקן).
נוצר משקע עם ניترات ארגן → אלקן הלוגני.
כתום $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ הופך ירוק → אלכוהול ראשוני או משני.
משקע כתום עם 2,4-DNPH → אלדהיד או קרטון.
בועות עם קרבונט → חומצה קربوكסילית.
המבחנים הסטנדרטיים לזיהוי: כל nsgent נותן תוצאה מאופיינת המצביעה על קבוצה פונקציונלית אחת
מפת תגובות AS
כל שורה ממירה קבוצה פונקציונלית אחת למשנה. למדו זאת כמפה שתוכלו לנווט בה:
התחלה
תגובה ותנאים
מוצר
אלקן
$\text{H}_2$, Ni
אלקאן
אלקן
$\text{HX}$, או $\text{X}_2$
האלוגן-אלקאן
אלקן
קיטור, $\text{H}_3\text{PO}_4$
אלכוהול
האלוגן-אלקאן
$\text{NaOH(aq)}$, חימום
אלכוהול
האלוגן-אלקאן
$\text{KCN}$ באתנול, חימום
ניטריל (מוסיף פחמן אחד)
האלוגן-אלקאן
$\text{NH}_3$ באתנול, לחץ
אמין
אלכוהול
$\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$, עיבוד / החזרת זורמים
אלדהיד / חומצה קרבוקסילית
אלכוהול
חומצה רכוזה, חימום
אלקן
אלדהיד או קטון
$\text{NaBH}_4$
אלכוהול
אלדהיד או קטון
$\text{HCN}$, $\text{KCN}$
הידרוקסי-ניטריל
ניטריל
חומצה דלולה, חימום
חומצה קרבוקסילית
חומצה קרבוקסילית + אלכוהול
$\text{H}_2\text{SO}_4$ רכוזה
אסטר
מפת תגובות ה-AS: כל חץ ממיר קבוצה פונקציונלית אחת למשנה. עברו לאחור מהמוצר הרצוי כדי לתכנן מסלול
תכנון מסלול רב-שלבי
כדי להכין מסלול סינתטי:
השוו את המוצר הרצוי לחומר ההתחלתי — מה השתנה (הקבוצה הפונקציונלית, מספר הפחמנים)?
עברו לאחור מהמוצר הרצוי: איזה תגובה יחידה יכולה ליצור אותו, ומאיזה חומר?
חזרו על כך עד שתגיעו לחומר ההתחלתי.
כתוב כל שלב עם החומר המגיב והתנאים.
אם אתה צריך להוסיף פחמן, השלב $\text{KCN}$ הוא הקריטי — זוהי התגובה היחידה ברמת AS מאריכה את השרשרת.
תכנן מסלול על ידי עבודה מראש אל אחור, תגובה אחת באחת, עד שתגיע לחומר ההתחלתי
ניתוח מסלול
כשנתן לך מסלול, לכל שלב ציין את סוג התגובה (כגון חמצון, היפחת, הצבה, תוספת או אי-היצמדנות) ואת החומר המגיב. כמו כן, חשב במוצרי לוואי אפשריים — לדוגמה, הכנת אמינים מחלקונאלקאן גם נותנת תערובת של אמינים רב-הצבה, ולכן התוצאה של האמין הפשוט היא נמוכה.
פרוקת הפרדה מפרידה בין שתי שכבות שאינן מתערבבות — כך משימים את המוצר האורגני מתערובת התגובהלכל שלב במסלול נתון, שאל את סוג התגובה, החומר המגיב ומוצרי הלוואישמע את סוג התגובה בכל שלב: חמצון, היפחת, הצבה, תוספת או אי-היצמדנות
דוגמה מופרשת. חפש מסלול מפרופן לפרופאן, $\text{CH}_3\text{COCH}_3$. עבוד מראש אל אחור. קטון נוצר מחמצון אלכוהול משני, ולכן השלב לפני פרופאן הוא פרופן-2-ול עם $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ חומצי בתנאי הרזרוף. פרופן-2-ול נוצר מפרופן על ידי הוספת קיאורית מעל催化剂$\text{H}_3\text{PO}_4$ — וחוק מרקובניקוב נוח ומניח את ה$\text{OH}$ על הפחמן המרכזי, שהוא בדיוק האלכוהול המשני הנדרש. אז המסלול הוא: פרופן, ולאחר מכן קיאורית עם $\text{H}_3\text{PO}_4$, נותן פרופן-2-ול; ולאחר מכן $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ חומצי בתנאי הרזרוף, נותן פרופאן. תן חומר מגיב ותנאים בכל חץ: מסלול עם המעברים הנכונים אך ללא חומרים מגיבים יקבל ציון נמוך מאוד.
Explore · חקור
Reaction map lab · מעבדת מפת תגובה
Classify clues that identify functional groups and reaction pathways. · סווגו רמזים המזהים קבוצות פונקציונליות ומסלולי תגובה.
Explore · חקור
Synthetic route planning lab · מעבדה לתכנון מסלול סינתטי
Follow how a target molecule is planned backwards then made forwards. · עקוב אחר תכנון מולקטת יעד בהיפוך, ולאחר מכן ביצור קדימה.
Pick one and the site follows you — notes, papers, videos and practice all open on it. · בחרו נושא אחד והאתר יעקוב אחריו — הערות, מסמכים, וידאו ותרגולים פתוחים בו.
Type to search notes, lessons, code, vocabulary and past-paper questions across every subject. · הקלד כדי לחפש הערות, שיעורים, קוד, אוצר מילים ושאלות מבחנים בכל הנושאים.