שלושה דברים שונים מאוד: צבע כתום בהיר, תרופת כאב, וחומר פלסטיק עמיד. כולם מתחילים כנוזל צלול — בנזן. אבל אין…
English narration · English + 中文 subtitles burned in · קריאת קול באנגלית · תרגום אנגלי + סינית שרוף בתוך הסרטון
36.1
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
Like the AS synthesis topic, this asks you to join up known reactions to build a target molecule. Now you also have the A Level reactions of arenes, phenol, amines, amides and acyl chlorides.
Identifying functional groups
A molecule may carry several functional group 官能团 types. Use the test reactions to spot each one, then predict its behaviour. For example:
decolourises bromine water with no catalyst, giving a white precipitate → a phenol or a phenylamine (the ring is activated).
reacts violently with cold water, giving fumes of $\text{HCl}$ → an acyl chloride 酰氯.
gives a purple colour with neutral $\text{FeCl}_3$ → a phenol 苯酚.
$\text{Sn}$ / conc $\text{HCl}$, then $\text{NaOH}$ (reduction 还原)
phenylamine
phenylamine
$\text{HNO}_2$, below $10\,°\text{C}$
a diazonium salt
diazonium salt
warm water
phenol; or couple with phenol → azo dye
methylbenzene
hot $\text{KMnO}_4$ (oxidation 氧化)
benzoic acid
carboxylic acid 羧酸
$\text{SOCl}_2$ or $\text{PCl}_5$
acyl chloride
acyl chloride
alcohol / phenol
an ester 酯
acyl chloride
ammonia / amine 胺
an amide 酰胺
amide or nitrile 腈
$\text{LiAlH}_4$
an amine
halogenoalkane
$\text{KCN}$
a nitrile (adds one carbon)
Planning and analysing a route
To devise a synthetic route 合成路线, work backwards from the target: which single reaction makes it, and from what? Repeat until you reach the starting material, then write each step with its reagent 试剂 and conditions.
When you analyse a route, state the type of reaction for each step (for example electrophilic substitution, addition–elimination 加成消去, oxidation or reduction) and watch for likely by-products 副产物 — for example, making an amine from a halogenoalkane also gives over-substituted amines, lowering the yield.
Worked example. Devise a route from benzene to phenylamine, $\text{C}_6\text{H}_5\text{NH}_2$. Work backwards: phenylamine comes from reducing nitrobenzene, and nitrobenzene comes from nitrating benzene - so the route is two steps. Step 1: benzene with concentrated $\text{HNO}_3$ and concentrated $\text{H}_2\text{SO}_4$ at $55\ °\text{C}$; electrophilic substitution gives nitrobenzene (keep below $55\ °\text{C}$, or further substitution follows). Step 2: reduce the nitrobenzene with tin and concentrated $\text{HCl}$, then add $\text{NaOH}$ to free the amine from its salt. There is no direct route - you cannot put an $\text{–NH}_2$ straight onto a ring, which is exactly why this nitrate-then-reduce pair is worth knowing by heart.
עברית
כמו נושא הסינתזה ב-AS, גם כאן נדרש לחבר תגובות ידועות כדי לבנות מולקעת מטרה. כעת יש לך גם את תגובות הרמות ב-A Level של ארנים, פנול, אמינים, אמידים ואילור כלורים.
זיהוי קבוצות פונקציונליות
מולקולה עשויה לשאת מספר סוגי קבוצות פונקציונליות. השתמש בתגובות הבדיקה כדי לזהות כל אחת מהן, ולאחר מכן לחזות את התנהגותה. לדוגמה:
משחית את צבע מים ברוםין ללא חומר מצע, תוך יצירת משקע לבן → פנול או פנילאמין (הטבעת מופעלת).
מגיבה באופן אגרסיבי עם מים קרים, תוך יצירת ערפל של $\text{HCl}$ → אילור כלור.
נותן צבע סגול עם $\text{FeCl}_3$ ניטרלי → פנול.
בדיקות זיהוי שהוסיפו ברמת A: לכל רגימנט יש תוצאה מאפיין המצביעה על קבוצה פונקציונלית
$\text{Sn}$ / $\text{HCl}$ מעובה, ולאחר מכן $\text{NaOH}$ (חיזור)
פנילאמין
פנילאמין
$\text{HNO}_2$, מתחת ל$10\,°\text{C}$
מלח דיאזוניום
מלח דיאזוניום
מים מחוממים
פנול; או זיווג עם פנול → צבע אזו
טולואן
$\text{KMnO}_4$ חם (חמצון)
חומצה בנזואית
חומצה קרבוקסילית
$\text{SOCl}_2$ או $\text{PCl}_5$
אילור כלור
אילור כלור
אלכוהול / פנול
אסטר
אילור כלור
אמוניה / אמין
אמיד
אמיד או ניטריל
$\text{LiAlH}_4$
אמין
הלוגנואלקן
$\text{KCN}$
ניטריל (מוסיף פחמן אחד)
מפת תגובות A Level: השלשלת הארומטית (למעלה) והשלשלת כלוריד האציל (למטה), עם הכניסות שלהן. עבוד אחורה מהמטרה שלך
תכנון וניתוח מסלול
כדי להמציא מסלול סינתטי, עבוד אחורה מהמטרה: איזה תגובה אחת מייצרת אותה, ומאיזה חומר? חזור על כך עד שתגיע לחומר ההתחלתי, ולאחר מכן כתוב את כל השלב עם ה-מגיב והתנאים.
תכנן מסלול על ידי עבודה מראש אל אחור, תגובה אחת באחת, עד שתגיע לחומר ההתחלתי
כשאתה נותח מסלול, ציין את סוג התגובה בכל שלב (למשל, החלפה אלקטרופילית, הוספה–הוצאה, חמצון או חיזור) ושים לב לתוצרי לוואי צפויים – לדוגמה, יצירת אמין מהלוגנואלקן מייצרת גם אמינים מוחלפים יתר על המידה, מה שמפחית את התפוקה.
דוגמה פתורה. המצא מסלול מבנזן לפנילאמין, $\text{C}_6\text{H}_5\text{NH}_2$. עבוד אחורה: לפנילאמין נוצר מחיזור ניטروبנזן, וניטروبנזן נוצר מניטרציה של בנזן – לכן המסלול הוא בשני שלבים. שלב 1: בנזן עם חומצה קרוםית מרוכזת $\text{HNO}_3$ וחומצה נitrית מרוכזת $\text{H}_2\text{SO}_4$ בטמפרטורה של $55\ °\text{C}$; החלפה אלקטרופילית נותנת ניטروبנזן (שמור מתחת ל$55\ °\text{C}$, אלא אם כן תגובה נוספת תתרחש). שלב 2: חרור את הניטروبנזן עם פלדה וחומצה קרוםית מרוכזת $\text{HCl}$, ולאחר מכן הוסף $\text{NaOH}$ כדי לשחרר את האמין ממלחו. אין מסלול ישיר – לא ניתן להכניס $\text{–NH}_2$ ישירות לטבעת, וזה בדיוק הסיבה ששילוב הניטרציה-חיזור הזה שווה לדעת בעל פה.
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.