Skip to content · ⁨ข้ามไปยังเนื้อหา⁩

Organic synthesis · ⁨สังเคราะห์สารอินทรีย์⁩

A-Level Chemistry · ⁨Chemistry A-Level⁩ · Topic 21 · ⁨หัวข้อ 21⁩

Video lesson for this topic · ⁨บทเรียนวิดีโอสำหรับหัวข้อนี้⁩ Open the video page · ⁨เปิดหน้าวิดีโอ⁩
8:01

สังเคราะห์สารอินทรีย์

ดูยาเกือบทุกชนิด มันคือโมเลกุลที่ซับซ้อน และเริ่มต้นจากสิ่งเรียบง่าย — มักจะเป็นโมเลกุลเล็กจากน้ำมันดิบ ไม่มีปฏิกิริยาเดียวจะเปลี่ยน…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨การบรรยายภาษาอังกฤษ · คำบรรยายภาษาอังกฤษ + 中文 ลอยตัวบนภาพ⁩

21.1

Organic synthesis · ⁨有机合成⁩

Syllabus · ⁨หลักสูตร⁩
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
ไทย
  1. สำหรับโมเลกุลอินทรีย์ที่มี กลุ่มฟังก์ชัน หลายกลุ่ม: (ก) ระบุกลุ่มฟังก์ชันอินทรีย์โดยใช้ปฏิกิริยาในหลักสูตร (ข) คาดการณ์คุณสมบัติและปฏิกิริยา
  2. ออกแบบ เส้นทางสังเคราะห์หลายขั้นตอน เพื่อเตรียมโมเลกุลอินทรีย์โดยใช้ปฏิกิริยาในหลักสูตร
  3. วิเคราะห์เส้นทางสังเคราะห์ที่กำหนดให้ในแง่ของประเภทปฏิกิริยาและสารตั้งต้นที่ใช้ในแต่ละขั้นตอน รวมถึงผลิตภัณฑ์เสริมที่เป็นไปได้

Source: Cambridge International syllabus · ⁨แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International⁩

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.

ไทย

本主题不增加新反应。相反,它要求你串联已知的反应,从而通过多步构建目标分子。

เม็ดยาสีขาวบรรจุในฟอยล์ blister packs
药物是通过多步有机合成从简单的起始原料构建而成的

识别官能团

一个分子可能含有多个官能团。利用考纲中的测试反应来识别每一个,然后预测该分子的行为。例如:

  • ทำให้น้ำบรมีนจางสี → มีพันธะคู่ C=C (อัลคีน) .
  • ให้ตะกอนกับโซเดียมไนเตรต → ฮาลोजีนอะลCANE .
  • สีส้ม $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ เปลี่ยนเป็นสีเขียว → แอลกอฮอล์ ชั้นต้นหรือชั้นสอง
  • ให้ตะกอนสีส้มกับ 2,4-DNPH → อัลดีไฮด์ หรือ คีโทน .
  • ฟองอากาศกับคาร์บอเนต → กรดคาร์บอกซิลิก .
ตารางสามคอลัมน์รายการสารตั้งทดสอบแต่ละชนิด ผลลัพธ์ที่ได้观察到 และหมู่ฟังก์ชันที่ระบุได้
标准鉴定测试:每种试剂都会产生特征性现象,指向特定的官能团

AS反应图谱

每一行将一种官能团转化为另一种。将其视为一张可以穿梭其中的地图来记忆:

起始物 试剂及条件 产物
烯烃 $\text{H}_2$, Ni 烷烃
烯烃 $\text{HX}$, 或 $\text{X}_2$ 卤代烷
แอลkeen น้ำsteam, $\text{H}_3\text{PO}_4$ แอลกอฮอล์
卤代烷 $\text{NaOH(aq)}$, 加热 醇
卤代烷 $\text{KCN}$ (乙醇中), 加热 腈(增加一个碳)
卤代烷 $\text{NH}_3$ (乙醇中), 加压 胺
醇 $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$, 蒸馏/回流 醛/羧酸
醇 浓酸, 加热 烯烃
醛或酮 $\text{NaBH}_4$ 醇
醛或酮 $\text{HCN}$, $\text{KCN}$ 羟基腈
腈 稀酸, 加热 羧酸
羧酸 + 醇 浓$\text{H}_2\text{SO}_4$ 酯
แผนผังเครือข่ายเชื่อมต่อกับอัลคีน อัลเคน ฮาลोजีนอะลCANE แอลกอฮอล์ อัลดีไฮด์ ไนไตรล์ อะมิ้น กรดคาร์บอกซิลิก และเอสเตอร์ ด้วยลูกศรที่มีฉลากระบุสารตั้งทดสอบ
AS反应图谱:每个箭头将一种官能团转化为另一种。从目标产物反向推导以规划路线

规划多步路线

为了制定合成路线:

  1. 比较目标产物与起始原料——发生了什么变化(官能团、碳原子数量)?
  2. 从目标产物反向推导:哪个单一反应可以生成它,以及它的来源是什么?
  3. 重复此过程直到回到起始原料。
  4. 写出每一步及其所需的试剂和条件。

如果需要增加一个碳原子,$\text{KCN}$步骤是关键——它是唯一能在AS阶段延长碳链的反应。

เส้นทางการสังเคราะห์จากเอทิลีนไปยังกรดโพรพานอยิก โดยแสดงสารตั้งต้นในแต่ละขั้นตอนที่เดินหน้า และลูกศรย้อนกลับขนาดใหญ่แสดงวางแผนจากเป้าหมายกลับไปยังจุดเริ่มต้น
从目标产物反向规划路线,每次仅考虑一步反应,直至到达起始原料

分析路线

当给出一条路线时,针对每一步需说明反应类型(如氧化、还原、取代、加成或消除)及所用试剂。同时要考虑可能的副产物——例如,由卤代烷制备胺时还会生成进一步取代的胺混合物,导致简单胺的产率较低。

กรวยแยกของเหลวถูกยึดไว้เหนือถ้วยพลาติก มีชั้นของเหลวสีสองชั้นที่ไม่ผสมกัน
分液漏斗用于分离两层互不相溶的液体——这是从反应混合物中回收有机产物的方法
สำหรับแต่ละขั้นตอนในเส้นทางที่กำหนด ให้ถามสามสิ่ง: ประเภทปฏิกิริยา, สารตั้งต้นและเงื่อนไข, และผลพลอยได้ลด yield หรือไม่
针对给定路线中的每一步,询问其反应类型、试剂及副产物
ประเภทปฏิกิริยาทั้งห้าพร้อมสิ่งที่แต่ละชนิดทำ: ออกซิเดชัน, เรดักชัน, แทนที่, เพิ่ม และกำจัด
命名每一步的反应类型:氧化、还原、取代、加成或消除

ตัวอย่างทำแบบฝึกหัด. ออกแบบเส้นทางจากโพรพีนไปเป็นโพรพานोन, $\text{CH}_3\text{COCH}_3$. ทำ ย้อนกลับ จากเป้าหมาย คีโทนเกิดจากการออกซิเดชันของ แอลกอฮอล์ secondary, ดังนั้นขั้นตอนก่อนโพรพานอนคือ โพรแพน-2-อล dengan acidified $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ ภายใต้การ回流 โพรแพน-2-อลเกิดจากโพรพีนโดยการเติม ไอน้ำ ผ่านตัวเร่งปฏิกิริยา $\text{H}_3\text{PO}_4$ - และกฎของมาร์คอฟนิคอฟช่วยให้ $\text{OH}$ ไปอยู่ที่ คาร์บอนกลาง ซึ่งตรงกับแอลกอฮอล์ secondary ที่ต้องการ ดังนั้นเส้นทางคือ: โพรพีน, แล้วไอน้ำกับ $\text{H}_3\text{PO}_4$, ให้ผลผลิตเป็นโพรแพน-2-อล; จากนั้น acidified $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ ภายใต้การ回流, ให้ผลผลิตเป็นโพรพานอน. ระบุ สารตั้งต้นและสภาวะ บนลูกศรทุกเส้น: เส้นทางที่มี intermediate ถูกต้องแต่ไม่มีสารตั้งต้นจะได้อะไรเลย

Explore · ⁨สำรวจ⁩

Reaction map lab · ⁨ห้องปฏิบัติการแผนภาพปฏิกิริยา⁩

Classify clues that identify functional groups and reaction pathways. · ⁨จำแนกตัวชี้บ่งที่ใช้ระบุหมู่ฟังก์ชันและเส้นทางปฏิกิริยา⁩

Explore · ⁨สำรวจ⁩

Synthetic route planning lab · ⁨ห้องปฏิบัติการวางแผนเส้นทางสังเคราะห์⁩

Follow how a target molecule is planned backwards then made forwards. · ⁨ติดตามวิธีการวางแผนโมเลกุลเป้าหมายย้อนกลับแล้วสร้างไปข้างหน้า⁩

Vocabulary · ⁨คำศัพท์⁩ Train · ⁨ฝึกฝน⁩
English ไทย
functional group/ˈfʌŋkʃənl ɡruːp/ กลุ่มฟังก์ชัน
alkene/ˈælkiːn/ อัลคีน
halogenoalkane/ˈheɪləʊdʒnəʊlkeɪn/ ฮาโลเจนอัลเคน
alcohol/ˈælkəhɒl/ แอลกอฮอล์
aldehyde/ˈældɪhaɪd/ อัลดีไฮด์
ketone/ˈketəʊn/ คีตอน
carboxylic acid/ˌkɑːbəkˈsɪlɪk ˈæsɪd/ กรดคาร์บอกซิลิก
nitrile/ˈnaɪtraɪl/ ไนไตรล์
amine/ˈæmaɪn/ เอมีน
ester/ˈestə/ ester
synthetic route/sɪnˈθetɪk ruːt/ เส้นทางสังเคราะห์
reagent/rɪˈeɪdʒənt/ สารเคมีทดสอบ
oxidation/ˌɒksɪˈdeɪʃn/ การออกซิเดชัน
reduction/rɪˈdʌkʃn/ การลดรูป (reduction)
by-product/baɪ ˈprɒdʌkt/ ผลิตภัณฑ์เสริม
21.1

Exam tips · ⁨ข้อแนะนำสำหรับการสอบ⁩

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.
ไทย
  • จำ สารตั้งต้นและสภาวะ สำหรับแต่ละการเปลี่ยนแปลง — นั่นคือสิ่งที่โจทย์สังเคราะห์ทดสอบ
  • วางแผนเส้นทางหลายขั้นตอนโดยหมู่ฟังก์ชันและระวัง จำนวนคาร์บอน (KCN เพิ่มคาร์บอนหนึ่งอะตอม)
  • เลือก เส้นทางที่สั้นที่สุดและเป็นไปได้ และระบุสารตั้งต้นและสภาวะทั้งหมด

Interactive lessons on this topic · ⁨บทเรียนเชิงโต้ตอบสำหรับหัวข้อนี้⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨ทำทีละขั้นตอน พร้อมแบบฝึกหัดตรวจสอบผลทันที⁩

Past Papers · ⁨ข้อสอบย้อนหลัง⁩

More topics in A-Level Chemistry · ⁨Chemistry A-Level⁩ · ⁨หัวข้อเพิ่มเติมใน A-Level Chemistry · ⁨Chemistry A-Level⁩⁩

Log in or create account · ⁨เข้าสู่ระบบหรือสร้างบัญชี⁩

IGCSE, A-Level & AP