Реакции на синтез с използване на алкини

Това е една схема, създадена от доктор Шварц, моят професор по органична химия. Хубавото на тази схема е, че тя показва всички реакции, или почти всички реакции, които се изучават в първия семестър по органична химия. И тя показва каква е връзката на всички тях помежду им. Това е много, много полезно, когато се решават задачи за синтез. Когато се опитваме да синтезираме една молекула от друга молекула, трябва да знаем реакциите, които свързват различните функционални групи. Тази схема е един от най-добрите начини за това, за демонстриране на всички тези различни връзки. А синтезът е сърцевината на органичната химия. Как ще получиш това съединение от това съединение? Как ще синтезираш молекула, която е важна за човечеството, която се използва в медицината за спасяване на животи и за подобряване на живота на всички в обществото? Синтезът е наистина най-важната част на органичната химия. Той може да е много труден, затова има много подобни задачи на изпитите по органична химия. И точно затова трябва да се упражняваш в тези задачи, като използваш такива схеми. Хайде да видим нашата задача. Да се синтезират следните молекули от ацетилен и метил бромид в произволен разтвор на неорганични реагенти или разтворители. Да започнем с тази молекула на 2-пропанол. Ще се запитаме: Как можем да получим този алкохол от ацетилен? Не се вижда веднага какво трябва да направим. Единият начин е да мислим наобратно. Това се нарича ретросинтез. Тук ще сложа стрелка за ретросинтез. Тя изглежда така. И си казвам: Добре, от какво мога да получа алкохол? Мога да получа алкохол от алкен. Това е една от реакциите, които вече разглеждахме по органична химия. Тук ще напиша един алкен. Връщам се горе при схемата. Да видим дали мога да намеря тази реакция. Тръгвам от алкен до алкохол, нали? Гледам схемата тук. Това тук е алкенът. Тук имам превръщане на алкен в алкохол. Значи ще използвам тази стрелка. Имам два варианта за реагент, нали? Мога да добавя вода и сярна киселина, като ще имам присъединяване по Марковников на ОН. Или мога да направя хидробориране/окисление, което е присъединяване на ОН обратно на правилото на Марковников. Гледам тук долу и се питам: коя от тях искам? Коя да избера? Искам присъединяване по Марковников. Ще присъединя ОН към най-заместения въглерод. Значи ще имам вода и сярна киселина за това превръщане. Вода и сярна киселина. Тук имам алкен. Искам да се върна до ацетилен. Връщам се отново при схемата. Търся ацетилен в схемата. Ацетиленът е чак тук горе отдясно. Това е ацетилен. Имам алкен. Пак ще имам ретросинтез. Ще работя наобратно. От какво мога да получа алкен? Мога да го получа от алкин. Мога да го получа от този алкин тук. Как алкинът се превръща в алкен? Мога да използвам или газообразен водород и катализатор на Линдлар (паладий), което ще даде цис-продукт. Или мога да използвам метален натрий и амоняк, при което ще получа транс-продукт. Да видим този ретросинтез. Имам алкен. Ще получа този алкен от алкин. Трябва да реша кои реагенти ще използвам. Как ще изглежда алкинът? Ще присъединя водород при тройната връзка. Мога да мисля само за превръщането на тази молекула отляво в алкин. Ще трябва да го направя така. Това дава тройна връзка в молекулата. Направих я линейна. Заради природата на тройните връзки. Как направих това? В този случай не ни вълнува цис или транс. Най-лесно е просто да използваме газообразен водород и катализатор на Линдлар за това превръщане. Това е моят алкин. Искам да се върна до ацетилен. Пиша тук стрелка за ретросинтез. И се питам: Как мога да получа тази молекула от ацетилен? Връщам се пак при схемата. Как се получава терминален алкин от ацетилен? Аз съм тук. Имам моя алкин. Искам да го получа от ацетилен. Ще използвам реакция на алкилиране. Понеже ми трябва само една алкилна група, ще го направя само веднъж. Трябва ми еднократна реакция на алкилиране. В първата стъпка добавяме много силна основа, натриев амид. Във втората стъпка добавяме първичен алкихалогенид. Ще напиша това тук долу. В първата стъпка добавям натриев амид. Във втората стъпка добавям алкилхалогенид. Кой алкилхалогенид ще добавя? Искам да добавя метилова група към моя алкин. В условието виждам, че мога да използвам метилбромид. Значи това е алкилхалогенидът, който ще използвам за реакцията на алкилиране. Това е СН3Br. И сме готови, нали? Използвахме ретросинтез. Ако това ти се падне на изпита, вероятно трябва да го напишеш в обратния ред. Ще започнеш с ацетилен. После използваш обикновена стрелка. Първата стъпка – добавяш натриев амид. После добавяш метилбромид за реакцията на алкилиране, за да присъединиш метилна група към ацетилена. Сега имаш терминален алкин, който ще се превърне в алкен с присъединяване на водород газ и токсичен катализатор, който спира хидрогенирането до алкен. После можеш да използваш присъединяване по Марковников на ОН, като използваш вода и сярна киселина, за да присъединиш ОН към алкена. И това е всичко. Това е подходът, който трябва да използваш при реакции на синтез. Имаме време за още един пример. Хайде да синтезираме молекулата отдясно. Да видим молекулата отдясно. Казваш си: хайде да препиша тази молекула тук отдясно. Тук има повече място. Това е молекулата отдясно. Сега ще използвам жълто за тази задача за синтез. Това е молекулата ми. Има два брома в положение транс помежду си. Това веднага трябва да те насочи към реакцията от последното видео. При халогениране добавяме тези в положение транс към алкина. Значи мога да присъединя бром. Разтворителят ще бъде въглероден тетрахлорид. CCl4. Правихме го в последното видео. Гледай предходното видео за халогениране на алкини. Какво ще получим? Какво ще стане с нашия алкин? Имаме нашия алкин. Трябва да имаме една етилова група отстрани. Това ще бъде реакцията. Сега имаме алкин. Трябва да направя това. Трябва да направя този алкин от ацетилен. Отново съм на този етап. Отново сме тук. Имаме този алкин. Искаме да го получим от ацетилен. Значи пак ще направя алкилиране. Добавям натриев амид в първата стъпка и алкилхалогенид във втората стъпка. Ще напиша това. Ще поставя стрелка за ретросинтез. Опитвам да синтезирам този алкин от ацетилен. Записвам тук ацетилен. Знам, че това ще стане в две стъпки. В първата стъпка добавяме натриев амид. Във втората стъпка добавяме алкилхалогенид. Кой алкилхалогенид ни е нужен? Нужно ни е да добавим етилова група към ацетилена. Ще свърши работа нещо като етилбромид. Значи етилбромид, и това ще ни даде нашия продукт. И може да си помислиш, че сме готови. Синтезът е готов. Но всъщност това не е готово. Защото ако се върнеш и прочетеш отново въпроса, там се иска да синтезираме следните молекули, като използваме ацетилен или метилбромид, а не етилбромид. Значи не можем да използваме етилбромид, за да стигнем дотук. Трябва да намерим начин да получим етилбромид. Етилбромидът съдържа два въглеродни атома. Да видим можем ли да измислим начин да получим етилбромид от ацетилен. Да помислим. Този начин работи. Сега трябва да намерим начин да получим етилбромид от ацетилен. Отново ще използваме ретросинтез. Значи ретросинтез. И си казвам: Добре, имам алкилхалогенид. Как мога да получа алкилхалогенид от алкин? Тук отново е полезно да разгледаме схемата. Хайде да се върнем и да погледнем схемата. Искаме да получим алкилхалогенид от алкин. Да намерим нашия алкилхалогенид. Той е ето тук. Нашият алкилхалогенид е ето тук. Ако ще правим ретросинтез, трябва да се върна до алкин. Мога да получа алкилхалогенид от алкен, ако добавя халогеноводород, значи НХ, нали? Значи ретросинтез, ще получа алкилхалогенида от алкен, като използвам халогеноводород. Добре, да видим какво ще запишем. Ще започна с алкен. Това е моят алкен. Това е просто етен или етилен. Халогенът е бром. Значи халогеноводородът ми трябва да е НBr. Добавям НBr към етилена и ще получа етилбромид. Стигам до тук, нали? Сега имам алкен. Но всъщност трябва да започна с ацетилен. Как да получа алкен от алкин? Отново да си опресним паметта със схемата. Сега сме ето тук на схемата. Имаме алкен. Знаем как да получим алкен от алкин. Трябва да го хидрогенираме, като използваме токсичния катализатор на Линдлар, който е паладий. Ще напиша това. Ще получа моя алкен. Ще получа алкен от алкин, като добавя газообразен водород и токсичен катализатор, катализатор на Линдлар, паладий. А това ще бъде ацетилен, нали? Ако тук взема ацетилен... хайде да проверим нашия синтез. Отговаряме ли на изискванията? Отново, ако започнем с ацетилен... да се върнем пак тук... ако добавя водород газ и токсичният катализатор на Линдлар, ще хидрогенирам моя алкин точно ето тук. Взимам нашия алкен и добавяме НBr. Това присъединява Н+ и Br– към двойната връзка и получаваме етилбромид като продукт. Взимам друга молекула ацетилен и добавям натриев амид. Добавям етилбромид, който току-що получих от ацетилен, за да алкилирам алкина. Поставяме етилова група тук. И накрая извършваме реакция на халогениране на алкини, при която се присъединяват бромните атоми в положение анти помежду си. И сме готови. Още веднъж: ако правиш това на изпит, е по-разумно да го напишеш по обратния ред. Но това е добър начин за разглеждане с помощта на схемата. Да се върнем пак горе и да видим тази схема. Препоръчвам ти да използваш тази схема. Направи си твоя. Решавай много практически примери. Решавай много практически примери. Може да помолиш приятелите си да ги измислят. И после да ги решаваш. Можеш да си измисляш задачи за синтез самостоятелно. Пак повтарям, това е много важно умение, което трябва да усъвършенстваш, за да се справяш с органичната химия.