有机化学学习小贴士

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把它放在一起

最后更新:2022年9月23日|

有很多学生问我怎么做合成。今天,我将与你们分享我建议他们的三步法,今天我们将开始进行。它是这样的:

  1. 分析起始材料和产物——问问自己,形成了哪些化学键,破坏了哪些化学键?
  2. 当你列出清单时,问问你自己——我知道哪些反应会形成/破坏这些化学键?
  3. 这些反应的顺序是什么?

作为一个例子,让我们用这个综合问题炔烃

第1部分。问“有什么新鲜事”?

很多学生希望他们能够看到一道综合题,然后“只看到答案”。事情不是这样的。综合题有点像数独。有一个方法。在取得进展之前,你必须先做一些算术。

第一步是做算术。也许你能帮上忙把所有隐藏的氢都画出来,因为这些很难被发现。你要尽可能完整地列出形成和断开的键包括所有的氢。

是这样的:

第二部分:问“what are some potential reactions?”

下一步就是问问自己什么样的反应形成和破坏了这些化学键.你必须知道每个反应的作用,这是无法回避的事实。但有一些普遍的暗示(延伸开来)炔烃):

  • 任何时候碳碳键的断裂,都是加成反应
  • 如果是碳碳键,它就是消去反应
  • 取代反应在同一个碳上形成和断开一个键
  • 寻找好的离去基
  • 密切关注立体化学

对于我们正在讨论的反应,我们破坏了两个碳碳键,它指向两个加成反应。我们形成了两个碳氢键和两个碳氢氢键。

形成这些键的加成反应是什么?在这里,你必须想出一个可能性列表。我们只是在“玩”。

  • 硼氢化反应(形成C-H, C-OH)
  • 水合作用(C-H, C-OH)
  • 二羟基化(形成C-OH, C-OH)
  • 氢化(C-H, C-H)

接下来,我们将讨论这些可能性,并找出哪些是有意义的,哪些是没有意义的。

第2部分

今天,让我们快速了解一下如何分解一个简单的综合问题。

上次我说过这个过程是这样的:

  1. 找出断裂和形成的键。
  2. 确定反应
  3. 把它们按正确的顺序排列

第二步——识别反应——是橡胶遇到合成问题的真正地方。这是没有办法的:你必须了解哪些反应形成和破坏某些化学键。

对于下面的综合问题,上次我们提出了以下可能性

  • 硼氢化反应(BH3,然后H2O2/NaOH)
  • 氧汞化(H2O, HgSO4)
  • 氢化(Pd/C, H2)或Lindlar的催化剂/H2或Na/NH3
  • Dihydroxylation (OsO4

有两种方法来测试这些反应是否适合我们的合成。第一种方法是从炔烃然后利用这些反应进行研究。第二种方法是从生成物开始,利用这些反应进行逆向分析。这是一个简单的综合问题,我们走简单一点的路,从炔烃

如果我们把这些反应应用到炔烃,我们将得到以下结果。正如您应该能够看到的,其中只有两个是潜在有用的。另一种方法不能让我们在合理的步骤内得到我们想要的产品。

从结果来看,似乎只有林德纳和Na/NH3是可以接受的反应炔烃

既然是这样,让我们想想另一个反应会是什么。如果我们在氢化,它会形成两个碳氢键。所以我们需要形成两个碳氢键。

我们知道形成两个C-OH键的一种方法是通过二羟基化烯烃OsO4.这个反应以同步方式进行,所以倒着算,我们必须从以下方面开始烯烃(反式).

如果我们从反式烯烃,那么我们一定是从Na/NH3开始的第一步。这是唯一能得到反式烯烃从一开始炔烃

现在让我们把它放在一起:两步。

我意识到这可能是一个简单的例子。从大局来看,的确如此。但要想擅长任何事情,你必须从某个地方开始。通过认识化学键的形成和断裂以及可以达到这一目标的反应,至少你有了一种方法。你可以一点一点地开始解决一个复杂的综合问题,而不是一直盯着它看,期望只是“看到它”。

感谢阅读!

詹姆斯

仅限高级读者:在这里,我们做了一个“反”氢化反应,然后是“同羟基化反应”。但是你注意到我们可以通过syn还原反应(Lindlar, H2)和“反”二羟基化反应(mCPBA、NaOH/H2O)。整洁的,是吧?

第3部分

现在我们已经学习了12周的有机化学,正确地看待这些东西会很有帮助。这里列出了你在期末考试中需要掌握的十大技能(不包括光谱学)。

  1. 能将化学结构画成线形图,并能将识别“隐藏的氢”和孤对.当分子以不同的构象或从不同的角度绘制时,能够识别它们。
  1. 理解R/S符号,并能够识别分子对映体,非对映异构体,或结构异构体。
  1. 如何通过实际应用来判断分子上的反应区电负性和共振
  1. 如何画画反应曲线箭头-了解你可以做的合法“动作”,以及曲线箭头如何告诉你哪种键形成和断裂,以及电荷如何变化。
  1. 如何画共振形式,和评估他们的稳定性.如何使用相互转换共振形式的弯曲箭头
  1. 认识和理解取代反应之间的区别SN2而且SN1;在给定起始原料和反应物的情况下,能够用恰当的立体化学方法画出产物。
  1. 了解酸碱的相对强度(每种至少10个例子);如何识别酸碱反应。
  1. 了解和理解除了反应,两者烯烃而且炔烃;每一个加成反应破坏一个碳碳π键,形成两个与碳相连的新键;跟踪每个的区域化学和立体化学,用“3桶”近似。
  1. 理解和认识消除反应;每消去反应包括形成碳碳π键,并断开两个碳键;消去反应如何受到热的青睐。
  1. 理解:1)是什么让某样东西成为很好的离去基2)什么是好的亲核试剂3)碳正离子的稳定性4)影响酸强度的因素, 5)影响基础强度的因素6)在什么条件下发生重排
  1. 如何在正反两个方向上应用你所学的每个反应的模式,从而能够做简单的合成问题。

好吧,我不能只写10个。但这涵盖了你们在这门课上学到的很多最重要的概念。

还有一封邮件要发。让我们明天结束吧。

感谢阅读!詹姆斯

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