有機合成

AS合成トピックと同様に、既知の反応をつなげてターゲット分子を構築することを問う。今度はA-Levelの芳香族化合物、フェノール、アミン、アミド、アシルクロリドの反応も追加された。

官能基の特定

1つの分子が複数の官能基種を持つことがある。検出反応を使ってそれぞれを見分け、振る舞いを予測せよ。例えば：

• 触媒なしで臭素水を脱色し、白色沈殿を作る → フェノールまたはフェニルアミン（環が活性化されている）。
• 冷水と激しく反応し、$\text{HCl}$の煙を出す → アシルクロリド。
• 中性の$\text{FeCl}_3$と反応して紫色を示す → フェノール。

A-Level反応のマップ

ルートの設計と分析

合成ルートを考案するには、標的物質から逆向きに進む：それを生成する単一の反応は何であり、その原料は何か？ 出発物質に達するまで繰り返した後、各ステップに試薬と条件を記す。

ルートに分析を行う際は、各ステップの反応種別（例：求電子置換、付加-除去、酸化、還元など）を明記し、予想される副産物に注意する。例えば、ハロゲン化アルカンからアミンを合成する場合、多置換アミンも生成され、収率が低下することがある。

** worked example.** ベンゼンからフェニルアミンへのルートを考案する、$\text{C}_6\text{H}_5\text{NH}_2$。逆向きで考える：フェニルアミンは還元によってニトロベンゼンから得られ、ニトロベンゼンはベンゼンのニトロ化によって得られる。よってルートは2ステップとなる。 ステップ1：ベンゼンに濃硫酸 $\text{HNO}_3$ と濃硝酸 $\text{H}_2\text{SO}_4$ を$55\ °\text{C}$ で反応させる。求電子置換によりニトロベンゼンが生成される（$55\ °\text{C}$以下に保つ。それ以上高温だとさらに置換が進む）。 ステップ2：ニトロベンゼンをスズと濃硫酸 $\text{HCl}$ で還元し、次に $\text{NaOH}$ を加えてアミンを塩から遊離させる。直接合成のルートはない。環に直接$\text{–NH}_2$ を導入することはできないため、この「ニトロ化→還元」の組み合わせを暗記しておく必要がある。

• ASおよびA-Levelのステップを統合し、ベンゼン環反応や炭素数の変化に注意する。
• 全ての試薬と条件を明記し、ステップがラセミ混合物を生じる場合に注記する。
• 標的官能基に至る最も短いルートを選ぶ。