Organic Synthesis — Building Carbon-Based Molecules

11 экспериментов

Organic synthesis experiments teach students to construct carbon-based molecules through controlled reactions. From simple esterification (making fruit-scented esters) to multi-step synthesis of pharmaceutical compounds, these experiments develop practical skills in reaction setup, purification, and characterization that are essential for careers in chemistry, pharmacology, and materials science.

Learning Objectives

Master fundamental organic techniques: reflux, distillation, extraction, recrystallization, and thin-layer chromatography (TLC). Understand reaction mechanisms (SN1, SN2, electrophilic addition), calculate theoretical yields, determine percent yield, and assess product purity using melting point and spectroscopic methods.

Key Techniques

Reflux prevents solvent loss during prolonged heating. Liquid-liquid extraction separates products using immiscible solvents and a separatory funnel. Recrystallization purifies solids by dissolving in hot solvent and slowly cooling. Rotary evaporators remove solvent under reduced pressure. TLC monitors reaction progress with Rf value comparison.

Equipment Overview

Required: round-bottom flasks, reflux condensers, heating mantles, separatory funnels, rotary evaporator, TLC plates and UV lamp, melting point apparatus. Advanced: Schlenk lines for air-sensitive reactions, NMR and IR spectrometers for product characterization.

Альдольная конденсация (дибензалацетон)

Синтез УФ-поглощающего соединения, применяемого в солнцезащитных кремах

Синтезировать дибензалацетон перекрёстной альдольной конденсацией бензальдегида и ацетона, демонстрируя образование связей углерод–углерод.

Advanced (University) · 75 min · 8 шаги

Мыловарение (реакция омыления)

Превращение жиров в мыло с помощью гидроксида натрия

Изготовить мыло омылением растительного масла гидроксидом натрия, показав гидролиз сложноэфирных связей в триглицеридах.

Intermediate (High School) · 60 min · 8 шаги

Получение ацетаминофена (парацетамола)

Синтез анальгетика через образование амидной связи

Синтезировать ацетаминофен (парацетамол) ацетилированием п-аминофенола уксусным ангидридом, демонстрируя образование амидной связи.

Advanced (University) · 80 min · 8 шаги

Получение нейлона 6,10 (трюк с нейлоновой нитью)

Вытягивание непрерывной нити нейлона из межфазной границы

Синтезировать нейлон 6,10 на границе раздела двух несмешивающихся растворов и вытянуть непрерывную нить из стакана.

Intermediate (High School) · 30 min · 6 шаги

Производство биодизеля из растительного масла

Превращение кулинарного масла в биодизель путём переэтерификации

Перевести растительное масло в биодизель (метиловые эфиры жирных кислот) основно-катализируемой переэтерификацией с метанолом.

Intermediate (High School) · 60 min · 8 шаги

Синтез аспирина (ацетилсалициловой кислоты)

Получение одного из самых распространённых лекарств в мире

Синтезировать аспирин (ацетилсалициловую кислоту) путём ацетилирования салициловой кислоты уксусным ангидридом и оценить чистоту продукта по температуре плавления.

Advanced (University) · 90 min · 9 шаги

Синтез бананового масла (изоамилацетата)

Получение эфира, отвечающего за банановый аромат

Синтезировать изоамилацетат (банановое масло) реакцией Фишера уксусной кислоты с изоамиловым спиртом, показав, как сложные эфиры создают фруктовые ароматы.

Advanced (University) · 90 min · 7 шаги

Синтез люминола

Получение хемилюминесцентного соединения из 3-нитрофталевой кислоты

Синтезировать люминол (3-аминофталгидразид) и показать его хемилюминесцентную реакцию с пероксидом водорода.

Professional (Lab) · 120 min · 8 шаги

Синтез слайма (сшитый ПВА)

Создание неньютоновской жидкости сшиванием поливинилового спирта

Приготовить слайм, сшивая поливиниловый спирт (ПВА) боратом натрия, и показать основы химии полимеров и неньютоновского поведения жидкостей.

Beginner (Middle School) · 20 min · 6 шаги

Экстракция кофеина из чая

Выделение природного алкалоида методом жидкостной экстракции

Извлечь кофеин из чайных листьев жидкостной экстракцией дихлорметаном, показав принципы экстракции растворителем и выделения природных продуктов.

Advanced (University) · 90 min · 8 шаги

Этерификация по Фишеру с получением этилацетата

Синтез сложного эфира с фруктовым ароматом

Синтезировать этилацетат (аромат жидкости для снятия лака) реакцией Фишера между уксусной кислотой и этанолом в присутствии серной кислоты.

Advanced (University) · 90 min · 8 шаги