ประวัติและความสำคัญของวิชาเคมีอินทรีย์ (Organic Chemistry Background)
เคมีอินทรีย์ (Organic chemistry) เป็นสาขาหนึ่งของวิชาเคมีว่าด้วยการศึกษาโครงสร้าง คุณสมบัติ องค์ประกอบของธาตุคาร์บอน
ซึ่งพบในธรรมชาติ และเป็นองค์ประกอบของสิ่งมีชีวิต
ในปี ค.ศ. 1828 เฟรด ริช วูห์เลอร์ (Friedrich Woehler) สามารถสังเคราะห์สารประกอบยูเรียได้เป็นผลสำเร็จโดยบังเอิญจากการระเหย
สารละลายแอมโมเนียมไซยาเนต (ammonium cyanate) NH4OCN
เฟรดริช วูห์เลอร์ (Friedrich Woehler)
คุณสมบัติของสารอินทรีย์
- สารประกอบเคมีอินทรีย์เป็นสารประกอบที่เกิดจากการดึงดูดกันระหว่างอะตอมของธาตุต่างๆ ด้วยพันธะโคเวเลนต์
- สารประกอบเคมีอินทรีย์จะหลอมเหลวหรือสะลายตัวที่อุณหภูมิต่ำกว่า 300 °C
- ประกอบด้วยธาตุ C เป็นหลัก และธาตุอื่นๆเช่น H , N , O , S , Cl , Br
ทฤษฏีพันธะ (Chemical Bonding Theory) เป็นการศึกษาสมบัติทางกายภาพ และสมบัติทางเคมีของสารอินทรีซึ่งส่วนใหญ่จะประกอบด้วยพันธะ C ที่เกิดจากการใช้คู่อิเล็กตรอนร่วมกันเรียกว่า พันธะโคเวเลนต์ (Covalent bond) โดย C จะมีการจัดเรียงตัวของ e- ดังนี้ 1s2 2s2 2p2 ซึ่งจากการตัดเรียนตัวดังกล่าวจะพบว่า C มีอิเล็กตรอนเดี่ยว 2 ตัวก็น่าจะสร้างได้เพียง 2 พันธะ แต่ในความเป็นจริง C กลับสร้างได้ถึง 4 พันธะ ทฤษฏีที่ใช้อธิบายหลังการดังกล่าวเรียกว่า ทฤษฏีพันธะเวเลนต์ (Valent Bond Theory)
ทฤษฏีพันธะเวเลนต์ (Valent Bond Theory) เป็นทฤษฎีที่ใช้ในการอธิบายการเกิดพันธะที่ซ้อนเหลื่อมกัน กล่าวคือ C ได้รับพลังงานในถ่ายเถ e- 1ตัวจากออร์บิทอล 2s ไปสู่ 2p (1s2 2s1 2px1 2py1 2pz1 ) เกิดการผสมกันของ e- ในออร์บิทอล 2s และ 2p จะเรียกการผสมแบบนี้ว่า ไฮบริไดเซชัน (Hydridization)
1. ไฮบริไดเซชันแบบ sp3 เกิดจากการผสม e- ใน 2s จำนวน 1 ออร์บิทอล กับ 2px 2py 2pz จำนวน 3 ออร์บิทอล ได้เป็น 4
ออร์บิทอลใหม่ มีลังษณะโครงสร้างเป็นทรงสี่หน้า (Tetrahedral) โดยออร์บิทอลทั้ง 4 นี้จะสร้างพันธะเดี่ยวที่เรียกว่า พันธะซิกมา
2. ไฮบริไดเซชันแบบ sp2 เกิดจากการผสม e- ใน 2s จำนวน 1 ออร์บิทอล กับ 2px 2py จำนวน 2 ออร์บิทอล ได้เป็น 3 ออร์บิทอลใหม่ มีลังษณะโครงสร้างเป็นทรงสามเหลี่ยมแบนราบ (Trigonal Planar) และคงมี e- เหลื่ออยู่ใน 2pzซึ่งมีพลังงานสูงกว่า อีก 1 ออร์บริทอร์และสร้างพันธะไพ (¶-bond)
3. ไฮบริไดเซชันแบบ sp เกิดจากการผสม e- ใน 2s จำนวน 1 ออร์บิทอล กับ 2px จำนวน 1 ออร์บิทอล ได้เป็น 2 ออร์บิทอลใหม่มีลังษณะโครงสร้างเป็นเส้นตรง (Linear) และคงมี e- เหลื่ออยู่ใน 2pzซึ่งมีพลังงานสูงกว่า อีก 2 ออร์บริทอร์และสร้าง พันธะไพ (¶-bond)ส่วนออร์บิทอลลูกผสมจะสร้างพันธะซิกมา
http://www.youtube.com/watch?v=JqldtDVrM4E
http://www.mhhe.com/physsci/chemistry/essentialchemistry/flash/hybrv18.swf
แบ่งออกเป็น 3 ประเภท
1. แรงลอนดอน ( london foece ) เป็นแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล ยึดเหนี่ยวกันด้วยแรงอ่อนๆ ซึ่งเกิดขึ้นในสารทั่วไป และจะมีค่าเพิ่มขึ้นตามมวลโมเลกุล
2. แรงดึงดูดระหว่างขั้ว ( dipole – dipole force ) เป็นแรงยึดเหนี่ยนทางไฟฟ้าระหว่งสารประกอบโคเวเลนต์ที่มีขั้ว
3. พันธะไฮโดรเจน (hydrogen bond , H – bond ) เป็นแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลที่มี H เป็นองค์ประกอบ
ทฤษฏีสูตรโครงสร้างได้ถูกแบ่งไว้เป็น 2 ข้อดังนี้
1. อะตอมของธาตุในสารประกอบอินทรีย์เกิดการสร้างจำนวนพันธะที่แน่นอน (พิจรณาจาก e- วงนอกสุด)
C มีอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะได้ 4 คู่ (Tetravalent) จึงเกิดได้ 4 พันธะ
N มีอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะได้ 3 คู่ (Trivalent) จึงเกิดได้ 3 พันธะ
O มีอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะได้ 2 คู่ (Divalent) จึงเกิดได้ 2 พันธะ
H มีอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะได้ 1 คู่ (Monovalent) จึงเกิดได้ 1 พันธะ
2. อะตอมคาร์บอนอาจเป็นพันธะเดี่ยว พันธะคู่ หรือ พันธะสามโดยมีข้อสังเกตว่า มีพันธะได้ 4 เส้น (รอบอะตอมคาร์บอนแต่ละอะตอม)
ไนโตรเจนอะตอมมีอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะได้ 3 คู่ จึงเกิดพันธะเดี่ยว พันธะคู่ หรือพันธะสาม
ออกซิเจนอะตอมออกซิเจนมีอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะได้ 2 คู่จึงเกิดพันธะเดี่ยว หรือพันธะคู่
ไฮโดรเจนและแฮโลเจนมีอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะได้ 1 คู่จึงเกิดพันธะเดี่ยวเท่านั้น
การเขียนสูตรโครงสร้างของสารประกอบอินทรีย์ (Line - Angle Organic Formula)
1. สูตรโครงสร้างลิวอิส ใช้เส้นตรงแทนพันธะระหว่างธาตุ องค์ประกอบทุกพันธะภายในโมเลกุลของสารอินทรีย์
2. สูตรโครงสร้างแบบย่อ ไม่แสดงพันธะเดี่ยวระหว่างธาตุองค์ประกอบ แต่จะแสดงพันธะคู่และพันธะสามในโมเลกุลของสารอินทรีย์
3. สูตรโครงสร้างแบบเส้นและมุม ใช้เส้นตรงแทนพันธะภายในโมเลกุล มุมของแส้นตรงแสดงทิศทางของพันธะ ไม่เขียนสัญลักษณ์ของธาตุ C และ H
ไอโซเมอริซึม คือ ปรากฏการณ์ซึ่งสารที่มีสูตรโมเลกุลเหมือนกัน แต่มีสมบัติทางกายภาพ เช่นจุดเดือนจุดหลอมเหลวต่างกัน เรียกสารเหล่านั้นว่า ไอโซเมอร์ แบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ
1. ไอโซเมอร์โครงสร้างแบบเส้น (Structural isomer) มีสูตรโมเลกุลเหมือนกันแต่มีสูตรโครงสร้างการจัดเรียนที่แตกต่างกัน เช่น C5H12
2. ไอโซเมอร์เรขาคณิต (Stereo Isomer) คือไอโซเมอร์ซึ่งมีสูตรโมเลกุล และมีสูตรโครงสร้างเหมือนกัน แต่มีการจัดอะตอมหรือกลุ่มอะตอมในที่ว่างภายในโมเลกุลต่างกัน เช่น C4H
หมู่ฟังก์ชัน (Function group) คือกลุ่มอะตอมซึ่งแสดงสมบัติเฉพาะตัวของสารอินทรย์ สารอินทรีย์ชนิดเดียวกันจะมีหมู่ฟังก์ชันเดียวกันจึงมีสมบัติเฉพาะตัวคล้ายกันด้วย
เกี่ยวข้องกับพันธะ การทำลายพันธะหรือ การแตกพันธะโคเวเลนต์โดยเกิดผ่านสารตัวกลางที่เรียกว่า สารมัธยันตร์ (Intermediate)
ประเภทของปฏิกริยาในเคมีอินทรีย์ จำแนกตามลักษณะการเปลี่ยนแปรงของหมู่อะตอมในโมเลกุล เป็น 6 ประเภท
1. ปฏิกิริยาการแทนที่ (Substitution Reaction) เกิดเฉพาะสารประกอบคาร์บอนที่อิ่มตัวแล้ว เช่น Alkane, Alkylhalides
CH3 - CH2 - CH3 + Br2 CH3 - CH2 - CH2 - Br + HBr
2. ปฏิกิริยาการเติม (Addition Reaction) เกิดเฉพาะสารประกอบคาร์บอนที่ยังไม่อิ่มตัว เช่น Alkane, Alkyne
3. ปฏิกิริยาการขจัดออก (Elimination Reaction) เป็นการดึงเอาอะตอมใดๆ ออกจากโมเลกุล
4. ปฏิกิริยาการเรียงตัวใหม่ (Rearrangement Reaction) เกิดสารประกอบคาร์บอนที่จัดเรียงตัวใหม่ แต่มีสูตรโมเลกุลเหมือนเดิมกับสารตั้งต้น
5. ปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชัน (Polymerization Reaction) เกิดสารประกอบคาร์บอนที่มีโมเลกุลใหญ่ขึ้นโดยมีหมู่ซ้ำๆกัน
6. ปฏิกิริยาการแตกตัว (Cracking Reaction) ทำให้สารประกอบคาร์บอนโมเลกุลใหญ่มีโมเลกุลเล็กลง
แอลเคน คือไฮโดรคาร์บอนโซ่ปิดชนิดหนึ่งซึ่งมีลักษณะดังนี้
- มีสูตรทั่วไปเป็น CnH2n+2
- เป็นสารที่ไม่ว่องไวในการเกิดปฏิกิริยา ที่ภาวะปกติ (Paraffin-Hydrocarbon)
- เป็นสารคาร์บอนชนิดอิ่มตัว
การเรียกชื่อสารประกอบอัลเคนเราสามารถเรียกได้ 2 ประเภท คือ ชื่อสามัญ (Common Name) และชื่อ IUPAC ซึ่งถือเป็นชื่อหลักที่ให้ทั่วโลกให้การยอมรับ
แต่ก่อนอื่นเราต้องรู้จักการเรียกชื่อในระบบชื่อสูตรโมเลกุลก่อน โดยระบบนี้จะเรียกชื่อสูตรโมเลกุลของแอลเคนตามจำนวนคาร์บอนอะตอมที่มีอยู่ใน โมเลกุล โดยบอกจำนวนอะตอมของคาร์บอนในภาษากรีก แล้วลงท้ายด้วย ane
ตัวอย่างการอ่านชื่ออัลเคนในระบบชื่อสูตรโมเลกุล
ใช้เรียกชื่อโมเลกุลเล็กๆ ที่ไม่ซับซ้อน ถ้าโมเลกุลใหญ่ขึ้นอาจจะต้องเติมคำนำหน้า เช่น n- , iso- , หรือ neo- ลงไปด้วย ตัวอย่างเช่น
CH4 เรียกมีเทน
CH3 - CH2 - CH3 เรียกโพรเพน
CH3 - CH2 - CH2 - CH2 - CH3 เรียกนอร์มอลเพนเทน
CH3 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH3 เรียกนอร์มอลเฮกเซน
เป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุลไฮโดรคาร์บอนประเภทอัลเคนที่ถูกดึงไฮโดรเจนออก 1 อะตอม เช่น CH3 เรียก Methyl มีสูตรโมเลกุลเป็น CnH2n+1
1. คำนำหน้า n- ย่อมาจาก normal ใช้กับหมู่อัลคิลที่เป็นโซ่ตรง -CH2 - CH2 - CH3
2. คำนำหน้า iso- ใช้กับหมู่อัลคิลที่มีหมู่ methyl แยกสาขาที่คาร์บอนตัวรองสุดท้าย
3. คำนำหน้า sec- ย่อมาจาก secondary ใช้กับหมู่อัลคิลที่มีจุดต่อ ณ ตำแห่ง C ที่ 2 ของโซ่หลัก 4. คำนำหน้า tert- ย่อมาจาก tertiary ใช้กับหมู่อัลคิลที่มีจุดต่อ ณ ตำแห่ง C ที่ 3 ของโซ่หลัก
มีหลักการเรียกชื่อดังนี้
1. ถ้าเป็นโมเลกุลสายยาว ไม่มีกิ่ง ให้เรียกชื่อโครงสร้างหลักตามจำนวนคาร์บอนที่มี แล้วลงท้ายด้วย - ane เช่น
CH3-CH2-CH2-CH3 มีคาร์บอน 4 อะตอมเรียกว่า บิวเทน (butane = but +ane)
CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 มีคาร์บอน 5 อะตอมเรียกว่า เพนเทน (pentane = pent +ane)
CH3-CH2-CH2-CH2- CH2-CH3 มีคาร์บอน 6 อะตอมเรียกว่า เฮกเซน (hexane = hex +ane)
2. ถ้าเป็นโมเลกุลสายยาวที่มีกิ่ง ให้เลือกโครงสร้างหลักที่คาร์บอนต่อกันเป็นสายยาวที่สุดก่อนเรียกชื่อโครงสร้างหลักแล้วลงท้ายด้วย -ane หลังจากนั้นจึงพิจารณาส่วนที่เป็นกิ่ง
3.ส่วนที่เป็นกิ่ง เรียกว่าหมู่แอลคิล การเรียกชื่อหมู่แอลคิลมีหลักการดังนี้
4.การนับจำนวนคาร์บอนในโครงสร้างหลักเพื่อบอกตำแหน่งของหมู่แอลคิล ให้ใช้ตัวเลขที่มีค่าน้อยที่สุด เช่น
5.ตรวจดูว่ามีหมู่แอลคิลอะไรบ้าง ต่ออยู่กับคาร์บอนตำแหน่งไหนของโครงสร้างหลักให้เรียกชื่อหมู่แอลคิลนั้นโดยเขียนเลขบอกตำแหน่งไว้หน้าชื่อพร้อมกับมีขีด ( - ) คั่นกลาง เช่น 2-methyl, 3-methyl , 3-ethyl ฯลฯ
6.ถ้ามีหมู่แอลคิลที่เหมือนกันหลายหมู่ ให้บอกตำแหน่งทุก ๆ หมู่ และบอกจำนวนหมู่ด้วยภาษาละติน เช่น di = 2, tri = 3 , tetra = 4 , penta = 5 , hexa = 6 , hepta = 7 , octa = 8 , nona = 9 , deca = 10 เช่น 2, 3 - dimethyl
7.ถ้ามีหมู่แอลคิลต่างชนิดมาต่อกับโคงสร้างหลัก ให้เรียกทุกหมู่ตามลำดับตัวอักษรภาษาอังกฤษ (ไม่รวมจำนวนหมู่ เช่น di, tri , tetra) พร้อมกับบอกตำแหน่งของหมู่แอลคิลแต่ละหมู่ เช่น 3-ethyl - 2 - methyl , 3 - ethyl - 2, 3 - dimethyl
8.ชื่อของหมู่แอลคิลและชื่อโครงสร้างหลักต้องเขียนติดกัน
1.ไม่ละลายน้ำเนื่องจากเป็นโมเลกุลไม่มีขั้ว
2.ไม่นำไฟฟ้าเพราะเป็นสาร non electrolyte
3.มีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ
4.จุดเดือดและจุดหลอมเหลวสูงขึ้นตามจำนวนคาร์บอนอะตอมที่เพิ่มขึ้นเนื่องจาก คาร์บอนยิ่งมากมวลโมเลกุลยิ่งมากทำ
ให้แรงแวนเดอร์วาลส์มีค่ามากปฏิกิริยาของแอลเคน
- Hydrogenation of Alkenes or Alkynes
โดยการเติมไฮโดรเจนเข้าไปในพันธะไพของสารประกอบอัลคีนซึ่งมีตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นโลหะ
- Hydrogenation of Alkylhalides
อัลเคนเป็นสารประกอบที่อิ่มตัวมากจึงไม่ค่อยเกิดปฏิกิริยากับสารอื่น แต่ถ้าเกิดจะเกิดปฏิกิริยาการแทนที่อย่างเดียวเท่านั้น
1.ปฏิกิริยาการเผาไหม้(Combustion reaction) หรือ ปฏิกิริยาออกซิเดชัน(Oxidation reaction)แอลเคนติดไฟได้ง่าย ให้เปลวไฟสว่างไม่มี
ควันและมีความร้อนเกิดขึ้นโดยสมการแสดงปฏิกิริยาการเผาไหม้อย่างสมบูรณ์ของแอลเคนสามารถเขียนได้ดังนี้
CxHy + (x+y/4)O2 — xCO2 + H2O
2.ปฏิกิริยาการแทนที่(Substitution reation) หรือปฏิกิริยาฮาโลจิเนชันHalogenation reaction) เป็นปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นจากการที่ไฮโดรเจน
อะตอมถูกแทนที่ด้วยธาตุฮาโลเจน โดยมีแสงหรือความร้อนเป็นช่วย
CnH2n+2 + X2 /CCl4 light — CnH2n+1X + HX (X= Cl, Br, I)
เป็นสารประกอบที่มีลักษณะเป็นวงปิด (Cyclic) ที่อิ่มตัวแล้ว ดังนั้นสารประกอบไซโคลอัลเคนคล้ายคลึงกับอัลเคนมาก
ใช้หลักเกณฑ์เดียวกันกับสารประกอบอัลเคนที่เป็นโซ่ตรง แต่ยกเว้นโซ่หลักจะต้องนำหน้าด้วยคำว่า Cyclo
แอลเคนขนาดโมเลกุลเล็กๆ เช่น CH4 ซึ่งพบในก๊าซธรรมชาติ ใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องทำความร้อน หม้อต้มน้ำร้อน โพรเพน และบิวเทนใช้เป็นก๊าซหุงต้มตามบ้านเรือน ก๊าซปิโตรเลียมเหลว (แอลพีจี) เป็นก๊าซที่ได้จากการกลั่นปิโตรเลียม แล้วบรรจุในถังเหล็กภายใต้ ความดันสูงทำให้ได้เป็นของเหลว ก็ใช้เป็นก๊าซหุงต้มเช่นเดียวกัน นอกจากนี้ ยังใช้แอลเคนเป็นสารตั้งต้นในอุตสาหกรรมหลายชนิด เช่น อุตสาหกรรมสารซักฟอก เส้นใย สารเคมีทางการเกษตรและยาปราบศัตรูพืช แอลเคนชนิดเหลวใช้เป็นตัวทำละลาย พวกโมเลกุลขนาดใหญ่ใช้ทำน้ำมันหล่อลื่น
นอก จากจะมีประโยชน์แล้ว แอลเคนก็มีโทษเช่นเดียวกัน เนื่องจากสามารถละลายสารอินทรีย์ไม่มีขั้ว เช่น ไขมันและน้ำมันได้ เมื่อสูดดมไอของแอลเคนเข้าไปจะทำให้เป็นอันตรายกับเนื้อเยื่อปอดเพราะไป ละลายไขมันในผนังเซลล์ที่ปอดนอกจากนี้แอลเคนบางชนิดที่ใช้เป็นตัวทำละลาย เช่น เอกเซน ทำให้ผิวหนังแห้งเจ็บ คันและแตก เพราะไปละลายน้ำมันที่ผิวหนัง ทำให้ผิวหนังขาดความชุ่มชื้นจึงแห้งและแตก
แอลคีน เป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัว ในโมเลกุลจะมีพันธะคู่อยู่ 1 แห่ง ซึ่งทำให้มีสูตรทั่วไปเป็น CnH2n เมื่อ n = 2, 3, ……
เป็นโมเลกุลโคเวเลนต์ไม่มีขั้ว อัตราส่วนระหว่าง C:H มากกว่าของแอลเคน และมีความว่องไวต่อการเกิดปฏิกิริยามากกว่าแอลเคน
แอลคีนสามารถเรียกชื่อได้ทั้ง 2 ระบบในทำนองเดียวกับแอลเคน คือชื่อสามัญและชื่อ IUPAC
ก. การเรียกชื่อสามัญของแอลคีน
แอลคีนที่นิยมเรียกชื่อสามัญมีเพียง 2 - 3 ชนิดเท่านั้น เช่น
ข. การเรียกชื่อ IUPAC ของแอลคีน
มีหลักทั่วๆ ไปดังนี้
1. เลือกโครงสร้างหลักจากคาร์บอนที่ต่อกันยาวที่สุดและมีพันธะคู่ด้วย เช่น
2.เรียกชื่อโครงสร้างหลักตามจำนวน C อะตอมเหมือนกับแอลเคน เช่น
3.ถ้ามีพันธะคู่เพียง 1 แห่งในโมเลกุล ให้ลงท้าย -ene ถ้ามีหลายแห่งจะต้องเปลี่ยนคำลงท้าย โดยบอกจำนวนพันธะคู่ที่มีทั้งหมดเป็นภาษาละติน เช่น
· มีพันธะคู่ 2 แห่ง คำลงท้ายเป็น -adiene
· มีพันธะคู่ 3 แห่ง คำลงท้ายเป็น -atriene
4.การนับจำนวนคาร์บอนในโครงสร้างหลักให้นับจากด้านที่จะทำให้ตำแหน่งของพันธะคู่เป็นเลขน้อยที่สุด เช่น
5.เนื่องจากแอลคีนมีไอโซเมอร์หลายชนิด ดังนั้นต้องบอกตำแหน่งของพันธะคู่ให้ถูกต้องด้วย โดยบอกตำแหน่งพันธะคู่ด้วยเลขตำแหน่งแรก (ตัวเลขน้อยกว่า)ของพันธะคู่ เช่น
6.ถ้ามีหมู่แอลคิลมาเกาะที่โครงสร้างหลัก ให้เรียกชื่อแบบเดียวกับกรณีแอลเคน
1.แอลคีนโมเลกุลเล็กๆ (มี C 2-4 อะตอม) จะเป็นก๊าซ เมื่อขนาดโมเลกุลใหญ่ขึ้น (มีจำนวนคาร์บอนมากขึ้นเป็น 5 - 18 อะตอม)จะเป็นของเหลว และถ้าขนาดใหญ่กว่านี้จะเป็นของแข็ง
2.เป็นโมเลกุลโคเวเลนต์ไม่มีขั้ว จึงไม่ละลายในตัวทำละลายมีขั้ว เช่น น้ำ แต่ละลายได้ดีในตัวทำละลายไม่มีขั้วเช่น เบนซีน โทลูอีน
3.ไม่นำไฟฟ้าในทุกสถานะ
4.มีกลิ่นเฉพาะตัว เช่น C2H4 เมื่อดมมากๆ อาจสลบได้
5.มีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ (ความหนาแน่นสูงสุดไม่เกิน 0.8 g/cm3) เมื่อมวลโมเลกุลเพิ่มขึ้น ความหนาแน่นจะเพิ่มขึ้น (ตารางที่ 10.15)
6.จุดเดือดจุดหลอมเหลวต่ำเพราะมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลเพียงชนิดเดียว คือแรงแวนเดอร์วาลส์ เมื่อมวลโมเลกุลเพิ่มขึ้นหรือเมื่อจำนวนอะตอมของคาร์บอนเพิ่มขึ้น จุดเดือดจะเพิ่มขึ้น ทั้งนี้เพราะแรงแวนเดอร์วาลส์เพิ่มขึ้น
7.จุดเดือดและจุดหลอมเหลวของแอลคีนที่มีคาร์บอนเท่ากับแอลเคนและมีโครงสร้างเหมือนกันจะต่ำกว่าของแอลเคน
1.ปฏิกิริยาการเผาไหม้ แอลคีนติดไฟได้ง่าย เป็นปฏิกิริยาคายความร้อน ที่บรรยากาศปกติจะเกิดเขม่าหรือมีควัน แต่ถ้าเผาในบริเวณที่ มีออกซิเจนจำนวนมากเกินพอจะเกิดปฏิกิริยาสมบูรณ์ไม่มีเขม่าได้ CO2 และ H2O ซึ่งเขียนเป็นสมการทั่วไปได้ในทำนองเดียวกับแอลเคน
2.ปฏิกิริยาการเติมหรือปฏิกิริยาการรวมตัว (addition reaction) แอลคีนสามารถเกิดปฏิกิริยาการเติมได้ง่ายตรงบริเวณพันธะคู่ซึ่งเขียนเป็นสมการทั่วไปได้ดังนี้
2.1 addition of halogens เป็นปฏิกิริยาการเติมฮาโลเจนที่ Cl2 , Br2 สามารถรวมตัวโดยตรงกับอัลคีนตรงพันธะคู่ได้โดยไม่ต้องมีตัวเร่งปฏิกิริยาหรือไม่ต้องใช้แสงสว่าง ถ้ารวมกับ Cl2 เรียกว่าปฏิกิริยา Chlorination ถ้ารวมกับ Br2 เรียกว่า Bromination ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นจะไม่มีฟองก๊าซ
ปฏิกิริยาดังกล่าวนี้จัดว่าเป็นปฏิกิริยาที่สำคัญของแอลคีนโดยเฉพาะปฏิกิริยา bromination เนื่องจากสามารถใช้ทดสอบแอลคีนและใช้บอกความแตกต่างระหว่างแอลคีนกับแอลเคนได้ โดยทั่วไปจะใช้ Br2 ใน CCl4 (Br2/CCl4) แทน Br2 ทั้งนี้เพื่อให้เป็นการเปลี่ยนแปลงที่ชัดเจนยิ่งขึ้น
· กรณีแอลเคนจะทำปฏิกิริยาหรือฟอกจางสี Br2/CCl4 ได้ต่อเมื่อมีแสงสว่างและเมื่อเกิดปฏิกิริยาจะได้ ฟอกก๊าซ HBr ซึ่งแสดงสมบัติเป็นกรดต่อกระดาษลิตมัส
· กรณีแอลคีนจะทำปฏิกิริยาหรือฟอกจางสี Br2/CCl4 ได้ทั้งในที่มืดและในที่มีแสงสว่างโดยไม่มีฟองก๊าซของ HBr เกิดขึ้น
2.2 addition of hydrogen เป็นปฏิกิริยาการเติม H2 หรือเรียกว่าปฏิกิริยา ไฮโดรจิเนชัน (hydrogenation) แอลคีน จะรวมตัวกับ H2 ได้เป็นแอลเคน โดยมี Ni, Pt, หรือ Pd เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา เขียนเป็นสมการได้ดังนี้
แอลคีน + H2 แอลเคน
เช่น
CH2 = CH2 + H2 CH3 - CH3
CH3 - CH = CH2 + H2 CH3 - CH2 - CH3
2.3 addition of hydrogen halide (HX) เป็นปฏิกิริยาการเติม HX เช่น เติม HCl , HBr, HI ให้แอลคีน ซึ่งจะได้ผลิตภัณฑ์เป็นแอลคิลเฮไลด์ (alkyl halide)
เช่น
CH3 = CH2 + HCl CH3 - CH2 - Cl
2.4. ปฏิกิริยาการเติมน้ำ (hydration) หรือ addition of water with acid เป็นปฏิกิริยาที่แอลคีนทำปฏิกิริยากับ H2O ในกรด H2SO4 จะได้เป็นแอลกอฮอล์
โดยในตอนแรกแอลคีนจะรวมตัวกับ H2SO4 ได้เป็น alkyl hydrogen sulfate ซึ่งทำปฏิกิริยาต่อกับน้ำ ได้เป็นแอลกอฮอล์
2.5 Ozonolysis แอลคีนสามารถทำปฏิกิริยากับโอโซน (O3) โดยมีกรดและ Zn อยู่ด้วยได้แอลดีไฮด์ หรือคีโตน
3. ปฏิกิริยาการเกิดพอลิเมอร์ (porimerisation reaction)
เป็นปฏิกิริยารวมตัวอีกแบบหนึ่งเกิดจากแอลคีนโมเลกุลเล็ก ๆ หลายๆ โมเลกุลเกิดปฏิกิริยาการรวมตัวเป็นโมเลกุลใหญ่ ปฏิกิริยาการเกิดพอลิเมอร์จะเกิดขึ้นเมื่อใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาความดันและความร้อนจะเกิดตรง บริเวณพันธะคู่เนื่องจากส่วนนี้มีพลังงานสูงจึงว่องไวในการเกิด ปฏิกิริยา กว่าส่วนอื่นๆ
แอลคีนโมเลกุลเล็กๆ ที่ใช้เป็นสารตั้งต้นเรียกว่า มอนอเมอร์ (monomer) เช่น CH2 = CH2 หรือ CH3 - CH = CH2 เป็นต้น
โมเลกุลใหญ่ที่เกิดขึ้นเรียกว่า พอลิเมอร์ (polymer) ซึ่งมีชื่อเรียกต่างๆ กันตามชนิดของมอนอเมอร์ เช่น
· ถ้าใช้เอทิลีนเป็นมอนอเมอร์ จะเรียกว่า พอลิเอทิลีน
· ถ้าใช้โพรพิลีนเป็นมอนอเมอร์ จะเรียกว่า พอลิโพรพิลีน เป็นต้น
1.เอทิลีน ที่บริสุทธิ์ใช้เป็นยาสลบใช้ผลดีกว่าอีเทอร์ เนื่องจากไม่ทำให้ผู้ถูกวางยาเกิดการแพ้ยาภายหลังฟื้นขึ้นมา
2.เอทิลีน ใช้ในการบ่มผลไม้ทำให้ผิวมีสีเหลืองน่ารับประทาน
3.เอทิลีน เป็นสารตั้งต้นในการเตรียมสารอื่นๆ เช่น พลาสติกพอลิเอทิลีน เอทานอล ก๊าซมัสตาร์ด (mustard gas) ฯลฯ
สารประกอบอัลไคน์ และอัลคาไดอีน (Alkynes and Alkadienes)
แอลไคน์ เป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัวเหมือนแอลคีน ในโมเลกุลของแอลไคน์จะต้องมีพันธะสามระหว่าง C กับ C (C C)
ถ้ามีพันธะสาม 1 แห่ง จะมีสูตรทั่วไปเป็น CnH2n - 2 เมื่อ n = 2, 3, ….สารตัวแรกในอนุกรมแอลไคน์ คือ C2H2 เรียกว่าอะเซติลีน
(acetylene) หรือ อีไทน์ (ethyne) ลักษณะโมเลกุลเป็นเส้นตรงอยู่ในระนาบเดียวกันมุมระหว่างพันธะ 1800
ก. ชื่อสามัญ ใช้เรียกชื่อแอลไคน์ในโมเลกุลเล็กๆ โดยเรียกเป็นอนุพันธ์ของอะเซทิลีน ให้โครงสร้างของอะเซทิลีนเป็นหลักและถือว่าส่วนที่ต่ออยู่กับ C C เป็นหมู่แอลคิล การเรียกชื่อสามัญให้เรียกชื่อหมู่แอลคิลก่อนแล้วลงท้ายด้วยอะเซทิลีน ตัวอย่างเช่น
CHCH acetylene
CHC-CH3 methylacetylene
CHC - CH2 - CH3 ethylacetylene
CH3 - C C - CH3 dimethylacetylene
ข. ชื่อ IUPAC ใช้เรียกโมเลกุลที่ใหญ่และซับซ้อนได้ โดยใช้หลักการอย่างเดียวกับการเรียกชื่อแอลคีน แต่เปลี่ยนคำลงท้ายเป็น -yne
เลือกโครงสร้างหลักยาวที่สุดที่มีพันธะสามก่อน บอกตำแหน่งของพันธะสามด้วยเลขที่น้อยที่สุด หลังจากนั้นจึงจะพิจารณาส่วนอื่นๆ ที่มาต่อกับโครงสร้างหลัก
1.เป็นโมเลกุลโคเวเลนต์ไม่มีขั้ว
2.แอลไคน์ที่มีขนาดโมเลกุลเล็กๆ เป็นก๊าซมีกลิ่นเฉพาะตัว ไม่มีสี
3.ไม่ละลายน้ำ แต่ละลายในตัวทำละลายไม่มีขั้ว เช่น เบนซีน โทลูอีน
4.มีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ
5.จุดเดือดและจุดหลอมเหลวต่ำ เพราะแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลน้อย สำหรับแอลไคน์ที่คาร์บอนต่อกันเป็นสายยาว
จุดเดือดจะเพิ่มขึ้นเมื่อมวลโมเลกุลเพิ่มขึ้น
6.จุดเดือดของแอลไคน์สูงกว่าของแอลคีนและแอลเคนที่มีคาร์บอนเท่ากัน และมีโครงสร้างลักษณะเดียวกัน โดยมีลำดับจุดเดือดเป็นดังนี้
จุดเดือด : Alkyne > Alkanes > Alkenes
อะเซทีลีนเตรียมได้จากการทำปฏิกิริยาระหว่างสารประกอบแคลเซียมคาร์ไบด์กับน้ำดังปฏิกิริยาในสมาการ
CaCO3 + 4C CaC2 + 3CO
CaC2 + 2H2O Ca(OH)2 + C2H2
แอลไคน์มีพันธะสามซึ่งเป็นสารประกอบไม่อิ่มตัว จึงเกิดปฏิกิริยาการเติมคล้ายแอลคีน
ปฏิกิริยาของแอลไคน์ที่สำคัญ ได้แก่
1. ปฏิกิริยาการเผาไหม้ ถ้าเผาไหม้ในบรรยากาศปกติหรือในบริเวณที่มี O2 น้อยจะให้เขม่า (มากกว่าแอลคีน) แต่ถ้าเผาในบริเวณที่มีออกซิเจนมากเกินพอ จะไม่ให้เขม่าเมื่อเกิดปฏิกิริยาสมบูรณ์จะได้ H2O และ CO2 ซึ่งเขียนเป็นสมการทั่วไปเหมือนแอลเคนและแอลคีน
2. ปฏิกิริยาการเติม จะเกิดที่บริเวณพันธะสาม (เหมือนกับแอลคีนซึ่งเกิดที่พันธะคู่)
ก. ปฏิกิริยาการเติมไฮโดรเจน (hydrogenation) โดยมี Pt, Ni, หรือ Pd เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาจะได้ผลิตภัณฑ์เป็นแอลคีนหรือแอลเคนตามปริมาณของ H2 ที่ใช้ ถ้า 1 โมลของแอลไคน์รวมตัวกับ H2 1 โมลจะได้แอลคีน แต่ถ้าใช้ H2 โมล จะได้แอลเคน
- CC - + H2 - CH = CH - - CH2 - CH2 -
แอลไคน์ แอลคีน แอลเคน
หรือ
- CC - + 2H2 - CH2 - CH2 -
แอลไคน์ แอลคีน
เช่น
CHCH + H2 CH2 = CH2 CH3 - CH3
CH3 - CCH + H2 CH3 -CH = CH2 CH3 -CH2 - CH3
ข. ปฏิกิริยาการเติมเฮโลเจน (halogenation)
ปฏิกิริยานี้ไม่ต้องใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาหรือไม่ต้องใช้แสงสว่างเข้าช่วย และไม่มีก๊าซ HX เกิดขึ้น ผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้น ขึ้นอยู่กับปริมาณของแอลไคน์และเฮโลเจน
ถ้าใช้ Cl2 เรียกว่า คลอรีเนชัน (chlorination)
ถ้าใช้ Br2 เรียกว่า โบรมิเนชัน (bromination)
ปฏิกิริยาโบรมิเนชัน (Br2/CCl4) ใช้ทดสอบแอลไคน์ได้ โดยดูจากการฟอกสีของ Br2/CCl4 ซึ่งเกิดขึ้นได้ทั้งในที่มืดและสว่าง รวมทั้งไม่มีฟองก๊าซ HBr เกิดขึ้น ลักษณะของปฏิกิริยาจะเหมือนกับแอลคีน แต่ใช้ Br2/CCl4 เป็น 2 เท่าของแอลคีน
ค. ปฏิกิริยาการเติม HX
ง. ปฏิกิริยาการเติมน้ำ โดยใช้ HgSO4 และ H2SO4 เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา
3. ปฏิกิริยาออกซิเดชัน โดยแอลไคน์ฟอกจางสีของ KMnO4 ได้
4. reaction of terminal alkyne
แอลไคน์ที่มีโครงสร้างเป็น R - C = CH คือพันธะสามอยู่ปลายสุดของโมเลกุล จะทำปฏิกิริยากับโลหะบางชนิดได้ เช่น
5. ปฏิกิริยาการเกิดโพลิเมอร์
ส่วนใหญ่เป็นประโยชน์ของอะเซทิลีน (C2H2) ดังนี้
1.ใช้ C2H2 เป็นเชื้อเพลิงโดยผสมกับ O2 เรียกว่า Oxyacetylene ให้ความร้อนสูงมาก (อุณหภูมิประมาณ 3000 0C ) จึงใช้ในการเชื่อมโลหะ
2.ใช้ C2H2 เป็นสารตั้งต้นในการเตรียมสารอื่นๆ เช่น
ก. เตรียมพลาสติก polyvinyl chloride (P.V.C) , polyvinyl ether, polyvinyl acetate
ข. เตรียม acetylene tetrachloride (C2H2Cl4) และ trichloroacetylene หรือ trilene (C2HCl3) ซึงใช้ประโยชน์ในการซักแห้ง
ค. เตรียมสารอื่นๆ เช่น acetaldehyde, acetone และ acetic acid
ง. ใช้เร่งการออกดอกของพืชบางชนิด เช่น สับปะรด
สารประกอบอะโรมาติก (Aromatic Compounds)
อะโรเมติกไฮโดรคาร์บอน คือ สารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มีอะตอมของคาร์บอนต่อกันเป็นวงแหวน และเมื่อเขียนสูตรโครงสร้าง
แบบเส้นพันธะระหว่างอะตอมภายในวงแหวนจะเป็นพันธะเดี่ยวสลับพันธะคู่ สารประกอบตัวแรก คือ เบนซีน (C6H6)
สำหรับอะโรมาติก ไฮโดรคาร์บอนที่เป็นโมเลกุลเล็กๆ และไม่ซับซ้อนเรียกชื่อโดยใช้เบนซีนเป็นชื่อหลัก
ถ้าหมู่แอลคิล 1 หมู่ มาเกาะที่วงแหวนเบนซีน ให้เรียกชื่อหมู่อัลคิลนำหน้า benzene (เบนซีน) แต่ถ้ามีหมู่แอลคิลมากกว่า 1 หมู่ จะต้องบอกตำแหน่งของหมู่แอลคิลด้วย
1.เป็นสารประกอบที่มีกลิ่นเฉพาะตัว
2.เป็นโมเลกุลโคเวเลนต์ไม่มีขั้ว ดังนั้นจึงไม่ละลาย แต่ละลายได้ดีในตัวทำละลายไม่มีขั้ว เช่น CCl4 อีเทอร์
3.มีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ
4.จุดเดือดและจุดหลอมเหลวเพิ่มขึ้นตามขนาดของโมเลกุลที่ใหญ่ขึ้น
5.เป็นสารประกอบไม่อิ่มตัว มีพันธะคู่มาก เมื่อเผาไฟจึงมีเขม่ามาก (มากกว่าแอลคีนและแอลไคน์)
1.ปฏิกิริยาการเผาไหม้ ถ้าเผาไฟในบรรยากาศปกติจะมีเขม่าจำนวนมาก เพราะเกิดปฏิกิริยาไม่สมบูรณ์ แต่ถ้าเผาในที่ๆ มี O2 จำนวนมากเกินพอ
จะเกิดปฏิกิริยาสมบูรณ์ ไม่มีเขม่า และได้ H2O และ CO2 เป็นผลิตภัณฑ์ เหมือนกับไฮโดรคาร์บอนอื่นๆ เช่น
2C2H6 + 15O2 12CO2 + 6H2O
C7H8 + 9O2 7CO2 + 4H2O
2.ปฏิกิริยาการแทนที่ พิจารณาตัวอย่างปฏิกิริยาของเบนซีนดังนี้
ก. Halogenation เบนซีนจะทำปฏิกิริยากับ Cl2 หรือ Br2 ได้โดยมีผงเหล็ก หรือ FeCl3 เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา เกิดปฏิกิริยาการแทนที่
และได้ก๊าซ HX
ข. Nitration ทำปฏิกิริยากับ HNO3 และ H2SO4 เข้มข้น
ค. Sulfonation ทำปฏิกิริยากับ H2SO4 เข้มข้น
สารประกอบอินทรีย์ที่ประกอบด้วยธาตุคาร์บอน ไฮโดรเจน และหมู่ฟังก์ชันที่มีออกซิเจนเป็นองค์ประกอบมีหลายชนิด เช่น
แอลกอฮอล์ อีเทอร์ กรดอินทรีย์ เอสเทอร์ แอลดีไฮด์และคีโตน
แอลกอฮอล์เป็นสารประกอบของคาร์บอนที่มีหมู่ไฮดรอกซิล (-OH) เป็นหมู่ฟังก์ชันเกาะอยู่ที่ Aliphatic Carbon (หากเกาะอยู่ที่ Aromatic
Carbon จะเรียก Phenol )มีสูตรโมเลกุลเป็น CnH2n+2 เมื่อ n = 1,2,3...
ก. ระบบชื่อสามัญ (Common name) การเรียกชื่อแอลกอฮอล์ระบบนี้ให้เรียกชื่อหมู่แอลคิล แล้วตามด้วยคำว่า แอลกอฮอล์ (alcohol)
เช่น
ข. ระบบ IUPAC การเรียกชื่อแอลกอฮอล์ในระบบนี้คล้ายกับการเรียกชื่อสารอินทรีย์อื่นท่กล่าวมาแล้ว คือ
1. เลือกโครงสร้างหลักที่มีคาร์บอนต่อกันยาวที่สุด และมีหมู่ –OH อยู่ด้วย
2. บอกตำแหน่ง –OH ด้วยเลขที่มีค่าน้อยที่สุด
3. ชื่อโครงสร้างหลักให้เรียกตามจำนวนอะตอม C แล้วลงท้ายเสียงเป็น –อานอล (–anol)
1. alcohol ที่มี C-1-3 อะตอมละลายน้ำได้ดี แต่ไม่นำไฟฟ้า แต่ C อะตอมยิ่งมากจะยิ่งละลายน้ำได้น้อยจนถึงไม่ละลาย
2. มีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูงกว่าไฮโดรคาร์บอนที่มีมวลโมเลกุลใกล้เคียงกัน เนื่องจากมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล เป็นพันธะไฮโดรเจนและแรงวันเดอร์วาลส์
3. มีจุดเดือดต่ำกว่าจุดเดือดของกรดอินทรีย์ที่มีมวลโมเลกุลเท่ากัน เนื่องจากพันธะไฮโดรเจนในกรดอินทรีย์แรงกว่า
4. มีจุดเดือดสูงขึ้น เมื่อมีมวลโมเลกุลเพิ่มขึ้น และสารที่เป็นไอโซเมอร์กัน โซ่ตรงจะมีจุดเดือดสูงกว่าโซ่กิ่ง และ alcohol ที่มี C-3 อะตอมขึ้นไปจะมีไอโซเมอร์
1.การเกิดเกลือของแอลกอฮอล์และก๊าซไอโดร เจนเมื่อแอลกอฮอล์ทำปฏิกิริยากับโลหะ สำหรับแอลกอฮอล์ปฐมภูมิจะเกิด ปฏิกิริยาได้เร็วมากที่สุด
2. ปฏิกิริยาแทนที่ -OH ด้วยลูกัสรีเอเจนต์ HCl/ZnCl2(anhydrous) สำหรับแอลกอฮอล์ตติยภูมิจะเกิดการแทนที่ได้เร็วมากที่สุด
3. ปฏิกิริยาของกรดคาร์บอกซิลิกกับไทโอนิล คลอไรด์(SOCl2)ให้แอซิดคลอไรด์
4. ปฏิกิริยาของกรดคาร์บอกซิลิกกับอัลกอฮอล์โดย มีกรดเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาให้เอสเทอร์(Fisher Esterification)
5. ปฏิกิริยากำจัดน้ำ(Dehydration) ให้ alkene หรือ ether
6. ปฏิกิริยาออกซิเดชัน
อัลกอฮอล์ปฐมภูมิถูกออกซิไดซ์เป็นอัลดีไฮด์หรือ กรดคาร์บอกซิลิก
อัลกอฮอลทุติยภูมิ ถูกออกซิไดซ์เป็นคีโตน
และอัลกอฮอลตติยภูมิ ไม่ถูกออกซิไดซ์ในสภาวะปรกติ
ื 7. ปฏิกิริยา Iodoform อัลกอฮอล์ที่มีโครงสร้าง เป็น RCH(OH)CH3 จะให้ผลเป็นบวกเมื่อทำ Iodoform test
8. ปฏิกิริยาแทนที่ H-atom บนวงแหวนเบนซินของฟีนอลที่ตำแหน่ง ortho และpara เนื่องจากหมู่OH เป็น strong activatig group เช่น
ปฏิกิริยา bromination
อีเทอร์เป็นสารประกอบอินทรียที่มีหมู่ออกซี่ (-O-) เป็นหม่ฟังก์ชันและ มีสูตรทั่วไปคือ R-O-R' เมื่อหมู่ R คือหมู่แอลคิล (Alkyl group)
ก.เรียกชื่อสามัญของ อีเทอร์ (Ethers) ให้เรียกหมู่อัลคิลที่ต่ออยู่กับ O-atom แล้วลงท้าย ด้วย ether เช่น
ethyl methyl ether (CH3CH2OCH3)
diethyl ether (CH3CH2OCH2CH3)
ข. เรียกตามระบบ IUPAC ให้เรียกเป็นหมู่ prefix ว่า หมู่ alkoxy-
1. มีจุดเดือด จุดหลอมเหลวต่ำเหมือนอัลเคน
2. สามารถเกิดพันธะไฮโดรเจนกับน้ำได้ จึงละลายน้ำ
ปฎิกิริยาของ Ether (Reactions of Ethers)
อีเทอร์ไม่ว่องไวต่อปฏิกิริยา ทางเคมี สำหรับปฏิกิริยาที่เกิดกับอีเทอร์ได้แก่
1. ปฏิกิริยา ของอีเทอร์กับ HI หรือ HBr ที่เข้มข้นและร้อน
และถ้าใช้ HIมากเกินพอ (excess) ROHจะเกิดปฏิกิริยาต่อเป็น RI
2. ปฏิกิริยา ของอีเทอร์กับออกซิเจน ให้สารประกอบ hydroperoxide (ROOH)
การเตรียมอีเธอร์ (Synthesis of Ethers)
http://www.youtube.com/watch?v=id9H6FYGB8I&feature=related
แอลดีไฮด์ (Aldehyde) เป็นสารประกอบอินทรีย์ที่หมู่ฟังก์ชันเป็นหมู่คาร์บอกซาลดีไฮด์ (Carboxaldehyde :
หรือ –CHO) มีสูตรทั่วไปเป็น หรือ RCHO หรือ CnH2nO เมื่อ R , R’ เป็นหมู่แอลคิลหรือหมู่แอริล
การเรียกชื่อ (Nomenclature)
ก. ชือสามัญ (Common Name)
แอลดีไฮด์เรียกโดยเปลี่ยนคำลงท้าย -ic acid หรือ -oic acid ของกรดอินทรีย์ที่สอดคล้องเป็น -aldehyde และให้ตำแหน่ง C
ที่มีหมู่ฟอร์มิลเกาะอยู่เป็น a
ข. ชื่อ IUPAC
แอลดีไฮด์ เรียกโดยเลือกสาโซ่ที่ยาวที่สุดที่มีหมู่ formyl อยู่ด้วยเป็นสายโซ่หลักโดยเปลี่ยน e ท้ายชื่อ alkane เป็น -al
1. แอลดีไฮด์จึงเป็นโมเลกุลมีขั้ว เช่นเดียว กับน้ำ แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลจึงเป็นแรงดึงดูดระหว่างขั้ว แต่สามารถเกิดพันธะไฮโดรเจนกับโมเลกุลของน้ำได้โดยเกิดสลับกับโมเลกุลของน้ำ (Associated hydrogen bond) การละลายน้ำจะลดลงเมื่อจำนวนอะตอมคาร์บอนเพิ่มขึ้นเนื่องจากมีส่วนที่ไม่มี ขั้วมากขึ้น
2. จุดเดือดของแอลดีไฮด์มี แนวโน้มเพิ่มขึ้นตามจำนวนอะตอมคาร์บอน เนื่องจากการเพิ่มขึ้นของจำนวนอะตอมคาร์บอนทำให้มวลโมเลกุลสูงขึ้น เป็นผลให้แรงแวนเดอร์วาลส์สูงขึ้น
คีโตน (Ketone) เป็นสารประกอบอินทรีย์ที่มีหมู่ฟังก์ชันเป็นหมู่คาร์บอ นิล (Carbonyl group : หรือ –CO–)
สูตรทั่วไป ของคีโตนคือ หรือ RCOR’ หรือ CnH2nO เมื่อ R , R’ เป็นหมู่แอลคิลหรือหมู่ แอริลคีโตนเป็นไอโซเมอร์โครง สร้าง
กับแอลดีไฮด์โดยคีโตนตัวแรกจะเริ่มต้นที่คาร์บอน 3 อะตอม
ก. ชือสามัญ (Common Name)
คีโตน เรยกชื่อหมู่ทั้งสองที่เกาะอยู่บน C ของหมู่ Carbonyl ก่อน โดยเรียงตามลำดับอักษรแล้วลงท้าว่า ketone
ข. ชื่อ IUPAC
คีโตน เรียกโดยเลือกสายโซ่หลักที่มี C ของหมู่ Carbonyl อยู่ด้วยในสายโซ่หลักโดยเปลี่ยน e ท้ายชื่อ alkane เป็น - one
และให้ตำแหน่องของ C ในหมู่ Carbonyl เป็นตัวเลขที่น้อยที่สุด
การเตรียมแอลดีไฮด์ และคีโตน (Synthesis of Aldehydes and Ketones)
1. Oxidation of alcohols
แอลกอฮอล์ปฐมภูมิเกิดปฏิกริยาออกซิเดชันได้เป็น แอลดีไฮด์
แอลกอฮอล์ทุติยภูมิเกิดปฏิกริยาออกซิเดชันได้เป็น คีโตน
2. Ozonalysis of alkenes
1. Oxidation Reaction
แอลดีไฮด์ถูกออกซิไดส์ได้ง่ายกว่าคีโตน จึงสามารถใช้ปฎิกิริยานี้ทดสอบความแตกต่างระหว่างแอลดีไฮด์ และคีโตน
1.1 ปฏิกิริยา Tollen's reagent (Silver Mirror Test)
http://www.youtube.com/watch?v=oKETXMWtkBE&feature=related
1.2 ปฎิกิริยากับ Benedict's reagent (Cupric citrate complex)
สารละลาย CuSo4 และกรดซิตริกในเบส เป็น oxidizing agent จะได้ผลิตภัณท์เป็นตะกอน Cu2O ซึ่งมีตะกอนสีส้ม หรือสีแดงอิฐ
1.3
ปฏิกิริยากับ Fehling's reagent
เหมื่อกับปฏิกิริยา Benedict's reagent
1.4 Reduction of Aldehydes and Ketones
เป็นปฏิกิริยาของแอลดีไฮด์ และคีโตน โดยได้ผลิตภัณท์เป็นแอลกอฮอล์ปฐมภูมิ และแอลกอฮอล์ทุติยภูมิตามลำดับ โดยมี
Reduction agent
ส่วนใหญ่คือ LiAlH
4 หรือ NaBH
4
กรดอินทรีย์คือ สารอินทรีย์ที่มีหมู่ Carboxyl เป็นหมู่ฟังก์ชันที่ผสมกันระหว่างหมู่คาร์บอนิลกับหมู่ไฮดรอกซิลต่ออยู่กับ หมู่อัลคิล
ก. ชื่อสามัญ
ถ้าไม่ซับซ้อนมักเรียกตามที่มาของสาร เช่น Formic acid(Ant), Acetic acid(Vinegar)
ข. ชื่อ IUPAC
ให้ชื่อเป็น alkanoic acid เรียกโดยเลือกสายโซ่ที่ยาวที่สุดและมีหมู่ Carboxyl อยู่เป็นสายโซ่หลัก ให้ชื่อสายโซ่หลักโดยการตัด e
แล้วเติม oic
1. ปฏิกิริยาการเกิดเกลือของกรดคาร์บอกซิ ลิก เมื่อกรดคาร์บอกซิลิกทำปฏิกิริยากับเบส เช่นNaOH และ Na2CO3 จะให้เกลือของกรดคาร์บอกซิลิก
2. ปฏิกิริยา รีดักชันของกรดคาร์บอกซิลิกด้วย LiAlH4 แล้วทำปฏิกิริยาต่อกับน้ำ ให้อัลกอฮอล์ปฐมภูมิ
3. ปฏิกิริยาของก รดคาร์บอกซิลิกกับไทโอนิลคลอไรด์(SOCl2)ให้แอซิดคลอไรด์
4. ปฏิกิริยาของก รดคาร์บอกซิลิกกับอัลกอฮอล์โดยมีกรดเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาให้เอสเทอร์ (Fisher Esterification)
5 ปฏิกิริยาของกรดคาร์บอกซิลิกกับเอมีนโดยให้ความร้อนให้เอไมด์
เป็นสารที่เตรียมได้จากกรดอินทรีย์ และเปลี่ยนแปลงเป็นกรดอินทรย์ได้โดยทำปฏิกริยากับ Hydrolysis ซึ่งจะเจาะจงเฉพาะสารปรกอบ
ประเภทเอสเทอร์ (Ester) และสารประกอบ เอไมด์ (Aminds)
การเรียกชื่อ (Nomenclature)
Ester เรียกเป็น Alkylalkanoate โดย alkyl มาจากชื่อของแอลกออล์ ส่วน alkanoate คือชื่อที่ได้จากกรดอินทรีย์
1 ปฏิกิริยาของ เอสเทอร์กับน้ำในสภาวะกรด ให้กรดคาร์บอกซิลิกและอัลกอฮอล์
2 ปฏิกิริยาของ เอสเทอร์กับน้ำในสภาวะเบส(Saponification)ให้เกลือของกรดคาร์บอกซิลิกและอัล กอฮอล์
3 ปฏิกิริยา รีดักชันด้วยLiAlH4 แล้วทำปฏิกิริยาต่อกับน้ำให้อัลกอฮอล์ 2 โมล คือส่วนที่มาจากกรดคา ร์บอกซิลิก และส่วนที่มาจากอัลกอฮอล์
1. ปฏิกิริยาของ เอไมด์กับน้ำในสภาวะกรดให้กรดคาร์บอกซิลิกและเกลือของเอมีนหรือเกลือ แอมโมเนียม
2. ปฏิกิริยาของ เอไมด์ปฐมภูมิกับน้ำในสภาวะเบสให้เกลือของกรดคาร์บอกซิลิกและแอมโมเนีย
ปฏิกิริยาของเอไมด์ทุติยภูมิหรือตติยภูมิิกับน้ำในสภาวะเบสให้เกลือของกรดคาร์บอกซิลิกและเอมีน
3. ปฏิกิริยา รีดักชันด้วยLiAlH4 แล้วทำปฏิกิริยาต่อกับน้ำให้เอมีน
ความคิดเห็น
แสดงความคิดเห็น