1 แอลกอฮอล์ (alcohols)
TRANSCRIPT
10/02/59
1
แอลกอฮอล แอลกอฮอล ((Alcohols)Alcohols)
1
เอกสารประกอบการสอน รายวชา 01403224ดร.นงพงา จรสโสภณ
10/02/59
2
สารประกอบอนทรยท�มหมไฮดรอกซล (hydroxyl (-OH))
เปนองคประกอบ
สารประกอบท�พบมากในธรรมชาต ในโรงงานและใน
แอลกอฮอล (Alcohols)แอลกอฮอล (Alcohols)
2
สารประกอบท�พบมากในธรรมชาต ในโรงงานและใน ครวเรอนและเปนสารท�มประโยชน
10/02/59
3
3
OH
(2E,6Z)-Nona-2,6-dien-1-ol
OH
2-Phenylethanol
OH
Oct-1-en-3-ol 3-Hydroxy-4-phenylbutane-2-one)
OHO
10/02/59
4
Methanol is an industrial chemicalEnd uses: solvent, antifreeze, fuelPrincipal use: preparation of formaldehydePrepared by hydrogenation of carbon monoxide
4
Prepared by hydrogenation of carbon monoxide
10/02/59
5
Ethanol is an industrial chemical
• Most ethanol comes from fermentation
• Synthetic ethanol is produced by hydration of ethylene
• Synthetic ethanol is denatured (made unfit for drinking) by adding methanol, benzene, pyridine, castor oil,
5
by adding methanol, benzene, pyridine, castor oil, gasoline, etc.
10/02/59
6
Isopropyl alcohol is prepared by hydration of propene.• All alcohols with four carbons or fewer are
readily available.• Most alcohols with five or six carbons are
readily available.
6
readily available.
10/02/59
7
โครงสรางและการจาแนกประเภทของแอลกอฮอล (Structure and Classification of Alcohols)
ถาพจารณาโมเลกลของน �าและเมทธานอล อะตอมออกซเจนของสารท �งสองมไฮบรไดเซช�นเปนแบบ ไฮบรไดเซช�นเปนแบบ sp3
7
10/02/59
8
ประเภทของแอลกอฮอลแบงตามจานวนหม OH
1. Monohydric alcohol มหม OH 1 หม
CH 3OH CH 3 OHCH 2OH
8
CH 3OH CH 3 OHCH 2
2. Dihydric alcohol มหม OH 2 หม
CH 2 CH 2OH OH
10/02/59
9
3. Trihydric alcohol มหม OH 3 หม
CH 2 CH OH OH
CH 2OH
4. Polyhydric alcohol มหม OH มากกวา 3 หม
9
10/02/59
10
การจาแนกแอลกอฮอลตามชนดของอะตอมของแอลกอฮอลทเปนคารบนอล (carbinol alcohol atom) แบงออกเปน 3 ประเภท
1. Primary alcohol (1)
CH 2 OHR
10
CH 2 OHR
10/02/59
11
2. Secondary alcohol (2)
CH OHR
R
11
10/02/59
12
3. Tertairy alcohol (3)
C OHRR
R
12
R
10/02/59
13
สารประกอบท�มหมไฮดรอกซลตออยกบวงแหวนอะโรมาตก (aromatic ring) เชน เบนซน (benzene) โดยตรง จะเรยก สารประกอบเหลาน � วา “ฟนอล (phenol)” ซ�งสารประกอบประเภทน�มสมบตหลายอยางคลายคลงกบแอลกอฮอล แตยงมสมบตอกหลายอยางท�ไดรบอทธพลมา
13
แอลกอฮอล แตยงมสมบตอกหลายอยางท�ไดรบอทธพลมาจากวงแหวนอะโรมาตก
10/02/59
14
การเรยกช�อ1. แบบสามญ
เรยกหม alkyl กอน ลงทายดวย alcohol
CH 3OH = methyl alcohol
14
3
CH 3 OHCH 2 = ethyl alcohol
= n-butyl alcoholCH 3 OHCH 2CH 2CH 2CH 3 OHCH CH 2
CH 3
= isobutyl alcohol
10/02/59
15
CH 3 OHCH CH 2CH 3
CH 3OHCH CH 2 CH 3=
= sec-butyl alcohol
CH
15
CH 3
OHCH 3 CCH 3
= tert-butyl alcohol
10/02/59
16
2. แบบ IUPAC2.1 เลอกโซหลกท�ยาวท�สด และมหม OH เกาะอย
แลวเรยกเหมอน alkane ท�ม C เทากนและเปล�ยน ______e เปน –ol
CH 4 CH 3OHmethane methanol
16
CH 4 CH 3OHmethane methanol
butane
hexanecyclohexane
butanolhexanol
cyclohexanol
10/02/59
17
2.2 ระบตาแหนง C ทมหม OH เกาะอยเปนตวเลขนอยท�สด
CH 3 OHCH 2CH 2123
= 1-propanol (propanol)1234
= 2-butanol
17
CH 3OHCH CH 2 CH 3
1234= 2-butanol
CH 3OHCH CH 2 CH 3CH 2CH
Cl
=
10/02/59
18
2.3 ระบตาแหนง C ทมหมแทนท�อ�นเกาะ และเรยกช�อ หมแทนท�เรยงตามตวอกษร ภาษาองกฤษ
CH 3OHCH CH 2Br
CH 3
= 1-bromo-2- propanol
18
OH
CH 3OHCH CH CH3
CH 3
CH OHCH CH 3
CH 3
= 3-methyl-2- butanol
= 3-phenyl-2- butanol
10/02/59
19
2.4 ถามหม OH 2 หม อานช�อแบบ alkane แลวเตม diol ตอทาย
ถามหม OH 3 หม อานช�อแบบ alkane แลวเตม triol ตอทาย
CH 2 CH 2OH OH
= 1,2-ethanediol
19
OH OHCH 2 CH 2OH OH
CH 2 CH 2 = 1,4-butanediol (ethylene glycol)
CH 2OH OH
CH CH 2OH
= 1,2,3-propanetriol (glycerol)
10/02/59
20
2.5 ถามพนธะคอยดวย อานช�อแบบ alkene แตตด –e ออกตอดวยตาแหนงของหม OH และลง ทายดวย – ol
CH 2 OHCH CH 2= 2-propene-1-ol
(allyl alcohol) 1
123
2345
20
(allyl alcohol)
CH OH
CH CH CH 3CH 312345
= 3-penten-2-ol
OHCH CH 2CH 2CH 3 CH
OH
=
=
10/02/59
21
2.6 สาหรบแอลกอฮอลท�เปนวง (cyclic alcohol) จะเรยกช�อโดย การเตมคานา หนาวา cyclo- และคารบอนท�มหม –OH ตอ อยจะนบเปน C1 เสมอ
21
1-ethylcyclopropanol
10/02/59
22
22
10/02/59
23
แบบฝกหดการเรยกช�อ
23
Diol
10/02/59
24
สมบตทางกายภาพ
เปนโมเลกลมข �ว หม OH สรางพนธะไฮโดรเจนได
R R
24
O H
R
H O
R
H O
R
H O
R +
- -
- - + +
+
10/02/59
25
การเปรยบเทยบจดเดอดของไดเมทลอเทอรมคาเทากบ –25º C ซ�งสงกวาโพรเพน 17 ºC แตยงคงต�ากวาเอทานอลอยถง 103º C
25
10/02/59
26
จดเดอด
เม�อเปรยบเทยบกบ alkane ท�น �าหนกโมเลกลใกลเคยงกน
MW bp, C
1-propanol 60 971-propanol 60 97
butane 58 -0.5
1-butanol 74 117
pentane 72 36
26
10/02/59
27
alcohol มจดเดอดสงกวา alkane ท�น �าหนก โมเลกลใกลเคยงกน
alcohol มก�งมากมจดเดอดต�ากวา เม�อ alcohol ม คารบอนเทากน
27
10/02/59
28
การละลายน �า
alcohol ละลายน �าดกวา alkane
alcohol ท�มคารบอน 1-3 อะตอม ละลายน �าดมาก เม�อคารบอนเพ�มการละลายลดลง
28
คารบอนเพ�มการละลายลดลง
10/02/59
29
29
10/02/59
30
ความเปนกรดของแอลกอฮอล (Solubility Properties of Alcohols)
alcohol เปนท �งกรด-เบส
30
10/02/59
31
31
10/02/59
32
32
10/02/59
33
การเกดโซเดยมและโพแทสเซยมแอลคอกไซด (Formation of Sodium and Potassium Alkoxides)
33
10/02/59
34
การสงเคราะหแอลกอฮอล การสงเคราะหแอลกอฮอล ((Synthesis of Alcohols)Synthesis of Alcohols)
34
เอกสารประกอบการสอน รายวชา 01403224ดร.นงพงา จรสโสภณ
10/02/59
35
อะไรเปนเหตผลสาคญท�ทาใหแอลกอฮอลเปนสารตวกลาง (Intermediate) ในการสงเคราะห
35
10/02/59
36
แอลกอฮอลสามารถเตรยมไดโดยตรงจากหมฟงกช�นอ�นๆ หลายชนด เชนปฏกรยาการเปล�ยนแอลคลเฮไลดใหเปน
36
หลายชนด เชนปฏกรยาการเปล�ยนแอลคลเฮไลดใหเปนแอลกอฮอลโดยปฏกรยาแทนท� (substitution) และการเปล�ยนแอลคนใหเปนแอลกอฮอลโดยปฏกรยาการเตมดวยน �า (hydration) ปฏกรยา Hydroboration และปฏกรยา Hydroxylation
10/02/59
37
1. ปฏกรยาแทนท�ดวยนวคลโอไฟลของสารประกอบ แอลคลเฮไลด1. ปฏกรยาแทนท�ดวยนวคลโอไฟลของสารประกอบ แอลคลเฮไลด
ปฏกรยานโดยปกตจะเกดผานกลไก SN2 และเกดปฏกรยาขจด (elimination) แขงขนดวย
37
(elimination) แขงขนดวย
10/02/59
38
ตวอยาง
38
10/02/59
39
2. การสงเคราะหแอลกอฮอลจากแอลคน (Synthesis of Alcohols from Alkenes)
39
10/02/59
40
ตวอยาง
40
ตวอยาง
10/02/59
41
41
ตวอยาง
10/02/59
42
เจอจาง/เยน
42
ตวอยาง
10/02/59
43
43
ตวอยาง
10/02/59
44
การสงเคราะหแอลกอฮอลดวยสารประกอบคารบอนล
1. รเอเจนตโลหะอนทรยสาหรบสงเคราะหแอลกอฮอล (Organometallic Reagents for Synthesis of Alcohols)
สารประกอบโลหะอนทรย (organometallic compounds) จะมพนธะโคเวเลนตระหวางอะตอมคารบอนกบอะตอมโลหะ
44
เลนตระหวางอะตอมคารบอนกบอะตอมโลหะ
10/02/59
45
สารประกอบโลหะอนทรยอยชนดหนงทมประจลบบนคารบอน
คอ sodium acetylide
45
10/02/59
46
ขอจากด
46
หมแอลคล (alkyl) หรอ หมแอลคนล (alkenyl) สวนใหญมความเปนกรดไมเพยงพอท sodium amide จะดงโปรตอนออกไปได (deprotonated) แตหมเหลานสามารถเปลยนเปน “Gridnard reagent” และ “Organolithium reagent” ได รเอเจนตเหลานม ประโยชนมาก จงทา ในการสงเคราะหเพอสรางพนธะ C – C ได
ขอจากด
10/02/59
47
1.1 Grignard reagent
เปนสารประกอบโลหะอนทรยของโลหะลเทยม (lithium) และแมกนเซยม (magnesium) จะนาไปใช ในการสงเคราะหแอลกอฮอลมาก
Organomagnesium halide
47
Organomagnesium halide
R–Mg–X จะเรยกวา“Grignard reagent”
10/02/59
48
Grignard reagent เตรยมไดจากปฏกรยาระหวาง แอลคลเฮไลด กบโลหะแมกนเซยม ซงปฏกรยานจะตองทาในตวทาละลายอเทอรโดยอเทอรมหนาใน
48
โลหะแมกนเซยม ซงปฏกรยานจะตองทาในตวทาละลายอเทอรโดยอเทอรมหนาในการ solvate และชวยทาให Grignard reagent เสถยรในรปของรเอเจนต
Grignard reagent อาจเตรยมไดจาก แอลคลเฮไลดปฐมภม ทตยภม หรอตตยภม (primary, secondary หรอ tertiary alkyl halides) รวมถง vinyl halides และ aryl halides ดวย
10/02/59
49
ความวองไวในการทาปฏกรยา (reactivity):
ตวอยางปฏกรยาการเตรยม Grignard reagent
49
10/02/59
50
50
10/02/59
51
1.2 Organolithium reagent
ตวอยางปฏกรยาการเตรยม Organolithium
51
10/02/59
52
52
10/02/59
53
การเตมรอเจนตโลหะอนทรยลงในสารประกอบคารบอนล (Addition of Organimetallic reagents on to Carbonyl Compounds)
Mechanism:
53
10/02/59
54
54
10/02/59
55
55
10/02/59
56
56
10/02/59
57
ตวอยาง
57
ตวอยาง
10/02/59
58
58
ตวอยาง
10/02/59
59
59
ตวอยาง
Ethyl magnesium bromide
10/02/59
60
60
10/02/59
61
การเตม Grignard reagent ลงใน acid chlorides และเอสเทอร (esters)
61
Acid chlorides และเอสเทอร (esters) จะทาปฏกรยากบ Grignard reagent 2 สมมล (equivalents) เพอเกดเปน tertiary alcohols หลง จากททาการ protonation แลวดงสมการ
10/02/59
62
62
กลไกการเขาทาปฏกรยาของ Grignard reagent กบ acid chlorides เปนดงน คอ
10/02/59
63
63
10/02/59
64
64
10/02/59
65
ตวอยาง
65
10/02/59
66
จงเขยนกลไกการเกดปฏกรยาของสารตอไปน
66
10/02/59
67
การเตม Grignard reagent ลงใน ethylene oxide
67
ตวอยาง
10/02/59
68
68
ปฏกรยารดกชนของหมคารบอนล : การสงเคราะหแอลกอฮอล ปฐมภมและทตยภม
การเตมไฮไดรด (hydride reagent) จะเตมไอออนไฮไดรด (hydride ion; H- ) เพอเกดการรดวซหมคารบอนลใหเปน alkoxide ion หลงจากเกดการ H ) เพอเกดการรดวซหมคารบอนลใหเปน alkoxide ion หลงจากเกดการ protonation แลวจะไดแอลกอฮอลเปนผลตภณฑ โดยการเปลยนคโตนหรอแอลดไฮดใหเปนแอลกอฮอลนจะเปนการเตมไฮโดรเจน 2 อะตอมเขาไปทพนธะ C = O ซงเปนการเกด ปฏกรยารดกชน (reduction)
10/02/59
69
69
10/02/59
70
70
10/02/59
71
71
10/02/59
72
72
10/02/59
73
73
10/02/59
74
74
10/02/59
75
75
Catalytic Hydrogenation of Ketones and Aldehydes
10/02/59
76
76
Summary of Alcohol Synthesis
10/02/59
77
77
10/02/59
78
78
10/02/59
79
79
10/02/59
80
80
10/02/59
81
81
10/02/59
82
82
10/02/59
83
83