1 แอลกอฮอล์ (alcohols)

83
10/02/59 1 แอลกอฮอล์ แอลกอฮอล์ (Alcohols) Alcohols) 1 เอกสารประกอบการสอน รายวิชา 01403224 ดร.นงพงา จรัสโสภณ

Upload: others

Post on 07-Jun-2022

3 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

1

แอลกอฮอล แอลกอฮอล ((Alcohols)Alcohols)

1

เอกสารประกอบการสอน รายวชา 01403224ดร.นงพงา จรสโสภณ

Page 2: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

2

สารประกอบอนทรยท�มหมไฮดรอกซล (hydroxyl (-OH))

เปนองคประกอบ

สารประกอบท�พบมากในธรรมชาต ในโรงงานและใน

แอลกอฮอล (Alcohols)แอลกอฮอล (Alcohols)

2

สารประกอบท�พบมากในธรรมชาต ในโรงงานและใน ครวเรอนและเปนสารท�มประโยชน

Page 3: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

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

Page 4: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

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

Page 5: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

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.

Page 6: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

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.

Page 7: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

7

โครงสรางและการจาแนกประเภทของแอลกอฮอล (Structure and Classification of Alcohols)

ถาพจารณาโมเลกลของน �าและเมทธานอล อะตอมออกซเจนของสารท �งสองมไฮบรไดเซช�นเปนแบบ ไฮบรไดเซช�นเปนแบบ sp3

7

Page 8: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

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

Page 9: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

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

Page 10: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

10

การจาแนกแอลกอฮอลตามชนดของอะตอมของแอลกอฮอลทเปนคารบนอล (carbinol alcohol atom) แบงออกเปน 3 ประเภท

1. Primary alcohol (1)

CH 2 OHR

10

CH 2 OHR

Page 11: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

11

2. Secondary alcohol (2)

CH OHR

R

11

Page 12: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

12

3. Tertairy alcohol (3)

C OHRR

R

12

R

Page 13: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

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

Page 14: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

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

Page 15: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

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

Page 16: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

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

Page 17: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

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

=

Page 18: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

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

Page 19: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

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)

Page 20: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

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

=

=

Page 21: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

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

Page 22: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

22

22

Page 23: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

23

แบบฝกหดการเรยกช�อ

23

Diol

Page 24: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

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 +

- -

- - + +

+

Page 25: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

25

การเปรยบเทยบจดเดอดของไดเมทลอเทอรมคาเทากบ –25º C ซ�งสงกวาโพรเพน 17 ºC แตยงคงต�ากวาเอทานอลอยถง 103º C

25

Page 26: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

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

Page 27: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

27

alcohol มจดเดอดสงกวา alkane ท�น �าหนก โมเลกลใกลเคยงกน

alcohol มก�งมากมจดเดอดต�ากวา เม�อ alcohol ม คารบอนเทากน

27

Page 28: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

28

การละลายน �า

alcohol ละลายน �าดกวา alkane

alcohol ท�มคารบอน 1-3 อะตอม ละลายน �าดมาก เม�อคารบอนเพ�มการละลายลดลง

28

คารบอนเพ�มการละลายลดลง

Page 29: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

29

29

Page 30: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

30

ความเปนกรดของแอลกอฮอล (Solubility Properties of Alcohols)

alcohol เปนท �งกรด-เบส

30

Page 31: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

31

31

Page 32: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

32

32

Page 33: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

33

การเกดโซเดยมและโพแทสเซยมแอลคอกไซด (Formation of Sodium and Potassium Alkoxides)

33

Page 34: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

34

การสงเคราะหแอลกอฮอล การสงเคราะหแอลกอฮอล ((Synthesis of Alcohols)Synthesis of Alcohols)

34

เอกสารประกอบการสอน รายวชา 01403224ดร.นงพงา จรสโสภณ

Page 35: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

35

อะไรเปนเหตผลสาคญท�ทาใหแอลกอฮอลเปนสารตวกลาง (Intermediate) ในการสงเคราะห

35

Page 36: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

36

แอลกอฮอลสามารถเตรยมไดโดยตรงจากหมฟงกช�นอ�นๆ หลายชนด เชนปฏกรยาการเปล�ยนแอลคลเฮไลดใหเปน

36

หลายชนด เชนปฏกรยาการเปล�ยนแอลคลเฮไลดใหเปนแอลกอฮอลโดยปฏกรยาแทนท� (substitution) และการเปล�ยนแอลคนใหเปนแอลกอฮอลโดยปฏกรยาการเตมดวยน �า (hydration) ปฏกรยา Hydroboration และปฏกรยา Hydroxylation

Page 37: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

37

1. ปฏกรยาแทนท�ดวยนวคลโอไฟลของสารประกอบ แอลคลเฮไลด1. ปฏกรยาแทนท�ดวยนวคลโอไฟลของสารประกอบ แอลคลเฮไลด

ปฏกรยานโดยปกตจะเกดผานกลไก SN2 และเกดปฏกรยาขจด (elimination) แขงขนดวย

37

(elimination) แขงขนดวย

Page 38: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

38

ตวอยาง

38

Page 39: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

39

2. การสงเคราะหแอลกอฮอลจากแอลคน (Synthesis of Alcohols from Alkenes)

39

Page 40: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

40

ตวอยาง

40

ตวอยาง

Page 41: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

41

41

ตวอยาง

Page 42: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

42

เจอจาง/เยน

42

ตวอยาง

Page 43: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

43

43

ตวอยาง

Page 44: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

44

การสงเคราะหแอลกอฮอลดวยสารประกอบคารบอนล

1. รเอเจนตโลหะอนทรยสาหรบสงเคราะหแอลกอฮอล (Organometallic Reagents for Synthesis of Alcohols)

สารประกอบโลหะอนทรย (organometallic compounds) จะมพนธะโคเวเลนตระหวางอะตอมคารบอนกบอะตอมโลหะ

44

เลนตระหวางอะตอมคารบอนกบอะตอมโลหะ

Page 45: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

45

สารประกอบโลหะอนทรยอยชนดหนงทมประจลบบนคารบอน

คอ sodium acetylide

45

Page 46: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

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

Page 47: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

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”

Page 48: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

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

Page 49: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

49

ความวองไวในการทาปฏกรยา (reactivity):

ตวอยางปฏกรยาการเตรยม Grignard reagent

49

Page 50: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

50

50

Page 51: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

51

1.2 Organolithium reagent

ตวอยางปฏกรยาการเตรยม Organolithium

51

Page 52: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

52

52

Page 53: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

53

การเตมรอเจนตโลหะอนทรยลงในสารประกอบคารบอนล (Addition of Organimetallic reagents on to Carbonyl Compounds)

Mechanism:

53

Page 54: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

54

54

Page 55: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

55

55

Page 56: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

56

56

Page 57: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

57

ตวอยาง

57

ตวอยาง

Page 58: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

58

58

ตวอยาง

Page 59: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

59

59

ตวอยาง

Ethyl magnesium bromide

Page 60: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

60

60

Page 61: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

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

Page 62: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

62

62

กลไกการเขาทาปฏกรยาของ Grignard reagent กบ acid chlorides เปนดงน คอ

Page 63: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

63

63

Page 64: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

64

64

Page 65: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

65

ตวอยาง

65

Page 66: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

66

จงเขยนกลไกการเกดปฏกรยาของสารตอไปน

66

Page 67: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

67

การเตม Grignard reagent ลงใน ethylene oxide

67

ตวอยาง

Page 68: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

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)

Page 69: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

69

69

Page 70: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

70

70

Page 71: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

71

71

Page 72: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

72

72

Page 73: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

73

73

Page 74: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

74

74

Page 75: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

75

75

Catalytic Hydrogenation of Ketones and Aldehydes

Page 76: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

76

76

Summary of Alcohol Synthesis

Page 77: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

77

77

Page 78: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

78

78

Page 79: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

79

79

Page 80: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

80

80

Page 81: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

81

81

Page 82: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

82

82

Page 83: 1 แอลกอฮอล์ (Alcohols)

10/02/59

83

83