a m p ic illin - chemsci.kku.ac.thchemsci.kku.ac.th/chanokbhorn/pdf/300107_1-4.pdf · 1 (300 107...
TRANSCRIPT
1 (300 107 ชนกพร เผาศร)
Ampicillin
N
S
OH
HN
H H
CH3
CH3
COOH
C
ONH2
บทท 1 การจ าแนกและการอานชอสารประกอบอนทรย
1. ตวอยางของสารประกอบอนทรย
การศกษาในศาสตรของวชาเคมอนทรย (Organic Chemistry) มววฒนาการมาอยางยาวนาน แมใน
ยคแรกๆ จะมความเขาใจวาสารอนทรยจะตองเปนสารทสรางขนโดยสงมชวตอยางเชน สตว พช หรอจลนทรย
เทานน แตในความเปนจรงแลวสามารถสงเคราะหสารเหลานนขนได ปจจบนจงเคมอนทรยจงหมายถง
การศกษาเกยวกบสารทมคารบอนเปนองคประกอบหลก สวนการศกษาเกยวกบสารประกอบทมธาตอนๆ เปน
องคประกอบหลกกจะจดวาเปนศาสตรของเคมอนนทรย (Inorganic Chemistry) นอกจากนยงมศาสตรหลกๆ
ของเคมทจ าแนกออกไปอกเปนเคมวเคราะห (Analytical Chemistry) และ เคมเชงฟสกส (Physical
Chemistry) ทงมยงมวชาทวาดวยการผสมผสานศาสตรหลกๆ ของเคมเขาไวดวยกน ทมการศกษาเพมเตม
ในชวงหลงๆ เชน เคมอนนทรยชวภาพ (Bioorganic Chemistry) เคมพอลเมอร (Polymer Chemistry) และ
วสดศาสตร (Material Science) เปนตน อาจจะมขอสงสยวาเหตใดจงมความสนใจเกยวกบอะตอมของ
คารบอนอยางกวางขวางทงทมธาตอกมากมายหลายรอยชนดทคนพบและจดเรยงไวในตารางธาต ซงในความ
เปนจรงแลวพบวามสารประกอบอนทรยมากกวาสารชนดอนๆ หลายเทาและมผลกระทบตอโลกและการ
ด าเนนชวตอยางมาก จงมความจ าเปนทจะตองศกษาเกยวกบสารอนทรยใหมากขนนนเอง
ในชวตประจ าวน เสอผาทเราสวมใส อาหารทเรารบประทาน น ามนเชอเพลง สบ ยาสฟนทเราใชลวน
ประกอบดวยสารอนทรยเปนหลก นอกจากความสะดวกสบายทเราไดรบจากสารอนทรยแลวสารอนทรยยง
ชวยเพมอายขยของคนเราใหมากขนไปดวย จากการคนพบและสงเคราะหยาชนดใหมๆ เชนยาปฏชวนะ วคซน
ยาทใชในการรกษาโรคทงทสกดแยกออกมาจากสงมชวตและทไดรบการสงเคราะหขนมา เกอบทงหมดจดวา
เปนสารอนทรย นอกจากนนสารอนทรยยงชวยใหเรามอาหารเพยงพอเพอเลยงดประชากรทเพมขน จากการ
คนพบปยและยาปราบศตรพช ในรปท 1 แสดงตวอยางของสารอนทรยไดแก Ampicillin ซงเปนยาปฏชวนะท
พฒนาขนมาจากยา Penicillin สวน DDT (Dichlorodiphenyltrichloroethane) ในอดตเปนยาทชวยรกษา
ชวตคนใหปลอดภยจากหลายโรคทมยงเปนพาหะ
รปท 1. ตวอยางของสารประกอบอนทรย
2 (300 107 ชนกพร เผาศร)
ในรปท 1 จะสงเกตเหนการเขยนโครงสรางของสารอนทรยทตางกนเลกนอย จากโครงสรางของ
Ampicillin พบวามการละอะตอมของไฮโดรเจนทสรางพนธะกบคารบอนทเปนวงหกเหลยมไว สวนโครงสราง
ของ DDT จะแสดงทกอะตอมทสรางพนธะกบคารบอน โดยทวไปแลวการเขยนโครงสรางของสารอนทรยทม
โมเลกลขนาดใหญและซบซอนจะแสดงโดยการใชสตรแบบมมและเสน (Line-Angle Formula) โดยหนงเสน
แสดงถงการใชอเลกตรอนรวมกนหนงคของอะตอมทสรางพนธะโควาเลนตกนหรอพนธะเดยว ถาเปนเสนค
หมายถงการใชอเลกตรอนรวมกนสองคหรอพนธะค สวนในต าแหนงของมมจะหมายถงอะตอมของคารบอน
ในโครงสรางทเปนโซตรงจะใชเสนซกแซก (zig-zag chain) แสดงถงสายยาวของอะตอมคารบอนทสรางพนธะ
เดยวกน ทงนใหละอะตอมของไฮโดรเจนทสรางพนธะเดยวกบคารบอนไว ไมตองระบลงไปในโครงสราง
ส าหรบอะตอมของไฮโดรเจนทสรางพนธะกบอะตอมอนๆ ทไมใชคารบอน (Hetero atoms) ยงคงใหเขยน
อะตอมของไฮโดรเจนไว ตวอยางของ Hetero atoms เชน อะตอมของออกซเจน ไนโตรเจน ซลเฟอร ซงพบ
ไดบอยในโครงสรางของสารอนทรย
รปท 2. แสดงโครงสรางของสารประกอบอนทรยโดยใชสตรโครงสรางแบบเตมและสตรแบบมมและเสน
3 (300 107 ชนกพร เผาศร)
จากรปท 2 พบวาการแสดงโครงสรางของสารอนทรยโดยใชสตรแบบมมและเสนจะชวยใหเหน
โครงสรางหลกทชดเจนขน ทงนยงไมไดสอความหมายผดไปจากการแสดงโครงสรางแบบเตม เมอตองการ
แสดงปฏกรยาเคมของสารอนทรยกจะเนนเฉพาะต าแหนงทจะเกดปฏกรยาซงสวนใหญจะเปนบรเวณทแสดง
การสรางพนธะและ Hetero atoms
เนองจากสารอนทรยเปนองคประกอบหลกๆ ในสงทเกยวของกบชวตประจ าวนของเราเปนอยางมาก
ดงแสดงเพมเตมในรปท 3 อกทงยงมการคนพบและสงเคราะหสารอนทรยใหมๆ เปนจ านวนมาในแตละวน
การศกษาสารอนทรยอยางเปนระบบโดยแบงเปนกลมๆ จงมความจ าเปนมาก
รปท 3 ตวอยางของสารประกอบอนทรย (ตอ)
2. การจ าแนกสารประกอบอนทรย
การแบงประเภทของสารประกอบอนทรยอาจจะท าไดอยางคราวๆ เปน 3 กลม และในแตละกลม
สามารถแยกยอยออกเปนประเภทตามหมฟงกชน (Functional Groups) ซงหมฟงกชนจะชวยในการบงบอก
ไดวาสารในกลมเดยวกนจะมคณสมบตทางกายภาพและทางเคมคลายคลงกน ซงไมเกยวของกบขนาดของ
โมเลกล ประเภทของสารประกอบอนทรยมดงน
1. สารประกอบไฮโดรคารบอน (Hydrocarbons) ประกอบไปดวย
- อลเคน (alkane) เชน มพนธะเปนหมฟงกชนหรอไมมหมฟงกชน
เนองจากปฏกรยาของสารทมพนธะเดยวเพยงอยางเดยวเกดไดคอนขางยาก
- อลคน (alkene) เชน มพนธะคเปนหมฟงกชน
- อลไคน (alkyne) เชน มพนธะสามเปนหมฟงกชน
4 (300 107 ชนกพร เผาศร)
- แอโรมาตก (aromatic) เชน มหมฟนล (Phenyl) เปนหมฟงกชน
2. สารอนทรยทมออกซเจนเปนองคประกอบ
- แอลกอฮอล (alcohol) เชน CH3OH มหมไฮดรอกซ (hydroxy, -OH) เปนหมฟงกชน
- อเธอร (ether) เชน CH3OCH3 มหมอลคอกซ (alkoxy,-OR) เปนหมฟงกชน
- อลดไฮด (aldehyde) เชน มหมคารบอนล (carbonyl, -C=O) เปน
หมฟงกชน
- คโตน (ketone) เชน มหมคารบอนล (carbonyl, -C=O) เปนหมฟงกชน
- กรดคารบอกซลก (carboxylic acids) เชน หมฟงกชนคอหมคารบอกซ
(carboxy group, -COOH)
- เอสเทอร (ester) เชน หมฟงกชนคอหมอลคอกซคารบอนล (alkoxycarbonyl
group, -COOR)
- เอไมด (amide) เชน หมฟงกชนคอหมอะมโนคารบอนล (aminocarbonyl
group, -CONH2 / -CONHR / -CONR2 )
- เอซดคลอไรด (acid chloride) เชน หมฟงกชนคอหมเอซลคลอไรด (acyl chloride
group, -COCl)
5 (300 107 ชนกพร เผาศร)
3. สารอนทรยทมไนโตรเจนเปนองคประกอบ
- เอมน (amine) เชน CH3NH2 มหมอะมโน (amino, -NH2 / -NHR / -NR2) เปนหมฟงกชน
- ไนไตรล (nitrile) เชน CH3CN มหมไซยาโน (cyano, -CN) เปนหมฟงกชน
นอกจากนยงจะมประเภทของสารอนๆ เชน alkyl halide เชน CH3Cl ซงมหมฮาโล (halo group, -
Cl / -Br / -I ) เปนหมฟงกชน แตสวนใหญจะจดไวในกลมของหมแทนท สารประกอบอนทรยจ านวน
มากจะมโครงสรางทประกอบดวยหลายหมฟงกชนในโมเลกลเดยวกน ดงนนการทเราสามารถระบหม
ฟงกชนไดวาจดอยในสารกลมใด กจะชวยใหสามารถระบสมบตทางกายภาพและความวองไวของ
ปฏกรยาในโมเลกลนนๆ ได โดยสวนใหญการระบหมฟงกชนมกจะท าไดโดยระบเปนประเภทของ
สารอนทรยในแตละกลมมากกวาการเรยกชอหมฟงกชน เนองจากชอของหมฟงกชนบางอยาง
คอนขางยาวและไมเปนทนยม ตวอยางการจ าแนกประเภทของสารอนทรยตามหมฟงกชนแสดงดงใน
รปท 4
รปท 4 ตวอยางการระบหมฟงกชนและจ าแนกประเภทของสารประกอบอนทรย
6 (300 107 ชนกพร เผาศร)
3. การอานชอสารประกอบอนทรย
การอานชอสารประกอบอนทรยจะประกอบดวยสองระบบคอ ระบบ IUPAC (International Union
of Pure and Applied Chemistry) และระบบสามญ (Commom Names) โดยการอานชอสารอนทรยตาม
ระบบ IUPAC จะประกอบดวยสองสวนคอ ค าน าหนา (Prefix) ซงขนอยกบจ านวนอะตอมของคารบอนและค า
ลงทาย (Suffix) ซงจะเปนชอทระบหมฟงกชนของสาร สวนการอานชอในระบบสามญจะใชกบสารโมเลกล
ขนาดเลกท าใหงายตอการอาน
ประเภทของสารอนทรย ค าลงทายชอ (Suffix)
รปท 5 การระบชอค าลงทายของสารอนทรยแตละประเภทตามระบบ IUPAC
3.1 การอานชออลเคน
- ใหเรมจากการนบจ านวนอะตอมของคารบอนแลวเรยกค าน าหนาในภาษากรกดงตาราง
- จากนนใหใชค าลงทายเปน – ane
7 (300 107 ชนกพร เผาศร)
- ในกรณทโครงสรางไมใชโซตรงใหนบสายยาวของคารบอนทมากทสดกอน แลวระบคารบอนทมาตอกบโซ
ตรงเปนหมแทนทเรยกวาหมอลคล (alkyl groups, R) โดยยดการเรยกชอตามจ านวนคารบอนเชนกน
- ระบต าแหนงของคารบอนทมหมแทนท โดยตองเปนตวเลขทนอยทสด การอานชอใหเรยงล าดบตามตวอกษรถงแมวาจะท าใหตวเลขทมากกวาอยกอน
- กรณทมหมแทนททเหมอนกน 2 หมใช di- น าหนาชอหมแทนท ถาเปน 3 หมใช tri- น าหนาชอหมแทนท
undec-
dodec-
tetradec-
pentadec-
hexadec-
heptadec-
nonadec-
eicos-
tridec-
11
12
13
14
15
16
17
octadec- 18
19
20
Prefix
meth-
eth-prop-
but-
pent-
hex-
oct-non-
dec-
1
2
3
4
5
6
7hept-
8
9
10
Carbons
CarbonsPrefix
8 (300 107 ชนกพร เผาศร)
- หากหมแทนทมจ านวนคารบอนมากกวาสามคารบอนอยางเชน หม butyl อาจจะใชชอสามญในการ
เรยกชอโครงสรางของหมแทนททแตกตางกน โดยพจารณาจากต าแหนงของคารบอนในหม butyl ทตอ
โดยตรงกบสายโซหลก ถาคารบอนของหม butyl ทตอกบสายโซหลกมไฮโดรเจนตออยสองอะตอมจะจดวา
เปนคารบอนปฐมภม (primary carbon) ถามไฮโดรเจนตออยเพยงหนงอะตอมจะจดวาเปนคารบอนทตยภม
(secondary carbon) หากไมมอะตอมของไฮโดรเจนตออยเลยจะจดวาเปนคารบอนตตยภม (tertiary
carbon) จงสามารถน าค าวา-sec- และ tert- มาใชน าหนาชอหม butyl ได ในกรณทหมแทนทใดมหม
methyl จ านวนสองหมตออยทอะตอมของคารบอนต าแหนงเดยวกนจะจดวาเปนโครงสรางทเปน iso-
รปท 6 ตวอยางการอานชอของหม butyl โดยใชชอสามญและเปนทยอมรบในระบบ IUPAC
9 (300 107 ชนกพร เผาศร)
- ในโครงสรางของอลเคนทเปนวง (cycloalkane) ใหเตมค าวา cyclo- น าหนาชอของอลเคน กรณทมหม
แทนทเพยงหนงหมไมตองระบต าแหนงของคารบอนในวงทมหมแทนทนนๆ ใหระบกรณมหมแทนทมากกวา
หนงหม
3.2 การอานชออลคน
- ใหเรมจากการนบจ านวนสายยาวของคารบอนทมพนธะคอยแลวอานจ านวนคารบอนเหมอนกนกบอลเคน
แตเปลยนค าลงทายเปน –ene ทงนใหระบต าแหนงของคารบอนทนอยทสดทมพนธะอยน าหนาชอดวย
-ต าแหนงของหมแทนทจะส าคญนอยกวาต าแหนงของพนธะค หมายความวาคารบอนทมพนธะคตองมตวเลข
ทนอยทสดกอน ซงอาจะท าใหต าแหนงของหมแทนทมากกวากตาม หมแทนททเปนธาตในกลมฮาโลเจนให
อานค าลงทายเปน –o เชน chlorine อานเปน chloro
- อลคนทมไอโซเมอรแบบเรขาคณต (geometrical isomer) ใหใชค าวา cis- น าหนาในกรณทหมแทนทท
เหมอนกนอยดานเดยวกนของพนธะค และใชค าวา trans- น าหนาหากหมแทนททเหมอนกนอยดานตรงกน
ขามของพนธะค
10 (300 107 ชนกพร เผาศร)
3.3 การอานชออลไคน
- ใหเรมจากการนบจ านวนสายยาวของคารบอนทมพนธะสามอยแลวอานจ านวนคารบอนเหมอนกนกบอลเคน
แตเปลยนค าลงทายเปน –yne ทงนใหระบต าแหนงของคารบอนทนอยทสดทมพนธะอยน าหนาชอดวย
สวนอลไคนโมเลกลเลกทสดมกจะเรยกโดยใชชอสามญคอ acetylene (C2H2)
3.4 การอานชอแอโรมาตก
- ใหอานชอหมแทนทแลวตามดวยชอหลกของวงเบนซน (Benzene, C6H6) หากมหมฟงกชนอนรวมดวยให
อานตามชอสามญเชน Benzaldehyde, Benzoic acid, Toluene
- กรณทมหมแทนทสองหมใหระบความสมพนธของหมแทนทเปน 1,2- , 1,3- และ 1,4- หรอ ระบเปนค า
น าหนาวา o- (ortho-), m- (meta-) หรอ p- (para-) ตามล าดบ ซงการอานชอและการระบต าแหนงจะตอง
สอดคลองกบตามล าดบตวอกษร
- หากมโครงสรางหลกของสารแอโรมาตกทมชอสามญอยแลว ใหอานชอหลกเปนชอสามญและระบต าแหนง
ของคารบอนทมหมแทนททสอดคลองกบชอสามญเปนคารบอนต าแหนงท 1
11 (300 107 ชนกพร เผาศร)
- วงเบนซน (-C6H6, -Ph) ทเปนหมแทนทจะมชอเรยกวา phenyl สวนหมแทนท (-CH2C6H6, -Bn) จะเรยกวา
benzyl
3.5 การอานชอแอลกอฮอล
- ใหระบจ านวนคารบอนทยาวทสดทมหม hydroxy เกาะอยเชนเดยวกบการอานชอ alkane แตเปนค าลง
ทายเปน –ol ทงนใหระบต าแหนงของคารบอนทมหม hydroxyl เกาะอยดวยและตองเปนตวเลขทนอยทสด
ดวย สวนการอานชอแอลกอฮอลทมวงเบนซนอยดวยใหยดตามชอสามญ
- แอลกอฮอลทมโครงสรางเปนวงใหเตมค าวา cyclo- น าหนา โดยใหคารบอนทมหม hydroxy เกาะอยเปน
คารบอนต าแหนงทหนง
3.6 การอานชออเธอร
- การอานแบบสามญใหอานชอหม alkyl ตามล าดบตวอกษรกอน แลวตามดวยค าวา ether ในกรณทมหม
แทนททเหมอนกนใหใชค าวา di- น าหนาชอหม alkyl การอานแบบนใชไดดกบโมเลกลขนาดเลก
12 (300 107 ชนกพร เผาศร)
- การอานตามระบบ IUPAC ใหอานสายยาวของคารบอนทมากทสดเปนชอของ alkane แลวระบหม –OR
เปนหมแทนทของ alkane โดยอานเปนหม alkoxy
3.7 การอานชออลดไฮด
- การอานชอในระบบสามญใหยดตามชอของกรดคารบอกซลก แลวเปลยนค าลงทายเปน aldehyde เชน
กรดคารบอกซลกหนงคารบอนมชอ formic acid เมอเปนอลดไฮดหนงคารบอนจะอานเปน formaldehyde
กรดคารบอกซลกสองคารบอนมชอ acetic acid เมอเปนอลดไฮดสองคารบอนจะอานเปน acetaldehyde
กรดคารบอกซลกสามคารบอนมชอ propionic acid เมอเปนอลดไฮดสามคารบอนจะชอ propionaldehyde
กรดคารบอกซลกสคารบอนมชอ butyric acid เมอเปนอลดไฮดสคารบอนจะชอ butyraldehyde
- การอานชอในระบบ IUPAC ใหอานสายยาวของคารบอนทมหมคารบอนลเกาะอย ซงเปนคารบอนต าแหนงท
หนงเสมอ แลวอานค าลงทายเปน –al
- อลดไฮดทมโครงสรางเปนวงจะใชชอในระบบสามญ
13 (300 107 ชนกพร เผาศร)
3.8 การอานชอคโตน
- ใหอานชอสายยาวของคารบอนทมหมคารบอนลเกาะอย โดยระบใหคารบอนทมหมคารบอนลเกาะอยเปนตว
เลขทนอยทสด และอานค าลงทายเปน –one สวนคโตนทมโครงสรางเปนวงใหคารบอนต าแหนงนนเปน
ต าแหนงทหนง สวนชอสามญทนยมใชม acetone และ benzophenone โดยหม acetyl จะหมายถงหม
methyl carbonyl (-COCH3) และ ค าวา phenone หมายถงหม (-COC6H6)
3.9 การอานชอกรดคารบอกซลก
- การอานชอในระบบ IUPAC ใหอานจ านวนคารบอนทยาวทสดและมหมคารบอกซลเกาะอย ซงจะเปน
ต าแหนงทหนงเสมอ สวนกรดคารบอกซลกทมโครงสรางเปนจะใชชอสามญ
- กรดคารบอกซลกทมโครงสรางซบซอนจะใชชอสามญ
14 (300 107 ชนกพร เผาศร)
3.10 การอานชอเอสเทอร
- การสงเคราะหเอสเทอรท าไดโดยการท าปฏกรยาระหวางกรดคารบอกซลกและแอลกอฮลซงมกรดอนนทรย
เชน กรดซลฟวรกเขมขน (H2SO4) เปนตวเรงปฏกรยาเรยกวาปฏกรยาเอสเทอรรฟเคชน (esterification) ซง
เปนปฏกรยาทสามารถยอนกลบได โดยปฏกรยาทยอนกลบเรยกวาปฏกรยาไฮโดรไลซส (hydrolysis)
-การอานชอเอสเทอรใหอานหม alkyl ทมจากแอลกอฮอลกอนตามดวยชอของสวนทมาจากกรดคารบอกซลก
และใหอานค าลงทายเปน –ate
3.11 การอานชอเอมน
- การอานชอเอมนตามแบบ IUPAC ส าหรบเอมนปฐมภม (primary amine) ซงมไนโตรเจนสรางพนธะกบ
ไฮโดรเจนสองอะตอม จะยดตามการอานชอสายยาวของคารบอนแบบ alkane แตเปลยนค าลงทายเปน –
amine สวนการอานแบบสามญซงจะนยมมากกวาใหอานชอหม alkyl แลวตามดวยค าวา -amine
15 (300 107 ชนกพร เผาศร)
- ส าหรบเอมทตยภมซงมไนโตรเจนสรางพนธะกบไฮโดรเจนหนงอะตอม ใหอานชอตามสายยาวของคารบอนท
มากทสดกอน แลวอานหม alkyl อกหมเปนหมแทนทและระบ N- น าหนาเพอเนนวาเปนหมทสรางพนธะกบ
อะตอมของไนโตรเจน
- ส าหรบเอมตตยภมซงไมมไฮโดรเจนสรางพนธะกบไนโตรเจน ใหอานชอตามสายยาวของคารบอนทมากทสด
กอนแลวอานหม alkyl สองหมเปนหมแทนทโดยใหอานเรยงตามล าดบตวอกษร หากเปนหม alkyl ท
เหมอนกนสองหมใหใชค าวา di- น าหนาและระบ N- น าหนาเพอเนนวาเปนหมทสรางพนธะกบอะตอมของ
ไนโตรเจน
- เอมนทสรางพนธะกบวงเบนซนจะใชชอสามญเปนหลกคอ aniline ในกรณทมหมแทนทบนวงเบนซนจะอาน
ตามแบบของวงแอโรมาตก
16 (300 107 ชนกพร เผาศร)
3.12 การอานชอเอไมด
- การเตรยมเอไมดท าไดโดยการท าปฏกรยาระหวางกรดคารบอกซลกกบเอมน ดงนนการอานชอใหยดตามชอ
สามญของกรดคารบอกซลก แลวเปลยนค าลงทายเปน –amide หากมหมแทนทบนอะตอมของไนโตรเจนให
ระบ N- น าหนาชอหมแทนทดวย
4. การอานชอสารประกอบอนทรยทมหมฟงกชนมากกวาหนงหม
- สารอนทรยทมหมแทนทมากกวาหนงหม จะมหลกในการอานชอคอ ใหระบหมฟงกชนทมความส าคญกอน-
หลง (priority) มากกวาแลวอานเปนชอหลก (suffix) จากนนหมฟงกชนทเหลอจะจดวาเปนหมแทนท (prefix)
ประเภทของสารอนทรย ค าลงทายชอ (Suffix) ค าน าหนาชอ (Prefix)
รปท 6 การระบชอหมแทนทและการเรยงล าดบความส าคญของหมฟงกชนของสารอนทรย
17 (300 107 ชนกพร เผาศร)
- จากรปท 6 แสดงการเรยงล าดบความส าคญของหมฟงกชนจากมากไปหานอย ซงหมฟงกชนทมความส าคญ
มากกวาจะเปนหมทมความวองไวตอปฏกรยามากและมเลขออกซเดชนของคารบอนมากกวา ซงหมายถงม
อะตอมของออกซเจนมาสรางพนธะกบคารบอนมากกวา ในรปท 6 ยงรวมถงการระบชอของหมฟงกชนกรณ
เปนชอหลก (suffix) และการอานชอหมฟงกชนกรณทเปนหมแทนท (prefix) ซงการอานชอหมแทนทจะ
เรยงล าดบตามตวอกษร ตวอยางของสารทมหมฟงกชนทเปนแอลกอฮอลและอลดไฮด จากตารางพบวาอลด
ไฮดมความส าคญมากกวาจงอานเปนชอหลกลงทายดวย –al และใหคารบอนทมหมคารบอนลของอลดไฮด
เปนคารบอนต าแหนงท 1 สวนหมฟงกชนของแอลกอฮอลจะจดเปนหมแทนทอานเปนค าน าหนาวา hydroxyl
ตวอยางถดไป หากเปรยบเทยบระหวางเอมนกบเอสเทอรพบวาเอสเทอรมความส าคญมากกวาจงอานเปนชอ
หลกลงทายดวย –oate และใหคารบอนทมหม alkoxycarbonyl เกาะอยเปนคารบอนต าแหนงท 1 สวนเอ
มนจะจดวาเปนหมแทนทอานเปนค าน าหนาวา amino
- ในกรณทมหมฟงกชนของอลคนและอลไคนอยในโครงสรางเดยวกน จากรปท 6 พบวาอลคนจะมความส าคญ
มากกวาอลไคน ทงนอาจจะเปนเพราะวาปฏกรยาของอลไคนสวนใหญจะเกดไปเปนอลคนกอน
ซงในแงของความวองไวตอปฏกรยาจะคอนขางใกลเคยงกนมาก จงมหลกการวาใหระบต าแหนงของคารบอนท
ใหมตวเลขทนอยทสดกอนไมวาจะเปนพนธะคหรอพนธะสามกตาม หากต าแหนงทจะระบต าแหนงของทงสอง
พนธะสามารถท าใหไดตวเลขทนอยทสดเชนกนใหยดทพนธะคเปนหลกกอน เวลาอานชอใหระบค าน าหนาเปน
–en โดยระบต าแหนงของอลคน และค าลงทายเปน –yne และระบต าแหนงของอลไคน
18 (300 107 ชนกพร เผาศร)
- หากหมฟงกชนทส าคญมากกวาตออยกบโครงสรางทเปนวงหรอวงเบนซน ใหอานชอหลกเปนชอสามญของ
โครงสรางนนแลวระบใหคารบอนในวงทมหมฟงกชนเกาะอยเปนต าแหนงท 1 บางครงจะพบการอานชอหม
ฟงกชนไดมากกวาหนงชอ เชนหมฟงกชนของเอไมดจะใชไดทง amido- หรอ carbamoyl- ในการเรยกชอ
กรณทเปนหมแทนท
- การอานชอสารอนทรยตามระบบ IUPAC (systematic name) จะมขอดตรงทสามารถระบต าแหนงและหม
ฟงกชนทชดเจนได แตกจะมขอดอยตรงทคอนขางยาว เมอมการน าสารอนทรยไปใชเปนยาจงมการตงชอใหม
เพอใหงายตอการจ าและเปนทยอมรบอยางเปนทางการในระดบสากลทเรยกวาเปน generic name ซงกจะ
น าชอหมฟงกชนหลกทมในโครงสรางบางสวนไปใชในการตงชอดวย นอกจากนชอของยาทสนลงไปและงายตอ
การจ าเพอประโยชนทางการคากจะถกน ามาใชเชนกนทเรยกวา trade name ซงแตละบรษทกจะตงขนเอง
เพอใหตดตลาดและกลมผใชยงจ าไดแมจะมการพฒนายาสตรใหม ๆ ขนมา
19 (300 107 ชนกพร เผาศร)
- บางครงพบวาสารอนทรยทน ามาใชในการรกษาโรคเปนสารผลตภณฑทางธรรมชาต (Natural Products)
ซงสกดแยกไดจากสงมชวตเชน พช หรอจลนทรย จงนยมทจะน าเอาชอวทยาศาสตรของสงมชวตนนมาใชใน
การเรยกชอสามญของสารอนทรยเพอใหจ างาย และสวนใหญจะเปนชอสามญทเปนทยอมรบในระบบ IUPAC
เชน salicylic ทเปนยาลดไขแกปวด ทสกดไดจากตน Salix alba และ vanillin ทใชเปนสารปรงแตงกลน ซง
สกดมาไดจากฝกของดอก vanilla
salicylic acid vanillin
20 (300 107 ชนกพร เผาศร)
Quote of The Day
21 (300 107 ชนกพร เผาศร)
บทท 2 โครงสรางอะตอมและการสรางพนธะ
1. โครงสรางอะตอม
การศกษารายละเอยดเกยวกบอะตอมโดยเฉพาะของคารบอนและการสรางพนธะเพอเกดเปนโมเลกล
ของสารอนทรย จะชวยใหเขาใจและอธบายรายละเอยดในเรองความวองไวในการเกดปฏกรยาและกลไกใน
การเกดปฏกรยาไดดขน
อะตอมของธาตประกอบดวยอนภาคมลฐานหลกๆ คอ โปรตรอนซงมประจบวก อเลกตรอนซงมประจ
ลบ และนวตรอนซงมประจเปนกลาง ในแกสเฉอยอยางเชน He Ne Ar มความเฉอยตอปฏกรยามากทงน
สอดคลองกบจ านวนของอเลกตรอนของธาตดงกลาวคอ He ม 2 อเลกตรอน Ne ม 10 อเลกตรอน มการ
จดเรยงเปน 2, 8 แล Ar ม 18 อเลกตรอน มการจดเรยงเปน 2, 8, 8 จงเปนทมาวาอะตอมจะมการสรางพนธะ
กนเพอใหมการจดเรยงอเลกตรอนใหเหมอนกบแกสเฉอยและจะไดเปนโมเลกลทมความเสถยร การสรางพนธะ
ของอะตอมอาจจะท าไดโดยการสญเสยและการรบอเลกตรอน ทท าใหเกดพนธะไอออนก (ionic bonds) หรอ
การใชอเลกตรอนรวมกนทท าใหเกดพนธะโควาเลนต (covalent bonds) ซงเปนพนธะทเกดขนในสารอนทรย
อเลกตรอนทเปนอนภาคหลกของอะตอมจะลอมรอบนวเคลยสซงบรรจโปรตอนและนวตรอนอยโดย
อเลกตรอนจะอยภายในบรเวณทจ ากดซงเรยกวาออรบทล (atomic orbitals) ออรบทลอธบายความนาจะ
เปนทจะพบอเลกตรอนภายในบรเวณทก าหนด เนองจากวาอเลกตรอนมพฤตกรรมคลายคลงกนกบคลนซงตาง
จากอนภาคทเปนของแขง จงไมสามารถระบต าแหนงทแนนอนในแตละชวงเวลาได และสามารถท าไดโดยระบ
เปนความนาจะเปนในบรเวณพนททจ ากด การน าเสนอรปรางออรบทลสามารถท าไดโดยการใชสมการทาง
คณตศาสตร ทชอ Schrodinger wave equation มาอธบาย ส าหรบอะตอมของไฮโดรเจนซงมจ านวน
อเลกตรอนทนอยทสดคอ 1 อเลกตรอน พบวาออรบทลจะมรปรางเปนทรงกลม (spherical region) อยรอบๆ
นวเคลยส ระบเปน 1s atomic orbitals ซงเปนระดบพลงงานทนอยทสดและอยใกลนวเคลยสทสด เมอใช
สมการเดมในการค านวณระดบพลงงานทสงขนไปพบวาออรบทลยงมรปรางเปนทรงกลม (spherical region)
อยและระบเปน 2s atomic orbitals ซงอยไกลจากนวเคลยสออกไปอก ในระดบพลงงานทสงขนไปรปราง
ของออรบทลมลกษณะคลายกบดมเบลลหรอใบพด ซงจะวางตวตงฉากกนในแตละแกนเปน 2px, 2py, 2pz
ออรบทลเหลานมระดบพลงงานเทากนและมบรเวณทมความนาจะเปนทจะพบอเลกตรอนอยในบรเวณ
ดานขางของนวเคลยสแตมความนาจะเปนเทากบศนยทตรงนวเคลยส (node) ในดานหนงของออรบทล p จะ
มสญลกษณเปน + หรอใหเปนแรเงา สวนอกดานจะเปน – หรอไมแรเงา ซงเปนเครองหมายทระบเฟสท
ตางกนจากสมการของ Schrodinger นอกจากนยงม d orbital ซงจะมรปรางทซบซอนขนไปอก
22 (300 107 ชนกพร เผาศร)
x
y
z
an s orbital
x
y
z
a pz orbital
a s orbital
รปท 7. รปรางของ s และ p orbitals
2. การจดเรยงอเลกตรอน
ในแตละออรบทลจะมเพยงสองอเลตรอนและหมนในทศทางทตรงกนขาม อเลกตรอนจะจดเรยงตวใน
ระดบพลงงานทต าจนเตมกอนทจะไปอยในระดบพลงงานทสงขนไป ดงแสดงในรปท 8 ในอะตอมของ
ไฮโดรเจนพบวามอเลกตรอนเพยง 1 อเลกตรอน จงตองการอเลกตรอนเพมอก 1 อเลกตรอน โดยการสราง
พนธะ (bonding) เพอใหไดเปนโมเลกลทเสถยรเชนเดยวกนกบโมเลกลของ He สวนอะตอมของคารบอนซงม
อเลกตรอนวงนอก (valence electrons) จ านวน 4 อเลกตรอน จงตองการอก 4 อเลกตรอน เพอใหไดเปน
โมเลกลท
รปท 8. ตวอยางการจดเรยงอเลกตรอนของแตละอะตอม
23 (300 107 ชนกพร เผาศร)
3. พนธะโควาเลนต
การเกดอนตรกรยาระหวางอะตอมของไฮโดรเจนสองอะตอมเพอใหเกดเปนโมเลกลของแกส
ไฮโดรเจนคอหนงในตวอยางของการเกดพนธะโควาเลนต ซงเกดจากการน าอะตอมของไฮโดรเจนสองอะตอม
เขามาใกลกน จนกระทงทงสองออรบทลเกดการซอนทบกน (overlap) และท าใหอเลกตรอนจากแตละอะตอม
เกดการผสมกน ซงการน าอเลกตรอนทงสองมาใชรวมกนในลกษณะนจะท าใหอะตอมของไฮโดรเจนมการ
จดเรยงอเลกตรอนเหมอนกนกบ He และจะเกดออรบทลขนมาใหมทครอบคลมบรเวณของทงสองอะตอมซง
เปนบรเวณทอเลกตรอนทงสองจะไปอย เรยกวา molecular orbital ดงแสดงในรปท 9 ซงพบวาการเกด
พนธะโควาเลนตจะตองมขอไดเปรยบไดแงของพลงงาน ซงสงเกตไดจากระดบพลงงานของ molecular
orbital ซงจะอยต ากวาระดบพลงงานของ atomic orbitals ดงเดมส าหรบอะตอมไฮโดรเจน และมชอเรยกวา
bonding molecular orbital ซงจะหมายถงโอกาสทเพมมากขนในการจะพบอเลกตรอนระหวางสองอะตอม
นอกจากนจะมความเปนไปไดวาการซอนทบกนของ atomic orbitals อาจจะน าไปสโอกาสทลดลงหรอเปนไป
ไมไดทจะพบอเลกตรอนในบรเวณดงกลาวทเรยกวา antibonding molecular orbital ซงจะไมเกดพนธะขน
และเปนระดบพลงงานทสงกวาระดบพลงงานของ atomic orbitals ดงเดม สวนพนธะระหวางไฮโดรเจนสอง
อะตอมซงเกดจากการซอนทบกนของอเลกตรอนทอยใน s orbital เรยกวาพนธะซกมา (sigma, bond)
รปท 9. การเกดพนธะโควาเลนตของอะตอมไฮโดรเจนสองอะตอม
24 (300 107 ชนกพร เผาศร)
พนธะซกมา (sigma, bond) เปนศพททใชเรยกการเกดพนธะแบบตรงๆ ในแนวเดยวกนกบ
นวเคลยสของอะตอมคสรางพนธะ นอกจากนพนธะซกมายงเกดขนไดจากการซอนทบกนของอเลกตรอนสอง
อเลกตรอนทอยใน p orbitals หรออเลกตรอนทอยใน s และ p orbitals กได โดยสรปแลวพนธะซกมากคอ
พนธะเดยว (single bond)
รปท 10. พนธะซกมาของสองอะตอมทมอเลกตรอนอยใน p orbitals (bonding molecular orbital)
รปท 11. พนธะซกมาของสองอะตอมทมอเลกตรอนอยใน s และ p orbitals
25 (300 107 ชนกพร เผาศร)
นอกจากพนธะซกมาแลวยงมพนธะอกชนดหนงทมความส าคญในโมเลกลของสารอนทรยคอ พนธะไพ
(pi, bond) ซงเปนผลมาจากอนตรกรยาแบบดานตอดาน (side to side interaction) ของ p orbitals ดง
แสดงในรปท 12 ในการเกดเปน bonding molecular orbital ตองเกดจากการซอนทบกนทางดานขาง
ของ p orbitals ทมเครองหมายสอดคลองกน ถาใหเครองหมายบวกหมายถงโอกาสทจะพบอเลกตรอนใน
บรเวณนนๆ มากกวาดานทมเครองหมายลบ การซอนทบกนแบบบวกกบบวกและลบกบลบกจะเกดเปน
molecular orbital ทมพลงงานต ากวา สวน * antibonding molecular orbital กจะมระดบพลงงานทสง
กวาและไมมโอกาสทจะพบอเลกตรอนในบรเวณดงกลาว การเกดพนธะไพจะเกดขนหลงจากการสรางพนธะ
ซกมาเสมอ โมเลกลของสารอนทรยทมพนธะคและพนธะสามจะมพนธะไพเปนองคประกอบ เนองจากการ
ซอนทบกนแบบทไมแขงแรงเทากบพนธะซกมา อเลกตรอนทสรางพนธะไพจงมความวองไวตอปฏกรยา
มากกวา
รปท 12. พนธะไพของสองอะตอมทมอเลกตรอนอยใน p orbitals
26 (300 107 ชนกพร เผาศร)
4. ทฤษฎไฮบรไดเซชน (Hybridization Theory)
เมอน าความรเกยวกบรปรางของ atomic orbitals และการเกดพนธะโควาเลนตมาประยกตใชกบ
อะตอมของคารบอน พบวายงมขอสงสยเกยวกบความเปนจรงทเกดขนทางธรรมชาตของสารอนทรยทความร
ในขางตนไมสามารถอธบายได ยกตวอยางเชน คารบอนทมการจดเรยงอเลกตรอนเปน 1s22s22px12py
1 เมอ
เกดการสรางพนธะโควาเลนตกบอะตอมของไฮโดรเจนหรออะตอมของคารบอนเพอใหไดอเลกตรอนวงนอก
ครบแปดเทากนกบ Ne กควรจะเกดเปนโมเลกลทมรปรางและมมระหวางพนธะเทากน หรอหากเปนเพยงการ
ซอนทบกนของอเลกตรอนทอยใน s และ p orbitals มมระหวางพนธะของคารบอนกควรจะเปน 90 เทากน
ทงหมด แตในความเปนจรงพบวาไมไดเปนเชนนน มมระหวางพนธะของคารบอนในโมเลกลของสารอนทรย
เปนไปไดทง 109.5, 120 และ 180 ดงนนเพอเปนการอธบายความเปนจรงตามธรรมชาตดงกลาวจงมนก
เคมชอ Linus Pauling คดคนทฤษฎทชอ Hybridization Theory ขนในปค.ศ. 1930 โดย Linus อธบายวา
จากเดมทอเลกตรอนวงนอก (valence electrons) ซงคอระดบพลงงานทสองของอะตอมคารบอนอยในทง
ออรบทล s และ p ซงเรยกวาเปนในสภาวะพนและการจะมอเลกตรอนอก 4 อเลกตรอนมาเตมในแตละออร
บทลเพอใหมการจดเรยงอเลกตรอนเหมอนกบแกสเฉอยไมนาจะเกดไดอยางมประสทธภาพมากพอ ความ
เปนไปไดกคอนาจะตองมการใหพลงงานเขาไปเพอกระตนใหหนงอเลกตรอนทอยในออรบทล s ยายขนไปอย
ในออรบทล p ท าใหมหนงอเลกตรอนอยในแตละออรบทล จากนนจะเกดการรวมกน (hybrid) ของทงออร
บทล s และ p เกดเปนออรบทลใหมซงมพลงงานต าลงมาจากออรบทล p ดงเดมซงสามารถชดเชยกบ
พลงงานทใหไปกระตนใหตอนแรกได ซงออรบทลทเกดขนใหมนทเรยกวา hybrid orbitals จะมพลงงานท
เทากนทงหมดท าใหเกดพนธะโควาเลนตขนไดในทศทางทสอดคลองกนและมประสทธภาพมากขน
รปท 13. การจดเรยงอเลกตรอนใน sp3 -hybridized carbon atom
27 (300 107 ชนกพร เผาศร)
ในรปท 13 แสดงการจดเรยงอเลกตรอนกอนและหลงการรวมกนของออรบทล s- และ p- การ
รวมกนของออรบทล s- จ านวนหนงออรบทลและออรบทล p- จ านวนสามออรบทลท าใหได sp3 hybrid
orbitals จ านวน 4 ออรบทลซงจะเปนบรเวณทมความนาจะเปนทจะพบอเลกตรอนทงสอเลกตรอน ซงรปราง
ของแตละออรบทลจะเปนแบบดมเบลลหรอใบพดทไมสมมาตรโดยดานทใหญกวาหรอแรเงาจะเปนดานทม
โอกาสจะพบอเลกตรอน หลงการเกดเปนออรบทล sp3 แลวออรบทลทงสจะจดตวในสามมตเพอใหได
ระยะทางหางไกลกนมากทสดเพอลดแรงผลกระหวางอเลกตรอนทอยในแตละออรบทล sp3 ซงพบวารปราง
เหมาะสมทสดคอทรงสหนา (Tetrahedron) ซงแตละออรบทล sp3 จะท ามมประมาณ 109.5 โดยในการวาด
รปจะละดานทมขนาดเลกหรอไมมความนาจะเปนทจะพบอเลกตรอนไว
+
1/4s 3/4p sp3
รปท 14. การเกด sp3 –hybrid orbital
28 (300 107 ชนกพร เผาศร)
หลงจากทแตละออรบทลของอะตอมคารบอนเกดการรวมกนเปนแบบ sp3 แลวกจะสามารถเกด
พนธะซกมาไดกบทงอะตอมของไฮโดรเจนและอะตอมของคารบอนอนๆ ทเปน sp3 เชนกนไดอยางม
ประสทธภาพมากขนและจะชวยใหสามารถอธบายมมระหวางพนธะของสารในกลมของอลเคนดวย ดงแสดงใน
รปท 16
รปท 15. การเกดพนธะซกมาของ sp3 –hybridized carbons
พนธะซกมา
29 (300 107 ชนกพร เผาศร)
sp2 hybrid
orbitals
unhybridized
2p orbital
จากหลกการของทฤษฎไฮบรไดเซชนทกลาวมาเปนตวอยางของการอธบายปรากฏการณทาง
ธรรมชาตทไดรบการคนพบและใชขอมลทางวทยาศาสตรทพอจะเปนไปไดมาชวยอธบาย กลาวคอทฤษฎไฮบร
ไดเซชนเกดขนหลงจากทไมสามารถใชค าอธบายอนๆ ทไดเคยมการทดลองหรอกลาวถงมาแลวนนเอง จนกวา
จะมขอมลอนทยนยนไดชดเจนมากกวานทฤษฎไฮบรไดเซชนจงยงเปนสงทนาเชอถอมากทสดในการอธบาย
การเกดพนธะของสารประกอบอนทรย
นอกจากการรวมตวกนของออรบทลในอะตอมของคารบอนแบบ sp3 แลวกนาจะมความเปนไปไดวาม
การรวมตวกนแบบอนไดดวย เชน แบบ sp2 คอมการรวมตวกนของออรบทล s จ านวนหนงออรบทลกบออร
บทล p อกสองออรบทล ซงจะท าใหเหลอออรบทล p ทไมไดรวมตวอยหนงออรบทล โดยปรากฏการณเชนน
กสามารถเกดขนไดเนองจากวาจะท าใหไดออรบทลใหมทมพลงงานต ากวาออรบทล p ดงเดม
รปท 16. การเกด sp2 –hybrid orbital
30 (300 107 ชนกพร เผาศร)
จากรปท 16 การรวมตวกนของออรบทล s หนงออรบทลและออรบทล p สองออรบทล จะท าใหได
ออรบทลใหมจ านวนสามออรบทล (3sp2) ซงจะจดเรยงตวใหอยในรปสามเหลยมแบนราบ (trigonal planar)
โดยแตละออรบทลจะท ามมกน 120 เพอลดแรงผลกระหวางอเลกตรอนทบรรจอยในแตละออรบทล สวน
ออรบทล p ทไมเกดการรวมตวจะอยแบบตงฉากกบระนาบของออรบทล sp2 เมอเกดการสรางพนธะโควา
เลนตระหวางอะตอมของคารบอนสองอะตอมทมไฮบรไดเซชนเปนแบบ sp2 ตวอยางเชน ethene ซงจะเกด
พนธะซกมาระหวางสองอเลกตรอนทอยในออรบทล sp2 และพนธะซกมาระหวางอเลกตรอนทอยในออรบทล
sp2 กบอเลกตรอนทอยในออรบทล s ของอะตอมไฮโดรเจนอกสอะตอม สวนอเลกตรอนทอยในออรบทล p
ซงอยในระนาบเดยวกน กจะเกดการซอนทบกนในแนวดานขางเกดเปนพนธะไพ จะเหนไดวาพนธะคของ
ethene จะประกอบดวยพนธะซกมาหนงพนธะและพนธะไพอกหนงพนธะ ทกอะตอมของ ethene จะอยใน
ระนาบเดยวกน มมระหวางพนธะจะเปน 120
รปท 17. การเกดพนธะซกมาและพนธะไพของ sp2 –hybridized carbons
31 (300 107 ชนกพร เผาศร)
x
y
z
sp hybrid
orbitals
unhybridized
2p orbitals lie on
the y and z axes
การรวมตวกนของออรบทลในอะตอมคารบอนอกหนงลกษณะทเปนไปไดคอรวมตวกนของออรบทล s
กบออรบทล p อยางละออรบทลท าใหไดออรบทลใหมจ านวนสองออรบทล (2sp) และออรบทล p ซงไมได
เกดการรวมตวกนอกจ านวน 2 ออรบทล ซงการรวมตวเชนนจะท าใหไดออรบทลใหมทมระดบพลงงานต ากวา
ออรบทล p ดงเดมเพยงสองออรบทลซงจะเรยงตวในลกษณะทตรงกนขามเพอลดแรงผลกระหวางอเลกตรอน
ทบรรจอยในออรบทลนนท าใหเปนเสนตรงและท ามมระหวางกนเทากบ 180 สวนออรบทล p กจะเรยงตว
แบบตงฉากทงสองออรบทลดงแสดงในรปท 18
รปท 18. การเกดพนธะซกมาและพนธะไพของ sp –hybridized carbons
32 (300 107 ชนกพร เผาศร)
2 sigma bonds and 2 lone pair
O
H
H
sp3 hybrid oxygen H2O
2s 2s
2p 2p2sp3
การเกดพนธะโควาเลนตของอะตอมของคารบอนสองอะตอมทมไฮบรไดเซชนเปนแบบ sp
ยกตวอยางไดในกรณของ acetylene ซงแสดงในรปท 18 โดยจะเกดพนธะซกมาหนงพนธะระหวางสอง
อเลกตรอนทอยในออรบทล sp นอกจากนยงเกดพนธะซกมาระหวางอเลกตรอนในออรบทล sp และออรบทล
s ของอะตอมไฮโดรเจนอกสองอเลกตรอน สวนออรบทล p ทอยในระนาบเดยวกนกจะซอนทบกนในแนว
ดานขางเกดเปนพนธะไพอกสองพนธะ ท าใหโครงสรางของโมเลกลเปนเสนตรง ทกอะตอมอยในระนาบ
เดยวกน มมระหวางพนธะเทากบ 180 จากทฤษฎไฮบรไดเซชนทกลาวมาขางตนจะเหนไดวาการเกดพนธะ
ทแตกตางกนของอะตอมคารบอนสามารถเกดขนไดจากการรวมกนของออรบทลเพอใหไดทศทางทเหมาะสม
เพอทจะสามารถเกดการซอนทบกบออรบทลของอะตอมอนๆ ไดดขน นอกจากนการซอนทบทแตกตางกน
ระหวางพนธะซกมาและพนธะไพท าใหเชอมโยงไปถงความวองไวในการเกดปฏกรยาของสารอนทรยอกดวย
กลาวคอเมอไดรบพลงงานกระตนสารอนทรยทมพนธะไพอยจะมการแตกออกของพนธะเดมไดงายเพอทจะ
สรางพนธะใหมทแขงแรงมากกวาซงกคอพนธะซกมา
ทฤษฎไฮบรไดเซชนยงน าไปใชอธบายการเกดพนธะโควาเลนตในอะตอมอนๆ ซงอยในคาบทสอง
เชนเดยวกนกบคารบอนได เชน ออกซเจนและไนโตรเจน โดยพบวาในโมเลกลของน ามอะตอมของออกซเจน
ซงออรบทลจะรวมตวกนเปนแบบ sp3 โดยมสองออรบทลทบรรจหนงอเลกตรอนเพอสรางพนธะซกมากบ
อเลกตรอนของไฮโดรเจน และอกสองออรบทลส าหรบบรรจอเลกตรอนคโดดเดยว ท าใหรปรางโมเลกลของน า
เปนแบบมมงอและมมระหวางพนธะกประมาณ 104 ซงใกลเคยงกบ 109
รปท 19. การเกดพนธะซกมาของ sp3 –hybridized oxygen
33 (300 107 ชนกพร เผาศร)
sp2 hybrid oxygen
trigonal planar : 120o bond angles
2p
2s
2p
2s2sp2
2p
3 Sigma bonds and one lone pair
:NH3
N
H H
H
sp3 hybrid nitrogen
2p
2s
2p
2s
2sp3
ส าหรบโมเลกลของ acetaldehyde พบวาออรบทลในอะตอมของออกซเจนจะรวมตวกนเปนแบบ
sp2 โดยมสองออรบทลส าหรบบรรจอเลกตรอนคโดดเดยว สวนหนงอเลกตรอนในออรบทล sp2 และออรบทล
p พนธะซกมาและพนธะไพกบอเลกตรอนของคารบอนทเปนแบบ sp2 เชนกน ท าใหมมระหวางพนธะของหม
คารบอนลเปน 120
รปท 20. การเกดพนธะซกมาและพนธะไพของ sp2 –hybridized oxygen
ส าหรบอะตอมของไนโตรเจนทมไฮบรไดเซชนเปนแบบ sp3 กพบไดในโมเลกลของแอมโมเนย (NH3)
รปท 21. การเกดพนธะซกมาของ sp3 –hybridized nitrogen
34 (300 107 ชนกพร เผาศร)
Think like a wise man
but express yourself like
an ordinary one.
Quote of The Day
35 (300 107 ชนกพร เผาศร)
+ +
Acid Base Conjugate
base
Conjugate
acid
H3 O+
NH3 H2 O NH4+
บทท 3 กรดและเบส (Acids and Bases)
หลงจากไดทราบรายละเอยดในแงของโครงสรางและพนธะของสารอนทรยบางแลว ในล าดบถดไปจะ
เปนการกลาวถงปฏกรยาและความวองไวในการเกดปฏกรยาของสารอนทรยในแตละกลม ซงปฏกรยาพนฐาน
ทสดของสารอนทรยไดแก ปฏกรยาระหวางกรด-เบส รวมถงการอธบายความแรงของกรด-เบส
1. นยามกรด-เบส
นยามของกรด-เบสไดมการอธบายในหลายลกษณะ โดยพบวา Bronsted-Lowry ใหค าอธบายวา
กรดคอสารทสามารถใหโปตรอนได สวนเบสคอสารทรบโปตรอนได เมอกรดสญเสยโปตรอนไปจะกลายเปนค
เบส (conjugate base) สวนเบสทไดรบโปตรอนมาจะกลายเปนคกรด (conjugate acid)
นยามกรด-เบสของ Bronsted-Lowry จ ากดอยเพยงโครงสรางของสารทมไฮโดรเจนเปน
องคประกอบ จงมการใหนยามเพมเตมโดยใชการเคลอนยายของอเลกตรอน ซงจะท าใหครอบคลมมากกวา
Lewis ใหนยามวากรดคอสารทสามารถรบคอเลกตรอนได สวนเบสคอสารทสามารถใหคอเลกตรอนได การให
และรบอเลกตรอนในทนกคอการใหและรบเพอสรางพนธะโควาเลนต ดงนน BF3 กจะจดวาเปน Lewis acid
36 (300 107 ชนกพร เผาศร)
2. ความแรงของกรด
สารทเปนกรดอนทรยเชน กรดคารบอกซลกจดวาเปนกรดออน หมายความวาเมอละลายน าจะไม
สามารถแตกตวใหโปรตอน (H+) ได 100% ซงแตกตางจากกรดแกทแตกตวได 100% เชน HCl HBr HNO3 ท
จดวาเปนกรดอนนทรย ความแรงของกรดอนทรยจะระบโดยใชคาคงทในการแตกตวของกรด (Ka) เมอละลาย
ในน าซงค านวณไดจากผลคณความเขมขนของผลตภณฑสวนดวยผลคณความเขมขนของสารตงตนในภาวะ
สมดล ซงคา Ka ของกรดอนทรยจะมคานอยมาก จงนยมใชในรปของคา pKa ทค านวณไดจาก -logKa ดง
แสดงในตวอยางดานลาง หากให A คอ คเบสของกรดใดๆ กจะสามารถค านวณหาคา Ka จากสมการซงความ
เขมขนของน าจะเปนคาคงท กรดทแตกตวไดดจะมคา Ka ทสงและจะมคา pKa ทต า
37 (300 107 ชนกพร เผาศร)
Acid Formula pK a
Conjugate Base
ethanol
water
bicarbonate ion
ammonium ion
carbonic acid
acetic acid
sulfuric acid
hydrogen chloride
10.33
15.7
15.9
4.76
6.36
9.24
-5.2
-7
CH3 CH2 OH CH3 CH2 O-
H2 O HO-
HCO 3-
CO 32-
NH 4+
NH 3
H2 CO 3 HCO 3-
CH3 CO2 H CH3 CO2-
H2 SO4 HSO 4-
HCl Cl -
(weaker acid)(stronger acid)
pK a 9.24pK a 4.76
+ +
Acetic acid Ammonium ion
CH3 CO2 H NH 3 CH3 CO2-
NH 4+
ตารางท 1. แสดงตวอยางของคา pKa
จากตารางท 1 ซงแสดงตวอยางของคา pKa บางสวนพบวากรดอนทรยซงเปนกรดแกจะมคา pKa ท
ตดลบ สวนกรดอนทรยจะมคา pKa อยในชวง 4-5 นอกจากนยงพบวาสารในกลมของแอลกอฮอลกจะจดวา
เปนกรดออนดวย โดยจะมคา pKa อยในชวงประมาณ 15 ซงถอวาเปนกรดทออนกวากรดอนทรย เมอกรดเกด
การแตกตวแลวจะกลายเปนคเบส (conjugate base) ซงจะพบวากรดแกจะกลายเปนเบสออน ยกตวอยาง
เชน HCl ซงเปนกรดแกเมอแตกตวจะไดเปน Cl- (chloride) ซงเปนเบสออน หมายความวามความสามารถใน
การใหอเลกตรอนนอย หรออกนยหนงคอตองการอยในรปของ Cl- มากกวาทจะกลบไปเปน HCl สวนในกรณ
ของน ามคา pKa คอนขางสง แสดงถงความเปนกรดออน เมอแตกตวไปจะไดคเบสเปน OH- (hydroxide) ซง
จดวาเปนเบสทแรง หมายความวา OH- มความเสถยรนอยกวาเมอเปรยบเทยบกนกบ Cl- จงชอบทจะให
อเลกตรอนแก H+ เพอสรางพนธะโควาเลนตแลวกลบไปเปน H2O
ขอมลในตารางท 1 ยงสามารถระบไดดวยวาสารใดทเปนเบสมากพอทจะท าปฏกรยากบกรดท
ตองการ ยกตวอยางเชน NH3 ทเปนคเบสของ NH4+ จากตารางพบวา NH4
+ เปนกรดทออนกวา CH3CO2H
ดงนน NH3 จงเปนเบสแรงพอทจะท าปฏกรยากบ CH3CO2H ปฏกรยาระหวางกรดออนกบเบสออนจะชอบเกด
ไปในดานทท าใหไดกรดทออนกวาและเบสทออนกวาเสมอ
38 (300 107 ชนกพร เผาศร)
+ +
Acetic acid Bicarbonate
ion
Acetate
ion
Carbonic acid
pKa 4.76 pKa 6.36
CH3 CO2 H HCO3-
CH3 CO2-
H2 CO3
Carbonic acid
pKa 6.36
Phenol
pKa 9.95
++C6 H5 OH HCO3-
C6 H5 O-
H2 CO3
Bicarbonate
ion
Phenoxide
ion
หากน า CH3CO2H ไปท าปฏกรยากบ NaHCO3 ซงละลายน าแตกตวให Na+ และ HCO3- ซง HCO3
-
เปนคเบสของ H2CO3 ทเปนเบสทออนกวา CH3CO2H ดงนน HCO3- จะสามารถใหอเลกตรอนแก H+ ของ
CH3CO2H ได และเกดเปน H2CO3 ซงจะไมเสถยรและสลายตวใหไดเปน CO2 และ H2O
แตเมอ NaHCO3 ไปท าปฏกรยากบ Phenol ซงเปนกรดทออนกวา H2CO3 กจะไมเกดปฏกรยาตามท
ตองการ นนแสดงวา HCO3- ไมไดเปนเบสทแรงพอ หากเปลยนไปใช NaOH ซง OH- (hydroxide) เปนคเบส
ของ H2O ซงเปนกรดทออนกวา Phenol กจะเกดปฏกรยาได
3. ปจจยทมผลตอความแรงของกรด
คาความแรงของกรดทแสดงดวยคา pKa สามารถอธบายเชอมโยงไดกบหลายๆ ปจจย ซงสามารถ
แบงเปนหวขอโดยยอไดดงน
3.1 คา Electronegativity (EN)
ส าหรบอะตอมของธาตทอยในคาบเดยวกนเชน C N O และ F เมอเปรยบเทยบคา pKa ของ CH4
NH3 H2O และ HF จะไดประมาณ 51, 38, 15.7, และ 3.5 ตามล าดบ ซงพบวาความแรงของกรดเพมขนจาก
ซายไปขวาตามตารางธาต จากผลการทดลองพบวาหากอะตอมทเปนคเบสมความสามารถในการดงอเลกตรอน
เขาหาตวเองไดมาก กจะมความเสถยรมากขนนนเอง ความแรงของกรดสามารถบงบอกไดจากความเสถยรของ
39 (300 107 ชนกพร เผาศร)
pK a 51 38 15.7 3.5
Electronegativity
of A inA-H2.5 3.0 3.5 4.0
Increasing acid strength
H3 C-H H2 N-H HO- H F-H
+CH3 COH CH3 CO-
H3 O+
pKa = 4.76+ H2 O
+CH3 CH2 OH CH3 CH2 O- H3O+
An alcohol An alkoxide
ion
+ H2 O pKa = 15.9
O O
A carboxylic
acid
A carboxylate
ion
คเบส หากคเบสของกรดใดมความเสถยรมาก แสดงวากรดนนๆ ชอบทจะเกดการแตกตวใหโปรตอนแลวอยใน
สภาวะทเปนลบ (anion) เมอเปรยบเทยบระหวาง C- , N- , O- และ F- จะพบวาความเสถยรของคเบสจะ
เพมขนจากซายไปขวา ซงสอดคลองกบคา EN ทเพมขนดวย
3.2 อทธพลแบบแรโซแนนซ (Resonance Effects)
คา Electronegativity (EN) ไมสามารถใชอธบายความแรงของกรดไดทกกรณ ตวอยางเชน กรดคาร
บอกซลกเปนกรดทแรงกวาแอลกอฮอลทงๆ ทคเบสของทงสองสารมประจลบอยทอะตอมของออกซเจน
เหมอนกน คา EN จงไมสามารถใชอธบายความเสถยรของ carboxylate ion ซงเปนคเบสของกรดคารบอกซ
ลกทมากกวา alkoxide ion ทเปนคเบสของแอลกอฮอลได จงตองใชปจจยอนมาชวยอธบาย
การเคลอนยายอเลกตรอนผานพนธะไพทเกดขนในคเบสทเรยกวาแรโซแนนซ (resonance) เปน
ปจจยทชวยเพมความเสถยรของคเบสได การทอเลกตรอนไมไดหนาแนนหรอกระจกอยเพยงแคอะตอมเดยว
จะเปนการถายเทพลงงานไปทวทงโมเลกลท าใหสารนนๆ มความเสถยรมากกวา ในกรณของ carboxylate
ion พบวาประจลบจะเคลอนทไปมาอยไดทงอะตอมของคารบอนและออกซเจนผานพนธะไพ แสดงการ
เคลอนยายอเลกตรอนโดยใชลกศรสองหว จดเรมตนของลกศรคอบรเวณทมอเลกตรอนหนาแนนมาก แลวจด
สดทายคอบรเวณทอเลกตรอนเคลอนทไป การแสดงโครงสรางแบบแรโซแนนซจะใชลกศรหวคทบงบอกวาทง
สองโครงสรางมพลงงานทเทากน หากสารใดสามารถเขยนโครงสรางแบบแรโซแนนซไดมาก กจะมความเสถยร
มากขนนนเอง
ความแรงของกรดเพมขน
40 (300 107 ชนกพร เผาศร)
N
O
O
N
O
O
-
-
Ethanoate ion
(equivalent
contributing
structures)
C
O
O
CH3 C
O
O
CH3
-
Nitrite ion
(equivalent
contributing
structures)
-
ตวอยางการเขยนโครงสรางแบบแรโซแนนซและการเคลอนยายอเลกตรอนผานพนธะไพแสดงใหเหน
ดงรปดานลาง ซงแสดงโครงสรางของหมไนโตร (NO2- / คเบสของ HNO2) หม acetate (CH3COO- / คเบส
ของ CH3COOH) คเบสใดทมโครงสรางแบบแรโซแนนซมากกยงมความเสถยรมากและท าใหคกรดนนๆ เปน
กรดทแรง อยางเชนกรด methanesulfonic ซงมคา pKa = -1.2
รปท 22. การเคลอนยายอเลกตรอนผานพนธะไพและโครงสรางแบบแรโซแนนซ
กรดคารบอกซลกเปนกรดแรงพอทจะท าปฏกรยากบ NaHCO3 ซงเปนคเบสของกรดทออนกวา
(H2CO3) ได ซงจะสงเกตไดจากฟองแกสของ CO2 ทเกดขนจากปฏกรยา โดยสามารถใชปฏกรยาดงกลาวใน
การทดสอบหมฟงกชนของกรดคารบอกซลกทละลายน าได พบวากรดทออนเชน ฟนอลหรอแอลกอฮอลจะไม
ท าปฏกรยากบ NaHCO3 แตฟนอลจะท าปฏกรยากบ NaOH ไดซงแอลกอฮอลจะไมเกดปฏกรยาดงกลาว
41 (300 107 ชนกพร เผาศร)
phenoxide anion
O
O O
O
ความเปนกรดทแรงของฟนอล (pKa = 10) เมอเปรยบเทยบกบแอลกอฮอลอยาง methanol (pKa
= 15) สามารถอธบายไดจากความเสถยรเนองจากอทธพลแบบแรโซแนนซของ phenoxide ion ซงเปนคเบส
ของฟนอล ในขณะท methoxide ion ซงเปนคเบสของ methanol ไมมความเสถยรดงกลาว
รปท 23. การเคลอนยายอเลกตรอนผานพนธะไพและโครงสรางแบบแรโซแนนซของ phenoxide ion
3.3 อทธพลแบบเหนยวน า (Inductive Effects)
ในกรณมหมแทนททสามารถดงอเลกตรอนเขาหาตวเองไดมากๆ (มคา EN สง) หรอหมดงอเลกตรอน
(Electron-withdrawing group) เชนอะตอมของฮาโลเจนหรอออกซเจนอยในโครงสรางของกรดคารบอกซ
ลกจะท าใหความเปนกรดแรงมากขน เนองจากอะตอมดงกลาวจะท าการดงอเลกตรอนผานพนธะซกมา ท าให
ประจลบทอะตอมของออกซเจนในคเบสของกรดคารบอกซลกมการกระจายตวไปไดมากกวาทจะกระจกอยท
อะตอมของออกซเจนเพยงอยางเดยว จงท าใหคเบสมความเสถยรมากขน อยางเชนในกรดทเปน alpha
hydroxy acids (AHA) ทใชเปนองคประกอบในเครองส าอางซงมฤทธกดกรอนทใชในการฆาเชอและขดผวได
42 (300 107 ชนกพร เผาศร)
อทธพลแบบเหนยวน าจะมผลตอความแรงของกรดไมเดนชดเทากนกบอทธพลแบบแรโซแนนซ
เนองจากไมสามารถเขยนแสดงการเคลอนยายอเลกตรอนไดอยางชดเจน ไดแตเพยงใชลกศรตรงเพอแสดงการ
ดงอเลกตรอนผานพนธะซกมา จงตองขนกบระยะทางและจ านวนอะตอมทมความสามารถในการดง
อเลกตรอนดวย ตวอยางเชน chloroacetic acid, dichloroacetic acid และ trichloroacetic acid ความ
แรงของกรดจะมากขนตามจ านวนอะตอมของคลอรนทเพมมากขน ในโครงสรางของแอลกอฮอลยงมหมทดง
อเลกตรอนอยใกลกบอะตอมของออกซเจนพบวาความแรงของกรดกจะมากขนดวย
ในโครงสรางของ chlorobenzoic acid ทมคลอรนในต าแหนง ortho-, meta- และ para- พบวา
ความแรงของกรดขนอยกบระยะหางของหมดงอเลกตรอนกบหมคารบอกซลเชนกน
43 (300 107 ชนกพร เผาศร)
อทธพลแบบเหนยวน ามทงการดงและใหอเลกตรอนผานพนธะเดยว ตวอยางของหมทใหอเลกตรอน
(Electron-donating groups) ไดแก หม alkyl ยกตวอยางเชน formic acid มคา pKa = 3.7 ในขณะท
acetic acid มคา pKa = 4.8 หมายความวาความสามารถในการใหอเลกตรอนไดของหม methyl ท าใหความ
เปนกรดลดลง ซงความสามารถในการใหอเลกตรอนของหม alkyl เกดจากความแตกตางของคา EN โดย
อะตอมไฮโดรเจนมคา EN ประมาณ 2.1 และอะตอมคารบอนมคา EN ประมาณ 2.5 อะตอมคารบอนจงม
ความสามารถในการดงอเลกตรอนเขาหาตวเองไดมากกวาอะตอมไฮโดรเจน ดงนนความหนาแนนของ
อเลกตรอนจะมมากทอะตอมคารบอนของหม alkyl ซงความเปนลบทมากเชนนจะถกสงผานพนธะซกมาตอไป
ยงอะตอมออกซเจนของ carboxylate ทเปนคเบสของ carboxylic acids ท าใหคเบสซงมความเปนลบอย
แลวมความเปนลบมากขน จงกลายเปนคเบสทมความเสถยรนอยลงซงเกดจากคกรดทออน ยงมหม alkyl มาก
ขนกจะท าใหความเปนกรดลดลงตามไปดวย แตเนองจากการใหอเลกตรอนแบบเหนยวน าไมไดเดนชด
เหมอนกบการใหอเลกตรอนแบบแรโซแนนซ คาความแรงของกรดทมหม alkyl จงลดลงไมมากนก
ในโครงสรางของ methylbenzoic acid ทมหม methyl ในต าแหนง ortho-, meta- และ para-
พบวาความแรงของกรดทลดลงในแตละต าแหนงไมแตกตางกนมาก ทงนพบวา o-methylbenzoic acid ม
ความแรงของกรดมากขนซงพบวามอทธพลอยางอนทจะมาใชอธบายผลการทดลองน
44 (300 107 ชนกพร เผาศร)
เมอพจารณาจากโครงสรางของ o-methylbenzoic acid พบวามความเกะกะของหม methyl กบ
หม carboxyl จงท าใหโปรตอนของกรดมโอกาสทจะหลดออกไดงายกวา ทงนอาจจะอธบายโดยการใช
ความสามารถในการเคลอนยายอเลกตรอนผานพนธะไพของกรดคารบอกซลกทเปนแอโรมาตกไดดวย เมอด
จากโครงสรางของ benzoic acid พบวาในรปแบบทยงไมไดมการแตกตวของกรด หม carboxyl และวง
aromatic จะอยในระนาบเดยวกน ดวยความทคารบอนเปนแบบ sp2 ทงหมด สามารถเขยนโครงสรางแบบแร
โซแนนซทแสดงถงความหนาแนนของประจทแตกตางกนไดและแสดงถงความเสถยรของโครงสรางทเปนกลาง
ได หลงจากมการแตกตวเปนคเบสทเปน carboxylate พบวาไดโครงสรางทมประจลบสองต าแหนงและประจ
บวกหนงต าแหนง ซงมความหนาแนนของประจลบทกระจกอยใกลกนจงมความไมเสถยรและไมชอบทจะเกด
แบบนน (unfavourable) จงพบวา benzoic acid เปนกรดทออน เมอมหมแทนทในต าแหนง ortho- ความ
เกะกะจะท าใหหม carboxyl ถกหมนบดไปอยคนละระนาบกบวงแอโรมาตก ความเสถยรทเกดจากอทธพล
แบบแรโซแนนซในโครงสรางทเปนกลางจงเกดขนไมได ท าใหการแตกตวของกรดเกดไดดขนนนเอง
อทธพลเนองจากความเกะกะ (steric effects) ในต าแหนง ortho- ของวงแอโรมาตกจะท าใหไดกรด
ทแรงทสดเสมอเมอเปรยบเทยบกบหมแทนทในต าแหนง meta- และ para- ทงกบหมแทนททใหและรบ
อเลกตรอน อยางเชนหม methoxy ซงสามารถใหอเลกตรอนแบบแรโซแนนซได
45 (300 107 ชนกพร เผาศร)
หม methoxy ในต าแหนง para มความสามารถในการใหอเลกตรอนจากอะตอมของออกซเจนโดย
ผานพนธะไพ ท าใหความเปนลบไปอยในต าแหนงคารบอนทมหม carboxylate อยพอด จงท าใหคเบสของ
สาร p-methoxybenzoic acid มความเสถยรลดลงจากคเบสของ benzoic acid สงผลใหความเปนกรดของ
p-methoxybenzoic acid ลดลง
สวน m-methoxybenzoic acid ทเมอเกดการใหอเลกตรอนผานพนธะไพแลวพบวาความเปนลบ
ไมไดไปอยในต าแหนงของคารบอนทมหม carboxylate อยพอด จงมความเปนกรดไมตางจาก benzoic acid
สวน o-methoxybenzoic acid ไดรบอทธพลจากหมแทนทในต าแหนง ortho มากกวาอทธพลจากหมทให
อเลกตรอน
สาร nitrophenol พบวาจะมความเปนกรดเพมขนเนองจากหม nitro (-NO2) มความสามารถดง
อเลกตรอนผานพนธะไพ สงผลใหเกดความเปนบวกไปอยทคารบอนในต าแหนงทม OH เกาะอยพอด โดยกรณ
46 (300 107 ชนกพร เผาศร)
ดงกลาวเกดขนกบโครงสรางของ p-nitrophenol และ o-nitrophenol ซงจะมความเปนกรดเพมมากขนทสด
เมอเปรยบเทยบกบ phenol สวน m-nitrophenol จะพบวาประจบวกจะไมไดเคลอนไปอยในต าแหนงของ
คารบอนทมหม –OH ตออยโดยตรงจงมความเปนกรดลดลงเนองจากอทธพลแบบเหนยวน าเพยงอยางเดยว
โดยไมมอทธพลแบบแรโซแนนซรวมอยดวย
นอกจากนยงมปจจยยอยอยางอนอกเชน hybridization effects ซงพบวากรดคารบอกซลกทตออย
กบคารบอนทมไฮบรไดเซชนเปนแบบ sp จะมความเปนกรดมากทสด เนองจากวาเมอกลายเปนคเบสจะได
ประจลบทอยใกลนวเคลยสซงมประจบวกมากทสด ทงนพจารณาไดจากการมสดสวนของออรบทล s มากทสด
(50%) โดยคารบอนทเปน sp2 มสดสวนของออรบทล s อย 33% และคารบอนแบบ sp3 มสดสวนของออร
บทล s เพยง 25% การทประจลบของคเบสอยในออรบทล s มากกวาแสดงวาอยใกลนวเคลยสมากกวา ซง
จากการแสดงระดบพลงงานและรปรางพบวาออรบทล s จะอยใกลกบนวเคลยสมากกวาออรบทล p ดงนน
ประจบวกจากโปรตอนในนวเคลยสสามารถชวยท าใหความเปนลบของคเบสลดลงและมความเสถยรมากขน
47 (300 107 ชนกพร เผาศร)
3. ความแรงของเบส
จากนยามความเปนเบสของ Lewis ซงอธบายวาเบสคอสารทสามารถใหอเลกตรอนเพอสรางพนธะโค
วาเลนตได ในสารอนทรยพบวาโครงสรางทมอะตอมของออกซเจนและไนโตรเจนเปนองคประกอบสามารถท า
หนาทเปนเบสได สารประกอบอนทรยในกลมของเอมนจดไดวาเปนเบสซงเมอท าปฏกรยากบกรดจะไดเปน
เกลอแอมโมเนยมซงละลายน าได
ในการระบความแรงของเบสจะใชการค านวณคา pKa ของเกลอแอโมเนยม ซงหากพบวาคา pKa มคา
ต าแสดงวาเปนกรดมาก ท าใหสรปไดวาเปนเกลอทเกดจากเบสทออน จากตารางเปรยบเทยบความเปนเบส
พบวาเอมนทมหม alkyl มาสรางพนธะกบไฮโดรเจนมากกจะมความเปนเบสมาก เนองจากวาหม alkyl ม
ความสามารถในการใหอเลกตรอนผานพนธะเดยว (อทธพลแบบเหนยวน า) การทไนโตรเจนของเอมนมความ
หนาแนนของอเลกตรอนมากขน กจะสามารถใหอเลกตรอนแกกรดไดมากขนตามไปดวย ปจจยทมผลตอความ
เปนกรดกสามารถน ามาใชอธบายความแรงของเบสไดเชนกนแตจะสงผลในทางตรงกนขาม
ตารางท 2. การเปรยบเทยบความเปนเบสของเอมน
ชอ โครงสราง pKa ของเกลอแอมโมเนยม
Ammonia NH3 9.26
Ethylamine CH3CH2NH2 10.75
Diethylamine (CH3CH2)2NH 10.94
Pyrrolidine
11.27
Triethylamine (CH3CH2)3N 10.75
48 (300 107 ชนกพร เผาศร)
ตารางท 3. การเปรยบเทยบความเปนเบสของเอมน (ตอ)
ชอ โครงสราง pKa ของเกลอแอมโมเนยม
Piperidine
11.0
Cyclohexylamine
10.70
Pyridine
5.2
Aniline
4.6
p-Nitroaniline
1.0
จากตารางท 3 เหนไดวาสารประกอบเอมนทมโครงสรางเปนวงจะเรยกชอโดยใชชอในระบบสามญ
แตกจะยงลงทายดวย –ine ความเปนเบสของแอโรมาตกเอมนอยางเชน aniline จะนอยวาเอมนทเปนอะลฟา
ตก เนองจากอเลกตรอนคโดดเดยวของไนโตรเจนสามารถเคลอนยายผานพนธะไพเขาไปในระบบของวงแอโร
มาตก (Resonance effects) ท าใหความหนาแนนของอเลกตรอนทไนโตรเจนลดลงความเปนเบสจงลดลงตาม
ไปดวย
49 (300 107 ชนกพร เผาศร)
แอโรมาตกเอมนทมหมใหอเลกตรอนเชน –CH3, -NH2, -OCH3 จะท าใหความเปนเบสเพมมากขน
เนองจากอทธพลแบบแรโซแนนซ ส าหรบเอมนทมหมดงอเลกตรอนเชน –Cl, -NO2, -CN จะท าใหความเปน
เบสลดลง
ตวอยางของสารผลตภณฑทางธรรมชาตทเปนเอมนไดแก อลคาลอยล (alkaloids) เชน Morphine,
Cocaine, Caffeine, Nicotine อลคาลอยล (alkaloids) มรากศพทมาจากค าวา alkali+ like เนองจากวา
สารละลายในน าของสารเหลานมฤทธเปนเบส ซงเกดจากไนโตรเจนของเอมนทอยในโครงสราง
รปท 24. ตวอยางของผลตภณฑทางธรรมชาตในกลมของอลคาลอยด
50 (300 107 ชนกพร เผาศร)
สาร Morphine เปนสารทระงบความเจบปวดทมประสทธภาพมากและสกดไดมาจากผลฝน
(Papaver somniferum) ซงมอลคาลอยลเปนองคประกอบถง 25% จากฤทธเสพตดของMorphine จงมการ
น า Morphine มาปรบปรงโครงสรางเพอการออกฤทธอยางมประสทธภาพและลดผลขางเคยงทไมตองการลง
โครงสรางทเปนเบสของอลคาลอยลมทงทเปนเอมนปฐมภม ทตยภมและตตยภม ซงความเปนเบสของอลคา
ลอยลท าใหสามารถสกดแยกสารดงกลาวออกมาจากผลตภณฑทางธรรมชาตอนๆ ทมคณสมบตเปนกลางและ
เบสได โดยการท าปฏกรยากบกรดอนนทรยเพอใหไดเกลอแอมโมเนยมทละลายน าได สวนสารทเปนกลางและ
เปนเบสกจะไมเกดปฏกรยาจงไมละลายน า จากนนท าการแยกเกลอแอมโมเนยมออกมาและท าการเตมเบส
(Basifying) เพอใหไดโครงสรางทเปนกลางของเอมนกลบคนมา
ตวอยางของผลตภณฑทางธรรมชาตทเปนเบสและคนเคยกนทวไปอกชนดหนงกคอ สารฮสตามน
(histamine) ซงเปนสารทมสวนเกยวของกบผลกระทบตอรางกายอยางหลากหลาย การสงเคราะหฮสตามน
เกดจากปฏกรยาการก าจดคารบอนไดออกไซดของ histidine โดยเอนไซม histidine decarboxylase และ
pyridoxal phosphate (PLP) ซง histidine เปนกรดอะมโนทจ าเปนตอรางกาย ฮสตามนทเกดขนจะมสวน
ในการท าใหหลอดเลอดเกดการขยายตว (vasodilator, it dilates capillaries) จงมการหลงฮสตามนออกมา
ในบรเวณทมการบาดเจบหรอตดเชอเพอชวยเพมการไหลเวยนเลอดในบรเวณดงกลาว ฮสตามนยงมบทบาทใน
การเกดอาการแพ (allergies) ตางๆ เชนการไหลของน ามก น าตา รวมถงการกลงกรดในกระเพาะอาหารดวย
51 (300 107 ชนกพร เผาศร)
การศกษาบทบาทของฮสตามนในระบบชวภาพชวยใหเกดการออกแบบยาทสามารถลดอาการทไม
ตองการของฮสตามนได คอยาแกแพทเรยกวา histamine ซงจะสามารถยบยงการขยายตวของหลอดเลอด
และบรรเทาอาการแพรวมถงอาการของหวดไดดวย
รปท 25. ตวอยางของผลตภณฑทางธรรมชาตในกลมของ antihistamine
4. การประยกตใชปฏกรยากรด-เบส
เทคนคในการแยกสารทมคณสมบตความเปนกรด-เบสทตางกน สามารถท าไดโดยการเปลยนโครงสรางของสารอนทรยซงสวนใหญไมละลายน าแตละลายในตวท าละลายอนทรยได เชน CH2Cl2, ether หรอ hexane ใหกลายเปนสารอนนทรยทละลายน าได เทคนคดงกลาวเรยกวาการสกดดวยกรด-เบส (acid-base extraction) โดยใชอปกรณทเรยกวากรวยแยก (separatory funnel) มาชวยในการแยกสารแตละสวน
รปท 26. กรวยแยกและวธการใช
กรวยแยก
สารชนบน
สารชนลาง
จกเปด-ปด
จกเปด-ปด
52 (300 107 ชนกพร เผาศร)
ตวอยางเชนของผสมระหวาง benzoic acid และ cyclohexanol ทไมละลายน าแตละลายใน ether
ได เมอน าสารละลายผสมมาท าปฏกรยากบสารละลาย NaOH จะไดเกลอ sodium benzoate ทละลายในชน
น า (aqueous layer) โดยเตมสารทกอยางลงไปในกรวยแยกและท าการเขยาเพอใหของเหลวเกดปฏกรยากน
ไดดขน ในชวงของการเขยาจะตองมการเปดจกดานลางของกรวยแยกเพอลดความดนไอของสารละลายท
เกดขนจากการเขยาดวย จากนนรอใหเกดการแยกชนของสารละลายโดยชนน าจะอยชนลาง สวนสารชนบนจะ
เปนชนสารละลายอนทรย (organic layer) ซงในทนคอ ether ทม cyclohexanol และไมท าปฏกรยากบ
NaOH อย การทชนสารละลายอนทรยอยดานบนเนองจากวา ether มความหนาแนนนอยกวาน า จากนนท า
การไขสารละลายแยกออกเปนสองสวน น าชนน าไปเตมกรด HCl เพอจะได benzoic acid กลบคนมา และน า
ชนสารละลายอนทรยไประเหยตวท าละลายออกเพอใหไดสารอนทรยทเปนกลางและบรสทธ การแสดงขนตอน
การสกดท าไดโดยใชแผนผงดงในรปท 27
รปท 27. แผนผงการสกดสารผสมทเปนกรดและเปนกลาง
53 (300 107 ชนกพร เผาศร)
ในกรณทตองการแยกสารผสมระหวางสารทเปนกรด เบสและกลางกสามารถท าได โดยเลอกใช
ขนตอนและสารเคมทเหมาะสม อยางเชนตวอยางแผนผงการสกดในรปท 28
รปท 28. แผนผงการสกดสารผสมทเปนกรด เบสและกลาง
54 (300 107 ชนกพร เผาศร)
55 (300 107 ชนกพร เผาศร)
บทท 4 การวเคราะหหมฟงกชน
(Functional Group Identification)
การใชปฏกรยาทมความจ าเพาะตอหมฟงกชนทส าคญในสารอนทรยแตละชนด สามารถน าไปสการ
จ าแนกประเภทและระบเอกลกษณของสารนนๆ ในเบองตนได ซงจะชวยลดเวลาในขนตอนบางอยางทยงยาก
ดวย โดยปฏกรยาดงกลาวจะเนนการใหผลการทดลองทสงเกตไดชดเจน เชน การตกตะกอนของทมสเฉพาะตว
การเปลยนแปลงสของสารทน ามาท าปฏกรยากน การเกดฟองแกส เปนตน ยกตวอยางเชนสารในกลมของยา
แกปวดซงประกอบดวย Salicylic acid, Aspirin, Ibuprofen และ Acetaminophen ทเปนของแขงสขาว
ทงหมด หากน า Ibuprofen และ Acetaminophen มาละลายใน ethanol แลวใหท าปฏกรยากบ NaHCO3
พบวาสารละลายของ Ibuprofen กจะเกดฟองแกสขน เนองจากมหมฟงกชนทส าคญคอหม carboxyl และจะ
ท าใหแยกความแตกตางจาก Acetaminophen ได หากตองการจะจ าแนก Salicylic acid และ Aspirin ออก
จากกน จะใชปฏกรยาขางตนไมได แตสามารถใชปฏกรยาการทดสอบหม phenolic ของ phenol ได เนอหา
ในบทนจงจะกลาวถงปฏกรยาและผลการวเคราะหหมฟงกชนทส าคญ รวมทงสอดแทรกปฏกรยาทนาสนใจ
ของบางหมฟงกชนไวดวย
Ibuprofen + NaHCO3 CO2
Acetaminophen + NaHCO3 CO2
56 (300 107 ชนกพร เผาศร)
C CRR
RR
+ Br2 C CRR
RRBr
Br
OH
+ 3Br2
OH
+Br Br
Br
3HBr
+ Br2Br
+ HBr
1. การทดสอบดวยโบรมน (Bromine Test)
โบรมนเปนของเหลวสสม-แดง สวนใหญจะใชในรปของสารละลายโดยมน าหรอ CH2Cl2 เปนตวท า
ละลาย เมอน าสารละลายโบรมนมาท าปฏกรยากบอลคน จะเกดการฟอกจางสของโบรมนไดสารละลายใสไมม
สและอลคนจะเปลยนไปเปนอลคลเฮไลด ซงปฏกรยาดงกลาวเรยกวาปฏกรยาการเตม (addition reaction)
เนองจากเปนการเปลยนพนธะไพไปเปนพนธะซกมาทงหมด การทดสอบดวยโบรมนจงน ามาใชระบความไม
อมตวของสารอนทรยได
เมน าสารละลายโบรมนไปท าปฏกรยากบฟนอลจะไดตะกอนสขาวของ 2,4,6-tribromophenol และ
แกส HBr ซงเปนปฏกรยาการแทนท (substitution reaction) เนองจากวาพนธะคและเดยวทสลบกนใน
โครงสรางของสารประกอบแอโรมาตกจะมความเสถยรมากกวาพนธะคในอลคนทวๆ ไป หลงจากเกดปฏกรยา
แลว จงมการรกษาความเปนแอโรมาตกไว โดยจะเกดปฏกรยาการแทนทไมใชปฏกรยาการเตมเหมอนกบ
ในอลคน
การเกดปฏกรยาจะประกอบดวยขนตอนของการแตกออกของพนธะเดม และมการสรางพนธะใหม
เพอใหไดสารทมความเสถยรมากยงขน หลงจากไดรบการกระตนจากพลงงานภายนอก ไมวาจะเปนสารเคมท
เตมเขาไปหรอพลงแสงรวมทงความรอน การอธบายการเกดปฏกรยาแตละขนตอนทแสดงวามพนธะใดแตก
ออกและพนธะใดสรางขนใหม จะแสดงโดยใชการเคลอนทของอเลกตรอนโดยใชลกศรโคง หากมการ
เคลอนยายอเลกตรอนไปเปนคจะใชลกศรสองหวหรอหวเตม จดเรมตนของลกศรโคงจะเปนบรเวณท
อเลกตรอนหนาแนนมาไปยงบรเวณทอเลกตรอนหนาแนนนอย ขนตอนทกลาวมาขางตนเรยกวาการอธบาย
h
57 (300 107 ชนกพร เผาศร)
กลไกของปฏกรยา (reaction mechanism) ซงจะชวยใหผเรยนไมตองจ าผลตภณฑทเกดขนในทกๆ ปฏกรยา
แตสามารถใชกลไกของปฏกรยาในการท านายผลตภณฑทนาจะเกดขนได ทงนในเบองตนอาจจะยงมความไม
ชดเจนทงหมดกอยาไดกงวล ขอใหทราบเปนแนวทางไวกจะเปนประโยชนมาก
ตวอยางกลไกการเกดปฏกรยาการแทนทดวยโบรมนของฟนอล เรมจากการเคลอนยายอเลกตรอน
ผานพนธะไพจากอะตอมออกซเจนมายงต าแหนง ortho- แลวไปสรางพนธะโควาเลนตกบโบรมนหนงอะตอม
ซงจะท าใหพนธะเดมใน Br2 แตกออกและอเลกตรอนคสรางพนธะของ Br2 จะไปเปนประจลบของ Br- ในขนน
ความเปนแอโรมาตกจะสญเสยไปจงตองเกดปฏกรยาตอ โดย Br- จะไปใหอเลกตรอนแก H ในต าแหนง
ortho- แลวไดเปน HBr สวนอเลกตรอนคสรางพนธะระหวางคารบอนในต าแหนง ortho- กบ H จะกลายไป
เปนพนธะไพในระบบแอโรมาตกดงเดม จงเสมอนวา Br เขาไปแทนท H ของวงแอโรมาตก ในกรณทม Br2 มาก
เกนพอ ซงในการทดสอบหมฟงกชนจะเปนแบบนน พบวาทงสามต าแหนงของวงแอโรมาตกจะถกแทนท
ทงหมด จากอทธพลในเคลอนยายอเลกตรอนผานพนธะไพ (resonance effect) ของอเลกตรอนจากอออกซ
เจนท าใหเกดการแทนทในต าแหนง ortho- และ para- เนองจากต าแหนง meta- จะไมไดรบอทธพลดงกลาว
หากน าสารละลายโบรมนไปท าปฎกรยากบอลเคนและไซโคลอลเคน โดยมพลงงานแสงหรอความรอน
มากระตน จะเกดปฏกรยาการแทนทไดผลตภณฑเปนอลคลเฮไลดกบแกส HBr และเกดการฟองจากสของ
สารละลายโบรมน
58 (300 107 ชนกพร เผาศร)
C
H
H
H
H Cl+ C
H
H
H
+ H Cl
C
H
H
H
+ Cl Cl C
H
H
H
Cl + Cl
C
H
H
H
H + Cl Cl C
H
H
H
Cl + H Cl
Cl Cl + photon (h) Cl + Cl
กลไกในการเกดปฏกรยาการแทนทของอลเคนดวยโบรมน จะเกดผานสารมธยนตรทเปนอนมลอสระ
(free radial) ซงหมายถงสารทมอเลกตรอนเดยวอยในโครงสราง การแสดงกลไกของปฏกรยาจะใชลกศรโคง
ครงหว เพอแสดงการเคลอนยายของหนงอเลกตรอน อธบายไดในลกษณะเดยวกนกบปฏกรยาการแทนทดวย
คลอรนของ methane ดงในรปท 29 ซงกลไกการเกดปฏกรยาแบงออกเปนสามขนตอน 1) ขนเรมตน
(initiation) จะเรมจากพลงงานแสงหรอความรอนทเทยบเทากบหนงโฟตอนมากระตนการแตกออกของพนธะ
ระหวางคลอรน โดยคลอรนจะไดรบอเลกตรอนไปอยางละหนงอเลกตรอนกลายเปน chloro radical สอง
อนภาค ซงมความวองไวตอปฏกรยามากและจะเขาสในขนทสอง การแตกออกของพนธะระหวางคลอรนสอง
อะตอมทมคา EN เทากนจงเหมอนกบการแบงอเลกตรอนคสรางพนธะไปอะตอมละหนงอเลกตรอน ไมม
อะตอมใดทไดทงสองอเลกตรอนไป 2) ขนการกระจายตว (propagation) เกดขนโดย chloro radical จะเขา
ไปดง H จาก methane ไดเปน HCl และ methyl radical ทสามารถไปท าปฏกรยาตอกบ Cl2 ไดเปน
methyl chloride และ chloro radical อกครง โดย chloro radical ทเกดขนกจะสามารถไปท าปฏกรยากบ
methane เพอใหได methyl radical อก การเกดปฏกรยาตอเนองในลกษณะนเรยกวา ปฏกรยาลกโซ
(chain reaction) ซงควบคมไดยาก 3) ขนสนสด (termination) จะเกดขนเมออนมลอสระสองอนภาคมา
สรางพนธะกน กจะไมมอนมลอสระเพอเกดปฏกรยาในขนทสองได ในรปท 29 แสดงการแทนทเพยงหนงครง
(monosubstitution) ซงในปฏกรยาทเกดขนจรงจะมการแทนทไดมากกวาหนงครง
รปท 29. กลไกการเกดปฏกรยาการแทนทดวยคลอรนของ methane
59 (300 107 ชนกพร เผาศร)
2. การทดสอบดวยเฟอรรกคลอไรด (Ferric(III) chloride Test)
เมอน า phenol หรอสารอนทรยทม phenol เปนองคประกอบในโครงสราง (phenolic
compounds, Ar = aromatic) มาท าปฏกรยากบสารละลายเฟอรรกคลอไรด จะเกดเปนสารประกอบ
เชงซอนของเหลกทมสเขมเฉพาะตว ตงแตสแดง น าเงน เขยว น าตาล หรอมวง ทงนขนอยกบหมฟงกชนอนๆ
ในโครงสรางของ phenolic compounds ผลการทดลองดงกลาวเรยกวาเปน positive test หรอผลการ
ทดสอบทเปนบวก ซงระบการมอยของหม phenolic การทดสอบนจงสามารถใชจ าแนก salicylic และ
aspirin ออกจากกนได สวนแอลกฮอลจะใหผลการทดลองเปน negative test หรอผลการทดสอบทเปนลบ
เมอทดสอบกบเฟอรรกคลอไรด สารประกอบ phenolic ทมโครงสรางใหญและเกะกะมากๆ กจะใหผลการ
ทดสอบทไมชดเจนได สวนหมฟงกชนอนๆ เชนหม carboxyl จะใหผลเปนสารละลายสเหลองทจดวาเปน
negative test ผลตภณฑทางธรรมชาตทส าคญและมหม phenolic เปนองคประกอบคอ Flavonoids
รปท 30. ตวอยางผลตภณฑทางธรรมชาตทเปน Flavonoids
60 (300 107 ชนกพร เผาศร)
สารในกลมของ Flavonoids จะพบมาในพชทมสเขมและใบชา ซงสารในกลมนจะมคณสมบตในการ
เปนสารตานอนมลอสระ (antioxidants) ทด
รปท 31. การเปรยบเทยบปรมาณอยางคราวๆ ของ Flavonoids ทพบในธรรมชาต
(ขอมลจาก http://www.liptontea.ca/article/detail/176923/tea-flavonoids)
รางกายของคนเราจะไดรบอนมลอสระ (radical, free radical) จากทงมลพษภายนอกและภายใน
อยางเชน ในขบวนการสนดาปทตองใชออกซเจน ซงปฏกรยาทสมบรณจะท าเกดการรดวซเปนโมเลกลของน า
หากไมเปนเชนนนกจะเกดเปนอนมลอสระเชน OH. (hydroxyl radical) นอกจากนยงพบวาอนภาคของ
ออกซเจนทวองไวตอปฏกรยานนจ าเปนตอการก าจดสารพษทเขาสรางกายดวย ถงแมวารางกายจะมเอนไซม
และระบบทจะปองกนการเกดและการท าลายของอนมลอสระ แตกยงเปนไปไดไมสมบรณ โครงสรางของเยอ
หมไขมน (Lipid membrane) โปรตน และ DNA ลวนสามารถเกดอนตรกรยากบอนมลอสระไดด และเปน
สาเหตของหลายๆ โรคทอนตราย โมเลกลทสามารถยบยงการท าลายดงกลาวไดจะเรยกวา antioxidant ซงจะ
หยดขบวนการ autoxidant โดยการเขาจบกบอนมลอสระทวองไวเพอใหกลายเปนอนมลอสระซงวองไว
นอยลง จงไมสามารถเกดปฏกรยาลกโซกบสารชวโมเลกลตางๆ ในรางกายได
61 (300 107 ชนกพร เผาศร)
รปท 32. ปฏกรยาลกโซของโครงสรางเยอหมไขมนทเกดจากปฏกรยาของอนมลอสระ
จากรปท 32 แสดงตวอยางของปฏกรยาลกโซทเกดจากอนมลอสระกบโครงสรางของเยอหมไขมนทไม
อมตว โดยเรมจากการดงอะตอมของ H ออกมาสรางพนธะกบ hydroxyl radical เพอใหไดโมเลกลของน า
และ lipid radical ซงยงมความวองไวตอปฏกรยาและสามารถเกดปฏกรยาออกซเดชนกบออกซเจนเกดเปน
lipid peroxyl radical และจะไปท าปฏกรยาตอเนองกบโครงสรางของเยอหมไขมนทไมอมตวในสวนอนๆ ได
เปน lipid peroxide และ lipid radical ทสามารถเกดปฏกรยาเปนลกโวตอไปได โดยนยาม antioxidant
หมายถงสารทสามารถหยดยงปฏกรยาออกซเดชนของอนมลอสระ โดยจะเนนอนมลอสระทเกดจากออกซเจน
วตามน E (-tocopherol) เปนสารประกอบ phenolic เชนเดยวกนกบ Flavonoids ซงวตามน E
จดวาเปน antioxidant ทปองกนการท าลายองคประกอบในโครงสรางของเซลล เชน กรดไขมนทไมอมตวใน
เยอหมไขมน ซงอนมลอสระจะมาดง H ออกจากโครงสรางของวตามน E เชน หากมอนมลอสระทเปน OH. ก
จะมาดง H ไดเปนโมเลกลของน าและ -tocopheroxy radical ซงมความเสถยรมากขนจากอนมลอสระเดม
เนองจากอทธพลแบบเรโซแนนซ ซงจะเหนไดวาโครงสรางของ phenolic จะท าใหสารนน ๆ เปนantioxidant
62 (300 107 ชนกพร เผาศร)
ทด สารกนบดทสงเคราะหขนเชน BHT (Butylated Hydroxy Toluene) ทเตมลงไปเพอรกษาสภาพของ
อาหารกระปองกใชหลกการเดยวกน
63 (300 107 ชนกพร เผาศร)
3. การทดสอบดวย 2,4-Dinitrophenylhydrazine (2,4-DNP Test)
การท าปฏกรยาระหวาง 2,4-dinitrophenylhydrazine กบอลดไฮดหรอคโตน จะไดผลตภณฑเปน
2,4- dinitrophenylhydrazone ซงมลกษณะเปนตะกอนสสมถงสม-แดง ปฏกรยาจะเกดไดดหากมกรดเปน
ตวเรง ปฏกรยานใชในการจ าแนกสารประกอบอลดไฮดและคโตนออกจากสารประกอบคารบอนลประเภท
อนๆ เชน เอสเทอร เอไมด และกรดคารบอกซลกได ทงนอาจจะมผลการทดลองทมความซบซอนไดบาง
เลกนอยเชน คโตนบางชนดจะใหสาร hydrazone ทเปนหยดน ามนสสมแทนทจะเปนตะกอน แอลกอฮอลบาง
ประเภทอาจจะมการปนเปอนของอลดไฮดเลกนอยจากผผลตซงจะใหผลการทดสอบทเปนบวกได ดงนนเพอ
ความแนนอนจงควรจะมการทดสอบดวยหลายๆ วธ
หากพจารณาคณสมบตทางเคมของสารประกอบทเปนอลดไฮดและคโตน พบวามต าแหนงทม
คณสมบตเฉพาะอย 3 ต าแหนงคอ ความเปนกรดของไฮโดรเจนในต าแหนง (คารบอนต าแหนงท 1 ถดจาก
หมคารบอนล) ความเปนอเลกโตรไฟล (electrophile) ของคารบอนในต าแหนงคารบอนลและความเปนนวคล
โอไฟล (nucleophilic) ของออกซเจนในต าแหนงคารบอนล
รปท 33. คณสมบตทางเคมในต าแหนงตางๆ ของสารประกอบอลดไฮดและคโตน
64 (300 107 ชนกพร เผาศร)
ปฏกรยาการทดสอบอลดไฮดและคโตนจะใชคณสมบตทเปนอเลกโตรไฟล (electrophile) ของ
คารบอนในต าแหนงคารบอนลมาอธบาย จงจะกลาวรายละเอยดในสวนนกอน อะตอมของคารบอนทหมคาร
บอนลจะมความเปนอเลกโตรไฟล (electrophile, electron + love, E+) หรอมความชอบอเลกตรอนซง
แสดงถงความขาดแคลนอเลกตรอนนนเอง เนองจากวาอเลกตรอนทคารบอนจะถกดงไปยงอะตอมของ
ออกซเจนทมคา electronegativity สงกวา ดงนนคารบอนในต าแหนงนจงจะเกดปฏกรยากบสารทม
อเลกตรอนมากๆ ไดดทเรยกวานวคลโอไฟล (nucleophile, nucleus + love, Nu-) ค าวานวคลโอไฟล
หมายถงสารทชอบนวเคลยส ซงในนวเคลยสมโปรตอนทเปนประจบวกอย ดงนนนวคลโอไฟลจงครอบคลมถง
สารทเปนกลางแตมอะตอมทมอเลกตรอนคโดดเดยวอย อยางเชน H2O ROH RNH2 หรอสารทเปนประจลบ
(anion) เชน OH- โดยการเกดปฏกรยาจะเรยกวาเปนการเตมดวยนวคลโอไฟล (Nucleophilic addition)
เนองจากเปนการท าพนธะไพทไมอมตวใหเปนพนธะซกมาซงอมตว ในปฏกรยาการทดสอบอลดไฮดและคโตน
ดวย 2,4-DNP พบวาโครงสรางของ 2,4-DNP มหม RNH2 ทมโครงสรางคลายกนกบเอมนปฐมภม ซงอะตอม
ของไนโตรเจนมอเลกตรอนคโดดเดยวอยจงจดวาเปนนวคลโอไฟล กลไกในการเกดปฏกรยาแสดงดงในรปท 32
รปท 34. กลไกการเกดปฏกรยาการเตมดวยนวคลโอไฟลของคโตน
ในการเขาท าปฏกรยาของ Nu- ไปยงคารบอนทเปน E+ จะท าใหเกดการแตกออกของพนธะไพกลาย
ไปเปนประจลบ (สองอเลกตรอน) ทออกซเจนซงจะท าใหมความเปน Nu- ทชดเจนขนมา สวนไนโตรเจนทม
สามพนธะเดยวอยแลว หลงจากทเอาอเลกตรอนคโดดเดยวไปใหแกคารบอนทเปน E+ เพอสรางพนธะโควา
เลนตขนมาใหม กจะกลายเปนไนโตรเจนทมสพนธะเดยวจงมความเปนบวก ในล าดบถดไปประจทออกซเจนก
จะไปใหอเลกตรอนแก H ทสรางพนธะอยกบไนโตรเจน ซงเรยกวาขนตอนการเคลอนยายโปรตอน (proton
transfer) แลวคนอเลกตรอนคสรางพนธะระหวาง N-H ใหแกไนโตรเจนไป ซงกจะกลายไปเปนอเลกตรอนค
โดดเดยวของ N ทมสามพนธะเดยว โครงสรางทเปนกลางทเกดขนใหมนเรยกวา carbinolamine (alcohol +
65 (300 107 ชนกพร เผาศร)
amine) ซงจะเขยนไวในวงเลบเพอระบวาเปนโครงสรางทยงไมเสถยร โดยอธบายจากอะตอมทมคา EN สงคอ
N และ O อยทอะตอมคารบอนเดยวกนท าใหคารบอนขาดแคลนอเลกตรอนเยอะมาก เพอใหไดผลตภณฑท
เสถยร carbinolamine จะเกดปฏกรยาตอไปคอขนการก าจดน าออก (Dehydration) ใหไดผลตภณฑทม
พนธะคระหวางคารบอนกบไนโตรเจนมชอเรยกวาอมน (Imine หรอ Schiff base) โดยขนตอนของปฏกรยาท
กลาวมาทงหมดจะยอนกลบได นอกเสยจากวาจะมการดงโมเลกลของน าออกจากปฏกรยา กจะไดผลตภณฑใน
ปรมาณทมากขน นอกจากนการเตมกรดกจะชวยเรงปฏกรยาใหเกดไดเรวขน เนองจากกรดซงขาดแคลน
อเลกตรอนจะไปสรางพนธะกบอะตอมของออกซเจนกอน ซงท าใหอเลกตรอนถกดงไปจากอะตอมของ
คารบอนมากขนเปนการชวยเพมความเปนอเลกโตรไฟลใหคารบอน โดยสรปปฏกรยาการทดสอบอลดไฮด
และคโตนดวย 2,4-DNP จงประกอบดวยสองขนตอนคอการเตมดวยนวคลโอไฟล (Nucleophilic addition)
และการก าจดน า (Dehydration) ไดอมนเปนผลตภณฑและเปลยนโครงสรางจากเดมทมพนธะคระหวาง
คารบอนกบออกซเจน ไปเปนโครงสรางทมพนธะคระหวางคารบอนกบไนโตรเจน และไดโมเลกลของน าเปน
ผลตภณฑพลอยได
จากคณสมบตในการเปนอเลกโตรไฟลของสารประกอบคารบอนล (R2C=O) ทเปนอลดไฮดและคโตน
ท าใหสามารถใชปฏกรยากบ 2,4-DNP ในการแยกอลดไฮดและคโตนออกจากสารประกอบทมพนธะ C=O
อนๆ เชนกรดคารบอกซลก เอสเทอรหรอเอไมดได เนองจากสารประกอบดงกลาวมอะตอมทมอเลกตรอนค
โดดเดยวตออยกบคารบอนของคารบอนล ซงสามารถเกดการใหอเลกตรอนผานพนธะไพหรออทธพลแบบแร
โซแนนซได ท าใหคารบอนของคารบอนลมความเปนอเลกโตรไฟลลดลง จงสงผลใหปฏกรยากบนวคลโอไฟลท
ไมแรงมากอยาง RNH2 เกดขนไมได
รปท 35. อทธพลแบบแรโซแนนซทสงผลใหความเปนอเลกโตรไฟลของคารบอนลดลง
66 (300 107 ชนกพร เผาศร)
ปฏกรยาของอลดไอดและคโตนทกลาวมาสามารถน าไปอธบายปรากฏการณทเกดขนในระบบธรรมชาตได โดยจะยกตวอยางทส าคญดงตอไปน
3.1 เคมของการมองเหน
ในขนตอนของการมองเหนจะมขบวนการทเกดขนในระบบชวภาพดงน
รปท 36. ภาพจ าลองดวงตาและขนตอนของการมองเหน
1. ทบรเวณ retina พบวา วตามนเอ เปลยนไปเปน cis-retinal แลวท าปฏกรยากบโปรตนทชอ opsin เกดเปน rhodopsin (rose colored)
2. เมอแสงตกกระทบดวงตา โครงสรางของ cis-retinal ใน rhodopsin จะเปลยนไปเปน trans-retinal ซงจะท าใหโครงสรางของโปรตนกลายเปน bathrhodopsin และเกดการเปลยนแปลงของประจมากมาย แลวสงกระแสประสาท (nerve impulse) ผาน ระบบประสาทตา (optic nerve) ไปยงสมองประมวลผลออกมาเปนภาพใหเหน
67 (300 107 ชนกพร เผาศร)
รปท 37. ขนตอนการสงเคราะหวตามนเอในระบบชวภาพ
ในรปท 36 สรปไดวาขนตอนการมองเหนตองประกอบดวยสาระส าคญสองสาร คอ วตามนเอและ
โปรตน opsin ซงการไดมาซงวตามนเอแสดงไวในรปท 37 โดยเรมตนจากสารในกลม carotenoids ทพบใน
ธรรมชาตและมโครงสรางหลกเปนสายยาวของคารบอนทเปน conjugated double bonds (มพนธะเดยวกบ
คทสลบกนไปในจ านวนมาก) ซงท าใหสารในกลมนมสเขม เชน แดง เหลอง สม อยางเชนในแครอท มะเขอเทศ
และแตงโม ตวอยางของcarotenoids ไดแก lycopene และ -carotene ซง carotenoids จะเกดปฏกรยา
การปดวงไปเปน -carotene ได เมอไดรบ -carotene จากอาหาร สารนจะถกเปลยนไปเปน retinal สอง
โมเลกล ซงปฏกรยานชอ oxidative cleavage (มการเตมออกซเจนและตดทงพนธะไพและพนธะเดยว) โดย
เอนไซม -carotene dioxygenase และเกดขนทตบหรอทล าไสเลก ซง retinal ทเกดขนนจะไปจบกบ
68 (300 107 ชนกพร เผาศร)
โปรตนในขนถดไปของการมองเหน จากนน retinal จะถกรดวซ (มการเตมไฮโดรเจน) ไปเปน retinol หรอ
วตามนเอ ซงสามารถไดรบมาจากอาหารจ าพวกไขและผลตภณฑนมอกดวย retinal บางสวนจะเกดปฏกรยา
ออกซเดชนไปเปน retinoic acid ซงมพนธะคเปนแบบ trans- ทงหมดซงเปนสารทจ าเปนตอการเจรญเตบโต
และการแบงเซลล เมอรางกายไดรบ retinol จากอาหารเขาไปในรางกายจะเกดปฏกรยาออกซเดชนไดเปน
retinal ซงมพนธะคเปนแบบ trans- ทงหมดกอน แลวจะถกเปลยนไปเปน 11-cis-retinal โดยเอนไซม
retinal isomerase ซงเกดขนท retina โดยไมตองใชแสง จากนน 11-cis-retinal จะท าปฏกรยากบหม
RNH2 ทอยตรงปลายของกรดอะมโน lysine ซงเปนสวนหนงของโปรตน opsin โดยหม RNH2 จะท าหนาท
เปนนวคลโอไฟลเขาท าปฏกรยากบคารบอนทเปนอเลกโตรไฟลในหมคารบอนลของ 11-cis-retinal เกดเปน
โมเลกลขนาดใหญระหวาง 11-cis-retinal กบโปรตน opsin ทชอวา rhodopsin ซงมโครงสรางทเปน imine
รปท 38. ขบวนการมองเหนจากปฏกรยาของ retinal กบโปรตน opsin
69 (300 107 ชนกพร เผาศร)
การเกดเปน rhodopsin จะมการเขาท าปฏกรยาทคารบอนเพยงหนงต าแหนง ทงนเพราะวาคารบอนในต าแหนงทเปนพนธะคจะไมไดมความเปนอเลกโตรไฟลมากพอ เนองจากไมไดตอกบอะตอมทสามารถดงอเลกตรอนเขาหาตวเองไดมากๆ อยางออกซเจน โครงสรางของ rhodopsin จะมความเกะกะเนองจากความเปน cis- ทคารบอนต าแหนง 11 เมอมแสงตกกระทบดวงตาจะกระตนให rhodopsin เปลยนไปเปน bathrhodopsin ซงมโครงสรางทเปน trans- ทงหมดและมความเสถยรเพมขน เนองจากโปรตนเปนสารชวโมเลกลขนาดใหญ การขยบเพยงเลกนอยกจะเกดการเปลยนแปลงของประจมากมายและสงผลใหเกดประแสประสาทขน bathrhodopsin จะเกดการสลายตวไปเปน metarhodopsin ซงจะสามารถเกดการแตกตวไดเปนโปรตน opsin และ retinal โดยใชน าเรยกวาปฏกรยา hydrolytic cleavage ซงสามารถกลบไปเรมตนปฏกรยาในการมองเหนใหมได เมอเวลานานไป retinal กจะเกดการสลายตวไปท าใหตองมการรบวตามนเอจากอาหารเพอชวยเพมประสทธภาพในการมองเหนทดขน
รปท 39. ขนตอนการเปลยน 11-cis ไปเปน 11-trans ใน rhodopsin
ในรปท 39 แสดงแบบจ าลองของการเกดปฏกรยาทเรยกวา isomerization ซงเปลยนการจดเรยงตว
ของพนธะคจาก cis- ไปเปน trans- เพยงแคหนงต าแหนงแตท าใหความเกะกะในโครงสรางของโปรตนลดลง
อยางมากเนองจากโปรตนเปนสารชวโมเลกลขนาดใหญทประกอบดวยกรดอะมโนแอลฟา (-amino acids)
ทมาสรางพนธะเปปไทด (peptide bond, amide bond) กน โปรตนเปนโครงสรางทส าคญในระบบชวภาพ
เอนไซมทเปนเสมอนสารทเรงปฏกรยาในรางกายกมโครงสรางทเปนโปรตน การทจะเขาใจวาในต าแหนงใด
ของโปรตนทเกดการเปลยนแปลงตองใชเทคนคขนสงในระบถง active site หรอบรเวณทเกดอนตรกรยาไมวา
70 (300 107 ชนกพร เผาศร)
จะเปนปฏกรยาหรอแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลขนาดใหญ จากนนกอาศยคณสมบตทางเคมของโมเลกล
ขนาดเลกหรออะตอมเฉพาะทมาชวยอธบาย
รปท 40. การเกดพนธะเปปไทดและตวอยางกรดอะมโนแอลฟาทจ าเปนบางชนด
เบส มขว
กรด
ด
Threonine
Arginine
Histidine
Glutamic
Aspartic
Tyrosine Glutamine
Glysine Serine Asparagine
ไมมขว Cysteine
Alanine Valine
Methionine
Proline Tryptophan
Leucine Isoleucine
Phenylalanine
71 (300 107 ชนกพร เผาศร)
ในโครงสรางของโปรตน opsin มอะตอมของไนโตรเจนทเปนสวนหนงของพนธะเปปไทดอยเปน
จ านวนมาก แตอะตอมของไนโตรเจนเหลานนไมสามารถไปจบกบโครงสรางของ retinal ไดเนองจากไมมความ
เปนนวคลโอไฟลทแรงพอจากอทธพลแบบแรโซแนนซ ซงท าใหความหนาแนนของอเลกตรอนไมไดอยเฉพาะท
อะตอมของไนโตรเจนเพยงต าแหนงเดยว สวนไนโตรเจนทตรงปลายของกรดอะมโน lysine จะมความ
หนาแนนของอเลกตรอนมากพอทจะท าหนาทเปนนวคลโอไฟล ทงยงเปนสวนปลายทยนออกมาจากแกนกลาง
ของโครงสรางหลกในพนธะเปปไทดจงมความเกะกะนอยกวา ทงนหลงจากทกรดอะมโนจ านวนมากมาสราง
พนธะเปปไทดกนแลว สายยาวของเปปไทดจะเกดแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลตางๆ ท าใหกลายเปนกลม
กอนของโปรตนซงมโครงสรางซบซอนและพรอมทจะท าหนาทตางๆ ในระบบชวภาพ ต าแหนง active site
ของเอนไซมจงมกจะเกยวเนองกบกรดอะมโนในบรเวณทเปดกวางหรอมทวางพอจะใหสารอนๆ เขาไปจบและ
เขาท าปฏกรยาไดมากกวาสวนทเปนแกนกลางของโปรตน
รปท 41. อทธพลแบบแรโซแนนซทสงผลใหความเปนนวคลโอไฟลของไนโตรเจนลดลง
รปท 42. โครงสรางของโปรตนในระดบตางๆ
72 (300 107 ชนกพร เผาศร)
3.2 สารละลายฟอรมาลน
ฟอรมาลนเปนสารละลายของแกสฟอรมลดไฮด (formaldehyde) ในปรมาณ 37% เมอเตมฟอรมลดไฮดลงไปในน า อะตอมของออกซเจนในน าจะท าหนาทเปนนวคลโอไฟลเขาจบกบคารบอนทเปนอเลกโตรไฟลของฟอรมลดไฮดไดเปนสารละลายของฟอรมาลนโดยปฏกรยาดงกลาวจะยอนกลบได ฟอรมาลนใชเปนยาฆาเชอและใชรกษาสภาพของเนอเยอ ซงเกยวของกบคณสมบตความเปนอเลกโตรไฟลของคารบอนทสามารถจบกบนวคลโอไฟลในระบบชวภาพ (biological nucleophile) เชน DNA เอนไซม ไดเปนอยางด ซงจะท าใหเกดปฏกรยาตอเนองเปนรางแหจนท าใหเกดเปนโครงสรางทหนาแนนขนจนเนอเยอเกดการคงสภาพไวได
สารประกอบอลดไฮดและคโตนชนดอนๆ จะมความเปนอเลกโตรไฟลลดลงเนองจากอทธพลของการ
ใหอเลกตรอนผานพนธะเดยวหรออทธพลแบบเหนยวน า (inductive effect) ของหม R จงมความวองไวตอ
ปฏกรยากบนวคลโอไฟลลดลง
รปท 43. การเปรยบเทยบอตราเรวในการเกดปฏกรยากบนวคลโอไฟล
73 (300 107 ชนกพร เผาศร)
3.3 การปดวงของโครงสรางน าตาลกลโคส
โครงสรางของน าตาลโมเลกลเดยว (monosaccharide) อยางเชนกลโคส (glucose, C6H12O6) มหมฟงกชนทเปนหมคารบอนลของอลดไฮดและหมไฮดรอกซของแอลกอฮอลอยในโครงสรางเดยวกน จงมสวนทเปนอเลกโตรไฟลและนวคลโอไฟลทพรอมจะท าปฏกรยากนได ซงการเกดปฏกรยาภายในโมเลกลเดยวกนจะเกดไดดกวาปฏกรยาระหวางโมเลกล เนองจากระยะทางระหวางหมฟงกชนทใกลกนมากกวา โครงสรางของสารละลายน าตาลจงมโครงสรางทเปนวงเปดในปรมาณนอย สวนใหญจะเปนวงเหลยม (pyranose) และวงหาเหลยม (furanose) ในปรมาณนอยกวา 1% เนองจากโครงสรางในสามมตของวงหกเหลยมมความเสถยรกวา
รปท 44. ปฏกรยาการปดวงของโมเลกลน าตาล
74 (300 107 ชนกพร เผาศร)
4. การทดสอบดวยวธของทอลเลน (Tollen’s Test) และวธของเบเนดกส (Benedict’s test)
การทดสอบดวยปฏกรยาออกซเดชน (oxidation) สามารถใชแยกความแตกตางระหวางอลดไฮด
และคโตนได โดยอลดไฮดสามารถเกดปฏกรยาออกซเดชนไดอยางจ าเพาะเจาะจงไปเปนกรดคารบอกซลก เมอ
ใช Ag2O ในสารละลาย NH4OH (Tollen’s reagent) สวนคโตนจะไมเกดปฏกรยาออกซเดชนกบรเอเจนต
ดงกลาว ผลการทดสอบทเปนบวกระหวางอลดไฮดกบ Tollen’s reagent คอโลหะเงนทเกดจากรดวซ Ag+
ไปเปนโลหะเงน Ag(0) ซงตองใชหลอดทดลองทสะอาดเพอจะไดสงเกตเหนโลหะเงนเคลอบทขางหลอดทดลอง
อยางชดเจน การทดสอบนใชไดกบทงอลดไฮดทเปนแอโรมาตก เชน Benzaldehyde และอะลฟาตก
อยางเชน acetaldehyde ขอควรระวงอกอยางหนงกคอสารบางจ าพวกเชนเอมนแอโรมาตกและฟนอลก
สามารถใหผลการทดสอบทเปนบวกไดเชนกน จงตองใชวธการทดสอบอยางอนควบคกนไปดวย
ปฏกรยาออกซเดชนทสามารถใชแยกความแตกตางระหวางอลดไฮดแอโรมาตกออกจากอลดไฮดอะ
ลฟาตกไดคอการทดสอบดวยสารละลายเบเนดกส (Benedict’s test) ซงจะใหผลการทดสอบทเปนบวกกบอล
ดไฮดอะลฟาตกเทานน สารละลายเบเนดกสประกอบดวยสารละลายของ CuSO4, Na2CO3, และ sodium
citrate ในน า เมอเกดปฏกรยาออกซเดชนสารละลายสฟาของ Cu2+ จะถกรดวซไปเปนตะกอนสแดงอฐของ
Cu2O ดงนนน าตาลโมเลกลเดยวทมหมฟงกชนของอลดไอดอยาง glucose และ fructose จะใหผลการ
ทดสอบทเปนบวกกบ Benedict’s test จงเรยกโมเลกลของน าตาลเหลานวา reducing sugars ถงแมวา
โครงสรางทเปนโซเปดของ glucose จะมประมาณ 1% ซงนอยกวาโครงสรางแบบทเปนวง แตการ
เกดปฏกรยาออกซเดชนจะใหสมดลเลอนไปในทางทเปนโซเปดมากขนและเกดปฏกรยาตอไปไดเรอยๆ
เกดเปนโลหะเงนฉาบขางหลอดทดลอง
เกดเปนตะกอนสแดงอฐ
75 (300 107 ชนกพร เผาศร)
ปฏกรยาออกซเดชนจงสามารถใชทดสอบเพอการวเคราะหเชงคณภาพของ glucose ในปสสาวะหรอ
กระแสเลอดของคนทเปนโรคเบาหวานได แตวธดงกลาวตองใช glucose ในปรมาณมาก เพอใหการทดสอบม
ความแมนย ามากขนจงไดมการปรบวธโดยการใชเอนไซมเขามาชวย
รปท 45. ปฏกรยาออกซเดชนของโมเลกล D-glucose
ในรางกายคนปกตจะมการรกษาสมดลของน าตาลในกระแสเลอดโดยฮอรโมนทชออนซลน (insulin)
ซงผลตขนทตบออน (pancreas) และท าหนาทส าคญในการลดระดบของน าตาลในกระแสเลอด
(hypoglycaemic effect) หากตบออนมการท างานทผดปกตท าใหการสรางและการหลงอนซลนลดลง จะท า
ใหเกดโรคเบาหวาน ( diabetes mellitus) ซงจะท าใหปรมาณน าตาลในกระแสเลอดรวมทงในปสสาวะ
เพมขนและปรมาณคารโบไฮเดรตทสะสมไวในรางกายลดลงจากนนสงผลสงผลการสลายโปรตนและไขมนเพอ
เปนแหลงพลงงาน หากมการสลายตวของไขมนทไมสมบรณจะมการสะสมของคโตนในกระแสเลอดสงผลให
เลอดมความเปนกรด จนเขาสอาการโคมาและเสยชวตไดในทสด หากตบออนยงท างานไดแตมประสทธภาพ
ลดลงจะเรยกวาเปนสภาวะของเบาหวานประเภทท 2 ( non-insulin-dependent diabetes, NIDDM) ซง
สามารถควบคมอาการไดดวยดารดแลเรองอาหารและทานยา แตถาตบออนไมสามารถท าหนาทไดเลยจะจดวา
เปนเบาหวานชนดท 1 ( insulin-dependent diabetes, IDDM) ในสภาวะเชนนจ าเปนตองมการฉดอนซลน
เขาไปในรางกายควบคไปกนกบการควบคมอาหารและตรวจระดบน าตาล ซงเปนอาการทตองรกษาไปตลอด
ชวต หนงในวธการทดสอบปรมาณน าตาลในกระแสเลอดทสามารถท าไดเปนประจ าทกวนคอ การทดสอบท
ขนอยกบปฏกรยาการออกซเดชนของ glucose ไปเปน gluconic acid โดยใชเอนไซม glucose oxidase
เปนตวเรงปฏกรยา ซงเปนเอนไซมทไดจากจลนทรยหลายชนดเชน Aspergillus และ Penicillium
76 (300 107 ชนกพร เผาศร)
เอนไซม glucose oxidase จะเรงปฏกรยาการเปลยน glucose ไปเปน gluconic acid โดยใช
โมเลกลของออกซเจนเปนตวออกซไดซ การด าเนนไปของปฏกรยาตรวจสอบไดจากเกดขนของ H2O2 โดยให
ท าปฏกรยากบ 2-methylaniline และเอนไซม peroxidase เพอใหไดสารทมสฟาถงน าเงน โดยความเขมของ
สจะสอดคลองกบปรมาณของ H2O2 วธดงกลาวเรยกวาการทดสอบดวย glucose oxidase ซงทดสอบ
glucose ในปสสาวะไดนอยทสดถง 0.1% ปจจบนไดมการพฒนาเครองทดสอบน าตาลใหระบคาเปนตวเลข
ออกมาได ทงนกยงอาศยหลกการของปฏกรยาในลกษณะเดยวกน
รปท 46. ภาพจ าลองของการตรวจสอบน าตาลและปฏกรยาทเกยวของ
ปฏกรยาออกซเดชนดวยสารละลายเบเนดกสเกดไดกบอะลฟาตกอลดไฮดและไมท าปฏกรยากบคโตน
ยกเวน -hydroxy ketone กลไกในการปฏกรยาจะเกยวของกบการเคลอนยายอเลกตรอนทแสดงในรปท 47
รปท 47. ปฏกรยาออกซเดชนของ -hydroxy ketone
77 (300 107 ชนกพร เผาศร)
5. การทดสอบไอโอโดฟอรม (Iodoform Test)
จากรปท 33 คณสมบตทส าคญอกอยางหนงของสารประกอบคารบอนลคอ ความเปนกรดของ
ไฮโดรเจนในต าแหนง (คารบอนต าแหนงท 1 ถดจากหมคารบอนล) เนองจากวาหลงจากมเบสมาดงโปรตอน
ในต าแหนงนนออกไปแลวจะท าใหเกดประจลบ ซงสามารถเคลอนทผานพนธะไพ (resonance effect) จาก
คารบอนไปยงออกซเจนได ท าใหเปนคเบสทมความเสถยร โปรตอนในต าแหนง จงมความเปนกรดทสงและ
สามารถท าปฏกรยากบเบสไดด
เมอน าสารประกอบคารบอนลทมหม methyl ทต าแหนง (หม acetyl) ไปท าปฏกรยากบเบสแลว
ตามดวยสารละลายไอโอดน (I2) จะเกดการดงโปรตอนในต าแหนง ออกไปแลวประจลบในคารบอนต าแหนง
จะท าหนาทเปนนวคลโอไฟลเขาท าปฎกรยากบไอโอดนทเปนอเลกโตรไฟล ท าใหเกดการแทนทไฮโดรเจนท
ต าแหนง ดวยไอโอดน หากใชเบสและไอโอดนเปนจ านวนสามสมมล (equivalent) หรอมากเกนพอ
(excess) จะเกดการแทนทไฮโดรเจนทงสามอะตอมดวยไอโออน และในขนสดทายจะเกดปฏกรยาไฮโดรไลซส
(hydrolysis) ดวยเบสทยงเหลออยในปฏกรยา เกดเปนเกลอคารบอกซเลตและไอโอโดฟอรม (CHI3) ซงม
ลกษณะเปนของแขงสเหลองออน ดงนนการทดสอบไอโอโดฟอรมจงสามารถใชแยกความแตกตางระหวาง
formaldehyde ออกจาก acetaldehyde หรอใชแยกระหวาง acetone ออกจาก cyclohexanone ได
รปท 48. กลไกของปฏกรยาการเกด Iodoform
78 (300 107 ชนกพร เผาศร)
ความซบซอนของปฏกรยาการทดสอบไอโอโดฟอรมคอ เมอมการเตม NaOH และ I2 จะสามารถ
เกดปฏกรยาไดเปน sodium hypoiodite ซงจดวาเปนตวออกซไดซทสามารถออกซไดซแอลกอฮอลปฐมภม
และทตยภมได (รายละเอยดอยในหวขอถดไป) เมอท าปฏกรยากบแอลกอฮอลทมหม methyl ตออยกบ
คารบอนทมหมไฮดรอกซเกาะอย จะเกดปฏกรยาออกซเดชนท าใหไดผลตภณฑเปนคโตนทมหม acetyl ซงจะ
เกดปฏกรยาไปเปนไอโอโดฟอรมได จงตองมการทดสอบแอลกอฮอลเพมเตมเพอยนยนผลการทดลองดวย
6. การทดสอบดวยปฏกรยาออกซเดชน (Oxidation test)
นยามของปฏกรยาออกซเดชนคอการเตมออกซเจนเขาไปหรอการเพมจ านวนพนธะ C-O สวน
ปฏกรยารดกชนจะเปนการลดจ านวนพนธะ C-O หรอการเพมจ านวนพนธะ C-H การเกดปฏกรยาออกซเดชน
ของแอลกอฮอลท าใหไดสารประกอบคารบอนลทหลากหลายขนอยกบประเภทของแอลกอฮอล โดยท
แอลกอฮอลปฐมภม ซงมไฮโดรเจนสองอะตอมสรางพนธะกบคารบอนทมหมไฮดรอกซเกาะอย จะเกดปฏกรยา
ออกซเดชนไปเปนอลดไฮดซงจะสามารถเกดปฏกรยาออกซเดชนตอไปไดเปนกรดคารบอกซลก
79 (300 107 ชนกพร เผาศร)
แอลกอฮอลทตยภม ซงมไฮโดรเจนหนงอะตอมสรางพนธะกบคารบอนทมหมไฮดรอกซเกาะอย จะ
เกดปฏกรยาออกซเดชนไปเปนคโตน สวนแอลกอฮอลตตยภม ซงไมมอะตอมไฮโดรเจนสรางพนธะกบคารบอน
ทมหมไฮดรอกซเกาะอย จะไมเกดปฏกรยาออกซเดชนกบตวออกซไดซทใชทวๆ ไป เชน KMnO4, K2Cr2O7
H2CrO4/H+
ปฏกรยาออกซเดชนจงสามารถใชแยกแอลกอฮอลปฐมภมและทตยภมออกจากแอลกอฮอลตตยภมได
ตวอยางเชน ถาใช H2CrO4/H+ หรอ Jones’ reagent เปนตวออกซไดซซงม Cr+6 ทมสสม เมอใหท าปฏกรยา
กบแอลกอฮอลปฐมภมและทตยภม Cr+6 จะถกรดวซไปเปน Cr+3 ซงมสเขยว จงสามารถระบการเกดปฏกรยา
ออกซเดชนไดจากการเปลยนแปลงสของปฏกรยา ถาใชตวออกซไดซทเปน KMnO4 สารละลายสมวงของ
Mn+7 กจะเปลยนไปเปนตะกอนสน าตาลของ Mn+4 (MnO2) ส าหรบแอลกอฮอลตตยภมกจะไมมการ
เปลยนแปลงสของปฏกรยา สวน PCC (Pyridinium chlorochromate) จดวาเปนตวออกซไดซทออนจง
สามารถออกซไดซแอลกอฮอลปฐมภมไปเปนแคอลดไฮดได
C H3RCH2OH + Cr2O72- + 8H+
O3R + 2Cr3+ + 7H2O
C OH
+ Cr2O72- + 8H+
O3R + 2Cr3+ + 4H2O
80 (300 107 ชนกพร เผาศร)
สารประกอบอนทรยประเภทอนเชน alkene สามารถเกดปฏกรยาไดเชนกน ยกตวอยาง
cyclohexene จะท าปฏกรยากบ KMnO4 ในสภาวะทเปนเบสไดเปน 1,2-cyclohexanediol ส าหรบฟนอล
อยาง 2-methylphenol จะเกดปฏกรยาออกซเดชน เมอใชตวออกซไดซทแรงอยาง KMnO4, K2Cr2O7 หรอ
Fremy’ s salt ( (KSO3)2NO ) ท าใหไดผลตภณฑเปน 2-methyl-2,5-cyclohexadiene-1,4-dione ในกรณ
ของ p-hydroxyphenol (hydroquinone) จะเกดปฏกรยาออกซเดชนไดงายมากไปเปน p-benzoquinone
ดวยตวออกซไดซทไม แรงมากอยางเชน H2O2 หรอ CrO3
81 (300 107 ชนกพร เผาศร)
การตรวจวดแอลกอฮอล (เอทานอล) ในกระแสเลอดสามารถท าไดโดยการเปาลมหายใจลงไปใน
หลอดบรรจ K2Cr2O7 และ H2SO4 ทยดเกาะอยบนของแขงทมความเฉอย ซงไอของแอลกอฮอลในลมหายใจ
จะถกออกซไดซโดย Cr+6 (สสม) ไดเปน Cr+3 (สเขยว) ยงปรมาณของแอลกอฮอลมมากการเปลยนแปลงของส
กจะสงเกตไดอยางชดเจน เครองมอทใชทดสอบคนเมาแลวขบกใชหลกการพนฐานดงกลาว
ปฏกรยาออกซเดชนและรดกชนในระบบชวภาพกเกดไดเชนกน แตไมไดใชสารเคมอยาง K2Cr2O7
เพราะในสงมชวตจะมเอนไซมและโคเอนไซมท างานรวมกนในฐานะทเปนตวออกซไดซ เมอมการดม ethanol
เขาไปในรางกาย จะมปฏกรยาออกซเดชนขนแรกเกดขนทตบแลวท าใหได acetaldehyde ตอดวยปฏกรยา
ออกซเดชนในขนทสองใหได acetic acid ซงรางกายสามารถน าไปใชเปนสารตงตนในการสงเคราะหกรดไขมน
และคลอเรสเตรอลได
ยา antabuse ใชในการรกษาโรคพษสราเรอรง ซงจะชวงปองกนไมใหมการดมสรา โดยทยา
antabuse จะยบยงการเกดปฏกรยาออกซเดชนของ ethanol โดยยบยงการเกดออกซเดชนของ
acetaldehyde ไปเปน acetic acid เนองจากปฏกรยาออกซเดชนของ ethanol ในขนแรกเกดขนได แตใน
ขนทสองไมเกด จงท าใหมปรมาณของ acetaldehyde สงขนจนท าใหคนทไดรบยา antabuse เกดอาการ
เจบปวยอยางรนแรงจนไมอยากดมสราอก