01403115-61 หัวข้อ เคมีอินทรีย์เบองตื้้น...
Post on 22-Oct-2021
5 Views
Preview:
TRANSCRIPT
1
เคมอนทรยเบองตน (Introduction to Organic
Chemistry)
โครงการจดตงภาควชาเคม
คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร
มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตกาแพงแสน
01403115-61
2
หวขอ
1. บทนา2. การแบงประเภทสารอนทรย และการเรยกชอ3. ปฏกรยาทวไปของสารอนทรย4. สารอนทรยประเภทตางๆ 5. พอลเมอร
3
เคมอนทรย เปนวชาทศกษาเกยวกบสารประกอบของธาตคารบอน ยกเวนเกลอคารบอเนต ไซยาไนด ออกไซดของคารบอน
สารประกอบอนทรย เชน อาหาร เครองนงหม ยา
ชวโมเลกล สารพนธกรรม นามนเชอเพลง
บทนา
4
สารอนทรยมจานวนมากเพราะ
1. คารบอนเกดพนธะกบคารบอนเปนโซตรง โซกง หรอวง
2. อะตอมของคารบอนเกดพนธะโควาเลนต พนธะเดยว พนธะคและพนธะสาม เนองจากเกดไฮบรไดเซชนแบบ sp sp2 sp3
3. คารบอนเกดพนธะกบอะตอมอนได เชน O N F Br
5
sp3 hybridizationCH4
sp2 hybridizationC2H4 CH2=CH2
sp hybridizationC2H2
CHCH6
การเขยนสตรโครงสราง1. แบบจด (electron dot structure)
2. แบบ extended structure
3. Condensed structure
4. Skeletal structure
H : C : H H : C : C : C : HH
H
..
..
H H H
H H H
.. .. ..
.. .. ..
2
7
แรงกระทาภายในโมเลกล(non-bonded intramolecular interaction)
สตรโครงสรางบอกคณสมบตเคมของสาร ม 2 สวน Reaction center เปน functional group (ประเภทของสาร)
Substituent site เปน สวนทจบกบ reaction center และทานายปฏกรยาวา เกดชาหรอเรว ไดมากหรอนอย
O OCH3 - C- O-H Cl – CH2 - C- O-H
Reaction center Reaction centerSubstituent
8
แรงกระทาระหวางโมเลกล
Non-bonded intermolecular force
การมขวของโมเลกลมผลตอทงแรงกระทาภายในและแรงกระ
ทาภายนอกโมเลกล ขนกบชนดของขว Dipole-dipole interaction
Van der Waal interaction
Hydrogen bond
9
Dipole-dipole interaction
เปนแรงระหวางโมเลกลทมขว
มไดโพลโมเมนตถาวร
เชน Chloromethane
HH C Cl หรอ
H
10
Van der Waals interaction
เปนแรงระหวางโมเลกลทไมมขว
เกดจากการชกนาไดโพลโมเมนต (induce dipole moment)
เปนแรงออนๆ ทผวโมเลกล เกดชวคราว
จานวน C และH มาก มพนทผวมาก
แรงดงดดมาก
โมเลกลโซตรงมพนทผวมากกวาโซกงแรงดงดดมากกวา
11
Hydrogen bond
พนธะไฮโดรเจนเปนพนธะโควาเลนตระหวางไฮโดรเจนกบ อะตอมทม EN สงมาก ไดแก F, O, N
พนธะแขงแรงมาก ทาใหตองการพลงงานมากในการทาใหโมเลกลกระจายตว
Energy: Van der Waals < dipole-dipole < hydrogen bond
O
H HH
H
H
HO
O
พนธะไฮโดรเจน(2-10 kcal/mole)
12
สมบตทางกายภาพ
สมบตทางกายภาพของสารอนทรย มความสมพนธกบแรงระหวางโมเลกล จดเดอด (bp.), จดหลอมเหลว (mp.)พลงงานทใชในการทาใหสารเปลยนสถานะของโมเลกลโควาเลนตขนกบแรงระหวางโมเลกล
โมเลกลไมมขว van der Waals, แรงยดตา, bp., mp. ตาโมเลกลมขว dipole-dipole, แรงยดสง, bp., mp. สงโมเลกลมขวและมพนธะไฮโดรเจน แรงยดสงมากขน, bp., mp.
สงมากขน
3
13
การละลาย “like dissolve like” (สารสองชนดจะละลายกนไดตองมขวใกลเคยงกน)
สารมขวละลายไดดในตวทาละลายมขว
สารไมมขวละลายไดดในตวทาละลายไมมขว
เชน CH4 ละลายใน CCl4
CH4 และ CCl4 ไมละลายในนา (H2O)
CH3OH ละลายในนา
14
1. Aliphatic สารประกอบท C ตอเปนโซตรงหรอมกง โดยมพนธะแบบพนธะเดยว พนธะค หรอพนธะสาม กได
CH3CH2CH2CH3 CH3CH=CH2 CH3CH2CCH
2. Alicyclic สารประกอบท C ตอกนเปนวง โดยไมมอะตอมอนในวงแตไมเปน Aromatic ซงมความเฉพาะ
การแบงประเภทของสารอนทรย
15
3. Aromatic สารประกอบท C ตอกนเปนวงมจานวน e- เปน 4n+2 และ e- ทคอนจเกตกน
4. Heterocyclic สารประกอบท C ตอกนเปนวงและมอะตอมของธาตอนเชน N O S อยในวง
สารทมเฉพาะ C และ H เปนองคประกอบเรยกวา Hydrocarbon
N
16
ชนด หมฟงกชนนล สตรทวไป คาลงทาย
alkane CC R-CH2CH2-R … ane
Alkene CC R-CHCH-R … ene
alkyne CC R-CCH … yne
aromatic
alcohol -OH (hydroxyl) R-OH … ol
Alkyl halide -X (halide) R-X
Ether -O- R-O-R
Aldehyde -CHO (C=O) R-CHO (C=O … al
Ketone -C=O (carbonyl) R-CO-R … one
Carboxylic acid -COOH (carboxyl) R-COOH … oic acid
Ester -COO- R-COO-R … oate
Amine -NH2 (amino) R-NH2
17
การเรยกชอสารอนทรย
1. ชอสามญ (common name) เปนชอทเรยกทวไป ตามแหลงทพบหรอสมบต
สวนมากเปนโมเลกลไมใหญ2. ชอตามระบบ IUPAC (The International Union of Pure
and Applied Chemistry) มหลกดงน 2.1 เลอกโซคารบอนทยาวทสดเปนโซหลก และโซหลกตองมหมฟงกชนอยดวย2.2 จานวนอะตอมคารบอนในโซหลกใหใชคานาหนา
ดงน 18
คานาหนาจานวนคารบอน
จานวน C คานาหนา จานวน C คานาหนา
1 meth 6 hex2 eth 7 hept3 prop 8 oct4 but 9 non5 pent 10 dec
4
19
3 เรยกจานวนคารบอนและลงทายชอสารดวยคาลง
ทายเพอบอกหมฟงกชนของสารนน เชน
CH3CH2CH3 propane CH3CH=CH2 propene
CH3CCH propyne CH3CH2OH ethanol
4. ระบตาแหนงทมหมฟงกชนอยเปนตวเลขโดยใหม
ตวเลขนอยทสด
CH3CH2CH=CH2 1-butene CH3CH=CHCH3 2-butene
CH3CH2CH2CHCH3 2-pentanol
OH20
2.6 ถามอะตอมหรอหมอะตอมทเกาะกบโซหลก หรอหมฟงกชนซากน ใชคาวา di tri tetra นาหนาสาหรบ 2, 3, 4 หมทซา ตามลาดบ และระบตาแหนงทเกาะดวย
2.5 ถามอะตอมหรอหมของอะตอมเกาะกบโซหลก ให นบตาแหนงโดยใหหมฟงกชนนอยทสดกอน และใหถอการ
นบตามนน แตถาหากโมเลกลไมมหมฟงกชนจะใหนบจากปลายดานทมอะตอมหรอหมอะตอมทเกาะอยใหมเลขนอยทสดCH3CHCH2CHCH2CH3
OH CH3
4-methyl-2-hexanol
CH3CH2CHCH2CHCH2CHCH3
OH CH3 CH3
5,7-dimethyl-3-octanol
21
CH3-CH2-CH2-CH3
CH3CH2CH2CH2CH2CH3
CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
CH3CH2CH2CH2CH=CH2
CH3CH2CH=CHCH2CH3
CH3CCCH2CH2CH3
จงเรยกชอสารตอไปน
22
2.7 ในกรณทมหลายหมทแตกตางกนเกาะทโซหลก ใหนบตาแหนงใหนอยทสด และเรยกโดยเรยงลาดบตาม
ตวอกษรภาษาองกฤษโดยไมนบคานาหนาของ
di tri tetra sec tert ยกเวน cyclo iso neo
CH3CHCH2CHCH2CHCH=CH2
2.8 ในกรณสารทเปนวง ใหเรมนบคารบอนในวงทมหม
ฟงกชนเกาะอยเปนตาแหนงท 1 เสมอ และใชคาวา
cyclo นาหนา
CH3 CH3 CH2CH3
3-ethyl-5,7-dimethyl-1-octene
3-methylcyclopentene
23
ปฏกรยาของสารอนทรย
การเกดปฏกรยาเคมของสารตองคานงถง
1. ประเภทการแตกพนธะ
2. ลกษณะของตวเขาทาปฏกรยา
3. ปฏกรยาทเกด
24
ประเภทการแตกพนธะ
2. Heterolytic cleavage แยกไมเทากนไดประจบวก และลบ
มการแตกพนธะ 2 แบบ1. Homolytic cleavage แตกแบบแยกเทากนได อนมลอสระ (free radical)
ClCl Cl Cl+
AB A B+
AB A: B+
AB A B+ H2O H+ + OH-
5
25
ลกษณะของตวเขาทาปฏกรยาตวเขาทาปฏกรยาม 3 ชนด
1. Nucleophile โมเลกลหรอไอออนทใหอเลกตรอน 1 ค แกสารอน เพอใชในการสรางพนธะ ไดแก Lewis base เชน OH
, CN , NH3, R-OH , RO
2. Electrophile โมเลกลหรอไอออนทรบอเลกตรอน 1 คเพอสรางพนธะใหม เชน Lewis acid เชน H3O+ , BF3 , AlCl3
3. Free radical อะตอมหรอหมอะตอมทมอเลกตรอนเดยว วองไวในการทาปฏกรยา เชน CH3 , Cl
26
ประเภทของปฏกรยาทเกด1. Substitution reaction (ปฏกรยาการแทนท)
อะตอมหรอหมอะตอมทเกาะกบ C ถกแทนทดวยอะตอมหรอหมอะตอมชนดอน
1.1 การแทนทอะตอมไฮโดรเจนในแอลเคนดวยแฮไลด
CH4 + Cl2 CH3-Cl + HCl
1.2 การแทนทอะตอมไฮโดรเจนในวงเบนซน (Electrophilicaromatic substitution)
+ Br2
Br
+ HBrFe
27
1.4 การแทนท OH- ในแอลกอฮอลดวยแฮไลด
CH3CH2OH + HCl CH3CH2Cl + H2O
1.3 การแทนทแฮไลดดวยหมอน เปนปฏกรยาการแทนทดวยนวคลโอไฟล
CH3CH2Br + OH CH3CH2OH + Br
CH3CH2Cl + H2O CH3CH2OH + HClCH3Br + NH3 CH3NH2 + HBr
1.5 การแทนทอะตอมของไฮโดรเจนในแอลกอฮอลดวยโลหะ (Na)
CH3CH2OH + Na CH3CH2ONa + ½ H228
1.6 การไฮโดรลซสเอสเทอรและแอมด
+ H2ORC ORO
RC-OH + R-OH
O
+ H2ORC NH2
ORC-OH + NH3
O
+ H2ORC NHRO
RC-OH + R-NH2
O
29
2. Addition reaction (ปฏกรยาการเตม)การเพมอะตอมหรอหมอะตอมในสารทไมอมตว
2.1 การเตม H2, X2, HX, หรอ H2O
CH2=CH2 + H2 CH3CH3
CH2=CH2 + Br2 BrCH2CH2Br
CH3CH=CH2 + HBr CH3CHCH3
Br
CH3CH=CH2 + H2O CH3CHCH3
OH 30
2.2 การเตมสารเขาทหมคารบอนล ในแอลดไฮด/คโตน
RC RO
+ RMgXRC HO
RC-H + Mg(OH)X
OH
R
H2OH3O+
+ HCN RC-ROH
CN
CH3C HO
+ HCN RC-H OH
CN
6
31
3. Elimination reaction (ปฏกรยากาจดออก)การกาจดอะตอมหรอหมอะตอมทเกาะตดอยกบอะตอมทตดกน
CH3CCH3
OH
HCH3CCH2 H
+ H2O
3.1 กรดเปนตวเรง กาจดนาออกจากโมเลกล
H2SO4
32
3.2 เบสเปนตวเรง เชน KOH ใชในปฏกรยากาจด HX
CH3-CH2-Cl CH2=CH2 + KCl + H2OKOH alc.
3.3 กาจด CO2 ออกจากกรดอนทรย
C2H5C OHO
Na
CH3-CH3 + CO2
33
ปฏกรยาออกซเดชน-รดกชนแอลกอฮอล แอลดไฮด และแอลคน ถกออกซไดสดวยสารออกซไดสได เชน
CH3CH2CH2OH CH3CH2COOH
CH3 CHCH3 CH3 C=O OH CH3
กรดอนทรย แอลดไฮด และคโตน ถกรดวซดวยสารรดวซง เอเจนตได เชน
CH3CH2COOH CH3CH2CH2OH
K2Cr2O7
H3O+
K2Cr2O7
H3O+
1. LiAlH4
2. H+
34
ไฮโดรคารบอนแอลเคน (Alkane)
อะตอมคารบอนเกาะกนดวยพนธะเดยว มกเรยกวาไฮโดรคารบอนชนดอมตว หรอพาราฟน (paraffin)
สตรทวไป CnH2n+2 (n = 1, 2, 3,...)
โมเลกลทเลกทสดคอ CH4 (methane)
ถดคอ C2H6 , C3H8, C4H10 ,,... ซงจะมสตรโมเลกลตางกน -CH2- เสมอ เรยกชดของสารวา "Homologous series" และเรยกสารแตละตววา "homolog"
35
การจดเรยงตวคารบอนใน alkane1. straight chain alkane (normal alkane)
CH3-CH2-CH2-CH3 CH3-CH2-CH2-CH2-CH3
2. branched - chain alkane
3. Cyclic (cycloalkane)
36
alkane ทม C 4 อะตอมขนไป เขยนโครงสรางได > 1 แบบเรยก isomer
isomer : สารทมจานวนและชนดอะตอมเทากน แตการจดเรยงตางกน
CH3-CH2-CH2-CH3 CH3
n- butane CH3- CH-CH3
iso-butane
CH3CCH3
CH3
CH3
neo-pentane
7
37
สมบตทางกายภาพ
- alkane เปนโมเลกลไมมขว Van der Waals
ท Temp 25 C ความดน 1 atm
alkane โซตรงม C = 1 - 4 อะตอม มสถานะเปน gas
5-17 อะตอม liquid
> 18 อะตอม solid
38
การเรยกชอ Alkaneสตร ชอ IUPAC
CH4 methane
CH3 CH3 ethane
CH3CH2CH3 propaneCH3CH2CH2CH3 butane
3-methylpentane
cyclopentane
CH3CH2CHCH2CH3
CH3
39
หมอลคล
อลเคนทขาด H หนงอะตอม การเรยกชอ เหมอน alkane ตดทายเสยง -ane เปลยนเปน –yl เชน
CH4 CH3 = methyl
CH3CH3 CH3CH2 = ethyl
40
CH3
CH3-CH-CH2-CH-CH2-CH3
CH3
CH2CH3CH3-CH-CH-CH2-CH2-CH3
CH3
41
สารทแยกจากปโตรเลยมbp C composition fraction uses C1-C4 gas gaseous fuel
30-60 C5-C7 petroleum ether solvent
70-150 C6-C9 gasoline motor fuel
150-300 C10-C16 kerosine jet fuel, diesel oil
300 C16-C18 gas oil diesel oil
- C18-C20 wax oil lubricant oil
- C21-C40 paraffin wax candle, wax paper
- C40 residuum roofing tar, water proofing, asphalt
42
1. Halogenation (ปฏกรยาการแทนทดวยแฮโลเจน)
CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl + CH2Cl2 +CHCl3 + CCl4
ปฏกรยาของ alkane
80% 10%
h
CH3CH3 + Br2 CH3CH2Br + HBr
8
43
3. ปฏกรยาการขจดไฮโดรเจน (dehydrogenation)
CH3 CH3 CH2 CH2 + H2500C
Cr2O3
ปฏกรยาของไซโคลอลเคน
+ Br2 300C Br + HBr
2. ปฏกรยาออกซเดชน (oxidation)
C3H8 (l) + 5O2 3CO2 (g) + 4H2O (l)
C8H18 (l) + 25/2 O2 8CO2 (g) + 9H2O (l)
44
สารอนทรยทมพนธะคในโมเลกล เปน Hydrocarbon ทไมอมตว อาจเรยกวา Olefins ไมมขว
สตรทวไป CnH2n n 2
แอลคน (Alkene)
R-CH=CH-R
45
การเรยกชอ Alkene
สตร ชอสามญ ชอ IUPAC
CH2CH2 ethylene ethene
CH3CHCH2 propylene propene
CH3CH2CHCH2 Butylene 1-butene
CH3CH CHCH3 - 2-butene
- 3-methyl-2-penteneCH3CH2CCHCH3
CH3
46
ไอโซเมอร
cis-2-butene trans-2-buteneH3C CH3
H HH3C H
H CH3CC CC
Butene มไอโซเมอรชนดโครงสราง (structural isomer) คอ
1-buteneCH3CH2CHCH2
CH3CHCHCH3
2-butene
ไอโซเมอรชนดเรขาคณต (Geometrical isomer)
2-methylpropene (Isobutene)H3C
CH3CCH2
47
Example :
1. 1-butene
C = C = C = CH3C-H2C H
H H
2. 2-butene C – C = C – C
C = C ≠ C = C
cis-2-butene trans-2-buteneH3C CH3
H HH3C H
H CH3
HH CH2CH3H
48
4. 2-pentene CH3CH2CH = CHCH3
C = C ≠ C = CH3CH2C CH3
H H
H CH3
H3CH2C H
3. isobutene CH3– C = CH2
C = C = C = C
CH3
CH3
H CH3
HH3CHH
H3C
เรยกวาม “ Geometrical isomer”
9
49
ปฏกรยาของ Alkene
เปนปฏกรยา addition
CC + YZ CCY Z
Alkene เปน ‘nucleophile’ จงเกดปฏกรยา electrophilic addition โดย YZ เปนสารตางๆ เชน
1 Addition of halogen = Halogenation
X2 = Cl2, Br2
CC + X2 CCX X
50
Example :CH3CH = CH2 + Br2 CH3 - CH – CH2
Br
Br
CCl4
CH3 - C = CH2 + Br2CH3 CCl4
2. Catalytic hydrogenation = Hydrogenation
Pt / Pd / NiCC + H2 CCH H
3. addition of unsymmetrical reagent (HZ)HZ : HBr, HI, HCl, H2SO4, H2O, HOCl
CC + HZ CCH Z
51
Markovnikov’s rule (Vladimar Vassilyevich Markovnikov)
“การรวมตวของ alkene กบ HZ ประจบวก (H+) จะเขาเกาะกบ carbon ทมพนธะค ( C=C ) ตวทม Hมากทสด”
CCH2 + HClH3CH3C CCH2
Cl H
H3CH3C
52
CH3 - CH = CH2 + HCl CH3CHCH2HCl
orCH3CHCH2
ClH
CH3CH - CH2 + Cl- CH3CH - CH2+ H Cl H
กลไกCH3CH = CH2 + HCl CH3 - CH - CH2 + Cl-
H+
CH3 - CH - CH2H
+ Cl- CHCH2CH2Cl+
53
แอลไคน (Alkyne)ไฮโดรคารบอนไมอมตว พนธะสามในโมเลกลอยางนอย 1 พนธะ R-CC-Rสตรทวไป : CnH2n-2 เมอ n 2
การเรยกชอสตร ชอสามญ ชอ IUPAC
CHCH acetylene ethyne
CH3CH2CCH - 1-butyne
CH3C CCH3 dimethylacetylene 2-butyne
54
X2 = Cl2 , Br2 , I2 , F2
1. Addition of halogen
ปฎกรยาของ Alkyne
HCCH + Cl2 HC CH + Cl2 - CCCl
Cl
Cl Cl
ClCl
2. Addition of hydrogen
CH3C CCH3 + H2 C = CH3C
HCH3
HPt
3. Addition of unsymmetrical reagent
HX : HBr , HI , HCl , H2SO4 , H2O ใชกฎ Markovnikov
HCCH + HBr HCCH + HCl HCCH H
H
HBr Br
Cl
10
55
- สารทคารบอนตอกนเปนวงอยในระนาบเดยวกน
มจานวน อเลกตรอน 4n+2 เมอ n = 1, 2, 3….. และอเลกตรอนเหลานไมอยประจาท คอนจเกตอเลกตรอน
- สารท รจกดคอ เบนซน (benzene, C6H6) ม 6e- โครงสรางของโมเลกลแบบ Kekule เปนดงน
แอโรมาตก (aromatic)
bond
bond
56
เบนซน Benzene (ตอ)โครงสรางเรโซแนนซ
สรปโครงสราง Benzene จากการวเคราะหขอมลการทดลอง :1. ความยาวพนธะระหวาง C มคาเดยวและอยระหวาง C-C กบ C=C2. มความเสถยรกวาทคาดไว 36.2 kcal/mol (พลงงานเรโซแนนซ)
สาเหต : เกดการไมประจาท (delocalization ) ของ -electrons
Delocalization ของ -electrons ทาใหเขยนสตรโครงสรางไดมากกวา 1 แบบ หรอทาใหเกดปรากฎการณ “เรโซแนนซ”
หรอ หรอ
57
1. มโครงสรางเปนวง และทกอะตอมในโมเลกลอยในระนาบเดยวกน
2. คารบอนแตละอะตอมในโมเลกลในวงม p-orbital sp2-orbital
4. จานวน e- = 4n +2 เมอ n = 0, 1, 2, 3, …
3. มการซอนทบของ p-orbital แบบตอเนอง delocalization
ลกษณะของสารประกอบอะโรมาตกตาม Hückel’s rule
ตวอยาง
* สารประกอบทเปนไปตาม Hückel’rule แตไมเปนวง conjugated compound58
ตวอยาง จงหาจานวน e- ของสารตอไปน เปนสารประกอบอะโรมาตกหรอไมตวอยาง จงหาจานวน e- ของสารตอไปน เปนสารประกอบแอโรมาตกหรอไม
cyclooctatetraene
anathacene
phenanthrene
N • •pyridine
59
สตร ชอสามญ ชอ IUPAC
chlorobenzene chlorobenzene
Toluene methylbenzene
p-xylene 1,4-dimethylbenzene
aniline aniline
aminobenzene
CH3
Cl
CH3H3C
NH2
การเรยกชอ
60
เบนซนทมหมแทนท 2 หม บอกตาแหนงการแทนท
1. ใชตวเลขบอกตาแหนง
1-bromo-3-chloro benzeneCl
Br1
2
3
65
4
O2NF
2. บอกตาแหนงดวย ortho-, meta-, para-
ortho- หรอ o- para- หรอ p-meta- หรอ m-
11
61
เบนซนทมหมแทนท มาเกาะมากกวา 2 หม ตองบอกตาแหนงดวยตวเลข
3,4-dinitrobenzoic acid
COOH
NO2
NO2
H3C
NO2
NO2
3,5-dinitrotoluene
O2NF
1-fluoro-2-nitrobenzene(o-fluoronitrobenzene)
Cl
Cl1,4-dichlorobenzene(p-dichlorobenzene)
62
ปฏกรยาAromatic Electrophilic Substitution
NO2Cl2
FeCl3
NO2
ClCl
HNO3
H2SO4
ClNO2
Cl
NO2
+
ortho, para direction: NH2, OR, OH, OCOR, R, Xmeta direction: NO2, CN, SO3H, CHO, COR, COOH, COOR
63
สารอะโรมาตก มการกระจายของ e- รอบๆ วงแหวน ทาใหมความหนาแนนของ e- จงพรอมจะเกดปฏกรยากบ electrophile
ขนตอนการเกดปฏกรยา
1. เกด electrophile E+ และ Z-
2. electrophile เขารวมกบเบนซน ได carbonium ion
ประเภทปฏกรยา : Electrophic Substitution
3. เกดการขจดออก
HH
+ E +
H
HE+
Z- + HZ
HE++
EH
64
+ HNO3H2SO4 NO2 + H2O
1. Nitration
+ R XAlCl3 R
+ HX
2. Friedel-Crafts Alkylation
+ Br2FeBr2 Br
+ HBr
3. Halogenation
65
แอลกอฮอล ฟนอลและอเทอรสตรทวไป แอลกอฮอล ฟนอล อเทอร
ROH ROROH
alcohol แบงเปน 3 ชนด1. primary alcohol (1) CH 2 OHR2. secondary alcohol (2) CH OHR
R3. tertiary alcohol (3) C OHRR
R
CH 2 CH 2OH OH
CH 2 CH OH OH
CH 2OH
อาจม -OH มากกวา 1 หม
66
การเรยกชอสตร ชอสามญ ชอ IUPAC
CH3OH Methyl alcohol methanol
CH3CH2OH Ethyl alcohol ethanol
CH3CH2CH2CH2OH n-butyl alcohol 1-butanol
CH3CHCH2OH
CH3
isobutyl alcohol 2-methyl-1-propanol
CH3CHCH2CH3
OHs-butyl alcohol 2-butanol
12
67
1. ปฏกรยากบโลหะ
โลหะอน = K, Mg, Al
potassium t-butoxide
CH 3OH + Na CH 3ONa + H 2sodium methoxide
½
CH 3
OHCH 3 CCH 3
+ KCH 3
OKCH 3 CCH 3
H 2+ ½
ปฏกรยา
68
2. Dehydrationacidheat H2CCH2 CH3CH2OH + H2O
ความวองไวของ ROH : 3 2 1
3. ปฏกรยากบ hydrogen halide
CH 2CH 3CH 2 OHCH 2HBr CH 2CH 3CH 2 BrCH 2 H2O+
CH 2CH 3CH 2 OH HCl + ZnCl2 heat CH 2CH 3CH 2 Cl + H2O
CH 3
OHCH 3 CCH 3
conc HClroom temp
CH 3
ClCH 3 CCH 3
+ H2O
69
4. EsterificationCH 3CH 2OH CH 3 OHC
O + 2conc H SO4
ความวองไวของ ROH : CH3OH 1 2 3CH 3 OC
O CH 3CH 2 + H2O
CH3CH2OH
CH3CCH3
O KMnO4
H+ CH3CHCH3
OH
5. Oxidation
ROH3 ไมเกดปฏกรยา
CH3CHO
K2Cr2O7, H+ CH3COH
O K2Cr2O7, H+
70
อเทอร (Ether)สตรทวไป ROR ROAr ArOAr
สตร ชอสามญ ชอ IUPACCH3OCH3 Dimethyl ether methoxymethane
CH3CH2OCH3 Methyl ethyl ether methoxyethane
CH3 OCH2CH2CH3 Methyl propyl ether 1-methoxypropane
Methyl phenyl ether methoxybenzene
Diphenyl ether phenoxybenzene
OCH3
O
การเรยกชอ
ปฏกรยา 1. อเทอรเปนสารประกอบทวองไวตอปฏกรยานอยกวาหม
ฟงกชนอน
2. ไมสามารถทาปฏกรยาเปนกรดไดเหมอนแอลกอฮอล
3. เมอทาปฏกรยากบกรดแก เชน HI พบวา หมแอลคลในโมเลกลจะหลดออก
R-O-R + conc. HI ROH + RI
CH3CH2-O-CH2CH3 + conc. HI
CH3CH2OH + CH3CH2I71 72
ฟนอล (Phenol)
สตร ชอสามญ ชอ IUPACCarbolic acid phenol
- o-nitrophenol
- 2,4-dinitrophenol
การเรยกชอ
OH
OHNO2
OHNO2NO2
ปฏกรยา OH + Na ONa + H2O
13
73
สารอนทรยทมแฮโลเจนปนองคประกอบ สตรทวไป R-X
แอลคลแฮไลด (Alkyl Halide)
แบงเปน 3 ประเภท1. Primary alkyl halide2. Secondary alkyl halide3. Tertiary alkyl halide
RCXH
H RCXR
HRCX
R
R1 RX 2 RX 3 RX
74
การเรยกชอ สตร ชอสามญ ชอ IUPAC
CH3CH2Cl Ethyl chloride chloroethane
isopropyl bromide
2-bromopropane
butylbromide 1-bromobutane
s-butylbromide 2-bromobutane
t-butylbromide 2-bomo-2-methylpropane
CH3CHCH3
Br
CH3CH2CH2CH2Br
CH3CHCH2CH3Br
CH3C(CH3)2Br
75
ปฏกรยาของ alkyl halide- พนธะ C-X เปนพนธะทมความเปน polar halogon มความสามารถในการดงดดอเลกตรอนมากกวาคารบอน ทาใหเกดขวบวกขนบนอะตอมของคารบอน และขวลบท halogen
CH3CH2 - X- คารบอนจงสามารถรบอเลกตรอนจาก nucleophile ได - เกดปฏกรยา nucleophilic substitution
R-X + Nu- R-Nu + X -
76
nucleophile ใชสญญลกษณ Nu- OH- , OR- , RCOO- , I- , CN- , R- หรอ อาจเปน neutral โมเลกล เชน H2O , CH3OH, CH3NH2 โดยจะใชอเลกตรอนคโดดเดยวสรางพนธะ1. ปฏกรยาการเกดแอลกอฮอล
C2H5Cl + OH C2H5OH + Cl
2. ปฏกรยาการเกดอเทอรCH3I + CH3CH2ONa CH3OCH2CH3 + NaI
3. ปฏกรยาการเกดเอมนNH3 + CH3CH2Cl CH3CH2NH2 + HCl
4. ปฏกรยาการเกดตวเขาทาปฏกรยา Grignard reagentRX + Mg RMgX (Grignard reagent)
77
สารประกอบคารบอนลอลดไฮดและคโตน (Aldehyde and ketone)
R-C-HllO
R-C-R'llO
Aldehyde Ketone
สมบตและปฏกรยาของ aldehyde และ ketoneคลายกนแตอลดไฮดเกดปฏกรยาไดงายกวา
78
สตร ชอสามญ ชอ IUPAC
formaldehyde methanal
acetaldehyde ethanal
propionaldehyde propanal
-chlorobutyraldehyde 3-chlorobutanal
benzenecarbaldehyde benzaldehyde
การเรยกชออลดไฮด
OCH3CHCH2CH
Cl
OHCH
OCH3CH
OCH3CH2CH
CHO
14
79
สตร ชอสามญ ชอ IUPAC
acetone propanone
methyl ethyl ketone 2-butanone
diethyl ketone 3-pentanone
sec-butyl ethyl ketone 4-methyl-3-hexanone
OCH3CCH3
OCH3CCH2CH3
OCH3CH2CCH2CH3
OCH3CH2CCHCH2CH3
CH3
การเรยกชอคโตน
80
ปฏกรยา1. ปฏกรยากบ Grignard reagent
RC RO
+ RMgXRC HO
RC HOMgX
RRCH + Mg(OH)X
OH
R
2. ปฏกรยาออกซเดชน
Cr2O72-/H+
RC HO
RC OHO
H2OH3O+
81
3. ปฏกรยากบแอลกอฮอล
+ ROH HllO
RCHOH
RCOR
Hhemiacetal
+ ROH HllO
RCROH
RCOR
R
hemiketalNu = OR
82
ถาม alcohol มากเกนพอปฏกรยาจะเกดตอไปใหสาร acetal และ ketal
+ 2ROH HllO
RCHOR
RCOR
Hacetal
+ 2ROH HllO
RCROR
RCOR
R
83
เชน
acetaldehyde
Ethyl methyl ketone + ethanol HCl
+ C2H5OH HClllO
CH3CH
+ CH3CH2CH2OH C-HOH
OCH2CH2CH3
llOCH HCl
แบบฝกหด
+ 2C2H5OH HClllO
CH3CCH3
OHCH3CH
OC2H5
84
กรดคารบอกซลก(Carboxylic acids)
- สตรทวไปของกรดคารบอกซลก R-COOH, Ar-COOHกรดคารบอกซลกเปนกรดออน- อนพนธของกรดคารบอกซลก เชน เอสเทอร แอมดสตรทวไปของเอสเทอร RCOORสตรทวไปของแอมด RCONH2
15
85
สตร ชอสามญ ชอ IUPAC
Formic acid Methanoic acid
Acetic acid Ethanoic acid
Butyric acid Butanoic acid
Benzoic acid Benzoic acid
OHCOH
OCH3COH
OCH3CH2CH2COH
COOH
การเรยกชอกรด
86
ปฏกรยาของกรดคารบอกซลก
2. Salt formation
R-COOH + H2O H3O+ + RCOO-
ทาปฏกรยากบโลหะ เชน Zn, Na ใหเกลอ carboxylate และ H2
2R-COOH + Zn (R-COO)2Zn + H2
เชน2CH3COOH + Zn (CH3COO)2Zn + H2
acetic acid zinc acetate
1. Hydrolysis
Ka = [H3O+] [RCOO-] [RCOOH]
87
3. Reduction to alcoholLithium aluminium hydride (LiAlH4) ได 1o alcohol
R-C-OH + LiAlH4 R-CH2OH1. ether2. H2O
llO
CH3CH2-C-OH CH3CH2CH2OH1. LiAlH42. H2O
llOเชน
4. Esterification
R-C-OH + R'-OH R-C-OR' + HOHllO llO
88
- เอสเทอรสวนใหญเปนของเหลวทระเหยงาย- และมกลนหอม- เมอไฮโดรไลสจะใหกรดคารบอกซลก- เกดจากกรดคารบอกซลกทาปฏกรยากบ
แอลกอฮอล
เอสเทอร (RCOOR)
RCOOH + ROH RCOOR + H2OH+
89
สตร ชอสามญ ชอ IUPAC
Methyl acetate Methyl ethanoate
Ethyl acetate Ethyl ethanoate
Methyl formate Methyl methanoate
Methyl benzoate Methyl benzoateHCOCH3
O
COCH3
O
CH3COCH2CH3
O
การเรยกชอเอสเทอร
CH3COCH3
O
90
ปฏกรยาของ Ester1. Saponificationเอสเทอรของไขมน นามน ทาปฏกรยากบเบส (NaOH) ใหเกลอ โซเดยมของกรดไขมน สบ
RCONa O
+ ROHRCORO
+ NaOH H2O
เชน
CH3CONa O
+ CH3CH2OH
CH3COCH2CH3
O+ NaOH
H2O
ethyl acetatesodium acetate
16
91
2. Acidic hydrolysis
RCOH O
+ ROHRCORO
+ H2OH+
CH3COCH2CH3
O+ H2O
H+CH3COH
O+ CH3CH2OH
ethyl acetate
3. reduction
CH3CH2CH2OH + CH3OHLiAlH4CH3CH2COCH3
O
92
แอมด (Amides)
สตร ชอสามญ ชอ IUPAC
formamide methanamide
acetamide ethanamide
N-methylacetamide N-methylethanamide
N,N-dimethylacetamide N,N-dimethylethanamide
HCNH2
O
CH3CNH2
O
CH3CNH(CH3)O
CH3CN(CH3)2O
R-CO-NH2
93
การเตรยมแอมด
CH3CONH4+
O+ H2O
heat CH3CNH2
O
CH3COH O
+ H2OCH3CNH2
O+ NH3
CH3CCl O
+ HClCH3CNHCH3
O+ CH3NH3
1. เผาเกลอแอโมเนยมคารบอกซเลต
2. ปฏกรยาของแอมโมเนยหรอเอมนกบกรดคารบอกซลก
ตวอยางปฏกรยาแอมด -Hydrolysis
CH3CNH2
OCH3COH
OH2O/H+
+ NH4+
94
เอมน (Amine)
เปนอนพนธของแอมโมเนย โดยอะตอมไฮโดรเจนถก
แทนทดวย แอลคล หรอ แอรล
R-NH2 , Ar-NH2
HNHH
HNRH
RNR HNRRH
ammonia primary amine secondary amine
tertiary amine
CH3NH2 (CH3)2NH (CH3)3N
95
สตร ชอสามญ ชอ IUPAC
Methyl amine aminomethane
Ethyl amine aminoethane
s-butyl amine 2-aminobutane
Methyl sec-butyl amine
2-(N-methylamino)butane
CH3NH2
CH3CH2NH2
CH3CHCH2CH3
NH2
CH3CHCH2CH3
NHCH3
การเรยกชอ
96
ปฏกรยาของเอมน
1. ปฏกรยากบกรดRNH2 + H+
R2NH R2NH2+
RNH3+
+ H+
R3N R3NH++ H+
NH2
+ HCl
N+H3Cl-
17
97
พอลเมอร เปนสารโมเลกลใหญทเกดจากโมเลกลเลกทเรยกวา มอนอเมอรจานวนมากมาตอกน มนาหนกโมเลกลสง พบในธรรมชาตและสงเคราะหขน
แบงเปน 2 แบบ
1. พอลเมอรชนดเตม (addition polymer) เกดจากปฏกรยาลกโซของมอนอเมอรชนดเดยว ซงเปนสารไมอมตว
เกดอนมลอสระกอน X. เกด R. จงเกดปฏกรยาลกโซใหพอลเมอร
98
ตวอยางพอลเมอร -ใหนสตคนขอมลมอนอเมอร พอลเมอร ประโยชน
CH2=CH2
CH2CHCH3
PolyethylenePolypropylene
CH2CHCl Polyvinyl chloride
CH2C Polystyrene
CF2CF2 Polytetrafluoroethylene (TEFLON)
H
99
2. พอลเมอรชนดควบแนน (condensation polymer)
เกดจากมอนอเมอรทมหมฟงกชนมากกวา 1 หมมาตอกน เมอเกดปฏกรยาจะมโมเลกลเลกถกกาจดออก เชนนาหรอ แอมโมเนย
OHC(CH2)4COH
O
O+ H2N (CH2)6NH2
OHC(CH2)4CNH(CH2)6NH2 + H2O
O
O
nOHC(CH2)4CNH(CH2)6NH2
O
O
100
ตวอยางพอลเมอรมอนอเมอร พอลเมอร
C6H5OH + HCHO Phenol-formaldehyde
Polyester
Urea-formaldehyde
Polyurethane
Nylon 6, 6
top related