01403115-61 หัวข้อ เคมีอินทรีย์เบองตื้้น...
TRANSCRIPT
![Page 1: 01403115-61 หัวข้อ เคมีอินทรีย์เบองตื้้น (Introduction to](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022012417/6171cb8522334c20db3f798c/html5/thumbnails/1.jpg)
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
.. .. ..
.. .. ..
![Page 2: 01403115-61 หัวข้อ เคมีอินทรีย์เบองตื้้น (Introduction to](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022012417/6171cb8522334c20db3f798c/html5/thumbnails/2.jpg)
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
![Page 3: 01403115-61 หัวข้อ เคมีอินทรีย์เบองตื้้น (Introduction to](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022012417/6171cb8522334c20db3f798c/html5/thumbnails/3.jpg)
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
![Page 4: 01403115-61 หัวข้อ เคมีอินทรีย์เบองตื้้น (Introduction to](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022012417/6171cb8522334c20db3f798c/html5/thumbnails/4.jpg)
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-
![Page 5: 01403115-61 หัวข้อ เคมีอินทรีย์เบองตื้้น (Introduction to](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022012417/6171cb8522334c20db3f798c/html5/thumbnails/5.jpg)
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
![Page 6: 01403115-61 หัวข้อ เคมีอินทรีย์เบองตื้้น (Introduction to](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022012417/6171cb8522334c20db3f798c/html5/thumbnails/6.jpg)
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
![Page 7: 01403115-61 หัวข้อ เคมีอินทรีย์เบองตื้้น (Introduction to](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022012417/6171cb8522334c20db3f798c/html5/thumbnails/7.jpg)
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
![Page 8: 01403115-61 หัวข้อ เคมีอินทรีย์เบองตื้้น (Introduction to](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022012417/6171cb8522334c20db3f798c/html5/thumbnails/8.jpg)
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”
![Page 9: 01403115-61 หัวข้อ เคมีอินทรีย์เบองตื้้น (Introduction to](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022012417/6171cb8522334c20db3f798c/html5/thumbnails/9.jpg)
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
![Page 10: 01403115-61 หัวข้อ เคมีอินทรีย์เบองตื้้น (Introduction to](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022012417/6171cb8522334c20db3f798c/html5/thumbnails/10.jpg)
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-
![Page 11: 01403115-61 หัวข้อ เคมีอินทรีย์เบองตื้้น (Introduction to](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022012417/6171cb8522334c20db3f798c/html5/thumbnails/11.jpg)
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
![Page 12: 01403115-61 หัวข้อ เคมีอินทรีย์เบองตื้้น (Introduction to](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022012417/6171cb8522334c20db3f798c/html5/thumbnails/12.jpg)
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
![Page 13: 01403115-61 หัวข้อ เคมีอินทรีย์เบองตื้้น (Introduction to](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022012417/6171cb8522334c20db3f798c/html5/thumbnails/13.jpg)
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
![Page 14: 01403115-61 หัวข้อ เคมีอินทรีย์เบองตื้้น (Introduction to](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022012417/6171cb8522334c20db3f798c/html5/thumbnails/14.jpg)
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
![Page 15: 01403115-61 หัวข้อ เคมีอินทรีย์เบองตื้้น (Introduction to](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022012417/6171cb8522334c20db3f798c/html5/thumbnails/15.jpg)
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
![Page 16: 01403115-61 หัวข้อ เคมีอินทรีย์เบองตื้้น (Introduction to](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022012417/6171cb8522334c20db3f798c/html5/thumbnails/16.jpg)
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-
![Page 17: 01403115-61 หัวข้อ เคมีอินทรีย์เบองตื้้น (Introduction to](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022012417/6171cb8522334c20db3f798c/html5/thumbnails/17.jpg)
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