เคมีอินทรียchem.flas.kps.ku.ac.th/slide/slide-01403115-organic-53.pdf ·...

1

เคมอนทรย เคมอนทรย (Organic Chemistry)(Organic Chemistry)

01403115-53

โครงการจดตงสายวชาเคมโครงการจดตงสายวชาเคม

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตรคณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร

มหาวทยาลยเกษตรศาสตร กาแพงแสนมหาวทยาลยเกษตรศาสตร กาแพงแสน

หวขอหวขอ

1.1. บทนาบทนา2.2. การแบงประเภทสารอนทรย การเรยกชอการแบงประเภทสารอนทรย การเรยกชอ3.3. ปฏกรยาของสารอนทรยปฏกรยาของสารอนทรย

2

4.4. สารอนทรยประเภทตาง ๆสารอนทรยประเภทตาง ๆ55. . พอลเมอรพอลเมอร

เคมอนทรย เปนวชาทศกษาเกยวกบสารประกอบของเคมอนทรย เปนวชาทศกษาเกยวกบสารประกอบของธาตคารบอน ยกเวนเกลอคารบอเนต ไซยาไนด ธาตคารบอน ยกเวนเกลอคารบอเนต ไซยาไนด ออกไซดออกไซด

บทนา

3

สารประกอบอนทรย เชน อาหาร เครองนงหม ยา สารประกอบอนทรย เชน อาหาร เครองนงหม ยา

ชวโมเลกล สารพนธกรรม นามนเชอเพลงชวโมเลกล สารพนธกรรม นามนเชอเพลง

สารอนทรยมจานวนมากเพราะสารอนทรยมจานวนมากเพราะ

1.1. คารบอนเกดพนธะกบคารบอนเปนโซตรง โซกง หรอวงคารบอนเกดพนธะกบคารบอนเปนโซตรง โซกง หรอวง

2.2. อะตอมของคารบอนเกดพนธะโควาเลนต พนธะเดยว อะตอมของคารบอนเกดพนธะโควาเลนต พนธะเดยว พนธะคและพนธะสาม เนองจากเกดไฮบรไดเซชนแบบ พนธะคและพนธะสาม เนองจากเกดไฮบรไดเซชนแบบ

4

พนธะคและพนธะสาม เนองจากเกดไฮบรไดเซชนแบบ พนธะคและพนธะสาม เนองจากเกดไฮบรไดเซชนแบบ sp spsp sp22 spsp33

3.3. คารบอนเกดพนธะกบอะตอมอนได เชน คารบอนเกดพนธะกบอะตอมอนได เชน O N F BrO N F Br

sp3 hybridizationCH4

sp2 hybridizationC2H4

5

sp hybridizationsp hybridizationC2H2

การเขยนสตรโครงสรางการเขยนสตรโครงสราง11. . แบบจด แบบจด (electron dot structure)(electron dot structure)

22. . แบบ แบบ extended structureextended structure.H H H H

6

.H-C-C-C-C-H-H

H

H H H- - -

- - - -

33. Condensed structure. Condensed structureCHCH4 4 CHCH33CHCH22CHCH22CHCH33

44. Skeletal structure. Skeletal structureCH3 CH3 CH3

CH2CH3 CH3

CH3

2

11. Aliphatic . Aliphatic สารประกอบท สารประกอบท C C ตอเปนโซตรงโดยมพนธะแบบใดกไดตอเปนโซตรงโดยมพนธะแบบใดกได

22. Alicyclic . Alicyclic สารประกอบท สารประกอบท C C ตอกนเปนวงตอกนเปนวง

33. Aromatic . Aromatic สารประกอบท สารประกอบท CC ตอกนเปนวงมจานวน ตอกนเปนวงมจานวน pi e pi e เปน เปน 44n+n+22

44 Heterocyclic Heterocyclic สารประกอบท สารประกอบท CC ตอกนเปนวงและมอะตอมของธาตตอกนเปนวงและมอะตอมของธาต

การแบงประเภทของสารอนทรยการแบงประเภทของสารอนทรย

7

44. Heterocyclic. Heterocyclic สารประกอบท สารประกอบท CC ตอกนเปนวงและมอะตอมของธาตตอกนเปนวงและมอะตอมของธาตอนเชน อนเชน N O S N O S อยในวงอยในวง

สารทมเฉพาะ สารทมเฉพาะ C C และและ H H เปนองคประกอบเรยกวา เปนองคประกอบเรยกวา HydrocarbonHydrocarbon

สารทง สารทง 44 กลมอาจแบงตามหมฟงกชนนลดงนกลมอาจแบงตามหมฟงกชนนลดงน

ชนดชนด หมฟงกชนนลหมฟงกชนนล สตรทวไปสตรทวไปalkanealkane RR--CHCH22CHCH22--RR

alkenealkene CCCC RR--CHCHCHCH--RR

alkynealkyne CCCC

alcoholalcohol --OHOH (hydroxyl) (hydroxyl) RR--OHOH

Alkyl halideAlkyl halide --XX (halide)(halide) RR--XX

Functional groupsFunctional groups

8

Alkyl halideAlkyl halide XX (halide)(halide) RR XX

EtherEther --OO-- RR--OO--RR

AldehydeAldehyde --COHCOH RR--COHCOH

KetoneKetone --COCO-- ((carbonyl)carbonyl) RR--COCO--RR

Carboxylic acidCarboxylic acid --COOHCOOH (carboxyl)(carboxyl) RR--COOHCOOH

EsterEster --COOCOO-- RR--COOCOO--RR

AmineAmine --NHNH22 (amino)(amino) RR--NHNH22

การเรยกชอสารอนทรยการเรยกชอสารอนทรย

11. . ชอสามญ ชอสามญ ((common name)common name) เปนชอทเรยกทวไป ตามแหลงทพบ สมบตเปนชอทเรยกทวไป ตามแหลงทพบ สมบต22. . ชอตามระบบ ชอตามระบบ IUPAC (international union of pure and IUPAC (international union of pure and

9

applied chemistry) applied chemistry) มหลกดงนมหลกดงน22..11 เลอกโซคารบอนทยาวทสดเปนโซหลก ถามหมเลอกโซคารบอนทยาวทสดเปนโซหลก ถามหม

ฟงกชนนลตองเกาะบนโซหลกฟงกชนนลตองเกาะบนโซหลก22..22 จานวนอะตอมคารบอนในโซหลกใหใชคานาหนาจานวนอะตอมคารบอนในโซหลกใหใชคานาหนา

ดงนดงน

คานาหนาจานวนคารบอน

จานวน จานวน CC คานาหนาคานาหนา จานวน จานวน CC คานาหนาคานาหนา

11 methmeth 66 hexhex22 etheth 77 hepthept

10

etet eptept33 propprop 88 octoct44 butbut 99 nonnon55 pentpent 1010 decdec

22..33 ลงทายชอสารเพอบอกชนดของสารนนลงทายชอสารเพอบอกชนดของสารนน

22..44 ระบตาแหนงทมหมฟงกชนนลเกาะเปนตวเลขใหมระบตาแหนงทมหมฟงกชนนลเกาะเปนตวเลขใหม

ตวเลขนอยทสดตวเลขนอยทสด

22..55 ถามหมของอะตอมทเกาะกบโซหลกหรอมหมถามหมของอะตอมทเกาะกบโซหลกหรอมหม

การเรยกชอการเรยกชอ

11

ฟงกชนนลซา ใหใชคา ฟงกชนนลซา ใหใชคา di tri tetra di tri tetra แทนจานวนหม แทนจานวนหม

2 3 42 3 4 หมทซาและระบตาแหนงคารบอนดวยหมทซาและระบตาแหนงคารบอนดวย

22..66 ในกรณทมหลายหมทแตกตางกนใหเรยงลาดบในกรณทมหลายหมทแตกตางกนใหเรยงลาดบ

ตวอกษรภาษาองกฤษโดยไมนบคานาหนาเชน ตวอกษรภาษาองกฤษโดยไมนบคานาหนาเชน

di tri tetra sec tert di tri tetra sec tert ยกเวนยกเวน cyclo iso neocyclo iso neo

22..7 7 ในกรณสารทเปนวง ใหเรมนบคารบอนในวงทมหมในกรณสารทเปนวง ใหเรมนบคารบอนในวงทมหมฟงกชนลเกาะอยเปนตาแหนงท ฟงกชนลเกาะอยเปนตาแหนงท 1 1 เสมอ และใชคาวา เสมอ และใชคาวา cyclo cyclo นาหนานาหนา

12

3

ประเภทประเภท โครงสรางโครงสราง ตวอยางตวอยาง ชอชอ

AlkaneAlkane RRHH CHCH33CHCH22CHCH22CHCH22CHCH22CHCH33 hexanehexane

AlkeneAlkene CHCH22CHCHCHCH22CHCH22CHCH33 11--pentenepenteneCCCC

ตวอยางการเรยกชอตวอยางการเรยกชอ

13

AlkyneAlkyne CCC C CHCH33CCCCHCCH22CHCH22CHCH22CHCH22CHCH33 22--octyneoctyne

AlcoholAlcohol RROHOH CHCH33CHCH22CHCH22CHCH22OHOH 11--butanolbutanol

AmineAmine RRNHNH22 CHCH33CHCH22CHCH22NHNH2211--aminopropaneaminopropane

ประเภทประเภท โครงสรางโครงสราง ตวอยางตวอยาง ชอ ชอ IUPACIUPAC

Alkyl halideAlkyl halide RRXX CHCH33CHCH22CHCH22CHCH22CHCH22CHCH22BrBr 11--bromohexanebromohexane

EtherEther RRO O RR CHCH33O O CHCH22CHCH22CHCH3311--methoxypropanemethoxypropane


14

33 22 22 33

AldehydeAldehyde ButanalButanal

((Butyraldehyde)Butyraldehyde)

KetoneKetone 33--hexanonehexanone(Ethyl propyl (Ethyl propyl ketone)ketone)

RCCHH

O

RCCRR

O

CHCH33CHCH22CHCH22CHCH

O

CHCH33CHCH22CCHCCH22CHCH22CHCH33

O

ประเภทประเภท โครงสรางโครงสราง ตวอยางตวอยาง ชอชอ

Carboxylic Carboxylic acidacid

Butanoic acidButanoic acid

(butyric acid)(butyric acid)RCCOHOH

OCHCH33CHCH22CHCH22CCOHOH

O


15

EsterEster Methyl butanoateMethyl butanoate

(methyl butyrate)(methyl butyrate)

AromaticAromatic Ar Ar HH ethylbenzeneethylbenzene

PhenolPhenol Ar Ar OHOH 44--chlorophenolchlorophenol

RCCOROR

OCHCH33CHCH22CHCH22CCOCHOCH33

O

CCHH22CHCH33

OOHHClCl

ปฏกรยาของสารอนทรยปฏกรยาของสารอนทรย

การเกดปฏกรยาเคมของสารตองคานงถงการเกดปฏกรยาเคมของสารตองคานงถง

11. . ประเภทการแตกพนธะประเภทการแตกพนธะ

22. . ลกษณะของตวเขาทาปฏกรยาลกษณะของตวเขาทาปฏกรยา

16

33. . ปฏกรยาทเกดปฏกรยาทเกด

ประเภทการแตกพนธะ มการแตกพนธะ มการแตกพนธะ 2 2 แบบแบบ

11. Homolytic cleavage. Homolytic cleavage แตกแบบแยกเทากนได อนมลแตกแบบแยกเทากนได อนมลอสระ อสระ ((free free radicalal))

AB A B+

17

22. Heterolytic cleavage. Heterolytic cleavage แยกไมเทากนไดประจบวก และลบแยกไมเทากนไดประจบวก และลบ

ClCl Cl Cl+

AB

AB A B+

AB A B+

ลกษณะของตวเขาทาปฏกรยาลกษณะของตวเขาทาปฏกรยา

ตวเขาทาปฏกรยาม ตวเขาทาปฏกรยาม 33 ชนดชนด

11. Nucleophile. Nucleophile สารทใหอเลกตรอน สารทใหอเลกตรอน 1 1 คแกสารอน คแกสารอน

ไดแก ไดแก Lewis base Lewis base เชน เชน OHOH , CN, CN , NH, NH33, R, R--OH , ROOH , RO

18

33

22. Electrophile. Electrophile สารทตองการหรอขาดอเลกตรอน สารทตองการหรอขาดอเลกตรอน 1 1 คค

Lewis acid Lewis acid เชน เชน HH33OO++ , BF, BF33 , AlCl, AlCl3333. Free radical. Free radical อะตอมหรอหมอะตอมทมอเลกตรอนเดยว อะตอมหรอหมอะตอมทมอเลกตรอนเดยว วองไวในการทาปฏกรยา เชน วองไวในการทาปฏกรยา เชน CHCH3 3 ClCl

4

ประเภทของปฏกรยาทเกด11. Substitution reaction. Substitution reaction

อะตอมหรอหมอะตอมทเกาะกบ อะตอมหรอหมอะตอมทเกาะกบ C C ถกแทนทถกแทนท

CHCH33CHCH22Br + OHBr + OH CHCH33CHCH22OH + Br OH + Br

22CHCH33OH + OH + 22NaNa 22CHCH33ONa + HONa + H22

19

33 33 22

22. Addition reaction. Addition reaction

การเพมอะตอมหรอหมอะตอมในสารทไมอมตวการเพมอะตอมหรอหมอะตอมในสารทไมอมตว

CHCH22=CH=CH22 + Br+ Br22 BrBrCHCH22CHCH22BrBr

CHCH33CH=CHCH=CH22 + HBr + HBr CHCH33CHCHCHCH22

Br HBr H

33. Elimination reaction. Elimination reaction

การกาจดอะตอมหรอหมอะตอมทเกาะตดอยกบอะตอมทการกาจดอะตอมหรอหมอะตอมทเกาะตดอยกบอะตอมทตดกนตดกน

OH

20

CH3CCH3

HCH3CCH2

H

แอลเคน แอลเคน (Alkane)(Alkane) อะตอมครบอนเกาะกนดวยพนธะเดยวมกเรบกวาไฮโดรคารบอนชนดอมตว หรอพาราฟน (paraffin)

สตรทวไป Cn H2n+2 (n = 1, 2, 3,...)

โครงสรางทเลกทสดคอ CH4 (methane)

21

ถดคอ C2H6 , C3H8, C4H10 ,,... ซงจะมสตรโมเลกลตางกน -CH2- เสมอ เรยกชดของสารวา "Homologous series" และเรยกสารแตละตววา "homolog"

การจดเรยงตวคารบอนใน alkane1. straight chain alkane (normal alkane)

CH3-CH2-CH2-CH3 CH3-CH2-CH2-CH2-CH3

2. branched - chain alkane

CH3 CH3

CH3

22

CH3 CH3

CH3

CH3 CH3

CH3

3. Cyclic (cycloalkane)

alkane ทม C 4 อะตอมขนไป เขยนโครงสรางได > 1 แบบเรยก isomer

isomer : สารทมจานวนและชนดอะตอมเหมอนกน แตการจดเรยงตางกน

CH3-CH2-CH2-CH3 CH3

23

C 3 C 2 C 2 C 3 C 3

n- butane CH3- CH-CH3

iso-butane

CH3CCH3

CH3

CH3

neo-pentane

สมบตทางกายภาพสมบตทางกายภาพ

-- alkane alkane เปนโมเลกลไมมขว เปนโมเลกลไมมขว Van der WaalsVan der Waals

ท ท Temp Temp 2525 C C ความดน ความดน 1 1 atm. atm.

alkane alkane โซตรงม โซตรงม C = C = 11--4 4 อะตอม อะตอม มสถานะเปนมสถานะเปน gasgas

24

gg

55--1717 อะตอมอะตอม liquidliquid

> > 1818 อะตอมอะตอม solidsolid

5

การเรยกชอ Alkaneสตรสตร ชอ ชอ IUPACIUPAC

CHCH44 methanemethane

CHCH3 3 CHCH33 ethaneethane

CHCH33CHCH22CHCH33 propanepropane

25

p pp pCHCH33CHCH22CHCH22CHCH33 butanebutane

33--methylpentanemethylpentane

cyclopentanecyclopentane

CH3CH2CHCH2CH3

CH3

หมอลคลหมอลคล

อลเคนทขาด อลเคนทขาด HH หนงอะตอม การเรยกชอ เหมอน หนงอะตอม การเรยกชอ เหมอน alkane alkane ตดทายเสยง ตดทายเสยง --ane ane เปลยนเปนเปลยนเปน ––ylyl เชนเชน

CHCH44 CHCH3 3 = = methylmethyl

26

44 3 3 yy

CHCH33CHCH3 3 CHCH33CHCH22 = = ethylethyl

การเตรยมการเตรยม alkanealkane

1.1. จากการกลนปโตรเลยม จากการกลนปโตรเลยม 2.2. จากปฏกรยาจากปฏกรยา

CH CH + H CH CHPt or Pd

27

CH2CH2 + H2 CH3 CH3

2CH3CH2Br + 2Na CH3CH2CH2CH3 + 2NaBrheat pressure

สารทแยกจากปโตรเลยมสารทแยกจากปโตรเลยม

bp bp CC compositioncomposition fractionfraction usesuses3030 CC11--CC44 gasgas gaseous fuelgaseous fuel

3030--6060 CC55--CC77 petroleum etherpetroleum ether solventsolvent

7070--150150 CC66--CC99 gasolinegasoline motor fuelmotor fuel

28

150150--300300 CC1010--CC1616 kerosinekerosine jet fuel, diesel oiljet fuel, diesel oil

300300 CC1616--CC1818 gas oilgas oil diesel oildiesel oil

-- CC1818--CC2020 wax oilwax oil lubricant oillubricant oil

-- CC2121--CC4040 paraffin waxparaffin wax candle, wax papercandle, wax paper

-- CC4040 residuumresiduum roofing tar, water roofing tar, water proofing, asphaltproofing, asphalt

11. . IInitial step nitial step เกด แรดคอล เกด แรดคอล (radicals)(radicals)

11. Halogenation (. Halogenation (ปฏกรยาการแทนทดวยแฮโลเจนปฏกรยาการแทนทดวยแฮโลเจน))

CHCH4 4 + Cl+ Cl22 CHCH33Cl + HClCl + HCl

มขนตอนดงนมขนตอนดงน

ปฏกรยาของปฏกรยาของ alkanealkane

29

ClCl22 หรอ หรอ ClCl--ClCl 2 2 Cl Cl

22. Chain propagation . Chain propagation ขนขยายลกโซขนขยายลกโซ

Cl Cl + CH+ CH44 CHCH33 + H+ H--ClCl

methyl radicalmethyl radical

CHCH33 + Cl+ Cl--Cl Cl CHCH33Cl + Cl Cl + Cl

h หรอ

33. Chain termin. Chain terminationation ขนหยดปฎกรยาขนหยดปฎกรยาCl + Cl + ClCl ClCl22CHCH33 + + CHCH33 CHCH33--CHCH33

CHCH33 + Cl+ Cl CHCH33ClCl..

30

22. . ปฏกรยาออกซเดชนปฏกรยาออกซเดชน((oxidation)oxidation)

CC88HH18 18 (l) + (l) + 2525//2 2 OO22 88COCO2 2 (g) + (g) + 99HH22O (l)O (l)

HH00 = = --55..48 48 XX10103 3 kJkJ

6

33. . ปฏกรยาการขจดไฮโดรเจน ปฏกรยาการขจดไฮโดรเจน ((dehydrogenation) dehydrogenation)

CHCH33 CHCH3 3 CHCH22 CHCH2 2 + H+ H22500C

Cr2O3

ปฏกรยาของไซโคลอลเคนปฏกรยาของไซโคลอลเคน

31

ฏฏ

+ Br2

300C Br + HBr

สารอนทรยทมพนธะคในโมเลกล เปน Hydrocarbon ทไมอมตว อาจเรยกวา Olefins ไมมขว

สตรทวไป CnH2n n 2

แอลคน แอลคน ((Alkene)Alkene)

32

n 2n

การเรยกชอ Alkene

สตรสตร ชอสามญชอสามญ ชอ ชอ IUPACIUPAC

CHCH22CHCH22 ethyleneethylene ethaneethane

CHCH33CHCHCHCH22 propylenepropylene propenepropene

33

CHCH33CHCH22CHCHCHCH22 ButyleneButylene 11--butenebutene

CHCH33CHCH CHCHCHCH33 -- 22--butenebutene

-- 33--methylmethyl--22--pentenepenteneCH3CH2CCHCH3

CH3

ไอโซเมอรButene มไอโซเมอรชนดโครงสราง (structural isomer) คอ

1-buteneCH3CH2CHCH2

CH3CHCHCH3 2-methylprpene (Isobutene)H3C

CH3CCH2

34

cis-2-butene trans-2-buteneH3C CH3

H HH3C H

H CH3CC CC

2-butene

ไอโซเมอรชนดเรขาคณต (Geometrical isomer)

y p p ( )

วธเตรยม Alkene

ใชปฏกรยา ใชปฏกรยา elimination elimination เชนเชน

กรด (acid) : H SO H POCH3CH2OH CH2 = CH2 + H2O

, acid

35

กรด (acid) : H2SO4 , H3PO4

CH3CH2 C CH

HH

Br

HKOH

C2H5OHCH3CH2CH = CH2+ KBr + H2O

ปฏกรยาของ Alkeneเปนปฏกรยา เปนปฏกรยา additionaddition

CC + YZ CCY Z

Alkene เปน ‘nucleophile’ เกดปฏกรยา electrophilic addition

36

p ฏ pโดย YZ เปนสารตางๆ ดงน

1 Addition of halogen = Halogenation

X2 = Cl2, Br2

CC + X2 CCX X

7

Example :CH3CH = CH2 + Br2 CH3 - CH – CH2

Br

Br

CCl4

CH3 - C = CH2 + Br2CH3 CCl4

2. Catalytic hydrogenation = Hydrogenation

37

Pt / Pd / NiCC + H2 CCH H

3. addition of unsymmetrical reagent (HZ)HZ : HBr, HI, HCl, H2SO4, H2O, HOCl

CC + HZ CCH Z

Markovnikov’s rule (Vladimar Vassilyevich Markovnikov)

“การรวมตวของ alkene กบ HZ ประจบวก (H+) จะเขาเกาะกบ carbon ทมพนธะค ( C=C ) ตวทม Hมากทสด”

38

มากทสด

CCH2 + HClH3CH3C CCH2

Cl H

H3CH3C

แอลไคน (Alkyne)ไฮโดรคารบอนไมอมตว เกดพนธะสามสตรทวไป : CnH2n-2 เมอ n 2

การเรยกชอ

39


CHCHCHCH acetyleneacetylene ethyneethyne

CHCH33CHCH22CCCHCH -- 11--butynebutyne

CHCH33CC CCCHCH33 -- 22--butynebutyne

การเกด alkyneAcetylene หรอ ethyne เกดจากปฏกรยาระหวางหนปนและถานหน

CaCO3 CaO + CO2

CaO +3C CaC2 + CO

40

CaC2 +2H2O HC CH + Ca(OH)2

Alkyne อนเตรยมจาก acetylene เชน HC CH + Na+NH2

HC CNa+ + NH3

HC CNa+ + CH3Br HC CCH3 + HBr

X2 = Cl2 , Br2 , I2 , F2

1. Addition of halogen

ปฎกรยาของ Alkyne

HCCH + Cl2 HC CH + Cl2 - CCClCl

Cl Cl

ClCl

2. Addition of hydrogen

41

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

-- สารทคารบอนตอกนเปนวงอยในระนาบเดยวกน สารทคารบอนตอกนเปนวงอยในระนาบเดยวกน

มจานวน มจานวน อเลกตรอน อเลกตรอน 44n+n+2 2 เมอเมอnn = = 11, , 22, , 33…..….. และและอเลกตรอนเหลานไมอยประจาท อเลกตรอนเหลานไมอยประจาท

-- สารทรจกดคอ เบนซน สารทรจกดคอ เบนซน ((benzene Cbenzene C HH ) ) ม ม 66 ee

อะโรมาตก อะโรมาตก ((aromatic)aromatic)

42

-- สารทรจกดคอ เบนซน สารทรจกดคอ เบนซน ((benzene, Cbenzene, C66HH66) ) ม ม 66 ee โครงสรางของโมเลกลแบบโครงสรางของโมเลกลแบบ Kekule Kekule เปนดงนเปนดงน

bond

bond

8


chlorobenzenechlorobenzene chlorobenzenechlorobenzeneCl


43

TolueneToluene methylbenzenemethylbenzene

pp--xylenexylene 11,,44--dimethylbenzenedimethylbenzene

anilineaniline aniline aniline

aminobenzeneaminobenzene

CH3

CH3H3C

NH2

เบนซนทมหมแทนท 2 หม บอกตาแหนงการแทนท ดงน1. ใชตวเลขบอกตาแหนง

Cl

Br1

2

3

65

4

O2NF

44

1-bromo-3-chloro benzeneCl4

2. บอกตาแหนงดวย ortho-, meta-, para-

ortho- หรอ o para- หรอ pmeta- หรอ m

เบนซนทมหมแทนท มาเกาะมากกวา 2 หม ตองบอก

O2NF

1-fluoro-2-nitrobenzene(o-fluoronitrobenzene)

Cl

Cl1,4-dichlorobenzene(p-dichlorobenzene)

45

ตาแหนงดวยตวเลข

3,4-dinitrobenzoic acid

COOH

NO2

NO2

H3C

NO2

NO2

3,5-dinitrotoluene

ปฏกรยาปฏกรยาAromatic substitution reactionAromatic substitution reaction

NO2Cl2

FeCl3

NO2

ClCl

46

ClCl2

FeCl3

ClNO2

Cl

NO2

+

ortho, para direction: ortho, para direction: NHNH22, , OR, OR, OH, OH, OCOR, OCOR, R, R, XXmeta direction: meta direction: NONO22, , CN, CN, SOSO33H, H, CHO, CHO, COR, COR, COOH, COOH, COORCOOR

แอลกอฮอล ฟนอลและอเทอรแอลกอฮอล ฟนอลและอเทอรสตรทวไป แอลกอฮอล แอลกอฮอล ฟนอลฟนอล อเทอร อเทอร

ROH RROORROH

alcohol แบงเปน 3 ชนด1. primary alcohol (1) CH 2 OHR

47

2. secondary alcohol (2) CH OHRR

3. tertiary alcohol (3) C OHRR

R

CH 2 CH 2OH OH

CH 2 CH OH OH

CH 2OH

อาจม OH มากกวา 1 หม

การเรยกชอสตรสตร ชอสามญชอสามญ ชอ ชอ IUPACIUPAC

CHCH33OHOH Methyl alcoholMethyl alcohol methanolmethanol

CHCH33CHCH22OHOH Ethyl alcoholEthyl alcohol ethanolethanol

48

CHCH33CHCH22CHCH22CHCH22OHOH nn--butyl alcoholbutyl alcohol 11--butanolbutanol

CHCH33CHCHCHCH22OHOH

CHCH33

isobutyl alcoholisobutyl alcohol 22--methylmethyl--11--propanolpropanol

CHCH33CHCHCHCH22CHCH33

OHOHss--butyl alcoholbutyl alcohol 22--butanolbutanol

9

การเตรยม alcohol1. Hydration of alkene

การเตมเปนไปตาม Markovnikov’s rule

CH3CHCH2 + H2O H2SO4 CH3CHCH2

OH H

49

2. Hydrolysis of alkyl halideCH3CH2CH2Br + OH CH3CH2CH2OH + Br

3. การเตรยมเมทานอล

CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)350C200 atm, ZnO

เอทานอล เตรยมจากการหมก

1. ปฏกรยากบโลหะ

โลหะอน = K Mg Al

CH 3OH + Na CH 3ONa + H 22/1

sodium methoxide½

ปฏกรยา

50

potassium t-butoxideCH 3

OHCH 3 CCH 3

+ KCH 3

OKCH 3 CCH 3

H 22/1+ ½

2. Dehydrationacidheat H2CCH2 CH3CH2OH + H2O

ความวองไวของ ROH : 3 2 1

3. ปฏกรยากบ hydrogen halide

51

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

4. EsterificationCH 3CH 2OH CH 3 OHC

O + 2conc H SO4

ความวองไวของ ROH : CH3OH 1 2 3CH 3 OC

O CH 3CH 2 + H2O

5. oxidation O K C O

O

52

CH3CH2OH

CH3CCH3

O KMnO4 CH3CHCH3

OH

ROH3 ไมเกดปฏกรยา

CH3CHK2Cr2O7 CH3COH

อเทอร (Ether)สตรทวไป สตรทวไป RROORR RROOAr ArAr ArOOArAr

สตรสตร ชอสามญชอสามญ ชอ ชอ IUPACIUPACCHCH33OOCHCH33 Dimethyl etherDimethyl ether methoxymethanemethoxymethane


53

CHCH33CHCH22OOCCHH33 Methyl ethylMethyl ethyl etherether methoxyethanemethoxyethane

CHCH3 3 OOCHCH22CHCH22CHCH33 Methyl propyl etherMethyl propyl ether 11--methoxypropanemethoxypropane

Methyl phenyl etherMethyl phenyl ether methoxybenzenemethoxybenzene

Diphenyl etherDiphenyl ether phenoxybenzenephenoxybenzene

OCH3

O

การเตรยม1. Dehydration of alcohol

CH3CH2OH + HOCH2CH3 140C2H SO4 CH3CH2OCH2CH3

+ H2O2. Alkoxide + alkyl halideCH ONa + CH CH Cl CH CH OCH + N Cl

54

CH3O Na + CH3CH2Cl CH3CH2OCH3 + NaCl

ปฏกรยาROR + conc HI ROH + RI

10

PhenolPhenol

สตรสตร ชอสามญชอสามญ ชอ ชอ IUPACIUPACCarbolic acidCarbolic acid phenolphenol

-- oo--nitrophenolnitrophenol


OH

55

oo nitrophenolnitrophenol

-- 22,,44--dinitrophenoldinitrophenol

OHNO2

OHNO2NO2

ปฏกรยา OH + Na ONa + H2O

สารอนทรยทมแฮโลเจนปนองคประกอบ สารอนทรยทมแฮโลเจนปนองคประกอบ สตรทวไป สตรทวไป RR--XX

แอลคลแฮไลดแอลคลแฮไลด (Alkyl Halides)(Alkyl Halides)

แบงเปน 3 ประเภท1 Primary alkyl halide

56

1. Primary alkyl halide2. Secondary alkyl halide3. Secondary alkyl halide

RCXH

H RCXR

HRCX

R

R11 RXRX 22 RXRX 33 RXRX

การเรยกชอการเรยกชอ สตรสตร ชอสามญชอสามญ ชอ ชอ IUPACIUPAC

CHCH33CHCH22ClCl Ethyl chlorideEthyl chloride chloroethanechloroethane

isopropyl isopropyl bromidebromide

22--bromopropanebromopropaneCHCH33CHCHCHCH33

BrBr

57

bromidebromide

butylbromidebutylbromide 11--bromobutanebromobutane

ss--butylbromidebutylbromide 22--bromobutanebromobutane

tt--butylbromidebutylbromide 22--bomobomo--22--methylbutanemethylbutane

CHCH33CHCH22CHCH22CHCH22BrBr

CHCH33CHCHCHCH22CHCH33BrBr

CHCH33C(CHC(CH33))22BrBr

ปฏกรยาปฏกรยา

เปนปฏกรยาการแทนทดวยนวคลโอไฟล เปนปฏกรยาการแทนทดวยนวคลโอไฟล ((Nucleophilic substitution, SNucleophilic substitution, SNN22))

NuNu ++ RRX X RRNu + X Nu + X

58

เชนเชน

CC22HH55Cl + OHCl + OH CC22HH55OH + Cl OH + Cl

CHCH33I + CHI + CH33CHCH22ONa ONa CHCH33OCHOCH22CHCH3 3 + + NaINaINHNH33 + RCl + RCl RNHRNH22 + HCl + HCl RX + Mg RX + Mg R Mg X (Grignard reagent)R Mg X (Grignard reagent)

สารประกอบคารบอนลอลดไฮดและคโตน (Aldehyde and ketone)

R-C-HllO

R-C-R'llO

Aldehyde Ketone

59

Aldehyde Ketone

สมบตและปฏกรยาของ aldehyde และ ketone คลายกนแต


formaldehydeformaldehyde methanalmethanal

acetaldehydeacetaldehyde ethanalethanal

การเรยกชออลดไฮด

OHCH

OCH CH

60

propionaldehydepropionaldehyde propanalpropanal

--chlorobutyraldehydechlorobutyraldehyde 33--chlorobutanalchlorobutanal

benzenecarbaldehydebenzenecarbaldehyde benzaldehydebenzaldehyde

OCH3CHCH2CH

Cl

CH3CHO

CH3CH2CH

CHO

11


acetoneacetone propanonepropanone

methyl ethyl ketonemethyl ethyl ketone 22--butanonebutanone

OCH3CCH3

OCH C CH CH

การเรยกชอคโตน

61

diethyl ketonediethyl ketone 33--pentanonepentanone

secsec--butyl ethyl ketonebutyl ethyl ketone 44--methylmethyl--33--hexanonehexanone

CH3CCH2CH3

OCH3CH2CCH2CH3

OCH3CH2CCHCH2CH3

CH3

การเตรยมอลดไฮด

1. Oxidation of primary alcohols

R-CH2OH R-C-HllO

[O]

1o alcohol aldehyde

62

1 alcohol aldehyde

Oxidizing agent ทใช

- Pyridinium chlorochromate ( PCC ) ใน CH2Cl2[ C5H5NH+CrO3Cl- / CH2Cl2 ]

การเตรยมคโตน

1. Oxidation of secondary alcohols

R-CH-R' R-C-R'OH [O] llO

2o alcohol ketone

63

2 alcohol ketone

Oxidizing agent ทใช1. K2Cr2O7 , H+ , ∆2. CrO3 , H+ , ∆3. KMnO4 , H+ , H2O

ปฏกรยาปฏกรยา

ปฏกรยากบ ปฏกรยากบ grignard reagentgrignard reagent

R C RO

+ RMgXRC HO

RC HOMgX

RRCH + Mg(OH)X

OH

R

64

RC R

ปฏกรยาออกซเดชนปฏกรยาออกซเดชน

Cr2O72-/H+

RC HO

RC OHO

กรดคารบอกซลกและเอสเทอร(Carboxylic acids)

สตรทวไปของกรดคารบอกซลก R-COOH , Ar-COOHสตรทวไปของเอสเทอร RCOOR

65

- กรดคารบอกซลกเปนกรดออน- เอสเทอรสวนใหญเปนของเหลวทระเหยงายและมกลนหอม


Formic acidFormic acid Methanoic acidMethanoic acid

Acetic acidAcetic acid Ethanoic acidEthanoic acid

OHCOH

OCH C OH

การเรยกชอกรด

66

Butyric acidButyric acid Butanoic acidButanoic acid

Benzoic acidBenzoic acid Benzoic acidBenzoic acid

CH3COH

OCH3CH2CH2COH

COOH

12


Methyl acetateMethyl acetate Methyl methanoateMethyl methanoate

Eth l t tEth l t t Eth l th tEth l th tO

การเรยกชอเอสเทอร

CH3COCH3

O

67

Ethyl acetateEthyl acetate Ethyl ethanoateEthyl ethanoate

Methyl formateMethyl formate Methyl methanoateMethyl methanoate

Methyl benzoateMethyl benzoate Methyl benzoateMethyl benzoateHCOCH3

O

COCH3

O

CH3COCH2CH3

O

ปฏกรยาของกรดคารบอกซลก

1. Salt formation

R-COOH + H2O H3O+ + RCOO-

ทาปฏกรยากบโลหะ เชน Zn ใหเกลอ carboxylate

68

และ H2

2R-COOH + Zn (R-COO-)2Zn2+ + H2

เชน2CH3COOH + Zn (CH3COO)2Zn + H2

acetic acid zinc acetate

2. Reduction to alcohollithium aluminium hydride (LiAlH4) ได 1

o alcohol

R-C-OH + LiAlH4 R-CH2OHetherH2O

llO

1 LiAlHllOเชน

69

CH3CH2-C-OH CH3CH2CH2OH1. LiAlH42. H2O

ll

3 Esterification

R-C-OH + R'-OH R-C-OR' + HOHllO llO

การเตรยมเอสเทอร1. Esterification

RCOH O

+ ROH H+RCOR

O+ H2O

O

70

CH3CH2COH O

+ CH3OHH+

OC HO

+ CH3OH H+

ปฏกรยาของ ESTER1. Saponificationเอสเทอรของไขมน นามน ทาปฏกรยากบเบส (NaOH) ใหเกลอ โซเดยมของกรดไขมน สบ

OOH O

71

RCONa + ROHRCOR + NaOH H2O

เชน

CH3CONa O

+ CH3CH2OH

CH3COCH2CH3

O+ NaOH

H2O

ethyl acetatesodium acetate

2. Acidic hydrolysis

RCOH O

+ ROHRCORO

+ H2OH+

CH3COCH2CH3

O+ H2O

H+CH3COH

O+ CH3CH2OH

th l t t

72

ethyl acetate

3. reduction

CH3CH2COH O

+ CH3OHLiAlH4CH3CH2COCH3

O

13

เอไมด (Amides)


formamideformamide methanamidemethanamide

HCNH2

O

73

acetamideacetamide ethanamideethanamide

NN--methylacetamidemethylacetamide NN--methylethanamidemethylethanamide

N,NN,N--dimethylacetamidedimethylacetamide N,NN,N--dimethylethanamidedimethylethanamide

CH3CNH2

O

CH3CNH(CH3)O

CH3CN(CH3)2O

การเตรยม

CH3CONH4+

O+ H2O

heat CH3CNH2

O1. เผาเกลอของกรดคารบอกซลก

2. ปฏกรยาของแอมโมเนยหรอเอมนกบกรดคารบอกซลก

74

CH3COH O

+ H2OCH3CNH2

O+ NH3

CH3CCl O

+ HClCH3CNHCH3

O+ CH3NH3

ปฏกรยา reduction

CH3CNH2

OCH3COH

OLiAlH4 + H2O

เอมน (Amine)

เปนอนพนธของแอมโมเนย โดยอะตอมไฮโดรเจนถก

แทนทดวย แอลคล หรอ แอรล

R-NH2 , Ar-NH2

75

HNHH

HNRH

RNR HNRRH

ammonia primary amine secondary amine

tertiary amine

CH3NH2 (CH3)2NH (CH3)3N


Methyl amineMethyl amine aminomethaneaminomethane

Ethyl amineEthyl amine aminoethaneaminoethane

CH3NH2

CH CH NH


76

ss--butyl aminebutyl amine 2-aminobutane

Methyl butyl Methyl butyl amineamine

22--(N(N--methylamino)butanemethylamino)butane

CH3CH2 NH2

CH3CHCH2CH3

NH2

CH3CHCH2CH3

NHCH3

การเตรยม NO2

+ HCl

NH3+Cl

Fe NaOH

NH2

77

NH3 + CH3Br CH3NH3+Br

CH3NH3+Br + NH3 CH3NH2 + NH4

+Br

CH3NH2 CH3NH + NH3+ CH3BrCH3

ปฏกรยาของเอมน

1. ปฏกรยากบกรดRNH2 + H+

R2NH R2NH2+

RNH3+

+ H+

78

R3N R3NH++ H+

NH2

+ HCl

N+H3Cl-

14

พอลเมอรพอลเมอร

เปนสารโมเลกลใหญทเกดจากโมเลกลเลกทเรยกวา เปนสารโมเลกลใหญทเกดจากโมเลกลเลกทเรยกวา มอนอเมอรจานวนมากมาตอกน มนาหนกโมเลกลสง มอนอเมอรจานวนมากมาตอกน มนาหนกโมเลกลสง พบในธรรมชาตและสงเคราะหขนพบในธรรมชาตและสงเคราะหขน

79

แบงเปน แบงเปน 22 แบบแบบ

11. . พอลเมอรชนดเตม พอลเมอรชนดเตม ((addition polymer) addition polymer) มอนอเมอรชนดเดยวมอนอเมอรชนดเดยว

nCH2 CH2CH2 CH2n

22. . พอลเมอรชนดควบแนน พอลเมอรชนดควบแนน ((condensation polymer) condensation polymer)

มอนอเมอร มอนอเมอร 22 ชนดทมหมแทนทมากกวา ชนดทมหมแทนทมากกวา 11 หมเมอหมเมอเกดปฏกรยาจะมโมเลกลเลก เชนนาหรอ แอมโมเนยเกดปฏกรยาจะมโมเลกลเลก เชนนาหรอ แอมโมเนยเกดขนเกดขน

OHCC(CH(CH22))44CCOHOH

O

O+ H2N (CH(CH22))66NHNH22

80

OHCC(CH(CH22))44CCNHNH(CH(CH22))66NHNH2 2 ++ HH22OO

O

O

nOHCC(CH(CH22))44CCNHNH(CH(CH22))66NHNH22

O

O

ตวอยางพอลเมอรตวอยางพอลเมอร

มอนอเมอรมอนอเมอร พอลเมอรพอลเมอร ประโยชนประโยชน

CH2CHCH3 PolypropylenePolypropylene

81

CH2CHCl Polyvinyl chloridePolyvinyl chloride

CH2C PolystyrenePolystyrene

CF2CF2 Polytetrafluoro ethylenePolytetrafluoro ethylene ((TEFLONTEFLON))

H

ตวอยางพอลเมอรตวอยางพอลเมอรมอนอเมอรมอนอเมอร พอลเมอรพอลเมอร

C2H5OH + HCHO PhenolPhenol--formaldehydeformaldehyde

MelamineMelamine--formaldehydeformaldehyde

82

UreaUrea--formaldehydeformaldehyde

PolyurethanePolyurethane

NylonNylon

เคมีอินทรียchem.flas.kps.ku.ac.th/slide/slide-01403115-organic-53.pdf ·...

Documents