Organic chemistry

ORGANIC CHEMISTRY              DEPARTMENT OF CHEMISTRY  MAHIDOL WITTAYANUSORN SCHOOL   

เคมีอินทรีย์ 2/2554 1. เคมีอินทรยี ์ 1.1 บทนา เคมอี นิ ทรยี เ์ ป็นวชิ าทศ่ี กึ ษาสมบตั ติ ่างๆ ของสารทม่ี อี ะตอมของคารบ์ อนเป็นองค์ประกอบ หลกั โดยคาว่าอนิ ทรยี ์ มาจากคาว่า Organic หมายถงึ ร่างกาย หรอื สงิ่ มชี วี ติ ดงั นัน้ เรอ่ื งราวของ สารอนิ ทรยี เ์ ป็นเร่อื งราวท่เี ก่ยี วขอ้ งกบั สงิ่ มชี วี ติ สมยั ก่อนนักวทิ ยาศาสตรเ์ ช่อื ว่าสารอนิ ทรยี ไ์ ด้มา จากสงิ่ มชี วี ติ เท่านนั้ แต่ ฟรดิ รดิ วูหเ์ ลอร์ นักเคมชี าวเยอรมนั ไดส้ งั เคราะหส์ ารอนิ ทรยี โ์ ดยการเผา แอมโมเนียมไซยาเนตซง่ึ เป็นสารประกอบอนินทรยี ์ ปฏกิ ริ ยิ าทเ่ี กดิ ขน้ึ เป็นดงั น้ี NH4+NCO-  H2NCONH2 ปจั จุบนั นักเคมไี ด้สงั เคราะห์สารอนิ ทรยี ์ได้อย่างมากมาย และยงั ก่อให้เกดิ อุตสาหกรรม ทางด้านเคมีอีกด้วย การศึกษาสารเหล่าน้ีจาเป็นต่อการพัฒนาอุตสาหกรรมและเทคโนโลยี นอกจากน้ีในการศกึ ษาเพ่อื ใหเ้ ขา้ ใจถงึ ถงึ สมบตั จิ ะต้องเขา้ ใจพนั ธะทเ่ี กดิ ระหว่างอะตอมรปู รา่ งของ โมเลกุลอกี ดว้ ย ถงึ จะเขา้ ใจสมบตั ขิ องสารอนิ ทรยี ไ์ ดอ้ ยา่ งลกึ ซง้ึ 1.1.1 พนั ธะของคารบ์ อน คารบ์ อนเป็นธาตุทอ่ี ย่ใู นหมู่ 4A หรอื หมู่ 14 มเี วเลนซอ์ เิ ลก็ ตรอนทงั้ หมด 4 ตวั จงึ สามารถ เกดิ พนั ธะโคเวเลนซไ์ ดท้ งั้ หมด 4 พนั ธะ โดย C สามารถใชอ้ เิ ลก็ ตรอนรว่ มกนั ไดต้ งั้ แต่ 1 คู่ 2 คู่ หรอื 3 คู่ เกดิ เป็น พนั ธะเดย่ี ว (single bond) พนั ธะคู่ (double bond) หรอื พนั ธะสาม (triple bond) C C พนั ธะเดย่ี วทงั้ หมด 4 พนั ธะ พนั ธะเดย่ี ว 2 พนั ธะและพนั ธะคู่ 1 พนั ธะ พนั ธะคู่ 2 พนั ธะ C พนั ธะเดย่ี ว 1 พนั ธะและพนั ธะสาม 1 พนั ธะ สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 1

เคมีอินทรีย์ 2/2554 1.1.2 ไฮบริไดเซชนั กบั สารประกอบอินทรีย์ สารอนิ ทรยี เ์ ป็นสารโคเวเลนซท์ ม่ี รี ูปร่างต่างๆ ขน้ึ อย่กู บั การสรา้ งพนั ธะของคารบ์ อน การ พจิ ารณาว่าโครงสรา้ งของสารอนิ ทรยี ม์ โี ครงสรา้ งอยา่ งไรตอ้ งอาศยั ทฤษฏไี ฮบรไิ ดเซชนั เขา้ ช่วยใน การอธบิ ายโครงสรา้ งดงั กล่าว ซง่ึ ทฤษฎไี ฮบรไิ ดเซชนั เป็นทฤษฎที ช่ี ่วยอธบิ ายการเกดิ พนั ธะของ สารประกอบอนิ ทรยี ไ์ ดเ้ ป็นอย่างดี ซง่ึ สามารถอธบิ ายการเกดิ รูปร่างของคารบ์ อนได้ ซ่งึ ชนิดของ ไฮบรไิ ดเซชนั ทเ่ี กดิ กบั สารอนิ ทรยี ไ์ ดแ้ ก่ sp3 sp2 และ sp 1) sp3 ไฮบริดออรบ์ ิทลั เกดิ จากออรบ์ ทิ ลั 2s รวมกบั 2px 2py และ 2pz จดั ตวั ใหม่จะเกดิ เป็นพนั ธะเดย่ี ว ทงั้ หมด รปู ร่างทไ่ี ดจ้ ะเป็นทรงสห่ี น้า (tetrahedral) โดยมมี ุมระหว่างแกนทงั้ สขี องออรบ์ ทิ ลั เท่ากบั 109.5 องศาดงั รปู ตวั อยา่ งเชน่ โมเลกุล CH4 เกดิ ไฮบรไิ ดเซชนั แบบ sp3 ซง่ึ H จะนา s ออรบ์ ทิ ลั สรา้ งพนั ธะซกิ มากบั sp3 ไฮบรดิ ออรบ์ ทิ ลั ดงั รปู สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 2

เคมีอินทรีย์ 2/2554 2) sp2 ไฮบริดออรบ์ ิทลั เกดิ จากการรวมกนั ของออรบ์ ทิ ลั s ออรบ์ ทิ ลั และออรบ์ ทิ ลั p 2 ออรบ์ ทิ ลั ไดไ้ ฮบรดิ ออรบ์ ทิ ลั 3 ออรบ์ ทิ ลั ซง่ึ รปู รา่ งทไ่ี ดจ้ ะเป็นสามเหลย่ี มแบนราบ (trigonal planar) มุมทแ่ี กนของออร์ บทิ ลั ทามุมกนั 120 องศา และ p ออรบ์ ทิ ลั ทเ่ี หลอื ยงั คงอย่ใู นแนวแกนเดมิ ซง่ึ ตงั้ ฉากกบั ระนาบของ ออรบ์ ทิ ลั ทม่ี รี ูปร่างเป็นสามเหลย่ี มแบนราบ ซ่งึ ออรบ์ ทิ ลั ดงั กล่าวท่เี หลอื น้ีใชส้ าหรบั สรา้ งพนั ธะไพ (-bond) ตวั อย่างการเกิดสรา้ งพนั ธะซกิ มาของ sp2 ไฮบรดิ ออรบ์ ทิ ลั ได้แก่โมเลกุลของอที นี (C2H4) ซ่งึ คารบ์ อนกบั คารบ์ อนจะเกดิ พนั ธะซกิ มาหน่ึงพนั ธะกบั พนั ธะไพซ่งึ เกดิ จาก p ออรบ์ ทิ ลั ทไ่ี มไ่ ดเ้ กดิ ไฮบรดิ ออรบ์ ทิ ลั อกี หน่งึ พนั ธะแสดงดงั รปู สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 3

เคมีอินทรีย์ 2/2554 2) sp ไฮบริดออรบ์ ิทลั เกดิ จากการรวมกนั ของออรบ์ ทิ ลั s 1 ออรบ์ ทิ ลั และ ออรบ์ ทิ ลั p 1 ออรบ์ ทิ ลั ซง่ึ ได้ รปู รา่ งทเ่ี ป็นลกั ษณะเป็นเสน้ ตรงโดยจะเหลอื p ออรบ์ ทิ ลั 2 ออรบ์ ทิ ลั เพ่อื สรา้ งพนั ธะไพ sp ทเ่ี กดิ ขน้ึ มมี มุ ตามแนวแกนออรบ์ ทิ ลั เทา่ กบั 180 องศาดงั รปู ตวั อยา่ งโมเลกุลทง่ี า่ ยต่อการอธบิ ายการซอ้ นเหล่อื มของไฮบรดิ ออรบ์ ทิ ลั ดงั กล่าวเช่น โมเลกุลของอี ไทน์ (ethyne) มพี นั ธะซกิ มาระหว่างคารบ์ อนกบั คารบ์ อนทเ่ี กดิ จาก sp ของคารบ์ อนทงั้ สองและ p ออรบ์ ทิ ลั ท่เี หลอื จากการสรา้ งไฮบรดิ ออรบ์ ทิ ลั สองออรบ์ ทิ ลั จะเกดิ การซ้อนเหล่อื มเกดิ เป็นพนั ธะ 2 พนั ธะดงั รปู 1.1.3 การเขียนสตู รโครงสรา้ งสารประกอบอินทรยี ์ สตู รโครงสรา้ งของสารเป็นสตู รทแ่ี สดงการจดั เรยี งตวั ของอะตอมโดยการเขยี นสูตรนนั้ อาจ เขยี นไดห้ ลายแบบตวั อย่างเช่น สูตรโครงสรา้ งลวิ อสิ แบบจุด (dot structure) สูตรโครงสรา้ งลวิ อสิ แบบ dash สูตรโครงสรา้ งแบบย่อ (condensed formula) และสูตรโครงสรา้ งแบบเส้นและมุม (bond-line formula) สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 4

เคมีอินทรีย์ 2/2554 ตาราง 1.1 สตู รโมเลกุลและโครงสรา้ งของสารประกอบอนิ ทรยี บ์ างชนดิ สตู รโครงสร้าง ช่ือสาร สตู ร โครงสรา้ งลิวอิสแบบ dash โครงสรา้ งแบบ โครงสรา้ งแบบ โมเลกลุ formula ย่อ เส้นและมมุ (bond-line (condensed formula) formula) HHHH CH3CH2CH2CH3 บวิ เทน C4H10 HCCCCH หรอื HHHH CH3(CH2)2CH3 HHHH 2-เมทลิ HCCCCH บวิ เทน C5H12 H HH (CH3)2CHCH2CH3 HCH โพรพนี C3H6 H CH2=CHCH3 H HCCCH เอ C2H6O HHH CH3CH2OH OH ทานอล HH CH3CHO HCCOH เอทา C2H4O HH นาล OH HCCH H สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 5

เคมีอินทรีย์ 2/2554 สตู รโครงสร้าง สตู ร โครงสรา้ งแบบ โครงสรา้ งแบบ โมเลกลุ เส้นและมมุ ชื่อสาร โครงสรา้ งลิวอิสแบบ dash ย่อ (bond-line formula) formula (condensed O formula) OH HO กรดเอ C2H4O2 HCCOH C2H4O2 ทาโนอกิ H การเขยี นสูตรโครงสรา้ งแบบต่างๆ ดงั กล่าวมาเป็นการจดั เรยี งตวั ของอะตอมทป่ี ระกอบกนั เป็นโมเลกุลลกั ษณะ 2 มติ ิ แต่ความเป็นจรงิ อะตอมของธาตุในโมเลกุลมกี ารจดั เรยี งตวั แบบ 3 มติ ิ ดงั ตาราง 1.2 ตาราง 1.2 โครงสรา้ ง 3 มติ ขิ องโมเลกุลบางชนิด สตู ร สตู รโครงสร้าง โมเลกลุ ชื่อสาร โครงสรา้ งลิวอิสแบบ dash โครงสร้าง 3 มิติ formula HHHH บวิ เทน C4H10 HCCCCH HHHH H โพรพนี C3H6 HCCCH HHH เอ C2H6O HH ทานอล HCCOH HH สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 6

เคมีอินทรีย์ 2/2554 สตู ร สตู รโครงสร้าง โมเลกลุ ชื่อสาร โครงสร้างลิวอิสแบบ dash โครงสรา้ ง 3 มิติ formula อไี ทน์ C2H2 เบนซนี C6H6 โดยทวั่ ไปโครงสรา้ งสามมติ แิ สดงไดย้ าก ดงั นัน้ จงึ มกี ารกาหนดการวาดโครงสรา้ งสามมติ ิ เพ่อื สะดวกในบอกการจดั เรยี งตวั ของอะตอมทเ่ี กดิ ขน้ึ เช่น CH4 = ในการวาดโครงสรา้ งเพอ่ื แสดงโครงสรา้ งสามมติ โิ ดยเสน้ แสดงวา่ พนั ธะทเ่ี กดิ ขน้ึ และ อะตอมทเ่ี กาะกบั พนั ธะอยใู่ นระนาบเดยี วกบั กระดาษ เสน้ แสดงอะตอมทย่ี น่ื ออกมาจาก ระนาบกระดาษและเสน้ แสดงอะตอมทอ่ี ยดู่ า้ นหลงั ของระนาบกระดาษ 1.1.4 หลกั การเขียนกลไกการเกิดปฏิกิริยา ปฏกิ ริ ยิ าเคมคี อื การเปลย่ี นแปลงสารตงั้ ตน้ ไปเป็นสารผลติ ภณั ฑซ์ ง่ึ เกดิ ขน้ึ ผ่านกระบวนการ สลายพนั ธะและสรา้ งพนั ธะ ในการสลายพนั ธะสามารถจาแนกออกเป็น 2 แบบหลกั ๆ ไดแ้ ก่การ สลายพนั ธะแบบ Homolytic cleavage และ heterolytic cleavage 1) การสลายพนั ธะแบบโฮโมไลตกิ (Homolytic cleavage) เกดิ จากอะตอมเกดิ การสลาย พนั ธะโดยอเิ ลก็ ตรอนสองตวั ทส่ี รา้ งพนั ธะรว่ มกนั แยกออกจากกนั ไปอยทู่ อ่ี ะตอมหรอื หมขู่ องอะตอม คนละ 1 ตวั ซง่ึ เรยี กว่าอเิ ลก็ ตรอนอสิ ระ (free radical) ซง่ึ จะมสี มบตั เิ ป็นกลางไมเ่ ป็นประจบุ วกหรอื ประจุลบ ในการเขยี นลกู ศรเพ่อื อธบิ ายการสลายพนั ธะชนิดน้ีจะเขยี นลูกศรครง่ึ หวั ซง่ึ แสดงใหเ้ หน็ สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 7

เคมีอินทรีย์ 2/2554 วา่ การเคล่อื นทข่ี องอเิ ลก็ ตรอนนนั้ มกี ารเคล่อื นทข่ี องอเิ ลก็ ตรอนเพยี งแค่หน่ึงตวั เท่านนั้ ตวั อย่างการ สลายพนั ธะแบบโฮโมไลตกิ เช่น การสลายพนั ธะของ Br2 ดงั สมการ ซง่ึ โบรมนี เรดคิ ลั สามารถเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าต่อไดก้ บั โมเลกุลอ่นื ๆ และสามารถเขยี นลูกศรแสดงกลไกการ เคลอ่ื นทข่ี องอเิ ลก็ ตรอนดงั รปู ซง่ึ ปฏกิ ริ ยิ าทเ่ี กดิ ดงั แสดงเรยี กว่าปฏกิ ริ ยิ าแบบเรดคิ ลั (radical reaction) 2) การสลายพนั ธะแบบเฮเทอรโ์ รไลตกิ (Heterolytic cleavage) การสลายพนั ธะแบบน้ีจะ เกดิ จากอิเล็กตรอนท่รี ่วมพนั ธะเกิดการสลายพนั ธะโดยให้อิเลก็ ตรอนทงั้ สองตวั ให้แก่อะตอมใด อะตอมหน่ึงทงั้ สองตวั ในการแสดงลูกศรการเคล่อื นท่ขี องอเิ ลก็ ตรอนนัน้ จะใช้หวั ลูกศรปกตแิ สดง กลไกการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ า การสลายพนั ธะแบบน้ีจะไดโ้ มเลกุลหรอื อะตอมสองชนิดทม่ี ปี ระจุต่างกนั คอื อะตอมหรอื โมเลกุลทม่ี ปี ระจบุ วกเรยี กว่า “แคทไอออน” (cation) และประจุลบเรยี กว่า “แอนไอออน” (anion) ตวั อยา่ งปฏกิ ริ ยิ าทเ่ี กดิ ขน้ึ Ethoxide anion จะไปดงึ โปรตอนจาก acetone พนั ธะระหว่างไฮโดรเจนกบั คารบ์ อนแตกออกโดย อเิ ลก็ ตรอนทงั้ สองตวั ทส่ี รา้ งพนั ธะร่วมกนั ระหว่างคารบ์ อนกบั ไฮโดรเจนวงิ่ ไปทางดา้ นคารบ์ อนทงั้ สองอิเล็กตรอน สารอินทรยี ์ท่เี กิดเป็นผลิตภัณฑ์เกิดเป็นแอนไอออนเกิดข้นึ โดยประจุลบอยู่ท่ี ตาแหน่งคารบ์ อน เรยี กสารประเภทน้วี ่าคารแ์ บนไอออน (cabanion) ปฏกิ ริ ยิ าบางชนิดเม่อื เกิดการสลายพนั ธะจะเกิดคาร์โบแคทไอออน (cabocation) ซ่งึ สารอินทรยี ์ดังกล่าวมคี าร์บอนท่ีติดประจุบวกเช่น ปฏิกิรยิ าของ 2-butene รบั โปรตอนเกิด ผลติ ภณั ฑท์ เ่ี ป็นประจบุ วกทเ่ี รยี กวา่ carbocation แสดงดงั สมการ สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 8

เคมีอินทรีย์ 2/2554 และเมอ่ื พจิ ารณาอะตอมคารบ์ อนทม่ี ปี ระจุบวกพบว่ามโี ครงสรา้ งแบบแบนราบและความเสถยี รของ คาร์โบแคทไอออนแต่ละชนิดข้นึ กบั การกระจายตวั ของประจุหรอื การกระจายตวั ของอเิ ลก็ ตรอน หากพจิ ารณาในแง่ของหม่แู ทนทม่ี ผี ลอยา่ งไรในการช่วยใหค้ ารโ์ บแคทไอออนเสถยี ร เม่อื พจิ ารณา ในส่วนของออรบ์ ทิ ลั พบว่า ความหนาแน่นของอเิ ลก็ ตรอนจากพนั ธะซกิ มาท่เี กิดจากคารบ์ อนกบั ไฮโดรเจนสรา้ งพนั ธะกนั สามารถเกดิ ซอ้ นเหล่อื มบางส่วนกบั p ออรบ์ ทิ ลั ว่างของคารโ์ บแคทไอออน ทาใหค้ ารโ์ บแคทไอออนมคี วามเป็นประจุบวกน้อยลง ส่งผลใหค้ ารโ์ บแคทไอออนเกดิ ความเสถยี ร ปรากฏการณ์ทเ่ี กดิ ขน้ึ น้เี รยี กว่าการเกดิ ไฮเปอรค์ อนจุเกต (hyperconjugation) สารประกอบอกี ชนิด หน่งึ ทท่ี าใหค้ วามเป็นประจบุ วกน้อยนนั้ กค็ อื สารประกอบทม่ี พี นั ธะคสู่ ลบั พนั ธะเดย่ี วซง่ึ เรยี กโมเลกุล พวกน้ีว่าเกดิ คอนจุเกชนั (conjugation) ซง่ึ ทาให้ p ออรบ์ ทิ ลั ทส่ี รา้ งพนั ธะค่เู กดิ ซอ้ นเหล่อื มกบั p ออรบ์ ทิ ลั ของคารโ์ บแคทไอออนดงั ภาพ ออร์บิทลั ทีซ่ ้อนเหลอื่ ม p ออร์บทิ ลั ที่วา่ ง การเกดิ ไฮเปอรค์ อนจเุ กต การเกดิ คอนจเุ กชนั ระหว่างคารโ์ บแคทไอออนกบั พนั ธะคู่ ดงั นนั้ สามารถเรยี งความเสถยี รของคารโ์ บแคทไอออนไดด้ งั น้ี สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 9

เคมีอินทรีย์ 2/2554 หมู่ R แทนสารอนิ ทรยี ท์ ม่ี าเกาะกบั คารบ์ อนซง่ึ เรยี กหมเู่ หล่าน้ีว่าหม่แู อลคลิ และตาแหน่งคารโ์ บ แคทไอออนหากมหี มู่แอลคลิ มาเกาะสามตวั จะเรยี กว่า tertiary carbocation (3o-carbocation) แทนท่สี องตวั เรยี กว่า secondary carbocation (2o-carbocation) แทนท่หี น่ึงหมู่เรยี ก primary carbocation (1o-carbocation) ความเสถยี รของเรดคิ ลั กเ็ ป็นแนวโน้มเดย่ี วกบั คารโ์ บแคทไอออนคอื tertiary radical เสถยี ร กว่า secondary radical เสถยี รกวา่ primary radical ตามลาดบั ส่วน carbanions จะมคี วามเสถยี รแตกต่างจาก carbocations และ radicals หากมหี มู่ แทนทม่ี ากจะเสถยี รน้อยและหากมหี มแู่ ทนทน่ี ้อยจะมคี วามเสถยี รมาก 1.1.5 ปฏิกิริยาในเคมอี ินทรีย์ ปฏกิ ริ ยิ าทเ่ี กดิ ขน้ึ ในเคมอี นิ ทรยี น์ นั้ อาจจาแนกออกเป็น 4 ชนิดไดแ้ ก่ 1) ปฏกิ ริ ยิ าแทนท่ี (substitution reaction) เป็นปฏกิ ริ ยิ าท่เี กดิ จากการแทนทข่ี องกลุ่ม โมเลกุลหรอื อะตอมดว้ ยโมเลกุลหรอื อะตอมอ่นื ๆ ดงั ตวั อยา่ ง 2) ปฏกิ ริ ยิ าการเตมิ (addition reaction) เป็นปฏกิ ริ ยิ าทเ่ี กดิ จากสารอนิ ทรยี ท์ ป่ี ระกอบดว้ ย พนั ธะคู่ พนั ธะสาม เกดิ ปฏกิ ริ ยิ ากบั สารทเ่ี ขา้ ทาปฏกิ ริ ยิ าทาใหจ้ านวนพนั ธะลดลงเน่ืองจากใชไ้ ปใน การสรา้ งพนั ธะกบั สารทเ่ี ขา้ ทาปฏกิ ริ ยิ า ดงั ตวั อยา่ ง 3) ปฏกิ ริ ยิ าการกาจดั (elimination reaction) เป็นปฏกิ ริ ยิ าทเ่ี กดิ ตรงกนั ขา้ มกบั ปฏกิ ริ ยิ า การเตมิ เป็นการกาจดั สารออกจากสารตวั หลกั ดงั ตวั อยา่ ง สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 10

เคมีอินทรีย์ 2/2554 4) ปฏกิ ริ ยิ ายา้ ยหมู่ (rearrangement reaction) เป็นปฏกิ ริ ยิ าทเ่ี กดิ จากการย้ายหมทู่ เ่ี กาะ ทาใหเ้ กดิ โครงสรา้ งใหมเ่ กดิ ขน้ึ ดงั แสดง 1.1.6 ปฏิกิริยา SN1 SN2 E1 และ E2 ปฏกิ ิรยิ าเคมจี ะเกิดข้นึ เรว็ หรอื ช้านัน้ เกิดจากสารตงั้ ต้นว่ามีผลมากน้อยอย่างไรในการ เกดิ ปฏกิ ริ ยิ า ซง่ึ กฎอตั ราจะเป็นตวั บง่ บอกว่าสารชนิดนนั้ มผี ลต่ออตั ราการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าตวั อย่างเช่น ปฏกิ ริ ยิ าระหว่างเบสกบั คลอโรมเี ทนได้ผลติ ภณั ฑเ์ ป็นแอลกอฮอล์ เม่อื ตดิ ตามปฏกิ ริ ยิ าเคมพี บว่า สารทงั้ สองชนิดมผี ลต่ออตั ราการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าเคมโี ดยอตั ราการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าเคมมี อี นั ดบั เท่ากบั สอง ซง่ึ ขน้ึ อยกู่ บั เบสอนั ดบั หน่งึ และคลอโรมเี ทนอนั ดบั หน่งึ มกี ลไกการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าดงั น้ี r = k[OH-][CH3Cl] ซง่ึ OH- จะเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าบรเิ วณคารบ์ อนซง่ึ มสี ภาพขวั้ เป็นบวก OH- จงึ ทาหน้าทท่ี เ่ี รยี กว่านิวคลโี อ ไฟล์ (Nucleophile) และคลอรนี หลุดออกจากโมเลกุลเราเรยี กสารท่หี ลุดออกจากโมเลกุลน้ีว่า Leaving group ปฏกิ ริ ยิ าดงั กล่าวเรยี กว่าปฏกิ ริ ยิ าแบบ SN2 ซง่ึ มาจาก Substitution, Nucleophilic, bimolecule เป็นปฏกิ ริ ยิ าแทนทข่ี องนวิ คลโี อไฟลท์ ข่ี น้ึ อยกู่ บั โมเลกุลสองโมเลกุล เม่อื ศกึ ษาปฏกิ ริ ยิ า 2-chloro-2-methylpropane พบว่าไม่เกดิ ปฏกิ ริ ยิ าแบบ SN2 เพราะ ความเกะกะของโมเลกุลเมทลิ ท่บี ดบงั คารบ์ อนดงั นัน้ ปฏกิ ริ ยิ าจงึ ยอมหลุดคลอรนี อะตอมออกก่อน เกดิ 3o-คารโ์ บแคทไอออนจากนนั้ เบสจงึ เขา้ ทาปฏกิ ริ ยิ าต่อเราเรยี กปฏกิ ริ ยิ าแบบน้ีว่าเกดิ แบบ SN1 (Substitution, Nucleophilic, Unimolecular) สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 11

เคมีอินทรีย์ 2/2554 เมอ่ื เปรยี บอตั ราการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าแบบ SN2 กบั โมเลกุลต่างๆ ไดค้ วามสมั พนั ธด์ งั น้ี Methyl 1o 2o Neopentyl 3o (0.02) (0.00001) (~0) (30) (1) ปฏิกิริยาเคมีท่เี กิดปฏิกิรยิ ากาจดั ส่วนมากเกิดท่ีอุณหภูมสิ ูงและใช้เบสท่ีแก่ดงั ตัวอย่างซ่ึงเป็น ปฏกิ ริ ยิ าทเ่ี กดิ แบบ E2 จากปฏกิ ริ ยิ าขา้ งต้นพบว่ามปี ฏกิ ริ ยิ าทเ่ี กดิ แบบ SN2 เช่นกนั แต่รอ้ ยละของผลติ ภณั ฑน์ ้อย กว่าการเกดิ แบบ E2 ผลติ ภณั ฑท์ ่เี กดิ มากจะเรยี กผลติ ภณั ฑน์ ัน้ ว่าเป็น major product และ ผลติ ภณั ฑท์ เ่ี กดิ น้อยกวา่ เรยี กว่า minor product แต่เมอ่ื ใชน้ วิ คลโี อไฟลท์ แ่ี ย่ (เบสอ่อน) และใชต้ วั ทาละลายทม่ี ขี วั้ จะเกดิ แบบ E1 เมอ่ื เปรยี บเทยี บการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ า SN1 SN2 E1 และ E2 สรปุ ไดด้ งั ตารางท่ี 1.3 สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 12

เคมีอินทรีย์ 2/2554 ตารางที่ 1.3 สรปุ ปฏกิ ริ ยิ าแบบ SN1 SN2 E1 และ E2 CH3X RCH2X RR’CHX RR’R’’CX Bimolecular reaction SN1/E1 หรอื E2 ปฏกิ ริ ยิ าแบบ SN2 ปฏิกิริยาแ บบ SN2 ปฏิกิริย าแ บบ SN2 เกดิ ปฏิกริ ยิ า SN1/E1 ยกเวน้ ทาปฏกิ ริ ยิ ากบั ซ่ึงเกิดกับเบสอ่อน และท่ีอุณหภูมิต่าจะ เบสแก่ [(CH3)3CO-] เช่น I- CN- RCO2- เกดิ SN1 ไดด้ ี เม่อื ใช้ และหากทาปฏิกิริยา เบสแก่ (RO-) จะเกดิ จะเกดิ แบบ E2 กบั เบสแก่จะเกดิ แบบ แบบ E2 E2 1.1.7 อิทธิพลต่างๆ ในปฏิกิริยาเคมี การศึกษาอิทธิพลท่เี กิดข้นึ ในปฏิกิรยิ าเคมเี ป็นตัวช่วยในการทานายตาแหน่งของการ เกดิ ปฏกิ ริ ยิ าเคมเี บอ้ื งต้นได้ ทาให้สามารถเข้าใจขนั้ ตอนกลไกการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าแต่ละขนั้ ตอนได้ อทิ ธพิ ลทม่ี ใี นปฏกิ ริ ยิ าเคมที ค่ี วรทราบมดี งั น้ี 1) ผลของไฮบริไดเซชนั (The effect of hybridization) ปฏกิ ิรยิ าเคมอี นิ ทรยี บ์ างปฏกิ ริ ยิ าถ้าพจิ ารณาแล้วพบว่าเป็นปฏกิ ริ ยิ าทเ่ี กดิ จากเบสมาทา ปฏกิ ริ ยิ ากบั สารตงั้ ต้น ซง่ึ เป็นทท่ี ราบกนั ดวี ่าเบสจะดงึ โปรตอนจากสารอนิ ทรยี ์ ดงั นนั้ ถา้ หากทราบ ว่าโปรตอนตวั ไหนในโมเลกุลอินทรยี ์มีความเป็นกรด ก็จะทราบได้ว่าเบสท่เี ข้าทาปฏกิ ิรยิ าจะดงึ โปรตอนท่ตี าแหน่งใดบนโมเลกุลอนิ ทรยี ์ เม่อื พจิ ารณาโมเลกุลของสารอนิ ทรยี ท์ ่มี ไี ฮบรไิ ดเซชนั ต่างกนั จะมสี ภาพความเป็นกรดต่างกนั โดย Ethyne มคี วามเป็นกรดมากกว่า Ethene และ Ethene มคี วามเป็นกรดมากว่า Ethane ความเป็นกรดดงั กล่าวสามารถอธบิ ายไดโ้ ดย อเิ ลก็ ตรอนท่ี 2s ซง่ึ มพี ลงั งานต่ากว่า 2p ออรบ์ ทิ ลั ส่งผลใหอ้ เิ ลก็ ตรอนท่ี 2s ถูกดงึ ดูดจากนิวเคลยี สไดม้ าก ดงั นนั้ หากมเี ปอรเ์ ซน็ ต์ s ในไฮบรดิ ออร์ บทิ ลั มากกจ็ ะทาใหอ้ เิ ลก็ ตรอนระหว่างคารบ์ อนกบั ไฮโดรเจนเบาบางส่งผลใหโ้ ปรตอนหลุดไดง้ ่าย เม่อื คานวณเปอรเ์ ซน็ ต์ของ s ออรบ์ ทิ ลั ในไฮบรดิ ออรบ์ ทิ ลั ของ sp จะไดเ้ ปอรเ์ ซน็ ตเ์ ท่ากบั 50% s สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 13

เคมีอินทรีย์ 2/2554 character ของ sp2 ไดเ้ ท่ากบั 33.3 s character และ sp3 มเี ปอรเ์ ซน็ ต์ s character เท่ากบั 25% ดงั นนั้ จงึ สรปุ ไดว้ ่ายงิ่ มเี ปอรเ์ ซน็ ต์ s character มากจะมคี วามเป็นกรดทแ่ี รง 2) ผลของการเหน่ียวนาอิเลก็ ตรอนผ่านพนั ธะ (Inductive effect) เป็นผลของการเหน่ียวนาดงึ กลุ่มหมอกอเิ ลก็ ตรอนผ่านพนั ธะส่งผลให้โปรตอนในโมเลกุล อนิ ทรยี ห์ ลุดไดง้ ่ายขน้ึ เช่นเม่อื มี F ในโมเลกุล F จะดงึ กลุ่มหมอกอเิ ลก็ ตรอนผ่านพนั ธะส่งผลให้ โปรตอนทอ่ี ยใู่ กลก้ บั F มคี วามเป็นกรดสงู เมอ่ื เปรยี บเทยี บกบั โปรตอนทอ่ี ยหู่ ่างจาก F 3) ผลของเรโซแนนซ์ (Resonance effect) สารอนิ ทรยี บ์ างชนิดเม่อื หลุดโปรตอนสามารถเกดิ เรโซแนนซ์ได้จงึ ทาให้โมเลกุลดงั กล่าว สามารถอยใู่ นสภาพทเ่ี ป็นประจลุ บไดด้ งั ตวั อยา่ ง 4) ผลของความเกะกะ (Steric effect) เป็นผลเน่ืองจากความเกะกะของโมเลกุลดงั ตวั อย่างท่แี สดงเบส OH- ไม่สามารถเขา้ ทา ปฏกิ ริ ยิ ากบั สารตงั้ ตน้ ไดเ้ น่อื งมาจากผลของ steric effect นนั้ เอง สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 14

เคมีอินทรีย์ 2/2554 1.2 สารประกอบอินทรีย์ 1.2.1 หม่ฟู ังกช์ นั การจาแนกสารประกอบอนิ ทรยี น์ นั้ สามารถแบ่งตามหม่ฟู งั ก์ชนั ของสาร ซง่ึ หม่ฟู งั กช์ นั เป็น ตัวบอกสมบัติเฉพาะในโมเลกุลของสารประกอบอินทรีย์ สมบัติของการเกิดปฏิกิริยาของ สารประกอบอนิ ทรยี จ์ ะเป็นไปตามหม่ฟู งั ก์ชนั ท่เี ป็นองคป์ ระกอบของสารนัน้ จงึ อาจใชห้ มู่ฟงั ก์ชนั เป็นเกณฑใ์ นการจาแนกสารประกอบอนิ ทรยี ช์ นิดต่างๆ ได้ ตวั อย่างหม่ฟู งั ก์ชนั และประเภทของ สารประกอบอนิ ทรยี แ์ สดงดงั ตารางท่ี 2.1 สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 15

เคมีอินทรีย์ 2/2554 ตารางท่ี 1.4 ตารางหมฟู่ งั กช์ นั ช่อื สตู รโครงสรา้ ง หมฟู่ ังกช์ นั ช่ือหมฟู่ ังกช์ นั ประเภทของ ตวั อย่างสารประกอบ สารประกอบ ช่ือ สตู ร ไมม่ หี มฟู่ งั กช์ นั แอลเคน โครงสร้าง เป็นพนั ธะเดย่ี ว แอลคนี (single bond) แอลไคน์ มเี ทน CH4 พนั ธะครู่ ะหว่าง C (double bond) อที นี พนั ธะสามระหว่าง อไี ทน์ C (triple bond) ไฮดรอกซี แอลกอฮอล์ เอทานอล (hydroxy) แอลคอกซี อเี ทอร์ เมทอกซี (alkoxy) มเี ทน กรดอนิ ทรยี ์ (ไดเมทลิ คารบ์ อกซลิ หรอื กรดคาร์ อเี ทอร)์ (carboxyl) บอกซลี กิ กรดเอทาโน อกิ (กรดแอ แอลคอกซคี ารบ์ อ เอสเทอร์ ซติ กิ ) นิล เมทลิ โพร พาโนเอท (alkoxycarbonyl) (เมททลิ แอ ซเี ตต) คารบ์ อกซาลดไี ฮด์ แอลดไี ฮด์ เมทานาล (carboxaldehyde) คโี ตน โพรพาโนน คารบ์ อนลิ (carbonyl) สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 16

เคมีอินทรีย์ 2/2554 หม่ฟู ังกช์ นั ชื่อหมฟู่ ังกช์ นั ประเภทของ ตวั อย่างสารประกอบ สารประกอบ ช่ือ สตู ร อะมโิ น (amino) เอมนี โครงสร้าง เอไมด์ (amide) เอไมด์ อะมโิ น มเี ทน เมทานา ไมด์ การแบ่งประเภทของสารประกอบอนิ ทรยี ์ นอกจากจะแบ่งตามชนิดของหมฟู่ งั ก์ชนั แลว้ อาจ แบ่งเป็นกลุ่มใหญ่ๆ ตามชนิดของธาตุท่เี ป็นองค์ประกอบ เช่นสารประกอบท่มี แี ต่คาร์บอนกับ ไฮโดรเจนเราจะเรยี กสารกลุ่มน้ีว่า สารประกอบไฮโดรคารบ์ อน สารทม่ี อี อกซเิ จนเป็นองคป์ ระกอบ สารท่มี ไี นโตรเจนเป็นองค์ประกอบ และสารประกอบอินทรยี ท์ ่มี ที งั้ ออกซเิ จนและไนโตรเจนเป็น องคป์ ระกอบ 1.2.2 การเรยี กช่ือ (Nomenclature) 1.2.2.1 การเรยี กช่ือสารประกอบแอลเคน แมว้ ่าการเรยี กช่อื n-alkane (normal alkane) จะไม่มปี ญั หาเพราะเป็นการเรยี ก จากตวั เลขในภาษากรกี แต่เม่อื โครงสร้างของคาร์บอนอะตอมมโี ซ่กิ่งจะทาให้เกิดปญั หาในการ เรยี กช่อื นักเคมสี มยั แรกๆ จงึ เรยี กช่อื โครงสรา้ งแต่ละชนิดแตกต่างกนั ออกไป โดยถ้ามคี ารบ์ อน 1 อะตอมต่อกบั อะตอมท่ี 2 จากปลายโซ่จะเรยี กว่า ไอโซ- (iso- ) ดงั นนั้ butane จงึ มี 2 การจดั เรยี ง ตวั ได้ 2 แบบหรอื เรยี กว่า butane มี 2 ไอโซเมอรน์ นั้ คอื สาหรบั เพนเทนยงั มไี อโซเมอรท์ ม่ี คี าวา่ นโี อ- (neo- ) นาหน้าอกี ดว้ ยจงึ ทาใหม้ ี 3 ไอโซเมอร์ คอื สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 17

เคมีอินทรีย์ 2/2554 อยา่ งไรกต็ ามเมอ่ื จานวนคารบ์ อนอะตอมเพม่ิ ขน้ึ จานวนไอโซเมอรก์ เ็ พมิ่ ขน้ึ ดว้ ย เช่น เฮกเซนจะมี 5 ไอโซเมอร์ เฮปเทนมี 8 ไอโซเมอร์ ทาใหก้ ารเรยี กช่อื มปี ญั หามากขน้ึ เร่อื ยๆ จงึ มคี วามจาเป็นตอ้ ง ตงั้ ระบบการเรยี กชอ่ื ขน้ึ ระบบ IUPAC นกั เคมกี ลุ่มหน่ึงไดป้ ระชุมกนั ทเ่ี จนีวาในปี ค.ศ.1892 และได้ช่วยกนั ร่างกฎ การเรยี กช่อื ขน้ึ มา เรยี กว่าระบบ IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) โ ด ย จา น ว น นั บ ใ น ภ า ษ า ก รีก ร ะ บุ จ า น ว น อ ะ ต อ ม ข อ ง ค า ร์บ อ น แ ล ะ ล ง ท้า ย ด้ว ย เ -น (-ane) จานวนนบั ภาษากรกี มดี งั น้ี 1 = มที หรอื เมท (meth-) 6 = เฮกซ (hex-) 2 = อที หรอื เอท (eth-) 7 = เฮปท (hept-) 3 = โพรพ (prop-) 8 = ออกท (oct-) 4 = บวิ ท (but-) 9 = โนน (non-) 5 = เพนท (pent-) 10 = เดกค (deca-) และมขี นั้ ตอนในการเรยี กดงั น้ี 1) เลอื กโซ่คารบ์ อนทย่ี าวทส่ี ุดเป็นโซห่ ลกั (parent name) เช่น CH3CHCH2CH2CHCH2CH3 CH3 CH2CH3 จะเหน็ ไดว้ ่าโซ่คารบ์ อนทย่ี าวทส่ี ุดมคี ารบ์ อนต่อกนั 7 อะตอม จงึ เรยี กช่อื โซ่หลกั ว่า เฮปเทน (heptane) 2) กาหนดตาแหน่งของคารบ์ อนอะตอมในโซ่หลกั โดยให้ตาแหน่งของคารบ์ อนทม่ี หี มู่ แทนท่ี (substituent) มตี วั เลขต่าสุด เช่น 1 23 4 56 7 CH3CHCH2CH2CHCH2CH3 CH3 CH2CH3 สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 18

เคมีอินทรีย์ 2/2554 ถา้ นับจากขวาไปซา้ ยจะทาใหห้ มแู่ ทนทอ่ี ย่ทู ต่ี าแหน่งท่ี 3 และ 6 แต่ถ้านับจากซา้ ยไปขวา หม่แู ทนทจ่ี ะอย่ทู ่ตี าแหน่งท่ี 2 และ 5 ดงั นัน้ จงึ นับจากซา้ ยไปขวาเพราะตวั เลขของหมู่ แทนทจ่ี ะต่ากว่า 3) หมู่แทนท่ตี ่ออยู่กับตาแหน่งใดของคาร์บอนอะตอมในโซ่หลกั การอ่านช่อื ก็จะระบุ ตาแหน่งของคารบ์ อนอะตอมนัน้ แลว้ ตามดว้ ยช่อื ของหม่แู ทนท่ี โดยจานวนคารบ์ อนของหมู่ แทนท่จี ะลงท้ายด้วย อิล เช่น ในตัวอย่างข้างต้นอ่านว่าหมู่ 2–methyl และ 5–ethyl ตามลาดบั 4) ในการเรยี กช่อื จะเรม่ิ ดว้ ยช่อื ของหมแู่ ทนทเ่ี รยี งตามลาดบั ตวั อกั ษรแลว้ ตามดว้ ยช่อื หลกั ดงั นนั้ สารประกอบในตวั อยา่ งขา้ งตน้ จงึ มชี ่อื เรยี กวา่ 5–ethyl-2–methylheptane 5) ถ้าในโมเลกุลมหี มแู่ ทนทช่ี นิดเดยี วกนั มากกว่า 1 หมู่ ใหเ้ ตมิ คาว่า di, tri, tetra, … เพ่อื บอกถงึ จานวนของหมแู่ ทนทด่ี ว้ ย และถา้ หมแู่ ทนทช่ี นิดเดยี วกนั แทนทอ่ี ยทู่ ค่ี ารบ์ อนอะตอม เดยี วกนั ทงั้ 2 หมใู่ หร้ ะบุตวั เลขของตาแหน่งนนั้ ซา้ ดว้ ย เชน่ CH3 CH3 CH3CHCHCH2CH3 CH3CH2CH2CCH2CH3 CH3 CH3 2,3–dimethylpentane 3,3–dimethylhexane 6) สาหรบั หม่แู อลคลิ (alkyl group) ซง่ึ เป็นหม่แู ทนทน่ี นั้ เกดิ จากการลดจานวนอะตอมของ ไฮโดรเจนในแอลเคนลง 1 อะตอม จงึ มสี ตู รทวั่ ไป CnH2n+1 ดงั ตาราง 2.2 ตาราง 1.5 แสดงช่อื และสตู รโครงสรา้ งของหมแู่ อลคลิ ทส่ี าคญั ช่ือหมแู่ อลคิล สตู รโครงสร้าง methyl CH3 ethyl CH2CH3 n – propyl CH2CH2CH3 isopropyl CHCH3 CH3 สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 19

เคมีอินทรีย์ 2/2554 ชื่อหมแู่ อลคิล สตู รโครงสร้าง n – butyl CH2CH2CH2CH3 isobutyl CH2CHCH3 sec – butyl CH3 CH3CHCH2CH3 tert - butyl CH3 CCH3 CH3 ในบางครงั้ อาจพบว่าหม่แู อลคลิ มโี ครงสรา้ งทซ่ี บั ซอ้ นมากกว่าในตาราง 2.2 แต่หลกั ในการ เรยี กชอ่ื ยงั คงเป็นไปในทานองเดยี วกนั โดยจะต้องนบั คารบ์ อนทส่ี รา้ งพนั ธะกบั โซ่หลกั เป็นตาแหน่ง ท่ี 1 เสมอ เชน่ CH3 65 3 21 CH3CHCHCH2CH2CH2 4 CH3 4, 5 – dimethylhexyl 1.2.2.2 การเรยี กชื่อสารประกอบไซโคลแอลเคน การเรยี กช่อื ไซโคลแอลเคนจะเรยี กทานองเดยี วกบั แอลเคน ยกเวน้ แต่ช่อื หลกั ซ่งึ บอกจานวนคารบ์ อนในวงนัน้ จะตอ้ งนาหน้าดว้ ยคาว่า ไซโคล– (cyclo- ) ซง่ึ แสดงดงั ตาราง ตาราง 1.6 แสดงตวั อยา่ งของไซโคลแอลเคนบางชนิด สตู รโครงสร้าง ชื่อ จดุ เดือด (C) -33 Cyclopropane หรอื สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 20

เคมีอินทรีย์ 2/2554 สตู รโครงสร้าง ช่ือ จดุ เดือด (C) หรอื Cyclobutane 13 หรอื Cyclopentane 49 Cyclohexane 81 หรอื การเขยี นสตู รแสดงโมเลกุลของไซโคลแอลเคนนิยมเขยี นเป็นรปู เรขาคณิตเพราะเขยี นงา่ ย แต่การใชส้ ูตรแบบน้ีจะตอ้ งระลกึ เสมอว่าแต่ละอะตอมของคารบ์ อน (ซง่ึ เขยี นแสดงเพยี งมุมของรูป เหลย่ี มเท่านนั้ ) จะต้องสรา้ งพนั ธะกบั ไฮโดรเจน 2 อะตอม และจากตาราง 2.3 จะเหน็ ว่าไซโคลแอ ลเคนมจี ดุ เดอื ดสงู กวา่ n–alkane ทม่ี จี านวนคารบ์ อนเทา่ กนั ไซโคลแอลเคนท่มี หี ม่แู อลคลิ แทนท่จี ะเรยี กช่อื เป็นอนุพนั ธ์ของไซโคลแอลเคน โดยถ้ามี การแทนทเ่ี พยี ง 1 หมู่ กไ็ มจ่ าเป็นตอ้ งระบุตาแหน่งทแ่ี ทนท่ี เพราะทุก ๆ ตาแหน่งในวงจะสมมาตร กนั หมด เช่น แต่ถ้ามกี ารแทนท่ตี งั้ แต่ 2 ตาแหน่งขน้ึ ไป จาเป็นต้องระบุตาแหน่งท่มี กี ารแทนท่ดี ้วย โดยทวั่ ไปให้มกี ารนับตาแหน่งท่มี กี ารแทนท่ใี ด ๆ เป็นตาแหน่งท่ี 1 แลว้ นับวนไปจนรอบวงใน ทศิ ทางทท่ี าใหห้ มแู่ ทนทม่ี ตี วั เลขน้อยทส่ี ุด เช่น 1,3–dimethylcyclopentane 1–ethyl–3–methylcyclohexane สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 21

เคมีอินทรีย์ 2/2554 ถา้ วงของไซโคลแอลเคนต่ออยกู่ บั หมแู่ อลคลิ ทม่ี โี ครงสรา้ งซบั ซอ้ น มกั นิยมเรยี กหมไู่ ซโคล แอลคลิ เป็นหมแู่ ทนทต่ี ่อกบั แอลเคน เชน่ 3–cyclopentyl–2,5–dimethylhexane 1.2.2.3 การเรียกช่ือสารประกอบแอลคีน การเรยี กช่อื โดยระบบ IUPAC นัน้ ถา้ มหี ม่ฟู งั ก์ชนั จะต้องพจิ ารณาถงึ หมู่ฟงั ก์ชนั ของสารประกอบเพอ่ื ใชเ้ ป็นช่อื หลกั ในกรณขี องแอลคนี มขี นั้ ตอนดงั น้ี 1) เลอื กโซค่ ารบ์ อนทย่ี าวทส่ี ุดและมพี นั ธะคู่อย่ใู นโซ่นนั้ ดว้ ยเป็นช่อื หลกั แต่ในกรณที ม่ี พี นั ธะคู่ มากกว่า 1 พนั ธะ ใหเ้ ลอื กโซ่ท่มี พี นั ธะค่มู ากทส่ี ุดเป็นช่อื หลกั แมว้ ่าจะไม่ใช่โซ่ทย่ี าวทส่ี ุดก็ ตาม 2) กาหนดตาแหน่งคารบ์ อนอะตอมในโซห่ ลกั โดยใหพ้ นั ธะค่อู ยใู่ นตาแหน่งทม่ี เี ลขน้อยทส่ี ดุ 3) ถา้ มพี นั ธะค่เู พยี ง 1 พนั ธะ ใหล้ งทา้ ยช่อื ว่า – อนี (-ene) ถ้ามี 2 พนั ธะใช้ – ไดอนี (-diene) 4) ตาแหน่งของพนั ธะค่ใู หร้ ะบดุ ว้ ยตวั เลขของคารบ์ อนอะตอมแรกทส่ี รา้ งพนั ธะค่นู นั้ 5) ถา้ มโี ซก่ ง่ิ ใหร้ ะบุทานองเดยี วกนั กบั สารประกอบแอลเคน ตาราง 1.7 การเรยี กชอ่ื ของสารประกอบแอลคนี บางชนดิ ชื่อที่เรยี ก สตู รโครงสร้าง 5–methyl–1–hexene 1 23 4 6 1,3–butadiene 5 13 24 สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 22

เคมีอินทรีย์ 2/2554 สตู รโครงสร้าง ชื่อที่เรยี ก 2–ethyl–1–butene 1 24 3 2 7 2,4,6,6–tetramethyl–2-heptene 1 46 35 แอลคนี โมเลกุลเลก็ ๆ บางโมเลกุลมชี ่อื สามญั ทน่ี ยิ มใชม้ ากกว่าชอ่ื IUPAC เช่น CH3 H2C CH2 H2C CH CH3 H3C C CH2 ethylene propylene isobutylene 1.2.2.4 การเรยี กช่ือสารประกอบไซโคลแอลคีน ถ้าในวงของสารประกอบมพี นั ธะคู่เพยี ง 1 พนั ธะ ให้นับคารบ์ อนอะตอมท่สี รา้ ง พนั ธะค่เู ป็นตาแหน่งท่ี 1 และไมจ่ าเป็นจะตอ้ งระบุตาแหน่งของพนั ธะค่นู นั้ แต่ถา้ มพี นั ธะคู่ 2 พนั ธะ จะตอ้ งระบตุ าแหน่งของพนั ธะทงั้ สองดว้ ย เชน่ 3 4 2 3 2 1 4 6 15 5 3–methylcyclopentene 2–ethyl–1,3–cyclohexadiene 1.2.3.5 การเรยี กช่ือสารประกอบแอลไคน์ การเรยี กช่อื แอลไคน์จะเหมอื นกบั แอลคนี แต่ให้เปล่ยี นคาลงท้ายช่อื เป็น –ไอน์ (- yne) ในกรณีทใ่ี นโมเลกุลมที งั้ พนั ธะค่แู ละพนั ธะสาม โซ่หลกั จะต้องมที งั้ พนั ธะค่แู ละพนั ธะสาม และ คาลงทา้ ยช่อื จะเป็น –อนี - ไอน์ (-en -yne) ส่วนในการนบั ตาแหน่งจะต้องใหพ้ นั ธะค่มู ตี วั เลขน้อย กวา่ เช่น สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 23

เคมีอินทรีย์ 2/2554 CH3 HC CCHCH2CH3 หรอื 1 23 4 5 3–methyl–1–pentyne 1 23 4 5 6 หรอื H2C CHCH2CH2C CH 1–hexene–5–yne แมว้ ่าช่อื IUPAC ของสารประกอบตวั แรกของแอลไคน์จะเป็นอไี ทน์ (ethyne) แต่ มกั นิยมเรยี กว่า อะเซทลิ นี (acetylene) และสารประกอบตวั แรกๆ ของแอลไคน์ก็นิยมเรยี กเป็น อนุพนั ธข์ องอะเซทลิ นี โดยพจิ ารณาวา่ สารนนั้ ๆ เกดิ จากการแทนทไ่ี ฮโดรเจนของอะเซทลิ นี ดว้ ยหมู่ แอลคลิ เชน่ HC CH H3CC CH H3CC CCH3 acetylene methylacetylene dimethylacetylene 1.2.3.6 การเรยี กช่ือสารประกอบอะโรมาติก อนุพนั ธข์ องเบนซนี เกดิ จากไฮโดรเจนอะตอมในโมเลกุลของเบนซนี ถูกแทนทด่ี ว้ ย ธาตุใดธาตุหน่ึง หรอื หม่ธู าตุใดหม่ธู าตุหน่ึง สารประกอบอะโรมาตกิ ไฮโดรคารบ์ อนทเ่ี ป็นอนุพนั ธ์ ของเบนซนี จงึ มอี ยมู่ ากมายและการเรยี กช่อื IUPAC ของอนุพนั ธเ์ หล่าน้จี ะอ่านโดยใชเ้ บนซนี เป็นช่อื หลกั ดงั ต่อไปน้ี ถา้ เบนซนี มหี มแู่ ทนทเ่ี พยี งหมเู่ ดยี วใหอ้ ่านหมแู่ ทนทแ่ี ลว้ ตามดว้ ยช่อื หลกั เบนซนี สารประกอบ เหล่าน้โี ดยมากมชี ่อื สามญั และบางครงั้ ช่อื สามญั มกั นิยมเรยี กมากกว่าชอ่ื IUPAC เช่น methylbenzene เรยี กชอ่ื สามญั ว่า toluene aminobenzene มชี ่อื สามญั ว่า aniline เป็นตน้ CH3 H3C CH2 methylbenzene ethylbenzene (toluene) สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 24

เคมีอินทรีย์ 2/2554 CH2 H3C CH CH3 HC vinylbenzene isopropylbenzene (styrene) (cumene) OH NH2 Cl hydroxybenzene aminobenzene chlorobenzene (phenol) (aniline) ถา้ หมทู่ ต่ี ่อกบั เบนซนี เป็นหม่ทู ซ่ี บั ซอ้ นมาก ๆ อาจจะเรยี กช่อื เป็นสารประกอบของ แอลเคน หรอื แอลคนี หรอื อ่นื ๆ แลว้ เรยี กเบนซนี เป็นหม่แู ทนท่ี เป็นหม่ฟู ีนิล (phenyl group) และเรามกั ใชส้ ญั ลกั ษณ์แทนฟีนิวดงั น้ี Ph- หรอื - เชน่ 3–ethyl–5–phenyl–1–pentene phenylacetylene biphenyl เบนซนี ทม่ี หี มแู่ ทนท่ี 2 หมู่ อาจมไี อโซเมอรไ์ ด้ 3 ไอโซเมอร์ เช่น diethylbenzene สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 25

เคมีอินทรีย์ 2/2554 Note: ตาแหน่ง ortho meta และ para ortho R ortho meta meta para การระบตุ าแหน่งทงั้ สองทห่ี มเู่ อทลิ แทนทอ่ี ยอู่ าจระบุเป็นตวั เลขกไ็ ด้ หรอื ทส่ี ะดวกและนิยมมากกว่า คอื ใชค้ านาหน้าว่า ortho– สาหรบั ตาแหน่ง 1, 2 meta– สาหรบั ตาแหน่ง 1, 3 และ para– สาหรบั ตาแหน่ง 1, 4 โดยมกั ใชเ้ ป็นตวั ยอ่ o– m– และ p– แทน ortho– meta– และ para– ตามลาดบั แต่ถา้ มหี มแู่ ทนทม่ี ากกวา่ 2 หมขู่ น้ึ ไปจะระบุตาแหน่งทแ่ี ทนทด่ี ว้ ยตวั เลขอยา่ งปกติ เชน่ NO2 Br 1,2,3-trimethylbenzene 3-bromo-2-nitrotoluene สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 26

เคมีอินทรีย์ 2/2554 I NH2 2-amino-4-iodotoluene ถ้ามวี งอะโรมาตกิ มาเช่อื มต่อกนั โดยมดี ้านใดดา้ นหน่ึงร่วมกนั เรยี กว่าพอลนิ ิวเคลยี รอ์ ะโร มาตกิ ไฮโดรคารบ์ อน (polynuclear aromatic hydrocarbon) เชน่ naphthalene phenanthrene anthracene 1.2.3.7 การเรียกชื่อแอลกอฮอล์ ช่ือสามญั นิยมใช้เรยี กแอลกอฮอล์โมเลกุลเล็กมมี วลโมเลกุลน้อย โดยให้เรยี กช่ือหมู่ แอลคลิ ก่อนแลว้ ลงทา้ ยดว้ ยคาว่าแอลกอฮอล์ เชน่ H3C OH HO OH Methyl alcohol ethyl alcohol iso-propyl alcohol ชื่อ IUPAC มหี ลกั การเรยี กดงั น้ี 1) เรยี กโซค่ ารบ์ อนทย่ี าวทส่ี ดุ และมหี มู่ – OH เกาะอยดู่ ว้ ยเป็นโซห่ ลกั 2) นับตาแหน่งคาร์บอนอะตอมในโซ่หลกั ให้คาร์บอนท่มี หี มู่ –OH เกาะอยู่เป็น ตาแหน่งต่าทส่ี ุด และเรยี กเลขตาแหน่งของหมู่ –OH ไวห้ น้าช่อื โซ่หลกั 3) ใหเ้ รยี กเช่นเดยี วกบั หลกั การเรยี กช่อื แอลเคนโดยให้ตดั –e ท้ายช่อื แอลเคนออก แลว้ เตมิ –ol แทน 4) หม่แู ทนท่ใี หเ้ รยี กโดยใช้หลกั เดยี วกบั การเรยี กช่อื แอลเคน คอื เรยี กเลขตาแหน่ง และช่อื หมแู่ ทนทก่ี ่อนจงึ ตามดว้ ยชอ่ื ของโซห่ ลกั 5) สาหรบั โมเลกุลท่เี ป็นวงให้ตาแหน่งคาร์บอนอะตอมท่หี มู่ –OH เกาะอยู่เป็น ตาแหน่งท่ี 1 เสมอ ดงั นนั้ ในการเรยี กช่อื จงึ ไม่ตอ้ งเรยี กเลขตาแหน่งของหมู่ – OH สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 27

เคมีอินทรีย์ 2/2554 หมายเหต:ุ ปจั จบุ นั IUPAC ไดใ้ ชก้ ารเรยี กชอ่ื ทอ่ี ยใู่ นวงเลบ็ เชน่ กนั 6) หากมหี มู่ hydroxyl group มากกว่า 1 ให้เตมิ คานาหน้า –ol เพ่อื บอกจานวน hydroxyl และช่อื ของสายโซ่หลกั ต้องไม่ตดั e เช่น HOCH2CH2OH = 1,2- ethanediol 7) โครงสรา้ งทม่ี หี มู่ฟงั ก์ชนั alkene หรอื alkyne กบั alcohol ต้องนับให้ตาแหน่ง hydroxyl group ทต่ี าแหน่งทน่ี ้อยทส่ี ุด 1.2.3.8 การเรยี กช่ืออีเทอร์ 1) การเรยี กชอ่ื สามญั โดยทวั่ ไปเราพบว่าการเรยี กช่อื ของอเี ทอรแ์ บบสามญั จะพบมาก เน่ืองจากมคี วามซบั ซอ้ นน้อยและไม่ยุ่งยากเหมอื นการเรยี กช่อื ตามระบบ IUPAC ในการเรยี กช่อื สามญั จะเรยี กเป็นหม่แู อลคลิ ทต่ี ่อกบั ออกซเิ จนโดยเรยี งลาดบั ตาม อกั ษรภาษาองั กฤษ แลว้ ลงทา้ ยดว้ ยอเี ทอร์ เช่น สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 28

เคมีอินทรีย์ 2/2554 2) ช่อื IUPAC ของสารประกอบอเี ทอรค์ ่อนขา้ งซบั ซอ้ นโดยเราจะเรยี กหมู่ RO- ว่า เป็น alkoxy group โดยใหห้ ม่แู อลคอกซเี ป็นหม่ทู ม่ี ลี าดบั ตวั อกั ษรตวั แรกๆ ตาม ภาษาองั กฤษ และเรยี กอกี หมหู่ น่งึ เป็นกลุ่มแอลคลิ เชน่ สาหรบั โครงสรา้ งทเ่ี ป็นวงอเี ทอรเ์ ราจะใช้ oxa- นาหน้าชอ่ื เชน่ 1.2.3.9 การเรียกช่ือแอลดีไฮดแ์ ละคีโตน ในระบบ IUPAC จะเรยี กช่อื แอลดไี ฮดจ์ ากช่อื ของแอลเคน โดยเปลย่ี นอกั ษรทล่ี ง ทา้ ยช่อื แอลเคนจาก –e เป็น –al และใหน้ ับตาแหน่งคารบ์ อนอะตอมในหม่คู ารบ์ อกซาลดไี ฮด์ (-CHO) เป็นตาแหน่งท่ี 1 เสมอ เช่น สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 29

เคมีอินทรีย์ 2/2554 ส่วนการเรยี กช่อื คโี ตนจะเปลย่ี นอกั ษรลงทา้ ยช่อื แอลเคนจาก –e เป็น –one และ ระบตุ าแหน่งของคารบ์ อนในหมคู่ ารบ์ อนลิ (-CO-) เป็นตาแหน่งทต่ี ่าสุด การนบั ตาแหน่งของคารบ์ อนอะตอมต่าง ๆ ทต่ี ่ออยกู่ บั หมคู่ ารบ์ อนิลอาจนับโดยใช้ อกั ษรกรกี กไ็ ด้ อะตอมของคารบ์ อนทต่ี ่อโดยตรงกบั หมคู่ ารบ์ อนิล เรยี กว่า แอลฟาคารบ์ อน (alpha- carbon:  - carbon) คารบ์ อนอะตอมถดั ไปเรยี กว่า บตี า (beta: ) แกมมา (gamma: ) เดลตา (delta: ) ตามลาดบั สาหรบั คารบ์ อนอะตอมท่อี ย่ปู ลายโซ่ทม่ี คี วามยาวมาก ๆ เรยี กว่า โอเมกา คารบ์ อน (omegacarbon: -carbon) เพราะ  เป็นอกั ษรตวั สุดทา้ ยของภาษากรกี หม่อู ะตอมท่ี ต่ออยกู่ บั แอลฟาคารบ์ อน เรยี กวา่ หมแู่ อลฟา และทต่ี ่อกบั บตี า – คารบ์ อน เรยี กวา่ หมบู่ ตี า 1.2.3.10 การเรยี กชื่อกรดคารบ์ อกซิลิก ในระบบ IUPAC มหี ลกั การเรยี กช่อื ดงั น้ี ใหเ้ รยี กช่อื เช่นเดยี วกบั สารประกอบแอ ลเคนท่มี คี ารบ์ อนอะตอมเท่ากนั โดยใหต้ ดั –e ทา้ ยช่อื แอลเคนออก แลว้ เตมิ –oic แทนการนับ ตาแหน่งคารบ์ อนอะตอมในโซ่หลกั ใหน้ ับคารบ์ อนอะตอมในหม่คู ารบ์ อกซลิ เป็นตาแหน่งท่ี 1 เสมอ เชน่ สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 30

เคมีอินทรีย์ 2/2554 HCOOH methanoic acid (formic acid) CH3COOH ethanoic acid (acetic acid) CH3CH2COOH propanoic acid CH3CH2CH2COOH butanoic acid CH3CH2CH2CH2COOH pentanoic acid (CH3)2CHCH2CH2COOH 4 – methylpentanoic acid หากหม่คู ารบ์ อกซลิ ทาหน้าท่เี ป็นหม่เู กาะให้ขน้ึ ตน้ ดว้ ย –carboxy- และหากมหี มู่ เกาะทซ่ี บั ซอ้ นสามารถอ่านไดด้ งั ตวั อยา่ ง การเรยี กช่อื สามญั ของกรดคารบ์ อกซลิ กิ จะใชอ้ กั ษรกรกี เช่น แอลฟา (α) บตี า (β) และแกมมา () ระบุตาแหน่งคารบ์ อนทต่ี ่อกบั หมคู่ ารบ์ อกซลิ ตาแหน่งท่ี 1 2 และ 3 ตามลาดบั ดงั ตวั อยา่ ง βα ดังนั้นกรดแอลฟาไฮดรอกซีจึงหมายถึงกรดคาร์บอกซิลิกท่ีมีหมู่ไฮดรอก ซลิ ต่ออยกู่ บั อะตอมคารบ์ อนทต่ี าแหน่งแอลฟา 1.2.3.11 การเรียกชื่อสารประกอบเอสเทอร์ 1) อ่านจากดา้ นทเ่ี ป็นแอลกอฮอลก์ ่อนโดยลงทา้ ยเสยี งดว้ ย -yl หลงั จากนนั้ 2) อ่านดา้ นทเ่ี ป็นกรดคารบ์ อกซลิ กิ ลงทา้ ยดว้ ยเสยี ง -oate สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 31

เคมีอินทรีย์ 2/2554 ด้าน carboxylic acid O ด้าน alcohol H3CC OCH2CH3 Ethyl acetate 1.2.3.12 การเรยี กช่ือเอมนี การเรยี กช่อื เอมนี จะเรยี กโดยระบุหมู่ฟงั ก์ชนั คอื เรยี กช่อื หมู่แอลคลิ หรอื เอรลิ แลว้ ตามดว้ ยคาว่า –เอมนี (-amine) CH3CH2CH2NH2 (CH3CH2)2NH propylamine cyclohexylamine diethylamine ถา้ มหี มแู่ อลคลิ มากกว่า 1 ชนิดต่ออย่กู บั อะตอมของไนโตรเจน จะใชช้ ่อื หม่แู อลคลิ ทใ่ี หญ่ทส่ี ุดเป็นช่อื หลกั สว่ นหมแู่ อลคลิ อ่นื ๆ จะเรยี กชอ่ื เป็น N–alkyl– ไวข้ า้ งหน้า N H N -methylpropan-2-amine ในระบบ IUPAC ใหเ้ รยี กอนุพนั ธข์ องไฮโดรคารบ์ อน โดยเตมิ คาว่า amino ไวห้ น้า ช่อื ไฮโดรคารบ์ อน NH2 NH2 NH2 2–aminobutane 5–methyl–3–aminohexane aminopropane 1.2.3.13 การเรยี กช่ือเอไมด์ ในระบบ IUPAC ใชห้ ลกั เกณฑเ์ ดยี วกบั แอลเคน โดยให้ตดั –e ทา้ ยช่อื แอลเคน ออก แล้วเตมิ –amide แทนการกาหนดตาแหน่งคารบ์ อนอะตอมให้นับคารบ์ อนในหมเู่ อไมดเ์ ป็น ตาแหน่งท่ี 1 เสมอ สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 32

เคมีอินทรีย์ 2/2554 สาหรบั เอไมดก์ ลมุ่ ท่ี 2 ซง่ึ ไฮโดรเจนถูกแทนทด่ี ว้ ยหมแู่ อลคลิ หรอื เอรลิ จะเรยี กชอ่ื ดงั น้ี 1.2.3.14 หม่ฟู ังกช์ นั และอนั ดบั ความสาคญั เม่อื มหี มู่ฟงั ก์ชนั มากกว่า 1 หมู่ หม่ทู ่มี คี วามสาคญั มากทส่ี ุดจะถูกระบุใหเ้ ป็นช่อื ทา้ ยของการเรยี กช่อื (suffix) ซง่ึ คานาหน้าหมู่ (prefix) ทา้ ยหมู่ (suffix) และลาดบั ความสาคญั ของ หมตู่ ่างๆ แสดงดงั ตารางท่ี 2.4 ตาราง 1.8 สรปุ IUPAC และอนั ดบั ความสาคญั ของหมฟู่ งั กช์ นั จากมากไปหาน้อย Class Formula Suffix Prefix Carboxylic acids -oic acid carboxy- Esters alkyl -oate alkoxycarbonyl- Acyl halide -oyl halide (or carbalkoxy-) haloalkanoyl- Amides -amide carbamoyl- Aldehydes -al alkanoyl- สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 33

เคมีอินทรีย์ 2/2554 Class Formula Suffix Prefix Ketones -one -oxo- Alcohols -ol hydroxyl- Amines -amine amino- (or aza) Ethers - -oxa (or alkoxy-) Alkenes -ene alkenyl- Alkynes -yne alkynyl- Halides - halo- Nitro - nitro- Alkanes -ane alkyl 1.3 ไอโซเมอริซึม สตู รโมเลกุลต่างกบั สตู รโครงสรา้ ง เพราะสตู รโมเลกุล เช่น C2H6O บอกเราเพยี งว่าโมเลกุล ประกอบด้วยธาตุอะไรบ้าง และแต่ละธาตุมกี ่อี ะตอม ความรู้เพยี งแค่สูตรโมเลกุลจงึ ไม่เพียงพอ เพราะเราไม่ทราบว่าอะตอมต่างๆ ในโมเลกุลนนั้ จดั เรยี งตวั กนั อย่างไร และมจี านวนมากทโ่ี มเลกุล สามารถจดั เรยี งตวั กนั มากกว่า 1 แบบเป็นผลทาให้เกิดโมเลกุลต่างชนิดกนั เช่น C2H6O อาจ จดั เรยี งตวั ไดด้ งั น้ี HH HH H C C OH HCOCH HH และ HH สารทงั้ สองโครงสรา้ งเป็นสารต่างชนิดกนั และมีสมบตั แิ ตกต่างกนั อย่างสน้ิ เชงิ สตู รเคมที แ่ี สดงการ จดั เรยี งตวั ของอะตอมในโมเลกุลเรยี กว่า สตู รโครงสรา้ ง สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 34

เคมีอินทรีย์ 2/2554 การทส่ี ารอนิ ทรยี ม์ สี ตู รโมเลกุลเหมอื นกนั แต่มสี ตู รโครงสรา้ งต่างกนั เรยี กสารเหล่าน้ีว่าเป็น ไอโซเมอร์ (Isomer) กนั และกนั และเรยี กปรากฏการณ์น้วี า่ ไอโซเมอรซิ มึ (Isomerism) ซง่ึ ไอโซเมอรส์ ามารถแบง่ ประเภทต่างๆ ดงั น้ี 1.3.1 ไอโซเมอรโ์ ครงสรา้ ง (Constitutional isomers หรอื Structural isomer) เม่อื สารสองสารหรอื มากกว่าสองสารต่างมสี ูตรโมเลกุลเหมอื นกนั แต่การจดั เรยี งตวั หรอื ตาแหน่งการจบั กนั ของอะตอมต่างกนั เช่น C4H10 อาจเป็นไดส้ องสารซง่ึ มโี ครงสรา้ งต่างกนั ดงั น้ี HHHH H 12 34 HCCCC HHHH หรอื 1 2 3 4 (I) H H 4C H HH 4 1 23 H HCCC HHH หรอื 1 2 3 (II) สูตรโครงสรา้ งทงั้ สองต่างกนั เพราะการจดั เรยี งตวั ของคารบ์ อนต่างกนั ในโครงสรา้ งท่ี (I) คารบ์ อน 4 อะตอมจดั เรยี งตวั กนั ตามลาดบั จากซา้ ยไปขวาเป็นสายยาว เรยี กโครงสรา้ งประเภทน้ีว่า โซ่ตรง (straight chain) ส่วนโครงสรา้ งท่ี (II) คารบ์ อน 3 อะตอมจดั เรยี งตวั เป็นสายยาวและมี คาร์บอนอีก 1 อะตอม คือ C4 แยกสาขาออกไปจากสายยาว เรียกโครงสร้างแบบน้ีว่า โซ่ก่ิง (branch chain) สารทเ่ี ป็นไอโซเมอรแ์ บบโครงสรา้ งเป็นสารต่างชนิดกนั มสี มบตั ิทางกายภาพและทางเคมี แตกต่างกนั เชน่ โครงสรา้ งท่ี (I) เรยี กว่า n–butane มจี ดุ หลอมเหลว –138OC และจดุ เดอื ด –0.5OC ส่วนโครงสรา้ งท่ี (II) เรยี กวา่ isobutane มจี ดุ หลอมเหลว –159OC และจดุ เดอื ด –12OC สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 35

เคมีอินทรีย์ 2/2554 1.3.2 ไอโซเมอริซึมเรขาคณิต (Stereoisomer) เป็นการจดั เรยี งตวั ของโมเลกุลทแ่ี ตกต่าง กนั โดยการเช่อื มต่อของอะตอมจะอยทู่ ต่ี าแหน่งเดยี วกนั ซง่ึ อาจแบ่งประเภทของ isomer น้ีออกเป็น 3 ชนิดใหญ่ๆ ไดแ้ ก่ a) Geometric isomer ไอโซเมอรท์ เ่ี กดิ จากสารอนิ ทรยี ท์ เ่ี ป็นวง หรอื สารอนิ ทรยี ท์ ม่ี พี นั ธะ ค่รู ะหว่างคารบ์ อนอะตอม อะตอมหรอื หม่อู ะตอม หรอื หมู่ฟงั กช์ นั ทม่ี าเกาะทพ่ี นั ธะคู่จะจดั เรยี งตวั ตามแบบเรขาคณติ ทต่ี ่างกนั ไอโซเมอรแ์ บบน้เี มอ่ื เขยี นสตู รโครงสรา้ งทวั่ ๆ ไปจะเหมอื นกนั เชน่ H3C CH3 HH Cis-isomer H3C H H CH3 Trans-isomer ทงั้ สองไอโซเมอร์มสี ูตรโมเลกุลเหมอื นกนั คือ C4H8 ถ้าเขยี นสูตรโครงสร้างทวั่ ไปได้ดงั น้ี CH3–CH=CH–CH3 ซง่ึ เหมอื นกนั ทงั้ สองชนิด แต่เม่อื แสดงรายละเอยี ดของตาแหน่งอะตอมทม่ี าต่อ ตรงตาแหน่งพนั ธะคจู่ ะพบว่าแตกต่างกนั ดงั น้ี ดงั นนั้ ในการเรยี กช่อื สารประกอบจาพวกแอลคนี ทม่ี ไี อโซเมอรแ์ บบ geometric isomer ให้ ระบุโครงสร้างแต่ละโครงสร้างว่าเป็น cis- และ trans- เพ่อื บอกโครงสร้างสามมติ ขิ องโมเลกุล ตวั อยา่ งเชน่ cis-1,2-dichloroethene และ trans-1,2-dichloroethene โดยการพจิ ารณาว่าโครงสรา้ งไดเ้ ป็นโครงสรา้ งแบบ cis- หรอื trans- นนั้ ใหพ้ จิ ารณาว่าหากอะตอม หม่ทู ม่ี าเกาะกบั C=C ทเ่ี หมอื นกนั อยดู่ า้ นเดย่ี วกนั จะเรยี กโครงสรา้ งนัน้ ว่า cis-isomer และหาก โครงสรา้ งทม่ี หี มเู่ หมอื นกนั อยคู่ นละดา้ นจะเรยี ก trans-isomer ลกั ษณะสารอนิ ทรยี ท์ เ่ี กดิ เป็นวงสามารถเกดิ cis- กบั trans-isomer ดงั ต่อไปน้ี สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 36

เคมีอินทรีย์ 2/2554 CH3 CH3 Cis-isomer HH CH3 H H CH3 Trans-isomer บางครงั้ พบว่าโครงสร้างบางโครงสร้างมหี มู่ท่เี กาะกบั C=C มหี มู่ท่ไี ม่เหมอื นกนั ดงั โครงสรา้ งสาร A ดงั แสดง พบว่าไมส่ ามารถบอกไดว้ ่าโครงสรา้ งดงั กล่าวเป็นโครงสรา้ ง cis- หรอื trans- เพราะไม่มหี ม่ทู ่เี หมอื นกนั อยู่ในโครงสรา้ งดงั กล่าว ดงั นัน้ Cahn-Ingold-Prelong จงึ ได้ ประยกุ ตร์ ะบบในการอธบิ ายโครงสรา้ งดงั กล่าวใหมค่ อื ระบบ E-Z system E มากจากภาษาเยอรมนั ว่า Entgegen แปลว่า opposite และ Z มาจากคาว่า Zusammen ซ่งึ หมายถงึ together ซง่ึ จะ พจิ ารณาระดบั ความสาคญั ของหม่ทู ม่ี าเกาะโดยพจิ ารณาจากเลขอะตอมของอะตอมทม่ี าเกาะหากมี เลขอะตอมมากความสาคญั จะมากตวั อยา่ งเช่นดงั แสดง สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 37

เคมีอินทรีย์ 2/2554 หากอะตอมทม่ี าเกาะเป็นพนั ธะค่หู รอื พนั ธะสามใหเ้ ราพจิ ารณาแยกพนั ธะดงั น้ี ตวั อยา่ งเช่น หน้า 38 สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน)

เคมีอินทรีย์ 2/2554 ในบางครงั้ าเราอาจจาแนกไอโซเมอรป์ ระเภทน้ีว่าเป็น diastereomer ซง่ึ เป็นไอโซเมอรท์ ่ี ไม่ได้เกดิ จากการสะท้อนในเงากระจกซ่งึ ไอโซเมอรท์ ่เี กดิ จากการสะท้อนเงากระจกจะเรยี กไอโซ เมอรป์ ระเภทน้วี ่า Enantiomer ซง่ึ จะกล่าวต่อไป b) Optical isomers เป็นโมเลกุล 2 โมเลกุลทม่ี สี ตู รเหมอื นกนั มโี ครงสรา้ งเป็นเงากระจก กนั และกนั แต่โครงสรา้ งทงั้ สองไมส่ ามารถทบั กนั อย่างสนิท โมเลกุลทงั้ สองจะเป็น Optical isomer หรอื เป็นคู่ Enantiomer ภาพสะทอ้ นของมอื ขา้ งซา้ ยในกระจก เมอ่ื นามาซอ้ นทบั กนั จะซอ้ นทบั กนั ไมส่ นิท (ทม่ี า: Graham Solomon and Craig Fryhle, Organic Chemistry, 7ed.) สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 39

เคมีอินทรีย์ 2/2554 รปู ของโครงสรา้ งโมเลกุล a) เป็นโครงสรา้ งทเ่ี กดิ จากการสะทอ้ นของกระจกเงา b) ภาพโมเลกุลท่ี สะทอ้ นกระจกเงา c) ภาพโมเลกุลมาซอ้ นทบั กนั b (ทม่ี า: Graham Solomon and Craig Fryhle, Organic Chemistry, 7ed.) การระบุโครงสรา้ งโมเลกุลท่เี ป็นไอโซเมอรแ์ บบ optical isomer เราจะระบุเป็น R หรอื S configuration ในการพจิ ารณามวี ธิ พี จิ ารณาดงั น้ี 1) เลอื กอะตอมกลางท่มี หี ม่แู ทนทท่ี งั้ สไ่ี ม่เหมอื นกนั เราเรยี กอะตอมกลางน้ีว่า stereocenter หรอื chiral center หรอื chiral atom หากอะตอมกลางเป็นคารบ์ อนเราจะเรยี กว่า chiral carbon ใหห้ าความสาคญั ของหม่ทู ม่ี าเกาะกบั chiral atom อะตอมทม่ี าเกาะกบั chiral center มเี ลขอะตอมมากความสาคญั จะมาก จากโครงสรา้ ง O มเี ลขอะตอมมากกว่า C และ C มเี ลขอะตอมมากกว่า H ดงั นนั้ จงึ ระบุความสาคญั ได้ O > C > H จากโครงสรา้ งทก่ี าหนด สามารถระบคุ วามสาคญั ไดด้ งั น้ี 2) ตาแหน่งของคารบ์ อนเราไม่สามารถระบุได้ว่าอะตอมไหนมคี วามสาคญั กว่ากนั ดงั นัน้ ให้ พจิ ารณาอะตอมถดั ไป พบว่าไดจ้ ะไดก้ ลุ่มอะตอมถดั ไปของ (H, H, C) > (H, H, H) ดงั นนั้ จงึ เรยี งความสาคญั ไดด้ งั น้ี 3) จากนนั้ หนั อะตอมทม่ี คี วามสาคญั น้อยทส่ี ุดไว้ดา้ นหลงั แลว้ แลว้ นับความสาคญั 1 2 3 หาก ความสาคญั นับแบบตามเขม็ นาฬกิ าจะเรยี กว่า R แต่ถ้านับแลว้ ทวนเขม็ นาฬิกาแสดงว่า เป็น S สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 40

เคมีอินทรีย์ 2/2554 4) ในกรณที ต่ี ่อกบั พนั ธะค่หู รอื พนั ธะสามใหพ้ จิ ารณาดงั น้ี โมเลกุลบางชนิดมี stereocenter มากกว่า 1 ทเ่ี ช่นโมเลกุลของ 2,3-dibromopentane ซง่ึ มี chiral carbon 2 ตาแหน่งดงั แสดง เมอ่ื เราเขยี นโครงสรา้ งสามมติ พิ บว่าสามารถเขยี นโครงสรา้ งได้ 4 แบบดงั น้ี เม่อื พจิ ารณาโครงสรา้ งทงั้ สแ่ี บบพบว่าโครงสรา้ งท่ี 1 และโครงสรา้ งท่ี 2 เป็นโครงสรา้ งทเ่ี ป็นเงา สะท้อนในกระจกซ่งึ กนั และกนั เราเรยี กโครงสร้างประเภทน้ีว่าเป็น enantiomer กนั ดงั นัน้ เม่อื พจิ ารณาโครงสรา้ งท่ี 3 และโครงสรา้ งท่ี 4 กเ็ ป็นเงาสะทอ้ นกระจกซง่ึ กนั และกนั ดงั นัน้ โครงสรา้ งท่ี 3 และ 4 เป็น enantiomer กนั แต่โครงสรา้ งท่ี 1 กบั 3 ซง่ึ ไม่ใช้ enatiomer เราเรยี กค่ไู อโซเมอรน์ ้ีว่า diastereomers และโมเลกุลทงั้ สเ่ี ป็นโมเลกุลทไ่ี มส่ ามารถแบ่งครง่ึ โมเลกุลใหม้ คี วามสมมาตรไดห้ รอื ไม่ สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 41

เคมีอินทรีย์ 2/2554 มี plane of symmetry โมเลกุลเหล่าน้ีสามารถเบนแสงโพราไรซไ์ ดเ้ ราเรยี กโมเลกุลเหล่าน้ีว่า optically active เมอ่ื โมเลกุลทไ่ี มม่ ี plane of symmetry จะทาใหเ้ กดิ การเบนเบนระนาบแสงใน polarimeter ดงั รปู (ทม่ี า: Graham Solomon and Craig Fryhle, Organic Chemistry, 7ed) โมเลกุลบางโมเลกุลมี chiral atom สองตาแหน่งและมี plane of symmetry ทแ่ี บ่งครง่ึ โมเลกุลทาให้ โมเลกุลเกดิ ความสมมาตรเราเรยี กสารประเภทน้ีว่า meso compound เช่น meso-2,3-dibromobutane ดงั ภาพ Meso compound หน้า 42 สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน)

เคมีอินทรีย์ 2/2554 c) Conformational isomer โมเลกุลทม่ี สี ตู รเหมอื นกนั แต่โครงสรา้ งทงั้ สองมกี ารจดั เรยี ง ตวั ในสามมติ ทิ แ่ี ตกต่างกนั เช่นโครงสรา้ งของ butane ทม่ี กี ารจดั เรยี งตวั ในสามมติ ทิ แ่ี ตกต่างกนั เมอ่ื นาโครงสรา้ งแต่ละตวั มาซอ้ นทบั กนั พบว่าไมส่ ามารถซอ้ นทบั กนั ได้ Sawhorse formula ของโพรเพนเมอ่ื หมนุ พนั ธะเดย่ี วระหวา่ งคารบ์ อนกบั คารบ์ อน หากโมเลกุลดังกล่าวมองผ่านคาร์บอนกับคาร์บอนจะได้สูตรโครงสร้างท่ีเรียกว่า Newman Projections และเม่อื หมนุ พนั ธะเดย่ี วจะไดก้ ราฟพลงั งานทเ่ี รยี กว่า potential energy surface เป็น ดงั แผนภาพ สารประกอบทเ่ี ป็นวงสามารถเกดิ conformational isomer ไดซ้ ง่ึ หากเราเขยี นโครงสรา้ งของไซโคร เฮกเซนซง่ึ ทม่ี โี ครงสรา้ งแบบ chair conformation จะมตี าแหน่งของหมทู่ ่มี าเกาะกบั คารบ์ อนสอง สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 43

เคมีอินทรีย์ 2/2554 แบบไดแ้ ก่ตาแหน่ง axial และ ตาแหน่ง equatorial โดยตาแหน่งทว่ี งกลมเรยี กว่าตาแหน่ง axial และตาแหน่งทไ่ี มไ่ ดว้ งกลมเรยี กว่าตาแหน่ง equatorial ดงั ภาพ โดยทวั่ ไปแลว้ หมเู่ กาะทม่ี ขี นาดใหญ่จะอยทู่ ต่ี าแหน่ง equatorial มากกว่า axial เพราะจะทาให้ โมเลกุลมคี วามเสถยี รมากกวา่ 1.4 ประเภทของสารประกอบไฮโดรคารบ์ อน (Hydrocarbon compound) สารอนิ ทรยี ท์ โ่ี มเลกุลประกอบดว้ ยธาตุคารบ์ อนและไฮโดรเจนเท่านนั้ เรยี กว่า สารประกอบ ไฮโดรคารบ์ อน และสารประกอบไฮโดรคารบ์ อนทโ่ี มเลกุลประกอบดว้ ยพนั ธะเดย่ี วระหว่างคารบ์ อน- คาร์บอนเพยี งอย่างเดยี ว เรยี กว่า ไฮโดรคาร์บอนอิ่มตวั (Saturated hydrocarbon) ส่วน สารประกอบไฮโดรคารบ์ อนทโ่ี มเลกุลมพี นั ธะค่หู รอื พนั ธะสามระหว่างคารบ์ อน-คารบ์ อนรวมอย่ดู ว้ ย เรยี กวา่ ไฮโดรคารบ์ อนไมอ่ ม่ิ ตวั (Unsaturated hydrocarbon) โมเลกุลของสารประกอบไฮโดรคารบ์ อนทอ่ี ะตอมของคารบ์ อนต่อกนั เป็นสายยาวหรอื ต่อกนั เป็นโซ่ตรง (Straight chain) หรอื ต่อกนั เป็นสายยาวท่มี กี ง่ิ สาขาแยกออกจากโซ่ตรง (Branch chain) โดยไม่มวี งของคารบ์ อนในโมเลกุลนัน้ เลยเรยี กว่า อะลฟิ าตกิ ไฮโดรคารบ์ อน (Aliphatic hydrocarbon) หรอื แบบโซ่เปิด โมเลกุลของสารประกอบไฮโดรคารบ์ อนทอ่ี ะตอมของคารบ์ อนต่อ กนั เป็นวงและอาจจะมกี งิ่ แยกออกจากวงของคารบ์ อนเรยี กโมเลกุลประเภทน้ีว่าไฮโดรคารบ์ อนแบบ โซ่ปิด หรอื อะลไิ ซคลกิ ไฮโดรคารบ์ อน (Alicyclic hydrocarbon) และโมเลกุลของสารประกอบ ไฮโดรคาร์บอนท่มี วี งแหวนของเบนซีนเป็นโครงสร้างหลักเรียกว่า อะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน (Aromatic hydrocarbon) สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 44

เคมีอินทรีย์ 2/2554 1.4.1 ปฏิกิริยาการเผาไหม้ของไฮโดรคารบ์ อน การเผาไหมข้ องสารประกอบไฮโดรคารบ์ อน คอื การเกดิ สนั ดาปกบั ก๊าซออกซเิ จนกลายเป็น CO2 และ H2O เกดิ ขน้ึ และไม่มเี ขม่าเกดิ ขน้ึ หากการสนั ดาปไม่สมบรู ณ์ซง่ึ เกดิ จากปรมิ าณ O2 น้อย จะทาใหเ้ กดิ ก๊าซ CO เกดิ ขน้ึ แทนและมเี ขมา่ เกดิ ขน้ึ สมการแสดงปฏกิ ริ ยิ าการเผาไหมข้ องสารประกอบไฮโดรคารบ์ อน CxH y  (x  y  xCO2  y H2O 4 )O2 2 1.4.2 ประเภทของคารบ์ อน เราสามารถแบ่งประเภทของคารบ์ อนในโมเลกุลอนิ ทรยี ไ์ ด้โดยแบ่งประเภทตามหม่แู ทนท่ี ทม่ี าเกาะดงั น้ี โดยคารบ์ อนทเ่ี กาะท่ปี ลายโดยมี alkyl group มาเกาะหน่ึงหม่จู ะเรยี กคารบ์ อน ประเภทน้ีว่า primary carbon คารบ์ อนทม่ี ี alkyl group มาเกาะสองหมจู่ ะเรยี กคารบ์ อนชนิดน้ีว่า secondary carbon และ คารบ์ อนทม่ี ี alkyl group มาเกาะสามหมจู่ ะเรยี กว่า tertiary carbon และ ไฮโดรเจนทเ่ี กาะกบั primary carbon secondary carbon และ tertiary carbon เรยี กว่า primary hydrogen secondary hydrogen และ tertiary hydrogen ตามลาดบั 1.5 แอลเคน (Alkane) 1.5.1 สมบตั ิทางกายภาพ นักเคมอี ินทรยี ์เหน็ ว่าแอลเคนเป็นโครงสร้างของคาร์บอนท่ยี ดึ อะตอมไฮโดรเจนไว้และ โครงสรา้ งทง่ี า่ ยทส่ี ดุ จะเป็นโซ่ของคารบ์ อนอะตอมตดิ ต่อกนั โดยไม่มโี ซ่กงิ่ สารประกอบเหล่าน้ีมสี ตู ร ทวั ่ ไป CnH2n+2 ดงั น้ี ตาราง 1.8 แสดงโครงสรา้ ง ช่อื และสมบตั ทิ างกายภาพของ n-alkane สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 45

เคมีอินทรีย์ 2/2554 โครงสรา้ ง ชื่อ จดุ หลอมเหลว (C) จดุ เดือด (C) CH4 Methane -182.5 -161.5 CH3CH3 Ethane -182.8 -88.6 CH3CH2CH3 Propane -187.7 -42.1 CH3CH2CH2CH3 n–butane -138.3 -0.5 CH3(CH2)3CH3 n–pentane -129.7 36.1 CH3(CH2)4CH3 n–hexane -95.3 68.7 CH3(CH2)5CH3 n–heptane -90.6 98.4 CH3(CH2)6CH3 n–octane -56.8 125.7 CH3(CH2)7CH3 n–nonane -54 151 CH3(CH2)8CH3 n–decane -39.7 174.1 CH3(CH2)9CH3 n-undecane -26 196 CH3(CH2)10CH3 n–dodecane -9.6 216.3 CH3(CH2)11CH3 n-tridecane 234 CH3(CH2)12CH3 n–tetradecane -5 253.5 CH3(CH2)14CH3 n–hexadecane 5.8 268.8 CH3(CH2)16CH3 n–octadecane 18.2 316.3 CH3(CH2)18CH3 n–eicosane 28.2 343.0 36.4 อุณหภู ิม (องศาเซลเ ีซยส) 400 จดุ หลอมเหลว 300 จดุ เดอื ด 200 100 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 -100 -200 จานวนอะตอมของคารบ์ อน -300 รปู ท่ี 1.1 เปรยี บเทยี บจดุ เดอื ดจดุ หลอมเหลวของแอลเคนโซต่ รงเมอ่ื จานวนคารบ์ อนเพม่ิ ขน้ึ สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 46

เคมีอินทรีย์ 2/2554 จุดเดอื ดจุดหลอมเหลวของสารไฮโดรคารบ์ อนจะเพมิ่ ขน้ึ ตามน้าหนักโมเลกุลเน่ืองจากเป็น แรงยดึ เหนียวแบบไม่มขี วั้ หรอื แรงลอนดอน เม่อื พจิ ารณาจุดเดอื ดจดุ หลอมเหลวพบว่าแอล-เคนโซ่ ตรงทม่ี คี ารบ์ อน 1-4 อะตอม มสี ถานะเป็นแก๊ส คารบ์ อน 5-16 อะตอมมสี ถานะเป็นของเหลว ส่วน ไฮโดรคารบ์ อนแบบโซ่ตรงทม่ี คี ารบ์ อน 16 และ 18 จะมสี ถานะเป็นของแขง็ แต่เม่อื เปรยี บเทยี บ ระหว่างไซโคลแอลเคนกบั แอลเคนพบว่าไซโคลแอลเคนมีจุดเดือดสูงกว่า n–alkane ที่มีจานวน คาร์บอนเทา่ กนั จุดเ ่ืดอด (องศาเซลเ ีซยส) 100 จานวนคารบ์ อน 80 60 56 7 40 Aliphatic 20 0 Alicyclic -20 4 -40 -60 รปู ที่ 1.2 เปรยี บเทยี บจดุ เดอื ดจดุ หลอมเหลวของแอลเคนโซต่ รงและเป็นวงเมอ่ื จานวนคารบ์ อน เพมิ่ ขน้ึ เมอ่ื เปรยี บเทยี บสารแอลเคนทม่ี จี านวนอะตอมเท่ากนั แต่สตู รโครงสรา้ งต่างกนั พบว่า โมเลกุลทม่ี กี งิ่ จะมจี ดุ เดอื ดต่ากว่าโมเลกุลทเ่ี ป็นเสน้ ตรง ตาราง 1.9 จดุ เดอื ดจดุ หลอมเหลวและความหนาแน่นของเฮกเซนเมอ่ื มสี ตู รโครงสรา้ งต่างกนั Structural Formula จดุ หลอมเหลว จดุ เดอื ด ความหนาแน่น -95.0 68.7 1.3748 -153.7 60.3 1.3714 -118.0 63.3 1.3765 สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 47

เคมีอินทรีย์ 2/2554 Structural Formula จดุ หลอมเหลว จดุ เดอื ด ความหนาแน่น -128.8 58.0 1.3750 -98.0 49.7 1.3688 1.5.2 การเตรยี มสารประกอบแอลเคน 1.5.2.1 ปฏกิ ิรยิ าไฮโดรจเี นชนั ของแอลคีนและแอลไคน์ (hydrogenation of alkenes and alkynes) ไฮโดรเจนโมเลกุลสามารถเติมลงไปท่ีพันธะคู่ของแอลคีนได้เม่ือใช้ตัวเร่งท่ี เหมาะสมได้ผลิตภัณฑ์เป็นแอลเคน ปฏิกิริยาเกิดข้ึนได้โดยละลายแอลคีนในตัวทาละลายท่ี เหมาะสม เช่น เอทานอล เมทานอล และมตี วั เร่งปฏกิ ริ ยิ าอาจจะเป็นแพลตนิ ัม (Pt) นิกเกลิ (Ni) หรอื แพลเลเดยี ม (Pd) ท่เี ป็นผงละเอียดจากนัน้ จงึ ผ่านก๊าซไฮโดรเจนเขา้ ไปในส่วนผสมของ ปฏิกิรยิ าภายใต้ความดนั ไฮโดรเจนจะไม่สามารถเติมลงไปท่ีพนั ธะคู่ได้ถ้าไม่ใช้ตวั เร่ง แม้ว่า ปฏกิ ริ ยิ าน้ีจะเป็นปฏิกิรยิ าคายความรอ้ นอย่างมากก็ตาม ทงั้ น้ีเน่ืองจากพลงั งานทใ่ี ชใ้ นการสลาย พนั ธะของไฮโดรเจนโมเลกุลมคี ่าสงู มาก ตวั เรง่ จะดูดซบั โมเลกุลของไฮโดรเจนและของแอลคนี เป็น ชัน้ บางๆ เคลือบไว้ท่ีผิวของตัวเร่งเป็นการช่วยให้ไฮโดรเจนแตกตัวออกเป็นอะตอมและ เกิดปฏิกิรยิ ากับแอลคีนท่ีผวิ ของตัวเร่ง และการท่ไี ฮโดรเจนเกาะอยู่ท่ีผิวของตัวเร่งทาให้ เกดิ ปฏกิ ริ ยิ าแบบ syn addition เกดิ ขน้ึ และหากตอ้ งการเตรยี มแอลเคนจากแอลไคลก์ ไ็ ด้เช่นกนั โดยใช้ H2 2 โมลทาปฏกิ ริ ยิ ากบั พนั ธะสาม 1 ตาแหน่ง สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 48

เคมีอินทรีย์ 2/2554 รปู 5.3 กลไกการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าของ alkene กบั hydrogen gas โดยใช้ Pt เป็นตวั เรง่ (ทม่ี า: Graham Solomon and Craig Fryhle, Organic Chemistry, 7ed) 1.5.2.2 ปฏกิ ริ ยิ ารดี กั ชนั ของแอลคลิ เฮไลด์ (Reduction of alkyl halides) แ อ ล คิล เ ฮ ไ ล ด์ส า ม า ร ถ เ กิด ป ฏิกิริย า กับ สัง ก ะ สีแ ล ะ ก ร ด เ กิด ผ ลิต ภัณ ฑ์เ ป็ น แอลเคนเกดิ ขน้ึ แสดงดงั สมการเคมี ปฏกิ ริ ยิ าทเ่ี กดิ ขน้ึ เช่นปฏกิ ริ ยิ าการเตรยี มบวิ เทนจากแอลคลิ เฮไลด์ สงั กะสอี ะตอมเป็นตวั รดี วิ ซท์ ่ดี ี ปฏกิ ริ ยิ าน้ีเกดิ จากสงั กะสอี ะตอมถ่ายโอนอเิ ลก็ ตรอนใหแ้ ก่อะตอม ของคารบ์ อนทเ่ี กาะกบั เฮไลด์ ซง่ึ เกดิ ปฏกิ ริ ยิ าดงั แสดง 1.5.3 ปฏิกิริยาของแอลเคน 1.5.3.1 ปฏกิ ริ ยิ าการแทนทด่ี ว้ ยฮาโลเจน (Halogenation) แอลเคนเป็นสารประกอบไฮโดรคารบ์ อนท่มี พี นั ธะเด่ยี วหมดจดั เป็นสารประกอบ คารบ์ อนประเภทอม่ิ ตวั ปฏกิ ริ ยิ าของแอลเคนจะเกดิ การแทนทด่ี ว้ ยอะตอมอ่นื ๆ ซง่ึ เรยี กว่าปฏกิ ริ ยิ า สาขาวชิ าเคมี โรงเรยี นมหดิ ลวทิ ยานุสรณ์ (องคก์ ารมหาชน) หน้า 49