แอลไคน์

เร่อื ง หน้า แอลไคน์ 4 การเรยี กช่ือแอลไคน์ 6 ชื่อสามญั 7 ชื่อ IUPAC 9 สมบัตทิ างกายภาพของแอลไคน์ 10 สมบตั ทิ างเคมีของแอลไคน์ 11 การเตรียมแอลไคน์ 13 ปฏิกิรยิ าแอลไคน์ 19 ประโยชนข์ องแอลไคน์ 20 ผูจ้ ดั ทา อ้างอิง

เป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัวมีพันธะสาม (Triple bond) ระหว่างอะตอมคาร์บอนกับคาร์บอนอย่างน้อย 1 พันธะ เม่ือมีพันธะสาม 1 พันธะ มสี ูตรทั่วไปเป็นCnH2n-2 และ n=2,3,4…มีสูตรโครงสร้างทั่วไปเป็น R−C≡C−H มชี ่ือ IUPAC วา่ “แอลไคน์” (Alkynes) H−C≡C−H H3C−C≡C−H Acetylene methylacetylene ไฮบริดออร์บิทัลของคาร์บอนเป็น sp และพันธะสาม (Triple bond) เกิดจากพันธะไพ 2 พันธะ (2������) และ 1 พันธะซิกมา โดยความยาวของพันธะ C≡C เป็น 1.20 Å พันธะ C−H ยาวเท่ากับ 1.08 Å ส่วนพลงั งานพันธะของ C≡C เปน 195 kcal mole-1 และพันธะ C−H (หรือ Acidic hydrogen) มพี ลังงานเทา่ กบั 121 kcal mole-1 โมเลกุลเล็กที่สุดมีคาร์บอน 2 อะตอม คือ อะเซติลีน (Acetylene; C2H2) จึงเรียกแอลไคน์ลงท้ายด้วยแอเซทิลีน กไ็ ด้ เพราะแอลไคน์โมเลกุลใหญเ่ ป็นอนุพันธ์ของแอเซทลิ ีนน้ี 1.20 Å H−C≡C−H 1.08 Å

ในโมเลกุลของแอเซทลิ นี ประกอบด้วย 3������ และ 2������ มี รปู รา่ งโมเลกุลเปน็ เส้นตรง มมุ ระหวา่ ง C-C-H กาง 180° และส่วนท่ีอยปู่ ลายสดุ ของแอลไคน์ทงั้ หมดตา่ งมีสมบตั ิเป็นกรด (Acidic in nature) โดยความเปน็ กรดของสารประกอบ ไฮโดรคารบ์ อนเรยี งลาดับจากกรดแก่ไปหากรดอ่อน Alkyne > Alkene > Alkane ตวั อยา่ งเชน่ HC≡CH > H2C=CH2 > H3C−CH3 และเมือ่ เปรียบเทยี บกบั สารอ่ืนๆ จะมีลาดับความแรงของ กรดและเบสดงั นี้ ลาดับของความเปน็ กรด (Acidity order) H2O > ROH > HC≡CH > NH3 > H2C=CH2 > H3C−CH3 ลาดับของความเปน็ เบส (Basicity order) H3C−C-H2 > H2C=C-H > HC≡C-

การเรยี กชอ่ื แอลไคน์ การเรียกชอื่ แอลไคน์สามารถเรียกได้ 2 แบบเช่นเดียวกับ แอลเคนและแอลคนี คอื ช่อื สามัญและช่ือ IUPAC 1.การเรียกช่ือสามัญ ช่ือสามัญของแอลไคน์เรียกเป็น อนุพันธ์ของแอเซทิลีนโดยเรียกหมู่แอลคิลท่ีแทนที่ไฮโดรเจน กอ่ นแลว้ ลงท้ายด้วยแอเซทลิ นี ในกรณมี หี มู่แอลคิล 2 หมู่ เหมือนกันให้ใช้คาว่า“di-”นาหน้าหมู่แอลคิลน้ันถ้าไมเ่ หมอื นกัน ใหเ้ รยี กที่ละหมู่ตามลาดบั อักษร H-C≡C-H R-C≡C-H R-C≡C-R Acetylene Alkylacetylene Dialkylacetylene ตวั อยา่ ง CH3-C≡C-H ph-C≡C-H Methylacetylene Phenylacetylene CH3-C≡C-CH2-CH3 Ethylmethylacetylene (CH3)2CH-C≡C-CH(CH3)2 Diisopropylacetylene ph-C≡C-ph Diphenylacetylene H-C≡C-CH2-OH Hydroxymethylacetylene

การเรียกช่ือแอลไคน์ 2. การเรียกชื่อ IUPAC มหี ลกั เกณฑด์ ังนี้ ใชจ้ านวนนับในภาษากรีกระบุจานวนอะตอมของคารบ์ อน 1 = มีทหรอื เมท (meth-) 6 = เฮกซ (hex-) 2 = อที หรือเอท (eth-) 7 = เฮปท (hept-) 3 = โพรพ (prop-) 8 = ออกท (oct-) 4 = บิวท (but-) 9 = โนน (non-) 5 = เพนท (pent-) 10 = เดกค (dec-) 1) หาโซ่คาร์บอนท่ีมีพันธะสามที่ยาวท่ีสุดเป็นโซ่หลัก อ่านโซ่หลักน้ีตามจานวนอะตอมคาร์บอนลงท้ายด้วย –yne เชน่ Octyen 2)การกาหนดตาแหน่งอะตอมคาร์บอนให้นับจากปลายท่ีอยู่ ใกลพ้ นั ธะสามมากที่สุดเป็นตาแหน่งท่ี1เพื่อใหต้ าแหน่งพันธะสาม เปน็ ตวั เลขท่ีน้อยทส่ี ดุ เชน่ 1 234 5

การเรียกช่ือแอลไคน์ 3)การเรียกช่ือแอลไคน์โซ่ตรงไม่แตกกิ่งให้ใช้ตัวเลขบอก ตาแหนง่ พันธะสาม และขีดค่ันระหว่างตัวเลขบอกตาแหน่งกับช่ือ เชน่ 1 2 3 4 5 2-Pentyne 4)ถ้าแอลไคน์มีโครงสร้างเป็นก่ิงต้องอ่านหมู่แอลคิลท่ีแตก กงิ่ ก้อนโดยใชต้ วั เลขบอกตาแหนง่ ด้วยเช่น 4-Methyl-2-pentyne 5)ในกรณีพันธะสามอยู่ตรงกลางโมเลกุลพอดีการกาหนด ตาแหน่งอะตอมคาร์บอนให้นับจากปลายท่ีอยู่ใกล้พันธะคู่หรือ พันธะสามมากท่ีสุดเป็นตาแหน่งที่1และให้อา่ นแอลไคน์เป็นช่ือลง ท้ายพร้อมบอกตาแหน่งของพนั ธะดว้ ยเช่น 12 34567 8 2,6-Dimethyl-4-octyne 6)ถ้ามีพันธะคู่และพันธะสามในโมเลกุล (Alkenyne) การกาหนดตาแหน่ง อะตอมคาร์บอนให้นับจากปลายที่อยู่ใกล้ พันธะคู่หรือพันธะสามมากที่สุดเป็นตาแหน่งท่ี 1 และให้อ่าน แอลไคน์เปน็ ช่อื ลงทา้ ยพรอ้ มบอกตาแหน่งของพันธะด้วย เชน่ 5-Methyl-6-octen-1-yne

สมบตั ิทางกายภาพของแอลไคน์ 1) แอลไคน์ที่มีคาร์บอน C2 – C4 เป็นแก๊ส C5 – C13 เปน็ ของเหลวและจานวนคาร์บอนมากกว่าน้ีจะเปน็ ของแข็ง 2) แอลไคน์ทุกตัวต่างก็ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น แต่การท่ีแอเซทิลีน มกี ลนิ่ กระเทยี ม เน่อื งจากมสี ารปนเปอ้ื น 3) ละลายในน้าได้น้อย แต่ละลายได้ดีในตัวทาละลายอนิ ทรีย์ เชน่ แอลกอฮอล์ แอซโี ตน อีเทอร์ เปน็ ต้น 4) อะเซตลิ นี เปลีย่ นไปเปน็ ของเหลวท่ี -84 ℃ และแอเซทิลีน เหลวระเบิดได้ ดังนั้น การขนส่งต้องเป็นไปตามกฏหมาย จะต้องเก็บและขนส่งในสารละลายแอซีโตน ที่ 10 atm จะดูดซับในรูของวัสดุบางชนิด เช่น แอสเบสตอส จึงต้องเก็บ ในถงึ เหลก็ 5) สมบัติทางกายภาพของแอลไคน์อื่นๆ เช่น จุดเดือด จุดหลอมเหลวและความหนาแน่นคล้ายคลึงกันมากกับแอลคีน ท่ีมอี ะตอมคารบ์ อนเทา่ กนั ช่อื โครงสรา้ ง จดุ จดุ เดือด ความ หลอมเหลว หนาแน่น Ethyne H-C≡C-H -81 -48 0.62 Propyne H-C≡C-CH3 -101 -23 0.67

สมบตั ิทางเคมขี องแอลไคน์ (Chemical properties) 1) การมี ������ Electrons ในโมเลกุล การท่ีแอลไคน์ มีพันธะสามทาให้โมเลกุลไม่เสถียรว่องไวต่อปฏิกิริยามากกว่า แอลคีน สามารถเกิดผลผลิตจากการเติมของอะตอมหรือกลุ่ม อะตอมที่สามารถสร้างพันธะ 1 พันธะได้ 2 ถึง 4 อะตอม หรือหมู่โดยพันธะสามเกิดจากการซ้อนทับระหว่าง spไฮบริด- ออร์บิทัลของอะตอมคาร์บอน ทาให้โมเลกุลมีโครงสร้างเป็น เส้นตรง เม่ือมีการเติมโมโนเวเลนต์ (Monovalent) 2 อะตอม ทาให้พันธะสามโดยspไฮบริดออร์บิทัลของคาร์บอนเปลี่ยนเป็น sp2และเม่ือมีการเติมเข้าไปอีก 2 อะตอม ไฮบริดออร์บิทัลของ คารบ์ อนจะเปลยี่ นจาก sp2เป็น sp3 ปฎกิ ิรยิ าการเติมของแอลไคน์แตกจากแอลคีน2ประการ คอื ก. พันธะ -C≡C- ว่องไวต่อปฏิกิริยาการเติมอิเลก็ โทรไฟล์ น้อยกว่า >C=C< เนื่องจาก ������-electron ในพันธะสามไม่ สะดวกพอที่จะเขา้ ร่วมกับอิเลก็ ไทรไฟล์ + E+ Highly strained Electrophile bridged intermediate ข. แอลไคน์ทาปฏิกิริยาการเติมนิวคลีโอไฟล์ เช่น การเติม ไฮโดรเจนไซยาไนด์ แอลกอฮอล์ น้า กรดคาร์บอกซิลิก โดยเตมิ ทพี่ ันธะสามแลวเกดิ ความเสถยี รมากกวา่ ของแอลคีน 2) ความเปน็ กรดของไฮโดรเจนอะตอม ไฮโดรเจนอะตอมหรือ อะตอมทอี่ ยตู่ ดิ กับอะตอมคารบ์ อนของพนั ธะสามจะมคี วามเปน็ กรดและสามารถถกู เคล่ือนยายออกไปดวยเบสแก

การเตรียมแอลไคน 1) การเตรยี มโดยการทาใหเกดิ พันธะสามจากการขจดั อะตอม ออกจากคารบอนทงั้ สองทอ่ี ยตู ดิ กัน 2) การเกิดแอลไคนที่มคี ารบอนในโมเลกุลมากกวาเดมิ จาก แอลไคนทีม่ โี มเลกุลเล็ก (1)ปฏิกิริยาดีไฮโดรแฮโลจิเนชันของไดแฮโลแอลเคน (By dehydrohalogenation of dihaloalkanes) โดยการขจัด ไดแฮไลดท่ีแฮโลเจนสองอะตอมเกาะท่ีคารบอนติดกันหรือเกาะท่ี คารบอนอะตอมเดียวกันเม่ืออุนกับโพแทสเซียมไฮดรอกไซดใน แอลกอฮอล จะเกิดการขจัดไฮโดรเจน 2 อะตอมจากคารบอน ท่อี ยูติดกันเกดิ ผลผลิตเปนแอลไคน์ ดังสมการ Vicinal dihalide Alkyne Propylene dibromide (2)โดยการทาปฏกิ ริ ยิ าระหวางแอลคลิ แฮไลดกับโซเดียม แอลคิไนด (By the action of alkyl halides on sodium alkynides)

การเตรยี มแอลไคน (3)ปฏิกิริยาดีไฮโดรแฮโลจิเนชันของเททระแฮโลแอลเคน (By dehalogenation of tetrahaloalkanes) โลหะท่ีมีความ ว องไวต อปฏิกิริยา เช น แมกเนเซียม สังกะสี เป็นต้น สามาร ถเกิด ปฏิกิริ ยา ขจั ดอะต อม แฮโ ลเจน ที่ คาร บอน อะตอม ชิดกนั ไดผลผลติ เปนแอลไคน ดงั สมการ 1,1,2,2-Tetrachloropropane Propyne (4)ปฏกิ ิรยิ าอเิ ลก็ โทรลซิ ีสเกลือของกรดไดคารบอกซิลิก ไมอม่ิ ตัว (By the electrolysis of salt of unsaturated dicarboxylic acid series)เม่ือนาเกลอื โซเดยี มหรอื โพแทสเซียม ของกรดมาเลอิกเข้มขน้ มาทาอเิ ล็กโทรลซิ สี จะได้ผลผลติ เปน็ แอลไคน์ ดังสมการ

ปฏริ ยิ าของแอลไคน์ (1)ปฏิกริ ยิ าการเติมไฮโดรเจน (Addition of hydrogen) แอเซทิลนี ถูกเตมิ ไฮโดรเจนในสภาวะท่มี ีตวั เรง เชน Pt, Pd หรอื Ni ปฏกิ ริ ยิ าจะเกดิ ขนึ้ เปน 2 ขั้นตอน ปฏกิ ริ ิยาไฮโดรจเิ นชัน (Hydrogenation reaction)สามารถ ทาใหแอลคีนลดลงไดโดยการควบคุมปริมาณแกสไฮโดรเจน โดยใชตวั เรงที่เรียกวาAdam’s Platinum-Platinum oxide หรือ Pd ใน BaSO4 ทาให เกิดความว องไวลดลงด วยการเติม ควโิ นลนี (Quinoline) หรอื เลดแอซิเตต (Lead acetate) ซ่ึงแอลคีนท่ีไดจะเปน cis- หรือ trans- ข้ึนอยูกับ รีเอเจนตท่ีเลือกใช เชน ถาใชโซเดียมใน แอมโมเนียเหลว หรอื ลิเทียมในแอลิฟาตกิ เอมีนจะได trans-Alkene ถาใช H2/Pt หรอื ถารดี ิวซดวยไดบอเรนจะได cis-Alkene

ปฏริ ยิ าของแอลไคน์ (2)การเตมิ อเิ ล็กโทรไฟล(Electrophilic addition) 1)การเตมิ แฮโลเจน (Addition of halogens) สามารถเตมิ โมเลกุลของธาตุ แฮโลเจนได 1 หรอื 2 โมเลกลุ ทาใหไดผลผลติ เปน di- หรอื tetrahalides โดยเรงปฏกิ ิริยา ดวยแสงและโลหะแฮไลด เชน แอเซทลิ นี สามารถทาปฏกิ ิรยิ ากบั สารละลายโบรมีนเจือจาง ไดผลผลิตเปน Acetylene dibromide แอเซทิลนี ยังทาปฏกิ ิริยากบั โบรมนี เหลวโดยไมตองใชตัวทา ละลายจะไดผลผลติ เปนเททระโบรไมด (Tetrabromide) 2)การเตมิ กรดแฮโลเจน (Addition of halogen acids) โดยมลี าดบั ความวองไว ของกรดแฮโลเจนเปนดังน้ี HI > HBr > HCl > HF 3)การเติมกรดไฮโปรแฮลสั (Addition of hypohalous acid) กรดกลุมนี้สามารถ เกิดปฏิกิริยาการเติมใหกับแอเซทิ ลนี ไดผลผลิตเปนไดแฮโลแอลดไี ฮด (Dihaloaldehyde) หรือ ไดแฮโลคีโตน (Dihaloketone) ซึ่งสอดคลองกับกฏการเติม หรือกฎของมารโควนิคอฟ (Markownikoff’s rule)

ปฏริ ิยาของแอลไคน์ (3)ปฏกิ ิริยาการเติมนิวคลีโอไฟด (Nucleophilic addition reaction) ปฏิกิริยาน้ีกลุมของประจุลบ(Nucleophile) จะเข้าไป เตมิ ท่ีพันธะ -C≡C-โดยมีไอออนบวกของโลหะเป็นตัวเร่งจะเกิด เชงิ ซอนกบั พนั ธะสามซึ่งเชงิ ซอนนี้เกดิ จากการให้อิเล็กตรอน การให้อิเลก็ ตรอนจะทาใหความหนาแน่นของอิเล็กตรอนที่ พนั ธะสามลดลง ซึ่งเปนผลเน่อื งมาจากการทน่ี ิวคลโี อไฟลเขาทา ปฏกิ ิริยา อาจแบงยอยไดอกี ดงั นี้ 1)การเตมิ นา้ (Addition of water, Hydration) เมอ่ื ผานแอเซทลิ ีนไปยงั กรด ซัลฟวริกเจอื จาง ท่ี 60℃ ใน สภาวะท่ีมเี มอรควิ รกิ ซัลเฟต 1 % เปนตวั เรง เมอื่ เตมิ นา้ 1 โมเลกลุ จะได Acetaldehyde 2)การเตมิ ไฮโดรเจนไซยาไนด (Addition of hydrogen cyanide) เมื่อเตมิ HCNใหกบั แอเซทลิ นี ในสภาวะที่มี Ba(CN)2 เปนตัวเรงจะไดผลผลิตเปน Vinyl cyanide Acrylonitrile เกิดโพลเิ มอไรเซชัน ไดเสนใยออรลอน 3)การเติมกรดแอซติ ิก (Addition of acetic acid) เมอ่ื ผานแอเซทิลีนไปยังกรดแอซิตกิ ทอี่ นุ โดยมีไอออนของปรอท เปนตัวเรงผลผลิตตวั แรกท่เี กิดขึ้นคือ Vinyl acetate 4)การเตมิ แอลกอฮอล (Addition of alcohols) เมื่อผานแอเซทลิ ีนไปยงั เมทานอลท่ี 160-220℃ และมีCH3OK ปริมาณเลก็ นอยภายใตความดนั จะไดผลเปน็ เมทลิ ไวนิลอีเทอร

ปฏริ ิยาของแอลไคน์ (4)การเติมโอโซน และการแยกสลายด วยโอโซน (Addition of ozone and ozonolysis) แอซิทิลนี และ แอลไคนอื่นๆ สามารถเกิดโอโซไนด(Ozonide)กับโอโซนได โดยสารประกอบเหล าน้ีจะสลายตัวด วยน้าเกิดเป็น ไดคีโตน (Diketone)จากนั้นจะถูกออกซิไดสดวยไฮโดรเจน เพอรออกไซดไดกรด (5)ปฏกิ ริ ยิ าออกซเิ ดชนั (Oxidation reaction) 1)ปฏิกิริยาการเผาไหม(Combustion) เมื่อเผาแอลไคน กับอากาศหรอื ออกซเิ จนจะได CO2และ นา้ 2) ป ฏิกิ ริ ย า ออก ซิ เ ด ชั น ด ว ย เ ป อร แ มง ก า เ น ต (Permanganate oxidation) เม่ือแอลไคนทาปฏิกิริยากับ โพแทสเซียมเปอรแมงกาเนตจะไดผลผลติ เปนกรดออกซาลิก

ปฏริ ิยาของแอลไคน์ 3) ปฏิกิริยาออกซิเดชันด วยซีลีเนียมไดออกไซด (SeO2)เมื่อออกซิไดสแอลไคนจะไดสารประกอบไดคารบอนิล (Dicarbonyl compounds) ( 6) ป ฏิ กิ ริ ย า ก า ร เ กิ ด ไ อ โ ซ เ ม อ ร์ ( Isomerisation) โดย 1-Alkyne ถูกเปล่ียนไป เปน 2-Alkyne (ไอโซเมอร) เมื่อนาแอลไคนมาอนุ ใน KOH ทีล่ ะลายในแอลกอฮอล (7)การเกิดโพลิเมอร(Polymerisation) แอลไคนจะเกิดเปนโพลิเมอรไดท้ังแบบเสนตรงและแบบก่ิง ทั้งน้ีขึ้นอยู กับแอลไคน เร่ิมต น สภาวะท่ีใช สังเคราะห อณุ หภมู ิ หรือตัวเรงปฏกิ ิริยา เปนตน Cyclic polymerization จะเกิดโพลิเมอไรสไปเปน แอโรมาติกไฮโดรคารบอน

ปฏริ ิยาของแอลไคน์ (8)การเกิดอนุพันธของโลหะ (Formation of metallic derivatives;Alkynides) ไฮโดรเจนอะตอมน้ีสามารถที่จะถูก แทนท่ีด วยโลหะเกิดเป นอนุพันธ ของโลหะที่เรียกว า แอเซทิไลด (Acetylide หรือ Alkynides) จัดอยูในกลุมของ สารประกอบโลหะอนิ ทรีย (Organometallic compounds) โดยแอเซทิลีนไฮโดรเจนท่ีเปนกรด 2 อะตอม จะตออยูที่ ปลายดานละ 1 อะตอม ปฏิกิริยาที่สาคัญของการเกิดอนุพันธของโลหะท่ีควรรูจัก ในระดับน้มี ี 2 ชนิดดงั นี้ 1)การเกดิ โซเดียมแอเซทิไลด (Formation of sodium acetylides) โดยเมื่อผานแอเซทิลนี ไปยังโซเดียมที่รอนจะเกิด ทงั้ สารประกอบมอนอโซเดียมและไดโซเดยี ม ดังนี้ 2 ) ป ฏิ กิ ริ ย า ก า ร เ กิ ด ท อ ง แ ด ง แ ล ะ เ งิ น แ อ เ ซ ทิ ไ ล ด (Formation of copper and silver acetylides) ตะกอนสีแดง

1 . แ อ ล ไ ค น์ ที่ รู้ จั ก กั น ทั่ ว ไ ป คื อ อี ไ ท น์ ( ethyne) ช่ือสามัญคืออะเซทิลีน (C2H2)เตรียมได้จากปฏิกิริยาระหว่าง แคลเซยี มคารไ์ บดท์ าปฏกิ ิริยากับน้า CaC2(s) + 2H2O(l) Ca(OH)2(aq) + C2H2(g) 2.ในทางอุตสาหกรรมสามารถเตรียม C2H2 ได้จาก CH4 โดยการให้ความร้อนสงู ๆ ในเวลาที่ส้ันมาก 2CH4(g) C2H2(g) + 2H2(g) 3.แก๊สผสมระหว่าง C2H2กับ O2ในอัตราส่วนที่เหมาะสม เรียกว่า oxy-acetylene ให้เปลวไฟท่ีร้อนสูงถึง3000 องศา ในเช่ือมโลหะและตัดโลหะได้ นอกจากน้ี C2H2ยังใช้เป็นแก๊ส เช้อื เพลงิ ทีใ่ ห้สงสว่าง 4.ใช้ C2H2เพ่ือเร่งการออกดอกของพืช และเร่งการสุกของ ผลไม้ใหเ้ รว็ ขึ้น สรปุ !!!ปฏิกิรยิ าระหว่างแอลไคน์กบั โพแทสเซยี มเปอรแ์ มงกาเนต (พนั ธะสามอยู่ตาแหนง่ ที่1) (พนั ธะสามอยตู่ าแหนง่ ที่2เป็นตน้ ไป จะไดส้ ารประเภทไดคโี ตน)

นางสาว สกุ ฤษตา กดุ วงคแ์ กว้ รหัส 62115265105 สาขาวิชา เคมี คณะครศุ าสตร์ มหาวทิ ยาลยั ราชภัฏสกลนคร เสนอ อาจารย์ สริ ินทร์ ปญั ญาคม

เอกสารอ้างองิ สง่ เสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี,สถาบนั . หนงั สือเรียนสาระการเรียนรู้พ้ืนฐานและเพิ่มเติม เคมี เล่ม 5. พิมพ์คร้ังท่ี 9 ; กรุงเทพฯ : โรงพิมพ์ คุรสุ ภาลาดพร้าว,2544.