Organic Chemistry 9/11/2010, 12/11/2010, 16/11/2010

          6.3 สารมัธยันตร์ที่พบในเคมีอินทรีย์
               แบ่งเป็น 4 แบบ คือ คาร์บอนแรดิคัล คาร์โบแคทไอออน คาร์โบแอนไอออน และคาร์บีน
                    คาร์บอนแรดิคัล - ขาดแคลนอิเล็กตรอน สามารถให้อิเล็กตรอนได้ดีกว่าไฮโดรเจน ความเสถียรของคาร์บอนแรดิคัล แปรผันตรงกับจำนวนหมู่อัลคิล
                    คาร์โบแคทไอออน - เป็นสารมัธยันตร์ที่ขาดแคลนอิเล็กตรอน ยิ่งมีหมู่อัลคิลมากขึ้น ความเสถียรของคาร์โบแคทไอออนก็มากขึ้น เช่นเดียวกับคาร์บอนแรดิคัล
                    คาร์โบแอนไอออน - เป็นสารมัธยันตร์ที่มีอิเล็กตรอน ถ้ามีหมู่อัลคิลเพิ่มขึ้น จะทำให้คาร์โบแอนไอออนมีความเสถียรน้อยลง
          6.4 ผลที่เกิดจากการเหนี่ยวนำ
               การเหนี่ยวนำ มีผลต่อปัจจัยต่างๆของสารอินทรีย์ เช่น ความเป็นขั้ว ความว่องไวของปฏิกิริยา ความเสถียรของสารมัธยันตร์ ความเป็นกรด-เบสของสาร เป็นต้น
          6.5 การเกิดปรากฏการณ์เรโซแนนซ์
               การที่อิเล็กตรอนไพ หรืออิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวผ่านพันธะไพ เรียกการเคลื่อนที่ของอิ
เล็กตรอนว่า ดีโลคัลไลเซชัน ผลของการเกิดเรโซแนนซ์ จะทำให้โมเลกุลมีพลังงานต่ำ และเสถียรขึ้น

บทที่ 2 สารประกอบอัลเคน

 

     อัลเคน เป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอน มีทั้งแบบโซ่ตรง (C_nH_2n+2) และโซ่ปิด (C_nH_2n) เป็นพันธะซิกมาทั้งหมด

     การเรียกชื่อ แบ่งเป็นชื่อสามัญ และชื่อแบบ IUPAC

           ก่อนอื่น เราจะต้องรู่จักคำอุปสรรคที่ใช้ในการเรียกชื่อกันก่อนดีกว่า

C-1 = Meth-

C-2 = Eth-

C-3 = Prop-

C-4 = But-

C-5 = Pent-

C-6 = Hex-

C-7 = Hep-

C-8 = Oct-

C-9 = Non-

C-10 = Dec-

               ชื่อสามัญ เป็นชื่อที่นักเคมีแต่งขึ้น เพื่อใช้เรียกสารที่มีสูตรโครงสร้างไม่ซับซ้อน โดยจะมีการบอกลักษณะการจัดเรียงของโครงสร้างด้วย เช่น

                     n- ย่อมาจาก normal ใช้บอกสารที่เป็นโซ่ตรง เช่น

อ่านว่า n-heptane

                    iso- ใช้กับสารที่มี Methyl เกาะที่คาร์บอนตัวรองสุดท้ายจากปลายของโซ่ตรงข้าม เช่น

อ่านว่า iso-heptane

                   sec- ใช้เมื่อมีหมู่อัลคิลเกาะที่คาร์บอนทุติยภูมิ เช่น

                    tert- ใช้เมื่อมีหมู่อัลคิลมาเกาะที่คาร์บอนตติยภูมิ เช่น

               ชื่อแบบ IUPAC มีหลักเกณฑ์ดังนี้

                    1. เอาคาร์บอนโซ่ที่ยาวที่สุดเป็นหลัก

                    2. เอาฝั่งที่หมู่อัลคิลมาเกาะเป็นตัวเลขที่มีค่าน้อยกว่าอีกฝั่งหนึ่ง

                    3. บอกตำแหน่งของอัลคิลที่มาเกาะ พร้อมใช้ - คั่นระหว่างตัวเลขและตัวอักษร

                    4. ให้เรียกชื่อหมู่อัลคิลที่มาเกาะแต่ละตัว เรียงตามตัวอักษรภาษาอังกฤษ

                              - mono ,di, tri, tetra มองข้าม

                              - sec-, tert-, n- มองข้าม

                              - iso, neo, cyclo นับเรียงอักษร

                    5. บอกตัวเลขของคาร์บอนที่อัลคิลมาเกาะด้วย

                    6. ใช้ , คั่นระหว่างตัวเลขกับตัวเลข

                    7. ถ้ามีโซ่หลักมากกว่า 1 ทาง ให้เลือกโซ่ที่มีอัลคิลมาเกาะมากที่สุดเป็นโซ่หลัก

                    8. ถ้าหมู่อัลคิลที่โซ่ทั้งสองฝั่งเท่ากัน เลือกฝั่งที่ผลรวมของตัวเลขที่หมู่อัลคิลมาเกาะที่มี ค่าน้อยที่สุด

     สมบัติทางกายภาพ

          จุดเดือด-จุดหลอมเหลว : ขึ้นตามมวล นอกจากนี้อัลเคนโซ่ตรงจะมีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวสูงกว่าโซ่กิ่ง

          ความหนาแน่น : อัลเคนมีความหนาแน่นน้อย จึงทำให้อัลเคนส่วนใหญ่ลอยน้ำ (ยกเว้นอัลเคนโมเลกุลใหญ่มาก ๆ)

          การละลาย : เป็นสารที่ไม่ละลายน้ำ เพราะไม่มีขั้ว แต่สามารถละลายเข้าด้วยกันเองได้

     การเตรียมสารประกอบอัลเคน

          - Hydrogenation of alkene and alkyne เตรียมได้โดยการเติมไฮโดรเจนเข้าไปในพันธะไพของอัลคีนหรือแอลคายน์ โดยมีตัวเร่งที่เหมาะสม

         - Hydrogenation of alkylhalides โดยให้ alkylhalides ทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจน และใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา

     ปฏิกิริยาของสารประกอบอัลเคน

          - Halogenation of Alkanes : เป็นการแทนที่ไฮโดรเจนในอัลเคนด้วยธาตุหมู่7 โดยใช้แสงหรือความร้อนเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา

          - Combusion Reaction : เรียกอีกชื่อว่า การสันดาป ซึ่งจะสันดาปกับออกซิเจนได้ผลิตภัณฑ์เป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ แต่ถ้าออกซิเจนไม่เพียงพอ จะได้ผลิตภัณฑ์เป็น คาร์บอนมอนอกไซด์แทน ถือว่าเป็นการเผาไหม้ไม่สมบูรณ์

     สารประกอบไซโคลแอลเคน

          เป็นอัลเคนที่มีลักษณะเป็นโซ่ปิด มีคุณสมบัติที่คล้ายคลึงกับอัลเคนโซ่ตรงมาก

     การเรียกชื่อ : ใช้หลักการเดียวกับการเรียกชื่ออังเคนโซ่ตรง เพียงแต่จะมีคำว่า cyclo- เติมข้างหน้าสารหลัก

     ปฏิกิริยาของสารประกอบไซโคลอัลเคน

          เป็นสารที่มีความอิ่มตัวสูง แต่ถ้าเป็นไซโคลอัลเคนที่มีคาร์บอนน้อย ๆ เมื่อเกิดปฏิกิริยาการเติมไฮโดรเจน จะเกิดการแตกวงขึ้น ส่วนวงที่ใหญ่ขึ้น จะไม่เกิดปฏิกิริยา

บทที่ 3 สารประกอบอัลคีน

     เป็นสารประกอบคาร์บอนเช่นเดียวกันกับอัลเคน มีทั้งโซ่ตรง(C_nH_2n) และโซ่ปิด(C_nH_2n-2) มีทั้งพันธะไพและพันธะซิกมาอยู่ในโมเลกุล

     การเรียกชื่อ

          การเรียกชื่อสามัญ : เปลี่ยนคำลงท้าย จาก-ane เป็น -ylene

          การเรียกชื่อแบบ IUPAC : มีลักษณะการเรียกคล้ายกับอัลเคน เพียงแค่เปลี่ยนคำลงท้ายไปเป็น -ene พร้อมทั้งระบุตำแหน่งพันธะคู่ด้วย

    

          การแทนที่ไฮโดรเจนด้วยหมู่อัลคิลสองหมู่

               การแทนที่นี้จะก่อให้เกิดไอโซเมอร์เชิงเรขาคณิตขึ้น ซึ่งจะมีชื่อเรียกต่างกัน คือ cis- และ trans-

          การแทนที่ไฮโดรเจนด้วยหมู่อัลคิล สามหรือสี่หมู่

               การแทนที่ลักษณะนี้ หมู่อัลคิลที่มาเกาะกับคาร์บอนสายหลักจะไม่ใช่ตัวเดียวกัน แต่ถ้ามาเกาะที่ด้านเดียวกันจะใช้ Z- หากว่าอยู่กันคนละด้านจะใช้ E- นำหน้าสารนั้น ๆ

Z-                  E-

     สมบัติทางกายภาพ

          มีแนวโน้มคล้ายกับสารประกอบอัลเคน โดยจะละลายได้ดีในตัวทำละลายอินทรีย์

     การเตรียมสารประกอบอัลคีน

           - Dehydrohalogenation of alkylhalides by alc. KOH

               เป็นการดึงไฮโดรเจนหรือธาตุหมู่เจ็ด ออกมาจากสาร โดยใช้ KOH ที่ละลายในแอลกอฮอล์

           - Dehydration of Alcohols

               เตรียมโดยการนำกรดแก่มาทำปฏิกิริยากับแอลกอฮอล์

          - Reduction of Alkyne

               ใช้ไฮโดรเจนเติมเข้าไปในสารประกอบอัลไคน์ แต่ต้องใช้ตัวเร่งให้ถูกต้อง ไม่เช่นนั้นจะได้ผลิตภัณฑ์เป็นสารประกอบอัลเคนแทน

     ปฏิกิริยาของสารประกอบอัลคีน

          - Addition Reaction of Alkenes

               เป็นการเติมไฮโดรเจนหรือฮาโลเจนเข้าไปเพื่อทำลายพันธะไพ แบ่งได้เป็น

               1 Halogenation of Alkenes : เติมฮาโลเจนเข้าไปในโมเลกุลเพื่อทำลายพันธะไพ

               2 Hydrogenation of Alkenes : เติมไฮโดรเจนเข้าไปในโมเลกุลเพื่อทำลายพันธะไพ

Organic Chemistry 2/11/2010

     3. สูตรโครงสร้างกับสมบัติทางกายภาพ
          - จุดหลอมเหลวและจุดเดือด ขึ้นตามมวล และแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล

พันธะไฮโดรเจน > ไดโพล-ไดโพล > ลอนดอน

เรียงลำดับความแข็งแรงของพันธะ

                 จุดหลอมเหลว : ของแข็งกับของเหลวอยู่ร่วมกันอย่างสมมูล

                 จุดเดือด : ของเหลวมีความดันไอเท่ากับความดันบรรยากาศ (เป็นการทำลายแรงยึดเหนี่ยว   ระหว่างโมเลกุล)

          - การละลาย ขึ้นอยู่กับสภาพขั้ว สารที่มีขั้วละลายได้ดีในสารที่มีขั้ว ส่วนสารที่ไม่มีขั้วก็จะละลายได้ดีในสารที่ไม่มีขั้ว

            นอกจากนี้ การดูจากแรงที่เกิดขึ้นระหว่างตัวทำละลายและตัวถูกละลาย เมื่อละลายแล้ว ก็สามารถบอกได้ว่าการละลายเป็นอย่างไร

            หากว่าเกิดพันธะไฮโดรเจน แสดงว่าเกิดการละลายได้ดีมาก

            หากว่าเกิดแรงไดโพล-ไดโพล สารละลายได้ดี

            หากว่าเกิดแรงลอนดอน สารจะละลายได้เพียงบางส่วน

     4. ไอโซเมอริซึม - สารที่มีสูตรโมเลกุลเหมือนกัน แต่โครงสร้างต่างกัน ทำให้สมบัติของสารแตกต่างกันด้วย แบ่งได้เป็น

          4.1 Structural Isomer : สูตรโมเลกุลเหมือนกัน แต่โครงสร้างต่างกัน

          4.2 Stereo Isomer : สูตรโมเลกุลและโครงสร้างเหมือนกัน แต่ตำแหน่งการจัดเรียงอะตอมต่างกัน

     5. ประเภทของสารประกอบไฮโดรคาร์บอน

          5.1 ใช้ลักษณะของปฏิกิริยาเป็นเกณฑ์ แบ่งระหว่างสารประกอบพันธะเดี่ยว และสารประกอบพันธะคู่หรือสาม

          5.2 ใช้โครงสร้างเป็นเกณฑ์

               - Aliphatic Hydrocarbon แบ่งได้อีกเป็น branch และ chain

               - Alicyclic Hydrocarbon คาร์บอนโซ่ปิด

               - Aromatic Hydrocarbon คาร์บอนโซ่ปิดที่เสถียร เนื่องจากเกิดการรีโซแนนซ์ได้

               - Heterocyclic คาร์บอนเป็นวง และมีธาตุอื่นๆอยู่ด้วย

          5.3 ใช้หมู่ฟังก์ชันเป็นเกณฑ์

               - มีออกซิเจนเป็นองค์ประกอบ ได้แก่ แอลกอฮอล์ กรดอินทรีย์ แอลดีไฮด์ คีโตน และเอสเทอร์

               - มีไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบ ได้แก่ เอมีน

               - มีออกซิเจนและไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบ ได้แก่ เอไมด์

               - มีธาตุฮาโลเจนเป็นองค์ประกอบ ได้แก่ สารประกอบฮาโลเจน

     6. ปฏิกิริยาของสารประกอบอินทรีย์

          6.1 ประเภทของปฏิกิริยาในเคมีอินทรีย์

                - ปฏิกิริยาการแทนที่ - ในสารประกอบคาร์บอนที่อิ่มตัว

                - ปฏิกิริยาการเติม - ในสารประกอบคาร์บอนที่ไม่อิ่มตัว

                - ปฏิกิริยาการขจัดออก - เอาอะตอมออกจากโมเลกุล

                - ปฏิกิริยาการจัดเรียงตัวใหม่ - เรียงตัวใหม่ แต่ยังมีสูตรโมเลกุลเหมือนเดิม

                - ปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชัน - สารประกอบคาร์บอนจะใหญ่ขึ้น มีหมู่ที่ซ้ำๆกันในสารประกอบ

                - ปฏิกิริยาการแตกตัว - จากโมเลกุลใหญ่ --> โมเลกุลเล็ก

          6.2 การสร้างและทำลายพันธะ

                - การสร้างพันธะ แบ่งได้เป็น

                     1. อะตอมสองอะตอม ใช้อิเล็กตรอนอะตอมละ 1 ในการสร้างพันธะโคเวเลนต์

                     2. อะตอมหนึ่งให้สองอิเล็กตรอนกับอีกอะตอมหนึ่ง แล้วสร้างเป็นพันธะโคเวเลนต์ขึ้น

                - การทำลายพันธะ แบ่งได้เป็น

                     1. เมื่อทำลายพันธะแล้ว อะตอมทั้งสองจะได้รับอิเล็กตรอนคืน อะตอมละ 1 อิเล็กตรอน เรียนอะตอมที่หลุดอย่างนี้ว่า อนุมูลอิสระ

                     2. หลังจากทำลายพันธะ จะมีอะตอมหนึ่งที่ได้รับอิเล็กตรอนไป 2 อิเล็กตรอน เกิดเป็นอนุมูลประจุบวก และอนุมูลประจุลบ