กรดคาร์บอกซิลิกlms.mju.ac.th/courses/947/locker/บทที่...
Transcript of กรดคาร์บอกซิลิกlms.mju.ac.th/courses/947/locker/บทที่...
บทท 15
กรดคารบอกซลก
กรดคารบอกซลก (carboxylic acid) เปนสารอนทรยมสตรทวไปเปน R–COOH โดยมหม
คารบอกซล (carboxyl group) ทประกอบดวยหมคารบอนลและหมไฮดรอกซลอยทอะตอมคารบอน
เดยวกนเปนหมฟงกชน หมฟงกชนคารบอกซลของกรดคารบอกซลกแสดงดงรป
carboxyl group
กรดคารบอกซลกมทงชนดทเปนกรดอะลฟาตก (aliphatic acid) เชน กรดอะซตกซงม
หมอลคลเปน CH3– ทสรางพนธะกบ COOH และชนดทเปนกรดอะโรเมตก (aromatic acid) ทมหม
ทมาเกดพนธะกบ COOH เปนหมอารล (Ar-) เชน กรดเบนโซอกทมหมอารลเปนหมฟนล (phenyl,
C6H5–, Ph) เปนตน โครงสรางแสดงดงรป
acetic acid (aliphatic acid) benzoic acid (aromatic acid)
15.1 การเรยกชอกรดคารบอกซลก
การเรยกชอกรดคารบอกซลกสามารถเรยกได 2 แบบคอชอสามญและชอ IUPAC ดงม
รายละเอยดดงน
15.1.1 ชอสามญ
กรดคารบอกซลกทมจ านวนคารบอนอะตอมไมมากนกจะพบทวไปในธรรมชาต เชน
กรดอะซตกในน าสม กรดฟอรมกในมดหรอแมลง กรดบวทรกในเนยทเหมนหน ชอกรดทพบทวไปใน
ธรรมชาตมกเรยกดวยชอสามญ ตวอยางชอสามญของกรดคารบอกซลกบางชนดแสดงในตาราง 15.1
82
กรณทกรดคารบอกซลกมหมตาง ๆ มาแทนทจะเรยกชอสามญโดยใชอกษรกรกเปน
ตวบอกต าแหนงของการแทนทนน โดยเรมจากอะตอมคารบอนทอยตดกบคารบอกซลคารบอนเปน
ต าแหนงอลฟา และเรยงตามล าดบดงรป
ตวอยางการเรยกชอสามญของกรดคารบอกซลกทมหมตาง ๆ มาแทนท เชน
- chloro – – methylvaleric acid , – dimethylbutyric acid
การเรยกชอสามญของกรดอะโรเมตก (Ar-COOH) ทมหมแทนทใหเรยกโดยถอวาเปน
อนพนธของกรดเบนโซอก (Ph–COOH) โดยบอกต าแหนงของหมแทนทดวยค าน าหนา ไดแก ค าวา
ortho (o-) meta (m-) และ para (p-) เมอหมแทนทอยทต าแหนง 2, 3 และ 4 ของหม –COOH
ตามล าดบ ดงตวอยาง
o – hydroxy benzoic acid m – chloro benzoic acid p – amino benzoic acid
α β
83
ตาราง 15.1 ชอสามญและชอ IUPAC ของกรดคารบอกซลกบางชนด
ชอสามญ ชอ IUPAC อะตอมคารบอน สตร
formic
acetic
propionic
acrylic
butyric
isobutyric
valeric
isovaleric
caproic
caprylic
capric
methanoic
ethanoic
propanoic
2 - propenoic
butanoic
2 - methylpropanoic
pentanoic
3 - methylbutanoic
hexanoic
octanoic
decanoic
1
2
3
3
4
4
5
5
6
8
10
HCOOH
CH3COOH
CH3CH2COOH
CH2 = CH – COOH
CH3(CH2)2COOH
(CH3)2CHCOOH
CH3(CH2)3COOH
(CH3)2CHCH2COOH
CH3(CH2)4COOH
CH3(CH2)6COOH
CH3(CH2)8COOH
15.1.2 ชอ IUPAC
การเรยกชอ IUPAC ของกรดคารบอกซลก เรมตนดวยการเลอกโซอะตอมคารบอนท
ยาวทสดเปนชอหลก โดยชอหลกเรยกตามชอ IUPAC ของอลเคนโดยตด –e ตวสดทายของชออลเคน
นนออกแลวเตมค าลงทาย –oic acid แทน ชอ IUPAC ของกรดคารบอกซลกบางชนดแสดงในตาราง
15.1
ในกรณทมหมแทนทอยในโมเลกลการก าหนดต าแหนงอะตอมคารบอนใหเรมจาก
อะตอมคารบอกซล (COOH) คารบอนใหเปนต าแหนงท 1 เสมอและเรยงถดไปตามล าดบดงน
84
ตวอยางการเรยกชอ IUPAC ของกรดคารบอกซลกทมหมแทนทต าแหนงตาง ๆ
4 – hydroxybutanoic acid 3 – phenyl pentanoic acid
การเรยกชอ IUPAC ของกรดอะโรเมตกทมหมแทนท ใหเรยกชอโดยถอวาเปน
อนพนธของกรดเบนโซอก โดยบอกต าแหนงของหมแทนทดวยตวเลขทนอยทสด ดงตวอยาง
benzoic acid 4 – aminobenzoic acid 2 – hydroxy benzoic acid
15.2 สมบตทางกายภาพของกรดคารบอกซลก
1. จดเดอด จดเดอดของกรดคารบอกซลกสงกวาจดเดอดของแอลกอฮอล แอลดไฮดหรอคโตน
เมอมมวลโมเลกลเทากนหรอใกลเคยง การทกรดคารบอกซลกมจดเดอดสงมผลมาจากการเกดพนธะ
ไฮโดรเจนระหวาง 2 โมเลกลของกรดคารบอกซลก (hydrogen–bonded dimer) เกดเปนไดเมอรทม
เสถยรภาพสง เพราะมแรงยดเหนยวดวยพนธะไฮโดรเจนถง 2 พนธะ สงผลใหมวลโมเลกลของกรดม
คาเปน 2 เทาของมวลโมเลกลเดมจงท าใหมจดเดอดสง ไดเมอรของกรดแสดงดงรป
ไดเมอรของกรดอะซตก
2. จดหลอมเหลว โดยทวไปกรดคารบอกซลกทมคารบอนมากกวา 8 อะตอมจะเปนของแขง
ยกเวนกรดทไมอมตวหรอมพนธะค ส าหรบกรดทมพนธะคและมโครงสรางแบบซส (cis–isomer) จะม
85
จดหลอมเหลวต าทสดเชน กรดสเตยรกและกรดลโนเลอก ซงมคารบอน 18 อะตอมเทากน พบวา
กรดสเตยรกเปนกรดอมตวมจดหลอมเหลวท 70 C สวนลโนเลอกเปนกรดไมอมตวมพนธะคและม
โครงสรางแบบซส มจดหลอมเหลวท -5 C เปนตน โครงสรางเคมแสดงดงรป
stearic acid linoleic acid
3. การละลาย กรดคารบอกซลกสามารถเกดพนธะไฮโดรเจนกบน าได ดงตวอยางการเกดพนธะ
ไฮโดรเจนของกรดอะซตกกบน าดงรป ท าใหกรดทมมวลโมเลกลต า (คารบอนไมเกน 4 อะตอม)
ละลายไดดในน า ถากรดมอะตอมคารบอนเพมขนการละลายน าจะคอย ๆ ลดลง เมอมคารบอน
มากกวา 10 อะตอมจะไมละลายน า ขอมลจดหลอมเหลว จดเดอดและการละลายน าของกรดคารบอก
ซลกบางชนดแสดงในตาราง 15.2
กรดอะซตกสรางพนะไฮโดรเจนกบน า
กรดคารบอกซลกละลายไดดในแอลกอฮอล เพราะเกดพนธะไฮโดรเจนกบแอลกอฮอลได
เนองจากโมเลกลแอลกอฮอลไมมขวแตกตางกบโมเลกลของน าซงมขวมาก ดงนนกรดทมโซคารบอน
ยาว ๆ จงสามารถละลายในแอลกอฮอลไดดกวาน า โดยทวไปกรดคารบอกซลกละลายในตวท าละลาย
ไมมขวเชน คลอโรฟอรม เปนตน
86
ตาราง 15.2 จดเดอด จดหลอมเหลวและการละลายน าของกรดคารบอกซลกบางชนด
ชอกรด อะตอมคารบอน จดหลอมเหลว
(C)
จดเดอด
(C)
การละลายน า
(g/100 g H2O)
formic
acetic
propionic
butyric
valeric
caproic
benzoic
1
2
3
4
5
6
7
8
16.6
-21
-6
-34
-3
122
100.5
118
141
164
187
205
250
ละลาย
ละลาย
ละลาย
ละลาย
3.7
1.0
0.3
ทมา : T.W.Graham Solomons and Craig B. Fryhle, Organic Chemistry, 9rd Edition, 2007,
John-Wiley & Sons, Inc.
15.3 ความเปนกรดของกรดคารบอกซลก
กรดคารบอกซลกแตกตวไดในน าใหโปรตอนและคารบอกซเลตไอออน คาคงตวสมดลของ
ปฏกรยานเรยกวา คาคงตวการแตกตวของกรด (acid dissociation constant) ใชตวยอ Ka คา pKa
ของกรดมคาเทากบ –log Ka การแตกตวของกรดคารบอกซลกและแอลกอฮอลในน าแสดงดงสมการ
สมการการแตกตวของกรดคารบอกซลกในน าแสดงดงรป
carboxylic acid carboxylate ion
คาคงตวการแตกตวของกรดแสดงดงสมการ
87
การแตกตวของแอลกอฮอลในน าแสดงดงรป
alcohol alkoxide ion
คาคงตวการแตกตวของแอลกอฮอลแสดงดงสมการ
pKa ของกรดคารบอกซลกตาง ๆ มคาประมาณ 5 ท าใหมความเปนกรดมากกวา
สารอนทรยอน ๆ เชน แอลกอฮอลและฟนอล เปนตน แอลกอฮอลมคา pKa ในชวง 16-18 เมอ
เปรยบเทยบกบกรดอะซตกซงมคา pKa 4.74 หรอมความเปนกรดมากกวาแอลกอฮอลประมาณสบ
เทาทงนเพราะคารบอกซเลตไอออนของกรดมเสถยรภาพมากกวาอลคอกไซดไอออนของแอลกอฮอล
เนองจากประจลบสามารถเคลอนทบนอะตอมออกซเจนทง 2 อะตอมได ดงรป
carboxylic acid carboxylate ion
การแตกตวของกรดและแอลกอฮอลเกยวของกบการแตกพนธะระหวางออกซเจนและ
ไฮโดรเจน (O–H) กรดคารบอกซลกใชพลงงานในการแตกพนธะต ากวาแอลกอฮอล คารบอกซเลต
ไอออนทเกดขนมประจลบบนอะตอมออกซเจนทง 2 อะตอมเทากน แตอลคอกไซดไอออนของ
แอลกอฮอลมประจลบบนออกซเจนเพยงอะตอมเดยว ท าใหประจลบในคารบอกซเลตไอออนม
เสถยรภาพมากกวาในอลคอกไซดไอออน
ถามหมแทนท ทมสมบตดงอเลกตรอน (electron–withdrawing group) อยบนโมเลกล
ของกรดท าใหกรดคารบอกซลกมความเปนกรดเพมขน และมผลมากเมอหมแทนทนอยทต าแหนง
88
อลฟา นอกจากนถามหมดงอเลกตรอนเพมมากขนความเปนกรดจะสงขนดวย ดงนนคา Ka สง คา pKa
จะลดลงตามล าดบ ดงตวอยาง
CH3COOH < ClCH2COOH < Cl2CHCOOH < Cl3CCOOH
acetic acid chloroacetic acid dichloroacetic acid trichloroacetic acid
pKa = 4.75 pKa = 2.81 pKa = 1.29 pKa = 0.7
ระยะหางจากหมคารบอกซลของหมแทนทกมผลตอความแรงของกรดดวย กรดทมหม
แทนททต าแหนงอลฟาท าใหกรดมความแรงมากทสด ถาหมแทนทอยหางออกไปความแรงของกรดจะ
ลดนอยลงท าใหคา Ka ลดลง คา pKa ของกรดจะเพมขนตามล าดบ ดงตวอยาง
2 – chlorobutanoic acid 3 – chlorobutanoic acid 4 – chlorobutanoic acid
pKa = 2.85 pKa = 4.05 pKa = 4.52 pKa = 4.82
15.4 เกลอของกรดคารบอกซลก
เกลอของกรดคารบอกซลกเกดจากเบสแกดงโปรตอนจากกรดคารบอกซลก และใหผลผลตเปน
ไอออนคารบอกซเลต (carboxylate ion) ไอออนบวกจากเบส และน า และเมอเกดการรวมตวกน
ระหวางไอออนคารบอกซเลตกบไอออนบวกจะไดเกลอของกรดคารบอกซลกเชน เมอเบสแกคอ
โซเดยมไฮดรอกไซดจะดงโปรตอนของกรดอะซตกและใหผลผลตเปนเกลอโซเดยมอะซเตทดงสมการ
acetic acid sodium hydroxide sodium acetate
เนองจากกรดแร (mineral acid) เชน กรดไฮโดรคลอรกมความแรงมากกวากรดคารบอกซลก
ดงนนถาเตมกรดแรลงในเกลอของกรดคารบอกซลกจะเกดปฏกรยายอนกลบได ท าใหเกลอของกรด
คารบอกซลกเปลยนไปเปนกรดคารบอกซลกเหมอนเดม ดงสมการ
89
sodium acetate acetic acid
ในการเรยกชอเกลอของกรดคารบอกซลกนน ใหเรยกไอออนบวกกอนตามดวยชอไอออน
คารบอกซเลต โดยเปลยนค าลงทายชอกรดคารบอกซลกจาก –ic acid เปน –ate เชน
acetic acid sodium acetate benzoic acid sodium benzoate
15.5 การสงเคราะหกรดคารบอกซลก
วธการสงเคราะหกรดคารบอกซลกมหลายวธ สารตงตนในการสงเคราะหอาจเปนแอลกอฮอล
ชนดปฐมภมหรออนพนธของกรดคารบอกซลก เปนตน ดงรายละเอยดตอไปน
15.5.1 ปฏกรยาออกซเดชน
สารอนทรยหลายชนดเมอเกดปฏกรยาออกซเดชนจะใหผลผลตเปนกรดคารบอกซลก
เชน แอลกอฮอลปฐมภมและแอลดไฮด อลคนและอลไคน เปนตน ปฏกรยาออกซเดชนของ
สารอนทรยแตละชนดมดงน
15.5.1.1 ปฏกรยาออกซเดชนของแอลกอฮอลปฐมภมและแอลดไฮด
แอลกอฮอลปฐมภมและแอลดไฮด เมอท าปฏกรยากบโซเดยมไดโครเมต
(Na2Cr2O7) ในกรดซลฟวรก หรอใชโพแตสเซยมเปอรแมงกาเนตจะไดผลผลตเปนกรดคารบอกซลก
ดงตวอยาง
butanal butanoic acid
90
3 – phenyl propanol 3 – phenyl propanoic acid
15.5.1.2 ปฏกรยาออกซเดชนของอลคนและอลไคน
อลคนและอลไคนเมอท าปฏกรยากบโพแตสเซยมเปอรแมงกาเนตทเขมขน
และรอน ท าใหพนธะคของอลคนและพนธะสามของอลไคนแตกสลายใหผลผลตเปนกรดคารบอกซลก
ดงตวอยาง
2 – pentene propanoic acid acetic acid
15.5.2 ปฏกรยาคารบอกซเลชน
เมอใชสารกรนยารดท าปฏกรยากบคารบอนไดออกไซดจะไดผลผลตเปนเกลอ
แมกนเซยมของกรดคารบอกซลก เมอเตมกรดเจอจางลงในเกลอแมกนเซยมนจะไดผลผลตสดทายเปน
กรดคารบอกซลก วธนถาใชอลคลเฮไลดเปนสารตงตนเชน เอทลโบรไมด ในการเตรยมสารกรนยารด
ดงตวอยางจะไดผลผลตทมคารบอนมากกวาสารตงตนเอทลโบรไมด 1 อะตอม
ethyl bromide ethyl magnesium bromide
propionic acid
91
15.5.3 ปฏกรยาไฮโดรไลซส
ปฏกรยาไฮโดรไลซสหรอปฏกรยาการแยกสลายดวยน าของอนพนธของกรด
คารบอกซลกจะไดผลผลตคอ กรดคารบอกซลก ตวอยางอนพนธของกรดคารบอกซลก เชน
สารประกอบเอซดเฮไลด สารประกอบเอซดแอนไฮไดรด สารประกอบเอสเทอร สารประกอบอะไมด
และสารประกอบไนไตรล เปนตน ปฏกรยาเกดจากโมเลกลของน าหรอหม –OH เขาท าปฏกรยากบ
คารบอนอะตอมของหมคารบอนล หรอเขาท าปฏกรยากบหม –CN ของอนพนธนน ๆ และไดผลผลต
เปนกรดคารบอกซลก ดงตวอยาง
propanenitrile propionic acid
propanamide propanoic acid
propanoyl chloride propanoic acid
ethanoic anhydride acetic acid acetic acid
methyl propanoate propanoic acid methnol
92
15.6 ปฏกรยาของกรดคารบอกซลก
ปฏกรยาสวนใหญของกรดคารบอกซลกเกดจากหม –OH ถกแทนทดวยนวคลโอไฟลไดผลผลต
เปนอนพนธกรดคารบอกซลกหลายชนด เชน เอสเทอร อะไมด เอซดคลอไรด เอซดแอนไฮไดรด
เปนตน นอกจากนหมคารบอกซลกยงสามารถถกรดวซใหผลผลตสดทายเปนแอลกอฮอลปฐมภมอก
ดวย ปฏกรยาทส าคญของกรดคารบอกซลกมดงน
15.6.1 ปฏกรยาการเกดเกลอ
กรดคารบอกซลกสามารถท าปฏกรยาไดทงเบสแกและเบสออน เชน NaOH, Ca(OH)2,
NaHCO3, NH3 เปนตน ไดผลผลตเปนเกลอของกรดคารบอกซลกซงละลายไดดในน า เนองจากกรด
คารบอกซลกมความเปนกรดสงกวาแอลกอฮอลและฟนอล ปฏกรยาการเกดเกลอแสดงดงตวอยาง
acetic acid sodium hydroxide sodium acetate
15.6.2 ปฏกรยาการเกดเอสเทอร
กรดคารบอกซลกเมอใหท าปฏกรยากบแอลกอฮอลโดยมกรดเปนตวเรง เชน กรด
ซลฟวรก กรดไฮโดรคลอรก เปนตน ไดผลผลตคอเอสเทอรเรยกปฏกรยานวาเอสเทอรฟเคชน
(esterification) ผลผลตของปฏกรยาเกดจากหม –OH ของกรดถกแทนทดวยหม –OR ของ
แอลกอฮอล มสมการทวไปและตวอยางดงน
acid alcohol ester
acetic acid ethanol ethylacetate
93
ปฏกรยาเอสเทอรฟเคชนผนกลบได ดงนนถาตองการใหไดผลผลตมาก ๆ จงตองเพม
ปรมาณแอลกอฮอล หรอกลนเอาเอสเทอรออกไปขณะท าปฏกรยา
15.6.3 ปฏกรยาการเกดเอซดคลอไรด
ปฏกรยาการเกดเอซดคลอไรด เมอใหกรดคารบอกซลกท าปฏกรยากบไทโอนลคลอไรด
(thionyl chloride, SOCl2) จะใหผลผลตเปนเอซดคลอไรด ดงตวอยาง
butanoic acid butanoyl chloride
ไทโอนลคลอไรด เปนรเอเจนตทดทสดในปฏกรยาการเปลยนกรดคารบอกซลกไปเปน
เอซดคลอไรด เพราะใหผลผลตอน ๆ ทมสถานะเปนแกสจงไมปนเปอนกบผลผลตหลกทตองการ
15.6.4 ปฏกรยาการเกดเอซดแอนไฮไดรด
เอซดแอนไฮไดรดเกดจากกรดคารบอกซลก 2 โมเลกลท าปฏกรยากนทอณหภมสงและ
สญเสยโมเลกลน าออกไป ดงตวอยาง
propanoic acid propanoic anhydride
ถากรดคารบอกซลก 2 โมเลกลไมเหมอนกนจะไดเอซดแอนไฮไดรดผสม (mixed acid
anhydride) ดงตวอยาง
benzoic acid acetic acid acetic benzoic anhydride
94
กรดคารบอกซลกสามารถท าปฏกรยากบเอซดคลอไรดไดผลผลตเปนเอซดแอนไฮไดรด
ซงปฏกรยาเกดงายกวาปฏกรยาระหวางกรดคารบอกซลก 2 โมเลกล ดงตวอยาง
benzoic acid acetyl chloride acetic benzoic anhydride
15.6.5 ปฏกรยาการเกดอะไมด
เมอใหกรดคารบอกซลกท าปฏกรยากบแอมโมเนย อะมนปฐมภมหรอทตยภมจะได
สารประกอบอะไมดเปนผลผลต ดงตวอยาง
propanoic acid ammonia propanamide
butanoic acid methylamine N – methyl butanamide
pentanoic acid dimethylamine N, N – dimethyl pentanamide
15.6.6 ปฏกรยาการเกดแอลกอฮอลปฐมภม
ถารดวซกรดคารบอกซลกดวยตวรดวซทแรงเชน ลเทยมอะลมเนยมไฮไดรดจะได
ผลผลตสดทายเปนแอลกอฮอลปฐมภม ดงตวอยาง
95
phenylethanoic acid 2 - phenylethanol
LiAl[OC(CH3)3]3H (lithium aluminium tri (t – butoxy) hydride) เปนตวรดวซ
ท ออนกวา LiAlH4 สามารถรดวซ เอซดคลอไรดใหเปนแอลดไฮดได ดงนนถาตองการเปลยน
กรดคารบอกซลกเปนแอลดไฮดสามารถท าไดโดยเปลยนกรดคารบอกซลกใหเปนเอซดคลอไรด แลว
รดวซเอซดคลอไรดดวย LiAl[OC(CH3)3]3H ดงตวอยาง
isobutyric acid isobutyryl chloride isobutyraldehyde
15.7 อนพนธกรดคารบอกซลก
อนพนธกรดคารบอกซลก (carboxylic acid derivative) มหลายชนดเชน เอซดเฮไลด
เอซดแอนไฮไดรด เอสเทอร อะไมดและไนไตรล เปนตน เปนสารประกอบทเมอแยกสลายดวยกรด
หรอเบสแลวไดกรดคารบอกซลกกลบคนมา ดงตวอยางวธการสงเคราะหกรดคารบอกซลกจากอนพนธ
กรดคารบอกซลก รายละเอยดของอนพนธกรดคารบอกซลกแตละชนดมดงน
15.7.1 เอซดเฮไลด
เอซดเฮไลดหรออาจเรยกวาเอซลเฮไลด (acyl halide) เปนอนพนธกรดคารบอกซลกท
ใชสงเคราะหสารประกอบเอซลตาง ๆ ไดหลายชนดเชน เอสเทอร อะไมด และเอซลเบนซน เปนตน
เอซลเฮไลดทรจกกนดและน ามาใชมากทสดคอเอซลคลอไรด หรอนยมเรยกวา เอซดคลอไรด ม
โครงสรางดงรป
96
acid halide acid chloride
อะตอมเฮโลเจนในเอซดเฮไลดสามารถดงอเลกตรอนจากคารบอนคารบอนลได ท าให
อะตอมคารบอนนมประจเปนบวก นวคลโอไฟลซงเปนสารทมอเลกตรอนมากน าคอเลกตรอนมาเกด
พนธะ และท าใหเฮไลดไอออนเปนหมทหลดออกไดงาย ดงรป
15.7.1 การเรยกชอเอซดเฮไลด
ในการเรยกชอเอซดเฮไลดใหเรยกตามชอกรดคารบอกซลกโดยตด –ic acid
ออกแลวเตมค าลงทาย –yl แทน และตามดวยชอเฮไลด ดงตวอยาง
ชอ IUPAC : ethanoyl chloride propanoyl bromide
ชอสามญ : acetyl chloride propionyl bromide
ในกรณทมหมแทนทอยในโมเลกลของเอซดเฮไลดการเรยกชอ IUPAC จะใช
ตวเลขบอกต าแหนงของหมแทนท แตถาเปนชอสามญจะใชอกษรกรก ดงตวอยาง
ชอ IUPAC : 2 – chloropropanoyl chloride ชอสามญ : – chloropropionyl chloride
97
15.7.2 การสงเคราะหเอซดเฮไลด
เอซดคลอไรดสงเคราะหจากกรดคารบอกซลกกบรเอเจนตตาง ๆ หลายชนด
แตรเอเจนตทดนนไดแก ไทโอนลคลอไรดเพราะใหผลผลตอน ๆ ทมสถานะเปนแกส จงสามารถแยก
ออกจากเอซดคลอไรดไดงาย ดงตวอยาง
acetic acid acetyl chloride
15.7.3 ปฏกรยาของเอซดเฮไลด
เอซดคลอไรดเปนอนพนธกรดคารบอกซลกทมความวองไวตอปฏกรยามาก
ทสดจงสามารถเปลยนไปเปนอนพนธกรดคารบอกซลกอน ๆ ไดงาย ดงตวอยางการสงเคราะหอนพนธ
กรดคารบอกซลกเชน เอสเทอร อะไมด และเอซดแอนไฮไดรด เปนตน
15.7.2 เอซดแอนไฮไดรด
เอซดแอนไฮไดรดเกดจากกรดคารบอกซลก 2 โมเลกลมาเชอมตอกนโดยสญเสยน า
ออกไป 1 โมเลกล ดงนนค าวาแอนไฮไดรด (anhydride) จงหมายถงปราศจากน า (without water)
เอซดแอนไฮไดรดสามารถเกดปฏกรยาการแทนทดวยนวคลโอไฟล ท าใหหมคารบอกซเลตหลดออกไป
15.7.2.1 การเรยกชอเอซดแอนไฮไดรด
ในการเรยกชอเอซดแอนไฮไดรดนนจะเรยกตามชอกรดคารบอกซลกทมา
เชอมตอกนโดยตด –acid ออกแลวลงทายดวยค าวาแอนไฮไดรดทงชอ IUPAC และชอสามญดง
ตวอยาง
ชอ IUPAC : ethanoic anhydride ชอสามญ : acetic anhydride
98
ถาเอซดแอนไฮไดรดประกอบดวยกรดสองชนดทแตกตางกนซงเรยกวา
เอซดแอนไฮไดรดผสม (acid mixed anhydride) การเรยกชอจะเรยกชอกรดแตละชนดกอนโดย
เรยงล าดบตามตวอกษรภาษาองกฤษ แลวลงทายดวยค าวาแอนไฮไดรด ดงตวอยาง
ชอ IUPAC : ethanoic propanoic anhydride ชอสามญ : acetic propionic anhydride
15.7.2.2 การสงเคราะหเอซดแอนไฮไดรด
โดยทวไปเอซดแอนไฮไดรดสงเคราะหจากปฏกรยาระหวางเอซดคลอไรดกบ
กรดคารบอกซลกหรอเกลอคารบอกซเลต ดงตวอยาง
acetyl chloride benzoic acid acetic benzoic anhydride
acetyl chloride sodium formate acetic formic anhydride
15.7.2.3 ปฏกรยาของเอซดแอนไฮไดรด
เอซดแอนไฮไดรดเกดปฏกรยาคลายกบเอซดคลอไรดเชน แยกสลายใน
สารละลายทเปนกลางไดกรดคารบอกซลก ถาใหท าปฏกรยากบแอลกอฮอลไดเอสเทอรและท า
ปฏกรยากบอะมนไดอะไมด เปนตน
99
15.7.3 เอสเทอร
เอสเทอรเปนอนพนธกรดคารบอกซลกทเกดจากหมไฮดรอกซลของกรดถกแทนทดวย
หมอลคอกซ โดยทวไปเอสเทอรเกดจากปฏกรยาระหวางกรดคารบอกซลกกบแอลกอฮอลโดยสญเสย
น าออกไป 1 โมเลกล มสมการทวไปดงน
acid alcohol ester
15.7.3.1 การเรยกชอเอสเทอร
ชอของเอสเทอรมองคประกอบสองสวน สวนแรกเปนชอหม อลคลของ
แอลกอฮอล สวนทสองเปนชอหมคารบอกซเลตของกรดคารบอกซลก ซงทงชอ IUPAC และชอสามญ
ของเอสเทอร เรยกชอเหมอนสวนอลคลของแอลกอฮอล และสวนหมคารบอกซเลตของกรดคารบอก-
ซลก ตวอยางการสงเคราะหเอสเทอรและการเรยกชอมดงน
ชอ IUPAC : ethanoic acid ethanol ethyl ethanoate
ชอสามญ : acetic acid ethyl alcohol ethyl acetate
15.7.3.2 การสงเคราะหเอสเทอร
เอสเทอรสงเคราะหไดจากปฏกรยาเอสเทอรฟเคชนระหวางกรดคารบอกซลก
กบแอลกอฮอล หรอปฏกรยาระหวางเอซดคลอไรดหรอเอซดแอนไฮไดรดกบแอลกอฮอล ดงตวอยาง
ตอไปน
propionic acid ethyl alcohol ethylpropionate
100
acetic anhydride propyl alcohol propylacetate
15.7.4 อะไมด
อะไมดเปนอนพนธกรดคารบอกซลกทเกดจากปฏกรยาระหวางกรดคารบอกซลกกบ
แอมโมเนย หรออะมนเชน เมอใหกรดท าปฏกรยากบอะมนจะไดเกลอแอมโมเนยคารบอกซเลต
หลงจากใหความรอนแกเกลอนทอณหภมสงกวา 100 C โมเลกลของน าจะหลดออกไปและไดผลผลต
เปนอะไมด ดงสมการ
acid amine salt amide
อะไมดม 3 ชนดคอ อะไมดปฐมภม (primary amide) ซงมคารบอนเพยงอะตอมเดยว
ทเกดพนธะกบไนโตรเจน อะไมดทตยภม (secondary amide) ซงมหมอลคล 1 หมเกดพนธะกบ
ไนโตรเจน และอะไมดตตยภม (tertiary amide) ซงมหม อลคล 2 หมเกดพนธะกบไนโตรเจน
โครงสรางอะไมดทง 3 ชนดมดงน
primary amide secondary amide tertiary amide
15.7.4.1 การเรยกชออะไมด
การเรยกชออะไมดปฐมภมใหเรยกตามชอของกรดโดยตด –oic acid หรอ
–ic acid ออกแลวเตม –amide แทน ดงตวอยาง
101
ชอ IUPAC : butanamide ชอสามญ : butyramide
ส าหรบอะไมดทตยภมและตตยภมนนใหเรยกชอโดยถอวาหม อลคลทเกด
พนธะกบอะตอมไนโตรเจนเปนหมแทนท ซงจะตองเรยกชอกอน และใหเรยกตามหลงอะตอม
ไนโตรเจน สวนทเหลอเรยกชอเชนเดยวกบอะไมดปฐมภม ดงตวอยาง
ชอ IUPAC : N – ethylethanamide N, N – dimethyl methanamide
ชอสามญ : N – ethylacetamide N, N – dimethyl formamide
15.7.4.2 การสงเคราะหอะไมด
การสงเคราะหอะไมดสงเคราะหไดจากปฏกรยาระหวางเอซดคลอไรดหรอ
เอซดแอนไฮไดรดกบอะมน ดงตวอยาง
acetyl chloride dimethylamine N, N – dimethylacetamide
acetic anhydride methylamine N – methylacetamide
ในทางอตสาหกรรมสงเคราะหอะไมด โดยการใหความรอนในปฏกรยา
ระหวางกรดคารบอกซลกกบอะมน ดงตวอยาง
102
2 – methyl propanoic acid ethylamine N – ethyl – 2 – methyl propanamide
15.7.4.3 ปฏกรยาของอะไมด
อะไมดเปนอนพนธกรดคารบอกซลกทมเสถยรภาพมากทสดจงไมสามารถ
เปลยนไปเปนอนพนธกรดคารบอกซลกอน ๆ ไดและมความวองไวในการเกดปฏกรยานอยทสด
ปฏกรยาการแยกสลายอะไมดตองใชกรดแกหรอเบสแกจงจะเกดปฏกรยาได และผลผลตทไดคอ กรด
คารบอกซลก
15.7.5 ไนไตรล
ไนไตรลเปนสารประกอบทมหมไซยาโน (cyano group, -CN) เปนหมฟงกชนแมวา
ไนไตรลไมมหมคารบอนลของกรดคารบอกซลกอยในโมเลกล แตกจดเปนอนพนธกรดคารบอกซลก
เพราะเมอแยกสลายดวยน าจะไดกรดคารบอกซลก ดงสมการทวไปดงน
nitrile primary amide acid
15.7.5.1 การเรยกชอไนไตรล
ส าหรบชอ IUPAC ใหเรยกชอตามจ านวนอะตอมคารบอนเชนเดยวกบ
อลเคนลงทายดวย –nitrile สวนชอสามญใหเรยกตามชอกรดโดยตด –ic acid ออกแลวลงทายดวย
–onitrile ถาไนไตรลมหมแทนทใหใชอกษรกรกบอกต าแหนงหมแทนท ดงตวอยาง
103
ชอ IUPAC : ethanenitrile 3 – bromobutanenitrile
ชอสามญ : acetonitrile - bromobutyronitrile
15.7.5.2 การสงเคราะหไนไตรล
ไนไตรลสงเคราะหจากปฏกรยาการขจดน า (dehydration) ของอะไมด
ปฐมภม โดยใหท าปฏกรยากบฟอสฟอรล คลอไรด (phosphorly chloride, POCl3) นอกจากน
ไนไตรลอาจสงเคราะหจากปฏกรยาระหวางอลคลเฮไลดกบไซยาไนดไอออน โดยไซยาไนดไอออนได
จากสารประกอบโซเดยมไซยาไนด (NaCN) หรอโพแตสเซยมไซยาไนด (KCN) ผลผลตทไดเปนไนไตรล
ทมคารบอนเพมขน 1 อะตอมดงตวอยาง
propanamide propanenitrile
propyl chloride butanenitrile
15.7.5.3 ปฏกรยาของไนไตรล
ไนไตรลเกดปฏกรยาการแยกสลายในสารละลายกรดหรอเบสใหผลผลต
เปนอะไมดในขนแรก และอะไมดเกดปฏกรยาการแยกสลายตอไปจนไดกรดคารบอกซลกเปนผลผลต
สดทาย ส าหรบปฏกรยารดกชนของไนไตรลโดยใชลเทยมอะลมเนยมไฮไดรดเปนตวรดวซจะใหผลผลต
เปนอะมนปฐมภม นอกจากนไนไตรลยงสามารถท าปฏกรยากบกรนยารดรเอเจนตไดเกลอไอมน
เกดขนในขนแรกแตเมอแยกสลายเกลอนดวยกรดจะใหผลผลตเปนคโตน
104
15.8 ปฏกรยารดกชนอนพนธกรดคารบอกซลก
อนพนธกรดคารบอกซลกบางชนดเชน เอสเทอร เอซดคลอไรด สามารถถกรดวซไปเปน
แอลกอฮอลได ขณะทไนไตรลกสามารถถกรดวซไปเปนอะมนไดเมอใชตวรดวซอยางแรงเชน ลเทยม
อะลมเนยมไฮไดรด เมอใชตวรดวซทมความรนแรงปานกลาง เชน ลเทยม ไตร เทอรทอะร บวทอกซ
อะลมนม ไฮไดรด (lithium – tri – tert – butoxyaluminum hydride, LiAlH[OC(CH3)3]3)
อนพนธกรดคารบอกซลก เชน เอซดคลอไรดสามารถถกรดวซไปเปนแอลดไฮด ดงตวอยาง
methyl phenylacetate 2 – phenylethanol methanol
benzoyl chloride benzoyl alcohol
phenylethanenitrile phenylethylamine
pentanoyl chloride pentanal
105
15.9 การแยกสลายอนพนธของกรดคารบอกซลก
อนพนธกรดคารบอกซลกทกชนดสามารถเกดปฏกรยาการแยกสลายและใหผลผลตเปนกรด
คารบอกซลกไดซงเปนกระบวนการสงเคราะหกรดคารบอกซลกวธหนง ปฏกรยาเกดไดในสารละลายท
เปนกรดหรอเบส ดงตวอยาง
propanoyl chloride propanoic acid
acetic anhydride acetic acid
อนพนธกรดคารบอกซลกเชน เอสเทอรจะเกดปฏกรยาการแยกสลายโดยมกรดเปนตวเรงให
ผลผลตเปนกรดคารบอกซลกและแอลกอฮอล กรณแยกสลายเอสเทอรในสารละลายเบสเรยกปฏกรยา
นวา saponification ใหผลผลตเปนคารบอกซเลตและแอลกอฮอล ดงตวอยาง
methyl acetate acetic acid methanol
methyl acetate sodium ethanoate methanol
อะไมดเกดการแยกสลายเปนกรดคารบอกซลกไดทงในสารละลายกรดและเบส แตตองใช
สภาวะทรนแรงกวาการแยกสลายเอสเทอรเชน ตองใชความรอนและใชกรดซลฟวรกหรอใชเบส
โซเดยมไฮดรอกไซด ดงตวอยาง
106
N – methyl – 2 – phenylacetamide phenylacetic acid methylamine
เมอไนไตรลเกดปฏกรยาการแยกสลายในสารละลายทเปนกรดหรอเบส จะไดอะไมดเกดขนกอน
และจะเปลยนไปเปนกรดคารบอกซลกเมอใหความรอนดงตวอยาง
phenylacetonitrile phenylacetic acid
isobutyronitrile isobutyric acid