Amine

 เอมีนเป็นอนุพันธ์ของแอมโมเนีย ซึ่งมีหมู่มาเกาะที่อะตอมของไนโตรเจน แบ่งประเภทได้ตามหมู่อัลคิลที่มาเกาะ

primary amine

secondary amine

tertiary amine

การเรียกชื่อ
     - ชื่อสามัญ : เรียกหมู่ที่มาเกาะกับไนโตรเจน แล้วตามด้วย amine
     - ชื่อ IUPAC : ตัด e ใน alkane แล้วเปลี่ยนเป็น amine แทน

 

สมบัติทางกายภาพ
     เอมีนปฐมภูมิ และทุติยภูมิ สามารถเกิดพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลได้ จุดเดือดจึงสูงกว่าสารประกอบที่ไม่มีขั้ว แต่ต่ำกว่าแอลกอฮอล์ และกรดอินทรีย์ ในขณะที่เอมีนตติยภูมิจะมีจุดเดือดที่ต่ำ เนื่องจากไม่สามารถเกิดพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลได้  สารทั้งสามชนิดนี้มักมีกลิ่นเหม็น
     เอมีนสามารถละลายน้ำได้ เนื่องจากสามารถเกิดพันธะไฮโดรเจนกับน้ำ

สภาพเบสของเอมีน : คู่อิเล็กตรอนของเอมีนสามารถรับโปรตอนจากน้ำได้

 

เอมีนตติยภูมิจะให้เบสที่แรงที่สุด ตามมาด้วยทุติยภูมิและ ปฐมภูมิตามลำดับ

การเตรียมเอมีน

     - เตรียมจากปฏิกิริยารีดักชันของสารประกอบไนโตร

     - เตรียมจากปฏิกิริยา Hoffman Rearrangement

ปฏิกิริยาของเอมีน
     - ปฏิกิริยากับกรด : ธาตุไนโตรเจนในเอมีนจะจับโปรตอนของกรดแก่

     - ปฏิกิริยากับกรดไนตรัส : ใช้ในการแยกความแตกต่างของเอมีนทั้งสามประเภท ดังนี้
          1. เอมีนปฐมภูมิ + กรดไนตรัส -------> แอลกอฮอล์ + แก๊สไนโตรเจน + น้ำ
          2. เอมีนทุติยภูมิ + กรดไนตรัส ------>ไนโตรซามีน(เป็นของเหลวสีเหลือง ไม่ละลายน้ำ) + น้ำ
          3. เอมีนตติยภูมิ + กรดไนตรัส ------> เกลือ

Carboxylic's Derivatives (Ester and Amide)

สารที่เป็นอนุพันธ์ของกรดอินทรีย์จะสามารถเตรียมได้จากกรดอินทรีย์ และเปลี่ยนกลับปเป็นกรดอินทรีย์อีกครั้งหนึ่งได้ ในที่นี้จะพูดถึงแค่เอสเทอร์ และเอไมด์เท่านั้น

การเรียกชื่อ
     เอสเทอร์ : Alkylalkanoate (alkyl -->แอลกอฮอล์เดิม , alkanoate -->กรดอินทรีย์เดิม)

     เอไมด์ : Alkamide <กรณีที่ไนโตรเจน มีหมู่อัลคิลมาเกาะ ให้ระบุว่าเกาะที่ตำแหน่ง N ด้วย>

สมบัติทางกายภาพ
     เอสเทอร์ : มีจุดเดือดต่ำ โดยจะใกล้เคียงกับอัลเคนโซ่ตรงที่มีมวลโมเลกุลใกล้เคียงกัน ละลายได้ในตัวทำละลายอินทรีย์ทั่วไป รวมถึงน้ำ แต่การละลายน้ำจะลดลงตามจำนวนคาร์บอนในโมเลกุล
     เอไมด์ : มีจุดเดือดสูงกว่าสารอินทรีย์อื่นๆ โดยเอไมด์ปฐมภูมิ > เอไมด์ทุติยภูมิ > เอไมด์ตติยภูมิ
     เอไมด์ปฐมภูมิและทุติยภูมิ มีพันธะไฮโดรเจนอยู่ระหว่างโมเลกุลซึ่งแข็งแรงมาก นอกจากนี้ ยังเกิดเรโซแนนซ์ภายในโมเลกุลของเอไมด์ด้วย ทำให้เกิดความเป็นลบและบวกที่ชัดเจนของ O และ N ส่งผลให้ H ที่เกาะกับ N มีความเป็นบวกมาก เกิดพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลได้ดี
     ส่วนเอไมด์ตติยภูมิ แม้ไม่สามารถสร้างพันธะเรโซแนนซ์ระหว่างโมเลกุลได้ แต่มีแรง intermolecular attraction ทำให้เอไมด์ตติยภูมิมีจุดเดือดสูง
     สำหรับการละลายนั้น มีแนวโน้มเช่นเดียวกับสารประกอบเอสเทอร์

ปฏิกิริยาของอนุพันธ์ของกรดอินทรีย์
     - Nucleophilic Substitution of Ester
          1. Hydrolysis of esters

          2. Saponification

          3. Ammonolysis

          4. Transesterification

          5. Reduction of Esters

     - Nucleophilic Substitution of Amides
          1. Hydrolysis of Amide

          2. Reduction of Amide

          3. Hoffman Rearrangement

Carboxylic Acid

 กรดคาร์บอกซิลิกเป็นสารประกอบอินทรีย์ที่มีหมู่คาร์บอกซิล (carboxyl group) เป็นหมู่ฟังก์ชัน ซึ่งหมู่คาร์บอกซิลนี้ประกอบด้วยหมู่คาร์บอนิล และหมู่ไฮดรอกซิล (-COOH)

การเรียกชื่อ

     -ชื่อสามัญ

มักเรียกตามแหล่งที่พบ เช่น

HCOOH = กรดฟอร์มิก (formic acid) ได้จากมด

CH3COOH = กรดอะซิติก (acetic acid) ได้จากน้ำส้มสายชู

CH3CH2COOH = กรดโพรพิโอนิก (propionic acid) พบในนม เนย

CH3CH2CH2COOH = กรดบิวทิริก (butyric acid) ในเนยที่เหม็นหืน

CH3CH2CH2CH2COOH = กรดวาเลอริก (valeric acid) พบในรากของวาเลอเรียน

      * ถ้ามีหมู่แทนที่เกาะอยู่บนสายโซ่ของกรดคาร์บอกซิลิก ก็ให้ตำแหน่งของหมู่แทนที่ด้วยอักษรกรีก โดยเริ่มนับตั้งแต่คาร์บอนถัดจากหมู่คาร์บอกซิล เป็นตำแหน่ง  α β ¥ตามลำดับ

     - ชื่อIUPAC

          เรียกชื่อตามจำนวนคาร์บอนอะตอมแบบอัลเคน แต่ตัดตัวลงท้าย e ของอัลเคนออก เติม โออิก เอซิด(-oic acid) เป็นสารประกอบพวก อัลคาโนอิกเอซิดถ้ามีหมู่แทนที่เกาะอยู่บนสายโซ่ของกรดจะให้ตำแหน่งเป็นตัวเลข โดยเริ่มนับจากหมู่คาร์บอนิลของหมู่คาร์บอกซิลเป็นตำแหน่งที่ 1 เสมอ

2.  คุณสมบัติทางกายภาพ

- การละลาย

กรดอินทรีย์ เป็นสารอินทรีย์ที่มีขั้ว และสร้างพันธะไฮโดรเจนกับน้ำได้ จึงสามารถละลายน้ำได้ โดยกรดอินทรีย์ที่สามารถละลายน้ำได้ดี จะเป็นสารประเภทโซ่เปิดที่มีคาร์บอน 1 ถึง 4 อะตอม ซึ่งจะละลายน้ำได้ดีทุกสัดส่วน แต่ถ้าน้ำหนักโมเลกุลเพิ่มขึ้นการละลายจะลดลง นอกจากนี้สารประกอบประเภทอะโรมาติกที่เป็นกรดอินทรีย์ จะละลายน้ำได้น้อยมาก

- จุดเดือด

กรดคาร์บอกซิลิกเป็นสารประกอบที่มีขั้วสูงมาก เนื่องจากหมู่คาร์บอกซิล และมีการก่อพันธะไฮโดรเจนซึ่งกันและกันระหว่างโมเลกุลเป็นคู่ ที่เรียกว่า carboxylic acid dimer ทำให้กรดคาร์บอกซิลิกมีจุดเดือดค่อนข้างสูง เมื่อเปรียบเทียบกับสารอินทรีย์ชนิดอื่นที่มีน้ำหนักโมเลกุลใกล้เคียงกัน

- สภาพกรดของกรดอินทรีย์

ผลของเรโซแนนซ์ กรดคาร์บอกซิลิกมีสภาพกรดสูงกว่าอัลกอฮอล์ เนื่องจากกรดคาร์บอกซิลิก สลายตัวให้ H⁺ และคาร์บอกซิเลตแอนไอออน (RCOO^-) ที่เสถียรเนื่องจากเกิดเรโซแนนซ์ ระหว่างออกซิเจนอะตอม

RCOOH RCOO^-  +  H⁺

                ผลของการเหนี่ยวนำ จะมีผลเมื่อกลุ่มอะตอมที่เหนี่ยวนำดึง อิเลคตรอนอยู่ใกล้หมู่คาร์บอกซิล ทำให้กรดคาร์บอกซิลิกมีสภาพกรดสูง ขึ้น เช่น กรดไตรคลอโรอะซิติก (CCl₃COOH) มีสภาพกรดสูงกว่ากรดอะซิติก เนื่องจาก inductive effect ของคลอรีนอะตอม

3.  การเตรียมกรดอินทรีย์

3.1    การไฮโดรไลซิสอนุพันธ์ของกรดคาร์บอกซิลิก

ปฏิกิริยานี้เป็นปฏิกิริยาที่น้ำหรือไฮดรอกไซด์ไอออนเข้าไปทำปฏิกิริยากับหมู่คาร์บอนิลของอนุพันธ์ของกรดคาร์บอกซิลิก (หรือหมู่ไซยาไนด์ของสารประกอบไนตริล, RCN) แล้วให้กรดคาร์บอกซิลิกเป็นผลิตภัณฑ์

3.2    ปฏิกิริยา oxidation

3.2.1 ปฏิกิริยา oxidation ของ primary alcohol

3.2.2 ปฏิกิริยา oxidation ของ aldehyde

3.2.3 ปฏิกิริยา oxidation ของ alkene

4.  ปฏิกิริยาของกรดอินทรีย์

4.1    ปฏิกิริยาแสดงความเป็นกรด

4.1.1 ปฏิกิริยากับโลหะได้เกลือกับก๊าซไฮโดรเจน

4.1.2 ปฏิกิริยากับโซเดียมไฮดรอกไซด์ได้เกลือกับน้ำ

4.2    ปฏิกิริยารีดักชัน

กรดคาร์บอกซิลิกสามารถถูกรีดิวส์ด้วย LiAlH4 (lithiumaluminum hydride) ได้แอลกอฮอล์

4.3    ปฏิกิริยาการแทนที่ในวงเบนซีนของกรดเบนโซอิก

จากโครงสร้างของกรดเบนโซอิก จะมีหมู่คาร์บอกซิล ซึ่งเป็นหมู่ที่ดึงอิเล็กตรอนจากเบนซีน เพื่อนำไปเรโซแนนซ์ ทำให้ตำแหน่งที่ง่ายต่อการทำปฏิกิริยาที่สุดจะเป็นตำแหน่ง meta โดยเมื่อกรดเบนโซอิกนำปฏิกิริยาแทนที่ด้วยสารใดๆแล้ว ก็จะเกิดปฏิกิริยาที่ตำแหน่ง meta

4.4    Esterification Reaction

หากว่านำกรดอินทรีย์กับแอลกอฮอล์ไปต้มพร้อมกัน โดยใช้กรดเร่งปฏิกิริยา ผลิตภัณฑ์ที่ได้จะเป็นสารประกอบจำพวกเอสเทอร์ ซึ่งจะมีกลิ่นเฉพาะตัว

Aldehyde and Ketone

หมู่คาร์บอนิล เป็นอีกหนึ่งหมู่ฟังก์ชันพื้นฐานที่พบในหมู่ฟังก์ชันอื่น สารประกอบที่พบง่ายหมู่คาร์บอนิลง่ายที่สุดคือ แอลดีไฮด์และคีโตน

การเรียกชื่อ

     - แอลดีไฮด์
          ชื่อสามัญ : เปลี่ยนจากคำลงท้ายว่า -ic acid หรือ -oic acid ที่พบในกรดอินทรีย์ เป็นคำว่า -aldehyde และต้องกำหนดตำแหน่งของหมู่ที่มาเกาะเป็นอักษรกรีกด้วย
          ชื่อ IUPAC : เลือกคาร์บอนโซ่ที่ยาวที่สุดที่มีหมู่นี้อยู่ โดยให้หมู่นี้เป็นตำแหน่งที่ 1 เสมอ และเปลี่ยน -e จาก alkane เป็น -al

     - คีโตน
          ชื่อสามัญ : เรียกหมู่ที่มาเกาะก่อน โดยเรียงตามอักษร จากนั้นจึงลงท้าย้วยคำว่า ketone
          ชื่อ IUPAC : เปลี่ยน e ท้ายชื่อ alkane เป็น -one โดยให้คาร์บอนหมู่คาร์บอนิลเป็นตำแหน่งตัวเลขที่น้อยที่สุด

 

สมบัติทางกายภาพ

     หมู่คาร์บอนิลเป็นหมู่ที่มี่ขั้ว เกิดแรงระหว่างโมเลกุลขึ้น ทำให้มีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวที่สูงกว่าสารประกอบไฮโดรคาร์บอน แต่จะต่ำกว่าสารที่มีีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล เช่น แอลกอฮอล์ หรือกรดอินทรีย์ เนื่องจากไม่มีพันธะระหว่าง H กับ O หรือ H กับ N
     นอกจากนี้ คีโตนและแอลดีไฮด์ที่มีมวลโมเลกุลน้อยๆ จะสามารถละลายน้ำได้ เนื่องมาจากสามารถเกิดพันธะไฮโดรเจนกับน้ำได้

การเตรียมแอลดีไฮด์และคีโตน
     - Oxidation of Alcohol :แอลกอฮอล์ทุติยภูมิสามารถเกิดเป็นคีโตนได้ ในขณะที่ปฐมภูมิสามารถเกิดได้ทั้งกรดอินทรีย์และแอลดีไฮด์ ซึ่งในการเกิดแอลดีไฮด์จะต้องใช้ oxidizing agent ที่อ่อนๆ ส่วนแอลกอฮอล์แบบตติยภูมินั้น ไม่สามารถเกิดปฏิกิริยานี้ได้

     - Ozonolysis of Alkene : โอโวนจะตัดโครงสร้างของพันธะไพ ทำให้ได้ผลิตภัณฑ์เป็น คีโตนหรือแอลดีไฮด์ ขึ้นอยู่กับสารตั้งต้น

ปฏิกิริยาของแอลดีไฮด์และคีโตน

     - Oxidation Reaction : แอลดีไฮด์จะเกิดง่ายกว่าคีโตน เราจึงใช้ปฏิกิริยานี้ทดสอบความแตกต่างของสารทั้งสองตัวนี้

          1. ปฏิกิริยากับ Tollen's reagent (Silver Mirror Test)

                * Ag ที่ได้จะฉาบหลอดทดลองไว้คล้ายกระจกเงิน

          2. ปฏิกิริยากับ Benedict's reagent (Cupric citrate complex)

               * Cu2O จะเป็นตะกอนสีเหลือง ส้ม หรือสีแดงอิฐ

          3. ปฏิกิริยากับ Fehling's reagent : Fehling's reagent เป็นสารละลายของ Coppersulfate และกรดทาร์ทาริกในเบส ได้ผลิตภัณฑ์เป็นตะกอน Cu2O

     - Reduction of Aldehyde & Ketone : ได้ผลิตภัณฑ์เป็นแอลกอฮอล์ โดยคีโตนจะเปลี่ยนเป็นแอลกอฮอล์ทุติยภูมิ ส่วนแอลดีไฮด์จะเป็นแอลกอฮอล์ปฐมภูมิ

     - Clemensen Reduction : เป็นรีดักชันอีกรูปแบบหนึ่ง ได้ผลิตภัณฑ์เป็นแอลเคน

*เกิดได้ทั้งในคีโตนและแอลดีไฮด์

Ether

มีหมู่ -O- (Oxy group) อยู่ในสารประกอบ เป็น isomer กับ alcohol เป็นสารประกอบที่ไม่ว่องไวต่อการเกิดปฏิกิริยา จึงมักใช้เป็นตัวทำละลายในปฏิกิริยาต่างๆ

การเรียกชื่อ

     - ชื่อสามัญ : เรียกหมู่ที่เกาะสองข้าง ตามด้วยคำว่า ether

     - ชื่อ IUPAC : เรียกโดยให้ หมู่อีเธอร์เป็นหมู่เกาะหมู่หนึ่ง โดยเรียกว่า alkoxy

สมบัติทางกายภาพ

     เป็นสารที่มีสภาพขั้วอ่อน มีจุดเดือดต่ำ ไม่เกิดพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุล แต่เกิดกับน้ำได้ จึงสามารถละลายในน้ำได้

การเตรียมอีเธอร์

     - Williamson ether synthesis : จะนำหมู่ alkoxy ในรูปของ alkoxide (เตรียมได้จากการเติมโลหะแก่ลงไปในแอลกอฮอล์) ไปแทนที่ธาตุฮาโลเจน

     - Dehydration of Alcohol : นำแอลกอฮอล์ต้มกับกรดซัวฟิวริกที่อุณหภูมิ 140 องศาเซลเซียส

          *หากว่าต้มที่อุณหภูมิประมาณ 180 องศาเซลเซียส จะได้ผลิตภัณฑ์เป็นสารประกอบอัลคีนแทน

ปฏิกิริยาของอีเธอร์

     - ปฏิกิริยากับกรดแก่ hydrohalic : กรดแก่นั้นจะทำให้พันธะ C-O ขาดออกจากกัน

     - Autoxidation : เมื่อปล่อยอีเธอร์ทิ้งไว้นานๆ อีเธอร์จะทำปฏิกิริยากับอากาศอย่างช้าๆ ได้ผลิตภัณฑ์เป็น เปอร์ออกไซด์

Alcohol

สารนี้จะมีหมู่ไฮดรอกซิล (-OH) เกาะอยู่ แบ่งได้เป็นสี่ประเภทตามชนิดของธาตุคาร์บอนที่หมู่ไฮดรอกซิลเกาะอยู่

 

 

AROMATIC ALCOHOL

การเรียกชื่อ

     - ชื่อสามัญ : เรียกชื่อหมู่ที่มาเกาะ ตามด้วยคำว่า alcohol โดยใช้เลขบอกตำแหน่งหมู่ที่มาเกาะเป็นเลขกรีก

     - ชื่อ IUPAC : เรียกโดยอิงจาก alkane โดยตัด e ออก แล้วเติม ol แทน และให้เริ่มนับตำแหน่งจากคาร์บอนฝั่งที่ใกล้หมู่ -OH มากที่สุด

      - ชื่อสารประกอบ phenols : เป็นการเรียกแบบ Ortho, Meta, Para ซึ่งศึกษาได้จากในบท สารประกอบ aromatic

สมบัติทางกายภาพ

     - ละลายน้ำได้ เนื่องจากเป็นสารประกอบมีขั้ว เพราะเกิดพันธะไฮโดรเจนกับน้ำ (เมื่อมีหมู่มาเกาะเยอะขึ้น การละลายจะลดลง)

     - มีจุดเดือดสูงกว่าไฮโดรคาร์บอนและอีเธอร์ที่มวลโมเลกุลใกล้เคียงกัน เนื่องจากแอลกอฮอล์เกิดพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลได้

การเตรียมแอลกอฮอล์

     - Hydration of Alkene : เติมน้ำลงไปในสารประกอบอัลคีน ไฮโดรเจนไอออนและไฮดรอกไซด์ไอออนจะเข้าไปทำลายพันธะและเกาะกับคาร์บอนตามหลัก Markovnikov

     - Reduction of Aldehyde , Ketone and Carboxylic Acid

 

          * ปฏิกิริยานี้ ไม่สามารถสังเคราะห์แอลกอฮอล์ตติยภูมิได้

ปฏิกิริยาของแอลกอฮอล์

     - ปฏิกิริยาแสดงความเป็นกรด : จะแสดงความเป็นกรดออกมาเมื่อทำไปทำปฏิกิริยากับเบสที่แก่มากๆ โดยเรียงลำดับความว่องไวในการเกิดปฏิกิริยาได้ดังนี้

Methanol > ปฐมภูมิ > ทุติยภูมิ > ตติยภูมิ

     - ปฏิกิริยากับ Hydrogenhalide (HX); Hydrohalic acid : สามารถแยกความแตกต่างของแอลกอฮอล์แต่ละประเภทได้ นิยมใช้ HCl/ZnCl2 เรียกว่า Lucas Reagent และเรียกปฏิกิริยานี้ได้ว่า Lucas' Test

     - Oxidation Reaction

          * แอลกอฮอล์ประเภท ตติยภูมิ จะไม่เกิดปฏิกิริยานี้

          * ในการ ออกซิไดซ์ให้ได้ผลิตภัณฑ์เป็นแอลดีไฮด์นั้น ต้องใช้ reagent ที่อ่อนๆ ไม่เช่นนั้นจะได้ผลิตภัณฑ์เป็น กรดอินทรีย์แทน

     - Esterification Reaction : เมื่อนำแอลกอฮอล์กับกรดอินทรีย์ไปต้มและใช้กรดเร่งปฏิกิริยา จะได้ผลิตภัณฑ์เป็นเอสเทอร์ซึ่งเป็นสารที่มีกลิ่นเฉพาะตัว

     - ปฏิกิริยาของฟีนอล : เนื่องจากฟีนอลเป็น Ortho and Para directing group ดังนั้นหากเกิดปฏิกิริยา สารอื่นที่มาเกาะจะเกาะที่ตำแหน่ง Ortho หรือ Para เท่านั้น