บทที่ 9 แอลดีไฮด์ และคีโตน

บทที่ 9

แอลดีไฮด์ และคีโตน

แอลดีไฮด์และคีโตน

(Aldehyde and Ketone)

แอลดีไฮด์และคีโตน เป็นสารประกอบอินทรีย์ที่มีหมู่คาร์บอนิล

หมู่คาร์บอนิล ส่วนแอลดีไฮด์จะมีหมู่แอลคิลเพียงหมู่เดียวกับอะตอมของไฮโดรเจนต่ออยู่กับคาร์บอน  อะตอมของหมู่คาร์บอนิล และเรียกหมู่ฟังก์ชันของแอลดีไฮด์ว่า หมู่คาร์บอกซาลดีไฮด์

การเรียกชื่อแอลดีไฮด์และคีโตน

ในระบบ

แอลเคนจาก

ตำแหน่งที่ IUPAC จะเรียกชื่อแอลดีไฮด์จากชื่อของแอลเคน โดยเปลี่ยนอักษรที่ลงท้ายชื่อ– e เป็น – al และให้นับตำแหน่งคาร์บอนอะตอมในหมู่คาร์บอกซาลดีไฮด์ (-CHO) เป็น1 เสมอ

ส่วนการเรียกชื่อคีโตนจะเปลี่ยนอักษรลงท้ายชื่อแอลเคนจาก

ปฏิกิริยาหลักของอัลดีไฮด์และคีโตนที่เกิดขึ้นส่วนใหญ่จึงเป็น ปฏิกิริยาการเพิ่มนิวคลิโอไฟล์ ( nucleophilic addition )
4. สมบัติทางเคมีของแอลดีไฮด์และคีโตนมี 2 แบบ คือ
   4.1.ปฏิกิริยาการเพิ่มนิวคลิโอไฟล์ของคีโตนจะเกิดช้ากว่าของอัลดีไฮด์ ทั้งนี้เนื่องจากผลของ ซเทอริก(steric effect) และผลของ อิเลคทรอนิก (electronic effect) ที่อยู่ภายในโมเลกุล

   4.2.ปฏิกิริยาแทนที่ alpha-H ของหมู่คาร์บอนิล ด้วยหมู่แฮโลเจน

  4.1.ปฏิกิริยาการเพิ่มนิวคลิโอไฟล์ของคีโตนจะเกิดช้ากว่าของอัลดีไฮด์ ทั้งนี้เนื่องจากผลของ

     4.1.1 ปฏิกิริยาการเพิ่มน้ำของอัลดีไฮด์หรือคีโตนจะให้ 1,1-diol สำหรับปฏิกิริยานี้จะเป็นปฏิกิริยาที่ผันกลับได้ (reversible reaction) เช่น

  R-CHO + H₂O  ให้  RCH(OH)₂ เช่น
CCl₃CHO + H₂O   CCl₃CH(OH)₂
  R-CO-R + H₂O  ให้  R₂C(OH)₂ เช่น
CCl₃COCCl₃   + H₂O (CCl₃)₂C(OH)₂

     4.1.2  ปฏิกิริยาการเพิ่มอัลกอฮอล์ของอัลดีไฮด์หรือคีโตน จะให้เฮมิอะซิทัล (hemiacetal) หรือเฮมิคีทัล(hemiketal)  สำหรับปฏิกิริยานี้จะเป็นปฏิกิริยาที่ผันกลับได้ (reversible reaction) และถ้ามีอัลกอฮอล์มากเกินพอ(excess) จะให้อะซิทัล (acetal) หรือ คีทัล (ketal)  เช่น

  R-CHO + 2ROH  ให้  RCH(OR)₂ (อะซิทัล) เช่น
CH₃CHO + 2 CH₃OH    CH₃CH(OCH₃)₂
  R-CO-R + 2ROH  ให้  R₂C(OR)₂ (คีทัล) เช่น
CH₃COCH₃ + 2 CH₃OH    (CH₃)₂C(OCH₃)₂

     4.1.3 ปฏิกิริยาการเพิ่ม HCN ของอัลดีไฮด์หรือคีโตนจะให้ไซยาโนไฮดริน (cyanohydrin) เช่น
  R-CO-R + HCN  ให้  R₂C(OH)CN  (cyanohydrin) เช่น

CH₃COCH₃ + HCN   (CH₃)₂C(OH)CN  
CH₃CHO + HCN   CH₃CH(OH)CN

      4.1.4 ปฏิกิริยาการเพิ่มแอมโมเนีย หรือไพรมารีเอมีน ของอัลดีไฮด์หรือคีโตน เช่น
  R-CHO + RNH₂  ให้  RCH=NR เช่น
CH₃CHO + CH₃CH₂NH₂   CH₃CH=NCH₂CH₃
  R-CO-R + RNH₂  ให้  R₂C=NR เช่น
CH₃COCH₃ + CH₃CH₂NH₂   (CH₃)₂C=NCH₂CH₃

     4.1.5 ปฏิกิริยาการเพิ่มกรีญาร์รีเอเจนต์ (Grignard reagent)  ของอัลดีไฮด์จะให้เซเคิลดารีอัลกอฮอล์หรือคีโตนจะให้เทอเชียรีอัลกอฮอล์ เช่น
  R-CHO + RMgX  และนำไปทำปฏิกิริยาต่อด้วยน้ำให้  R₂CH(OH) (เซเคิลดารีอัลกอฮอล์) เช่น

CH₃CHO + CH₃CH₂MgBr (then H₂O)   CH₃CH(OH)CH₂CH₃
   R-CO-R + RMgX  และนำไปทำปฏิกิริยาต่อด้วยน้ำให้  R₃C(OH) (เทอเชียรีอัลกอฮอล์) เช่น
CH₃COCH₃ + CH₃CH₂MgBr (then H₂O)   (CH₃)₂C(OH)CH₂CH₃

     4.1.6 ปฏิกิริยารีดักชันของอัลดีไฮด์จะให้ไพรมารีอัลกอฮอล์หรือคีโตนจะให้เซเคิลดารีอัลกอฮอล์ เช่น
  R-CHO + LiAlH₄ or NaBH₄ or H₂/Pt  ให้  RCH₂OH (ไพรมารีอัลกอฮอล์) เช่น
CH₃CHO + LiAlH₄ or NaBH₄ or H₂ / Pt    CH₃CH₂OH
  R-CO-R + LiAlH₄ or NaBH₄ or H₂/Pt  ให้  R₂CHOH (เซเคิลดารีอัลกอฮอล์) เช่น
CH₃COCH₃ + LiAlH₄ or NaBH₄ or H₂ / Pt    CH₃CH(OH)CH₃

     4.1.7 ปฏิกิริยาออกซิเดชันของอัลดีไฮด์หรือคีโตน เช่น การใช้ทอลเลนส์รีเอเจนต์ทดสอบความแตกต่างของอัลดีไฮด์และคีโตนถ้าเป็นอัลดีไฮด์จะถูกออกซิไดซ์ให้กรดคาร์บอกซิลิกและมีตะกอนเงินเกิดขึ้น และถ้าเป็นคีโตนจะไม่เกิดปฏิกิริยา

  R-CHO + Ag(NH₃)⁺,OH^-  (ทอลเลนส์รีเอเจนต์)  RCOO^- (carboxylic  acid salt) + Ag
  R-CO-R + Ag(NH₃)⁺,OH^-  (ทอลเลนส์รีเอเจนต์)no reaction



ปฏิกิริยาออกซิเดชันของอัลดีไฮด์ด้วย (Benedict’s reagent) Cu2+/citric acid/NaOH จะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันเฉพาะอะลิเฟติกอัลดีไฮด์

 R-CHO + Cu²⁺/citric acid/NaOH (Benedict’s reagent) RCOO- (carboxylic  acid salt) + Cu₂OCH₃CHO + Cu²⁺/citric acid/NaOH (Benedict’s reagent)  CH₃COO^-+ Cu₂O

 + Cu²⁺/citric acid/NaOH (Benedict’s reagent)no reaction

  4.2.ปฏิกิริยาแทนที่ alpha-H ของหมู่คาร์บอนิล ด้วยหมู่แฮโลเจน

     4.2.1 ปฏิกิริยาเฮโลฟอร์ม(Haloform)เป็นปฏิกิริยาทดสอบของอัลดีไฮด์หรือคีโตนว่ามีหมู่
RCO-CH₃ ถ้ามีจะให้ตะกอนสีเหลืองอ่อนของไอโอโดฟอร์ม เช่น

  R-CO-CH₃ + NaOH / I₂(excess)    R-COO^-Na⁺ + CHI₃ (Iodoform)
CH₃COCH₃ + NaOH / I₂(excess) CH₃COO^-Na⁺ + CHI₃ (Iodoform)
CH₃CHO +  NaOH / I₂(excess) HCOO^-Na⁺ + CHI₃ (Iodoform)

–e เป็น –one และระบุตำแหน่ง ของคาร์บอนในหมู่คาร์บอนิล ( - CO - ) เป็นตำแหน่งที่ต่ำสุด  การนับตำแหน่งของคาร์บอนอะตอมต่าง ๆ ที่ต่ออยู่กับหมู่คาร์บอนิลอาจนับโดยใช้อักษรกรีกก็ได้ อะตอมของคาร์บอนที่ต่อโดยตรงกับหมู่คาร์บอนิล เรียกว่า แอลฟาคาร์บอน (alpha-carbon: α -carbon) คาร์บอนอะตอมถัดไปเรียกว่า บีตา (beta: β) แกมมา (gamma: γ) เดลตา (delta: δ) ตามลำดับสำหรับคาร์บอนอะตอมที่อยู่ปลายโซ่ที่มีความยาวมาก ๆ เรียกว่า โอเมกาคาร์บอน (omegacarbon: ω- carbon) เพราะ ω เป็นอักษรตัวสุดท้ายของภาษากรีก หมู่อะตอมที่ต่ออยู่กับแอลฟาคาร์บอน เรียกว่า หมู่แอลฟา และที่ต่อกับบีตา – คาร์บอน เรียกว่า หมู่บีตาโดยที่คีโตนจะมี หมู่แอลคิล 2 หมู่ต่ออยู่กับคาร์บอนอะตอมของหมู่คาร์บอนิลและเรียกหมู่ฟังก์ชันของคีโตนว่า