เคมีอินทรีย์ บทที่ 6 สารประกอบอัลคิลเฮไลด์ (Alkylhalides)

บทที่ 6

สารประกอบอัลคิลเฮไลด์

สารประกอบอัลคิลเฮไลด์ คือสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มีอะตอมของธาตุหมู่ 7 หรือโมเลกุลธาตุฮาโลเจนสร้างพันธะอยู่ในโมเลกุลด้วย มีสูตรทั่วไปคือ R-X โดยที่ X คืออะตอมฮาโลเจน

1.เฮไลด์ปฐมภูมิ Primary Halide (1⁰) เช่น CH₃CH₂CH₂Br
เฮไลด์ปฐมภูมิ Primary Halide มีแนวโน้มที่จะเกิด S_N2 (carbonium ion เกิดขึ้นยาก) และ อาจเกิด E2 ถ้าใช้ Bulky Strong Base(เบสแก่ที่มีหมู่เกะกะ)

  2.เฮไลด์ทุติยภูมิ Secondary Halide (2⁰) เช่น CH₃CHBrCH₃ เฮไลด์ทุติยภูมิ Secondary Halide มีแนวโน้มที่จะเกิด S_N2 และE2 มากกว่า S_N1 และE1 ปฏิกิริยาเกิดขึ้นได้หลายทางขึ้นกับความเข้มข้น อุณหภูมิ และ ชนิดของ nucleophile เป็นต้น
  3.เฮไลด์ตติยภูมิ Tertiary Halide (3⁰) เช่น CH₃CH₂CBr(CH₃)₂
เฮไลด์ตติยภูมิ Tertiary Halide ถ้าใช้เบสแก่ และอุณหภูมิสูงมีแนวโน้มที่จะเกิด E1 และE2 แต่ถ้าใช้เบสอ่อนมีแนวโน้มจะเกิด S_N1 และจะไม่เกิด S_N2 เนื่องจาก steric hindrance

ปฏิกิริยาทางเคมีที่สำคัญของอัลคิลเฮไลด์ ได้แก่ ปฏิกิริยาแทนที่ (Substitution Reactions) และ ปฏิกิริยากำจัด (Elimination Reactions) ปฏิกิริยาทั้งสองแบบเมื่อสิ้นสุดปฏิกิริยา หมู่เฮไลด์จะถูกกำจัดออกไปจึงเรียกหมู่เฮไลด์ว่า leaving group
1.ปฏิกิริยาแทนที่ (Substitution Reactions) เกิดปฏิกิริยาในสภาวะ อุณหภูมิต่ำหรือสูงปานกลาง
  1.1 ปฏิกิริยาแทนที่แบบ S_N1 (Substitution,nucleophilic,unimolecular) ให้ผลผลิต 2 ไอโซเมอร์ และ เกิดปฏิกิริยา 2 ขั้นตอน (Racemic Products and two steps mechanism) กลไกปฏิกิริยา เกิดผ่านสารมัธยันตร์ (intermediated) เรียกว่า Carbocation or Carbonium ion เฮไลด์ตติยภูมิ Tertiary Halide มีแนวโน้มที่ชอบเกิดปฏิกิริยาแบบ S_N1

  1.2 ปฏิกิริยาแทนที่แบบ S_N2 (Substitution,nucleophilic,bimolecular) ให้ผลผลิต 1 ไอโซเมอร์ และ เกิดปฏิกิริยา 1 ขั้นตอน โดยเกิดการสร้างพัธะพร้อมกับการสลายพันธะ ให้ผลผลิต ที่หมู่แทนที่ อยู่ด้านตรงข้าม กับหมู่เอไลด์เรียกว่า Inversion of configuration เฮไลด์ปฐมภูมิ Primary Halide มีแนวโน้มที่ชอบเกิดปฏิกิริยาแบบ S_N2

2.ปฏิกิริยากำจัด (Elimination Reactions) ปฏิกิริยากำจัดให้อัลคีนมักเกิดในสภาวะ เบสแก่ และ อุณหภูมิสูง สำหรับ เฮไลด์ตติยภูมิ Tertiary Halide มีแนวโน้มที่ชอบปฏิกิริยากำจัดมากกว่าเฮไลด์ปฐมภูมิ Primary Halide

  2.1 ปฏิกิริยากำจัดแบบ E1 (Elimination,unimolecular) เกิดปฏิกิริยา 2 ขั้นตอน (two steps mechanism) กลไกปฏิกิริยาเกิดผ่านสารมัฐยันตร์เรียกว่า Carbocation or Carbonium ion ให้ผลผลิตเป็นอัลคีนที่มีหมู่แทนที่บนพันธะคู่(C=C)มากกว่า (Zaitsev Rule)
เฮไลด์ตติยภูมิ Tertiary Halide มีแนวโน้มที่ชอบเกิดปฏิกิริยาแบบ E1
  2.2 ปฏิกิริยากำจัดแบบ E2 (Elimination,bimolecular) ปฏิกิริยามี 1 ขั้นตอน ขณะเกิดปฏิกิริยาจะจัดเรียงโมเลกุลให้มี H และ Br อยู่ตรงข้าม (anti periplanar geometry )
เฮไลด์ตติยภูมิ Tertiary Halide มีแนวโน้มที่ชอบเกิดปฏิกิริยาแบบ E2

website : http://chemsci.kku.ac.th/arayan/alkylhalide/index.html

เคมีอินทรีย์ บทที่ 5 สารประกอบอะโรมาติก (Aromatic Compounds)

บทที่ 5

สารประกอบอะโรมาติก

  

   อะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน หมายถึงสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มีเบนซีน (C6H6) เป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัวประเภทหนึ่ง มีโครงสร้างหลักเป็นวงเบนซีน (benzene ring)

          ภายในวงเบนซีน จะมีคาร์บอน  6  อะตอมต่อกันเป็นวง โดยมีพันธะเดี่ยวและพันธะคู่สลับกันไป

สารประกอบอะโรมาติกตัวแรกคือเบนซีน ประกอบด้วยคาร์บอน 6 อะตอมต่อกันเป็นวง คาร์บอนทุก ๆ อะตอมอยู่ในระนาบเดียวกันและต่อกับไฮโดรเจนอีก 1 อะตอม พันธะระหว่างอะตอมของคาร์บอนทั้ง 6 พันธะมีความยาวเท่ากัน เนื่องจากอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปมาภายในวงเบนซีน เบนซีนจึงมีโครงสร้างเป็นเรโซแนนซ์

หรือ

เขียนเป็นโครงสร้างแบบใช้เส้นและมุมได้ดังนี้

หรือ

 H  ในเบนซีนอาจจะถูกแทนที่ด้วยอะตอมหรือหมู่อะตอมเพียง  1  หมู่ หรือมากกว่า 1 หมู่ก็ได้ถ้าถูกแทนที่ด้วยหมู่แอลคิลจะยังคงเป็นอะโรมาติก ไฮโดรคาร์บอน แต่ถ้าถูกแทนที่ด้วยหมู่ฟังก์ชันอื่นๆ เช่น  - Cl,  - OH,  -NH₂  จะกลายเป็นอนุพันธ์ของอะโรมาติก ไฮโดรคาร์บอน

การเรียกชื่ออะโรมาติก ไฮโดรคาร์บอน

สำหรับอะโรมาติก ไฮโดรคาร์บอนที่เป็นโมเลกุลเล็กๆ และไม่ซับซ้อนเรียกชื่อโดยใช้เบนซีนเป็นชื่อหลัก
ถ้าหมู่แอลคิล  1  หมู่ มาเกาะที่วงแหวนเบนซีน ให้เรียกชื่อหมู่อัลคิลนำหน้า  benzene (เบนซีน)  แต่ถ้ามีหมู่แอลคิลมากกว่า  1  หมู่
จะต้องบอกตำแหน่งของหมู่แอลคิลด้วย  ตัวอย่างการเรียกชื่อ 

โครงสร้าง	ชื่อ IUPAC	ชื่อสามัญ
	เมทิลเบนซีน	โทลูอีน
	เอทิลเบนซีน	-
	ไอโซโพรพิวเบนซีน	คูเมน (cumene)
	ไวนิลเบนซีน	สไตรีน (styrene)
	1,3-ไดเมทิลเบนซีน	m-xylene

สมบัติทางกายภาพของอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน
          1.เป็นสารประกอบที่มีกลิ่นเฉพาะตัว
          2.เป็นโมเลกุลโคเวเลนต์ไม่มีขั้ว ดังนั้นจึงไม่ละลาย แต่ละลายได้ดีในตัวทำละลายไม่มีขั้ว เช่น CCl4  อีเทอร์
          3.มีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ
          4.จุดเดือดและจุดหลอมเหลวเพิ่มขึ้นตามขนาดของโมเลกุลที่ใหญ่ขึ้น
          5.เป็นสารประกอบไม่อิ่มตัว มีพันธะคู่มาก เมื่อเผาไฟจึงมีเขม่ามาก (มากกว่าแอลคีนและแอลไคน์)

ตารางแสดง สมบัติบางประการของอะโรมาติก ไฮโดรคาร์บอนบางชนิด

ชื่อ	สูตรโมเลกุล	สูตรโครงสร้าง	จุดเดือด (0C)	จุดหลอมเหลว(0C)
เบนซีน	C6H6		80.1	5.5
โทลูอีน	C7H8		110.6	-95.0
สไตรีน	C8H8		146	-
แนฟทาลีน	C10H8		218	80.5
anthracene	C14H10		340.0	216.0
phenanthrene	C14H10		-	101

ปฏิกิริยาเคมีของอะโรมาติก ไฮโดรคาร์บอน
  1.ปฏิกิริยาการเผาไหม้ ถ้าเผาไฟในบรรยากาศปกติจะมีเขม่าจำนวนมาก เพราะเกิดปฏิกิริยาไม่สมบูรณ์ แต่ถ้าเผาในที่ๆ มี O2 
จำนวนมากเกินพอ จะเกิดปฏิกิริยาสมบูรณ์ ไม่มีเขม่า และได้ H2O  และ CO2  เป็นผลิตภัณฑ์ เหมือนกับไฮโดรคาร์บอนอื่นๆ   เช่น
             2C2H6  +  15O2  ----->  12CO2  +  6H2O
             C7H8   +  9O2   ------>   7CO2  +  4H2O
          2.ปฏิกิริยาการแทนที่ พิจารณาตัวอย่างปฏิกิริยาของเบนซีนดังนี้
ก. Halogenation  เบนซีนจะทำปฏิกิริยากับ Cl2  หรือ  Br2  ได้โดยมีผงเหล็ก หรือ  FeCl3  เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา
เกิดปฏิกิริยาการแทนที่และได้ก๊าซ HX  เช่น

ข.  Nitration  ทำปฏิกิริยากับ  HNO3  และ  H2SO4  เข้มข้น

ค.  Sulfonation ทำปฏิกิริยากับ H2SO4  เข้มข้น

ตารางสรุป  สมบัติเปรียบเทียบระหว่างแอลเคน  แอลคีน แอลไคน์

และอโรมาติก ไฮโดรคาร์บอน

สมบัติ	แอลเคน	แอลคีน	แอลไคน์	อะโรมาติก
สมบัติทางกายภาพ
สูตรทั่วไป	CnH2n + 2	CnH2n	CnH2n - 2
สี	ไม่มีสี	ไม่มีสี	ไม่มีสี	ไม่มีสี
กลิ่น	ไม่มี	มีกลิ่นเฉพาะตัว	มีกลิ่นเฉพาะตัว	มีกลิ่นเฉพาะตัว
ขั้วโมเลกุล	ไม่มี	ไม่มี	ไม่มี	ไม่มี
พันธะ	พันธะเดี่ยวทั้งหมด	พันธะคู่อย่างน้อย 1 แห่ง	พันธะสามอย่างน้อย 1 แห่ง	พันธะคู่อย่างน้อย 3 แห่ง
การละลายน้ำ	ไม่ละลาย	ไม่ละลาย	ไม่ละลาย	ไม่ละลาย
การละลายในตัวทำละลายไม่มีขั้ว	ละลาย	ละลาย	ละลาย	ละลาย
แรงระหว่างโมเลกุล	แวนเดอร์วาลส์	แวนเดอร์วาลส์	แวนเดอร์วาลส์	แวนเดอร์วาลส์
จุดเดือด	ต่ำ	ต่ำที่สุด	สูง	สูงมาก
ความหนาแน่น	น้อยกว่าน้ำ	น้อยกว่าน้ำ	น้อยกว่าน้ำ	น้อยกว่าน้ำ
สมบัติทางเคมี
การเผาไหม้	ไม่มีเขม่า	มีเขม่า	มีเขม่ามาก	มีเขม่าน้อย
ชนิดของปฏิกิริยา	การแทนที่	การเติม	การเติม	การแทนที่
การฟอกสี Br2      ในที่มืด      ในที่สว่าง	ไม่ฟอกสี ฟอกสี	ฟอกสี ฟอกสี	ฟอกสี ฟอกสี	ไม่ฟอกสี ไม่ฟอกสี
การฟอกสี KMnO4	ไม่ฟอกสี	ฟอกสี	ฟอกสี	ฟอกสี
ปฏิกิริยากับ H2/Pt	ไม่เกิด	เกิด	เกิด	ไม่เกิด
การเกิดพอลิเมอร์	ไม่เกิด	เกิด	เกิด	ไม่เกิด

          * สำหรับสารที่มีมวลโมเลกุลใกล้เคียงกัน จุดเดือด แอลไคน์ > แอลเคน >  แอลคีน

ประโยชน์ของอะโรมาติก

       

บรรณานุกรม

link:http://www.lks.ac.th/student/kroo_su/chem12/Web/New%20Folder/untitled/untitled2/Hydrocarbon.html