A m p ic illin - chemsci.kku.ac.thchemsci.kku.ac.th/chanokbhorn/pdf/300107_1-4.pdf · 1 (300 107 ชนกพร เผ่าศิริ) A m p ic illin N S O H H N H H C H 3 C H

1 (300 107 ชนกพร เผาศร)

Ampicillin

N

S

OH

HN

H H

CH3

CH3

COOH

C

ONH2

บทท 1 การจ าแนกและการอานชอสารประกอบอนทรย

1. ตวอยางของสารประกอบอนทรย

การศกษาในศาสตรของวชาเคมอนทรย (Organic Chemistry) มววฒนาการมาอยางยาวนาน แมใน

ยคแรกๆ จะมความเขาใจวาสารอนทรยจะตองเปนสารทสรางขนโดยสงมชวตอยางเชน สตว พช หรอจลนทรย

เทานน แตในความเปนจรงแลวสามารถสงเคราะหสารเหลานนขนได ปจจบนจงเคมอนทรยจงหมายถง

การศกษาเกยวกบสารทมคารบอนเปนองคประกอบหลก สวนการศกษาเกยวกบสารประกอบทมธาตอนๆ เปน

องคประกอบหลกกจะจดวาเปนศาสตรของเคมอนนทรย (Inorganic Chemistry) นอกจากนยงมศาสตรหลกๆ

ของเคมทจ าแนกออกไปอกเปนเคมวเคราะห (Analytical Chemistry) และ เคมเชงฟสกส (Physical

Chemistry) ทงมยงมวชาทวาดวยการผสมผสานศาสตรหลกๆ ของเคมเขาไวดวยกน ทมการศกษาเพมเตม

ในชวงหลงๆ เชน เคมอนนทรยชวภาพ (Bioorganic Chemistry) เคมพอลเมอร (Polymer Chemistry) และ

วสดศาสตร (Material Science) เปนตน อาจจะมขอสงสยวาเหตใดจงมความสนใจเกยวกบอะตอมของ

คารบอนอยางกวางขวางทงทมธาตอกมากมายหลายรอยชนดทคนพบและจดเรยงไวในตารางธาต ซงในความ

เปนจรงแลวพบวามสารประกอบอนทรยมากกวาสารชนดอนๆ หลายเทาและมผลกระทบตอโลกและการ

ด าเนนชวตอยางมาก จงมความจ าเปนทจะตองศกษาเกยวกบสารอนทรยใหมากขนนนเอง

ในชวตประจ าวน เสอผาทเราสวมใส อาหารทเรารบประทาน น ามนเชอเพลง สบ ยาสฟนทเราใชลวน

ประกอบดวยสารอนทรยเปนหลก นอกจากความสะดวกสบายทเราไดรบจากสารอนทรยแลวสารอนทรยยง

ชวยเพมอายขยของคนเราใหมากขนไปดวย จากการคนพบและสงเคราะหยาชนดใหมๆ เชนยาปฏชวนะ วคซน

ยาทใชในการรกษาโรคทงทสกดแยกออกมาจากสงมชวตและทไดรบการสงเคราะหขนมา เกอบทงหมดจดวา

เปนสารอนทรย นอกจากนนสารอนทรยยงชวยใหเรามอาหารเพยงพอเพอเลยงดประชากรทเพมขน จากการ

คนพบปยและยาปราบศตรพช ในรปท 1 แสดงตวอยางของสารอนทรยไดแก Ampicillin ซงเปนยาปฏชวนะท

พฒนาขนมาจากยา Penicillin สวน DDT (Dichlorodiphenyltrichloroethane) ในอดตเปนยาทชวยรกษา

ชวตคนใหปลอดภยจากหลายโรคทมยงเปนพาหะ

รปท 1. ตวอยางของสารประกอบอนทรย


ในรปท 1 จะสงเกตเหนการเขยนโครงสรางของสารอนทรยทตางกนเลกนอย จากโครงสรางของ

Ampicillin พบวามการละอะตอมของไฮโดรเจนทสรางพนธะกบคารบอนทเปนวงหกเหลยมไว สวนโครงสราง

ของ DDT จะแสดงทกอะตอมทสรางพนธะกบคารบอน โดยทวไปแลวการเขยนโครงสรางของสารอนทรยทม

โมเลกลขนาดใหญและซบซอนจะแสดงโดยการใชสตรแบบมมและเสน (Line-Angle Formula) โดยหนงเสน

แสดงถงการใชอเลกตรอนรวมกนหนงคของอะตอมทสรางพนธะโควาเลนตกนหรอพนธะเดยว ถาเปนเสนค

หมายถงการใชอเลกตรอนรวมกนสองคหรอพนธะค สวนในต าแหนงของมมจะหมายถงอะตอมของคารบอน

ในโครงสรางทเปนโซตรงจะใชเสนซกแซก (zig-zag chain) แสดงถงสายยาวของอะตอมคารบอนทสรางพนธะ

เดยวกน ทงนใหละอะตอมของไฮโดรเจนทสรางพนธะเดยวกบคารบอนไว ไมตองระบลงไปในโครงสราง

ส าหรบอะตอมของไฮโดรเจนทสรางพนธะกบอะตอมอนๆ ทไมใชคารบอน (Hetero atoms) ยงคงใหเขยน

อะตอมของไฮโดรเจนไว ตวอยางของ Hetero atoms เชน อะตอมของออกซเจน ไนโตรเจน ซลเฟอร ซงพบ

ไดบอยในโครงสรางของสารอนทรย

รปท 2. แสดงโครงสรางของสารประกอบอนทรยโดยใชสตรโครงสรางแบบเตมและสตรแบบมมและเสน


จากรปท 2 พบวาการแสดงโครงสรางของสารอนทรยโดยใชสตรแบบมมและเสนจะชวยใหเหน

โครงสรางหลกทชดเจนขน ทงนยงไมไดสอความหมายผดไปจากการแสดงโครงสรางแบบเตม เมอตองการ

แสดงปฏกรยาเคมของสารอนทรยกจะเนนเฉพาะต าแหนงทจะเกดปฏกรยาซงสวนใหญจะเปนบรเวณทแสดง

การสรางพนธะและ Hetero atoms

เนองจากสารอนทรยเปนองคประกอบหลกๆ ในสงทเกยวของกบชวตประจ าวนของเราเปนอยางมาก

ดงแสดงเพมเตมในรปท 3 อกทงยงมการคนพบและสงเคราะหสารอนทรยใหมๆ เปนจ านวนมาในแตละวน

การศกษาสารอนทรยอยางเปนระบบโดยแบงเปนกลมๆ จงมความจ าเปนมาก

รปท 3 ตวอยางของสารประกอบอนทรย (ตอ)

2. การจ าแนกสารประกอบอนทรย

การแบงประเภทของสารประกอบอนทรยอาจจะท าไดอยางคราวๆ เปน 3 กลม และในแตละกลม

สามารถแยกยอยออกเปนประเภทตามหมฟงกชน (Functional Groups) ซงหมฟงกชนจะชวยในการบงบอก

ไดวาสารในกลมเดยวกนจะมคณสมบตทางกายภาพและทางเคมคลายคลงกน ซงไมเกยวของกบขนาดของ

โมเลกล ประเภทของสารประกอบอนทรยมดงน

1. สารประกอบไฮโดรคารบอน (Hydrocarbons) ประกอบไปดวย

- อลเคน (alkane) เชน มพนธะเปนหมฟงกชนหรอไมมหมฟงกชน

เนองจากปฏกรยาของสารทมพนธะเดยวเพยงอยางเดยวเกดไดคอนขางยาก

- อลคน (alkene) เชน มพนธะคเปนหมฟงกชน

- อลไคน (alkyne) เชน มพนธะสามเปนหมฟงกชน


- แอโรมาตก (aromatic) เชน มหมฟนล (Phenyl) เปนหมฟงกชน

2. สารอนทรยทมออกซเจนเปนองคประกอบ

- แอลกอฮอล (alcohol) เชน CH3OH มหมไฮดรอกซ (hydroxy, -OH) เปนหมฟงกชน

- อเธอร (ether) เชน CH3OCH3 มหมอลคอกซ (alkoxy,-OR) เปนหมฟงกชน

- อลดไฮด (aldehyde) เชน มหมคารบอนล (carbonyl, -C=O) เปน

หมฟงกชน

- คโตน (ketone) เชน มหมคารบอนล (carbonyl, -C=O) เปนหมฟงกชน

- กรดคารบอกซลก (carboxylic acids) เชน หมฟงกชนคอหมคารบอกซ

(carboxy group, -COOH)

- เอสเทอร (ester) เชน หมฟงกชนคอหมอลคอกซคารบอนล (alkoxycarbonyl

group, -COOR)

- เอไมด (amide) เชน หมฟงกชนคอหมอะมโนคารบอนล (aminocarbonyl

group, -CONH2 / -CONHR / -CONR2 )

- เอซดคลอไรด (acid chloride) เชน หมฟงกชนคอหมเอซลคลอไรด (acyl chloride

group, -COCl)


3. สารอนทรยทมไนโตรเจนเปนองคประกอบ

- เอมน (amine) เชน CH3NH2 มหมอะมโน (amino, -NH2 / -NHR / -NR2) เปนหมฟงกชน

- ไนไตรล (nitrile) เชน CH3CN มหมไซยาโน (cyano, -CN) เปนหมฟงกชน

นอกจากนยงจะมประเภทของสารอนๆ เชน alkyl halide เชน CH3Cl ซงมหมฮาโล (halo group, -

Cl / -Br / -I ) เปนหมฟงกชน แตสวนใหญจะจดไวในกลมของหมแทนท สารประกอบอนทรยจ านวน

มากจะมโครงสรางทประกอบดวยหลายหมฟงกชนในโมเลกลเดยวกน ดงนนการทเราสามารถระบหม

ฟงกชนไดวาจดอยในสารกลมใด กจะชวยใหสามารถระบสมบตทางกายภาพและความวองไวของ

ปฏกรยาในโมเลกลนนๆ ได โดยสวนใหญการระบหมฟงกชนมกจะท าไดโดยระบเปนประเภทของ

สารอนทรยในแตละกลมมากกวาการเรยกชอหมฟงกชน เนองจากชอของหมฟงกชนบางอยาง

คอนขางยาวและไมเปนทนยม ตวอยางการจ าแนกประเภทของสารอนทรยตามหมฟงกชนแสดงดงใน

รปท 4

รปท 4 ตวอยางการระบหมฟงกชนและจ าแนกประเภทของสารประกอบอนทรย


3. การอานชอสารประกอบอนทรย

การอานชอสารประกอบอนทรยจะประกอบดวยสองระบบคอ ระบบ IUPAC (International Union

of Pure and Applied Chemistry) และระบบสามญ (Commom Names) โดยการอานชอสารอนทรยตาม

ระบบ IUPAC จะประกอบดวยสองสวนคอ ค าน าหนา (Prefix) ซงขนอยกบจ านวนอะตอมของคารบอนและค า

ลงทาย (Suffix) ซงจะเปนชอทระบหมฟงกชนของสาร สวนการอานชอในระบบสามญจะใชกบสารโมเลกล

ขนาดเลกท าใหงายตอการอาน

ประเภทของสารอนทรย ค าลงทายชอ (Suffix)

รปท 5 การระบชอค าลงทายของสารอนทรยแตละประเภทตามระบบ IUPAC

3.1 การอานชออลเคน

- ใหเรมจากการนบจ านวนอะตอมของคารบอนแลวเรยกค าน าหนาในภาษากรกดงตาราง

- จากนนใหใชค าลงทายเปน – ane


- ในกรณทโครงสรางไมใชโซตรงใหนบสายยาวของคารบอนทมากทสดกอน แลวระบคารบอนทมาตอกบโซ

ตรงเปนหมแทนทเรยกวาหมอลคล (alkyl groups, R) โดยยดการเรยกชอตามจ านวนคารบอนเชนกน

- ระบต าแหนงของคารบอนทมหมแทนท โดยตองเปนตวเลขทนอยทสด การอานชอใหเรยงล าดบตามตวอกษรถงแมวาจะท าใหตวเลขทมากกวาอยกอน

- กรณทมหมแทนททเหมอนกน 2 หมใช di- น าหนาชอหมแทนท ถาเปน 3 หมใช tri- น าหนาชอหมแทนท

undec-

dodec-

tetradec-

pentadec-

hexadec-

heptadec-

nonadec-

eicos-

tridec-

11

12

13

14

15

16

17

octadec- 18

19

20

Prefix

meth-

eth-prop-

but-

pent-

hex-

oct-non-

dec-

1

2

3

4

5

6

7hept-

8

9

10

Carbons

CarbonsPrefix


- หากหมแทนทมจ านวนคารบอนมากกวาสามคารบอนอยางเชน หม butyl อาจจะใชชอสามญในการ

เรยกชอโครงสรางของหมแทนททแตกตางกน โดยพจารณาจากต าแหนงของคารบอนในหม butyl ทตอ

โดยตรงกบสายโซหลก ถาคารบอนของหม butyl ทตอกบสายโซหลกมไฮโดรเจนตออยสองอะตอมจะจดวา

เปนคารบอนปฐมภม (primary carbon) ถามไฮโดรเจนตออยเพยงหนงอะตอมจะจดวาเปนคารบอนทตยภม

(secondary carbon) หากไมมอะตอมของไฮโดรเจนตออยเลยจะจดวาเปนคารบอนตตยภม (tertiary

carbon) จงสามารถน าค าวา-sec- และ tert- มาใชน าหนาชอหม butyl ได ในกรณทหมแทนทใดมหม

methyl จ านวนสองหมตออยทอะตอมของคารบอนต าแหนงเดยวกนจะจดวาเปนโครงสรางทเปน iso-

รปท 6 ตวอยางการอานชอของหม butyl โดยใชชอสามญและเปนทยอมรบในระบบ IUPAC


- ในโครงสรางของอลเคนทเปนวง (cycloalkane) ใหเตมค าวา cyclo- น าหนาชอของอลเคน กรณทมหม

แทนทเพยงหนงหมไมตองระบต าแหนงของคารบอนในวงทมหมแทนทนนๆ ใหระบกรณมหมแทนทมากกวา

หนงหม

3.2 การอานชออลคน

- ใหเรมจากการนบจ านวนสายยาวของคารบอนทมพนธะคอยแลวอานจ านวนคารบอนเหมอนกนกบอลเคน

แตเปลยนค าลงทายเปน –ene ทงนใหระบต าแหนงของคารบอนทนอยทสดทมพนธะอยน าหนาชอดวย

-ต าแหนงของหมแทนทจะส าคญนอยกวาต าแหนงของพนธะค หมายความวาคารบอนทมพนธะคตองมตวเลข

ทนอยทสดกอน ซงอาจะท าใหต าแหนงของหมแทนทมากกวากตาม หมแทนททเปนธาตในกลมฮาโลเจนให

อานค าลงทายเปน –o เชน chlorine อานเปน chloro

- อลคนทมไอโซเมอรแบบเรขาคณต (geometrical isomer) ใหใชค าวา cis- น าหนาในกรณทหมแทนทท

เหมอนกนอยดานเดยวกนของพนธะค และใชค าวา trans- น าหนาหากหมแทนททเหมอนกนอยดานตรงกน

ขามของพนธะค


3.3 การอานชออลไคน

- ใหเรมจากการนบจ านวนสายยาวของคารบอนทมพนธะสามอยแลวอานจ านวนคารบอนเหมอนกนกบอลเคน

แตเปลยนค าลงทายเปน –yne ทงนใหระบต าแหนงของคารบอนทนอยทสดทมพนธะอยน าหนาชอดวย

สวนอลไคนโมเลกลเลกทสดมกจะเรยกโดยใชชอสามญคอ acetylene (C2H2)

3.4 การอานชอแอโรมาตก

- ใหอานชอหมแทนทแลวตามดวยชอหลกของวงเบนซน (Benzene, C6H6) หากมหมฟงกชนอนรวมดวยให

อานตามชอสามญเชน Benzaldehyde, Benzoic acid, Toluene

- กรณทมหมแทนทสองหมใหระบความสมพนธของหมแทนทเปน 1,2- , 1,3- และ 1,4- หรอ ระบเปนค า

น าหนาวา o- (ortho-), m- (meta-) หรอ p- (para-) ตามล าดบ ซงการอานชอและการระบต าแหนงจะตอง

สอดคลองกบตามล าดบตวอกษร

- หากมโครงสรางหลกของสารแอโรมาตกทมชอสามญอยแลว ใหอานชอหลกเปนชอสามญและระบต าแหนง

ของคารบอนทมหมแทนททสอดคลองกบชอสามญเปนคารบอนต าแหนงท 1


- วงเบนซน (-C6H6, -Ph) ทเปนหมแทนทจะมชอเรยกวา phenyl สวนหมแทนท (-CH2C6H6, -Bn) จะเรยกวา

benzyl

3.5 การอานชอแอลกอฮอล

- ใหระบจ านวนคารบอนทยาวทสดทมหม hydroxy เกาะอยเชนเดยวกบการอานชอ alkane แตเปนค าลง

ทายเปน –ol ทงนใหระบต าแหนงของคารบอนทมหม hydroxyl เกาะอยดวยและตองเปนตวเลขทนอยทสด

ดวย สวนการอานชอแอลกอฮอลทมวงเบนซนอยดวยใหยดตามชอสามญ

- แอลกอฮอลทมโครงสรางเปนวงใหเตมค าวา cyclo- น าหนา โดยใหคารบอนทมหม hydroxy เกาะอยเปน

คารบอนต าแหนงทหนง

3.6 การอานชออเธอร

- การอานแบบสามญใหอานชอหม alkyl ตามล าดบตวอกษรกอน แลวตามดวยค าวา ether ในกรณทมหม

แทนททเหมอนกนใหใชค าวา di- น าหนาชอหม alkyl การอานแบบนใชไดดกบโมเลกลขนาดเลก


- การอานตามระบบ IUPAC ใหอานสายยาวของคารบอนทมากทสดเปนชอของ alkane แลวระบหม –OR

เปนหมแทนทของ alkane โดยอานเปนหม alkoxy

3.7 การอานชออลดไฮด

- การอานชอในระบบสามญใหยดตามชอของกรดคารบอกซลก แลวเปลยนค าลงทายเปน aldehyde เชน

กรดคารบอกซลกหนงคารบอนมชอ formic acid เมอเปนอลดไฮดหนงคารบอนจะอานเปน formaldehyde

กรดคารบอกซลกสองคารบอนมชอ acetic acid เมอเปนอลดไฮดสองคารบอนจะอานเปน acetaldehyde

กรดคารบอกซลกสามคารบอนมชอ propionic acid เมอเปนอลดไฮดสามคารบอนจะชอ propionaldehyde

กรดคารบอกซลกสคารบอนมชอ butyric acid เมอเปนอลดไฮดสคารบอนจะชอ butyraldehyde

- การอานชอในระบบ IUPAC ใหอานสายยาวของคารบอนทมหมคารบอนลเกาะอย ซงเปนคารบอนต าแหนงท

หนงเสมอ แลวอานค าลงทายเปน –al

- อลดไฮดทมโครงสรางเปนวงจะใชชอในระบบสามญ


3.8 การอานชอคโตน

- ใหอานชอสายยาวของคารบอนทมหมคารบอนลเกาะอย โดยระบใหคารบอนทมหมคารบอนลเกาะอยเปนตว

เลขทนอยทสด และอานค าลงทายเปน –one สวนคโตนทมโครงสรางเปนวงใหคารบอนต าแหนงนนเปน

ต าแหนงทหนง สวนชอสามญทนยมใชม acetone และ benzophenone โดยหม acetyl จะหมายถงหม

methyl carbonyl (-COCH3) และ ค าวา phenone หมายถงหม (-COC6H6)

3.9 การอานชอกรดคารบอกซลก

- การอานชอในระบบ IUPAC ใหอานจ านวนคารบอนทยาวทสดและมหมคารบอกซลเกาะอย ซงจะเปน

ต าแหนงทหนงเสมอ สวนกรดคารบอกซลกทมโครงสรางเปนจะใชชอสามญ

- กรดคารบอกซลกทมโครงสรางซบซอนจะใชชอสามญ


3.10 การอานชอเอสเทอร

- การสงเคราะหเอสเทอรท าไดโดยการท าปฏกรยาระหวางกรดคารบอกซลกและแอลกอฮลซงมกรดอนนทรย

เชน กรดซลฟวรกเขมขน (H2SO4) เปนตวเรงปฏกรยาเรยกวาปฏกรยาเอสเทอรรฟเคชน (esterification) ซง

เปนปฏกรยาทสามารถยอนกลบได โดยปฏกรยาทยอนกลบเรยกวาปฏกรยาไฮโดรไลซส (hydrolysis)

-การอานชอเอสเทอรใหอานหม alkyl ทมจากแอลกอฮอลกอนตามดวยชอของสวนทมาจากกรดคารบอกซลก

และใหอานค าลงทายเปน –ate

3.11 การอานชอเอมน

- การอานชอเอมนตามแบบ IUPAC ส าหรบเอมนปฐมภม (primary amine) ซงมไนโตรเจนสรางพนธะกบ

ไฮโดรเจนสองอะตอม จะยดตามการอานชอสายยาวของคารบอนแบบ alkane แตเปลยนค าลงทายเปน –

amine สวนการอานแบบสามญซงจะนยมมากกวาใหอานชอหม alkyl แลวตามดวยค าวา -amine


- ส าหรบเอมทตยภมซงมไนโตรเจนสรางพนธะกบไฮโดรเจนหนงอะตอม ใหอานชอตามสายยาวของคารบอนท

มากทสดกอน แลวอานหม alkyl อกหมเปนหมแทนทและระบ N- น าหนาเพอเนนวาเปนหมทสรางพนธะกบ

อะตอมของไนโตรเจน

- ส าหรบเอมตตยภมซงไมมไฮโดรเจนสรางพนธะกบไนโตรเจน ใหอานชอตามสายยาวของคารบอนทมากทสด

กอนแลวอานหม alkyl สองหมเปนหมแทนทโดยใหอานเรยงตามล าดบตวอกษร หากเปนหม alkyl ท

เหมอนกนสองหมใหใชค าวา di- น าหนาและระบ N- น าหนาเพอเนนวาเปนหมทสรางพนธะกบอะตอมของ

ไนโตรเจน

- เอมนทสรางพนธะกบวงเบนซนจะใชชอสามญเปนหลกคอ aniline ในกรณทมหมแทนทบนวงเบนซนจะอาน

ตามแบบของวงแอโรมาตก


3.12 การอานชอเอไมด

- การเตรยมเอไมดท าไดโดยการท าปฏกรยาระหวางกรดคารบอกซลกกบเอมน ดงนนการอานชอใหยดตามชอ

สามญของกรดคารบอกซลก แลวเปลยนค าลงทายเปน –amide หากมหมแทนทบนอะตอมของไนโตรเจนให

ระบ N- น าหนาชอหมแทนทดวย

4. การอานชอสารประกอบอนทรยทมหมฟงกชนมากกวาหนงหม

- สารอนทรยทมหมแทนทมากกวาหนงหม จะมหลกในการอานชอคอ ใหระบหมฟงกชนทมความส าคญกอน-

หลง (priority) มากกวาแลวอานเปนชอหลก (suffix) จากนนหมฟงกชนทเหลอจะจดวาเปนหมแทนท (prefix)

ประเภทของสารอนทรย ค าลงทายชอ (Suffix) ค าน าหนาชอ (Prefix)

รปท 6 การระบชอหมแทนทและการเรยงล าดบความส าคญของหมฟงกชนของสารอนทรย


- จากรปท 6 แสดงการเรยงล าดบความส าคญของหมฟงกชนจากมากไปหานอย ซงหมฟงกชนทมความส าคญ

มากกวาจะเปนหมทมความวองไวตอปฏกรยามากและมเลขออกซเดชนของคารบอนมากกวา ซงหมายถงม

อะตอมของออกซเจนมาสรางพนธะกบคารบอนมากกวา ในรปท 6 ยงรวมถงการระบชอของหมฟงกชนกรณ

เปนชอหลก (suffix) และการอานชอหมฟงกชนกรณทเปนหมแทนท (prefix) ซงการอานชอหมแทนทจะ

เรยงล าดบตามตวอกษร ตวอยางของสารทมหมฟงกชนทเปนแอลกอฮอลและอลดไฮด จากตารางพบวาอลด

ไฮดมความส าคญมากกวาจงอานเปนชอหลกลงทายดวย –al และใหคารบอนทมหมคารบอนลของอลดไฮด

เปนคารบอนต าแหนงท 1 สวนหมฟงกชนของแอลกอฮอลจะจดเปนหมแทนทอานเปนค าน าหนาวา hydroxyl

ตวอยางถดไป หากเปรยบเทยบระหวางเอมนกบเอสเทอรพบวาเอสเทอรมความส าคญมากกวาจงอานเปนชอ

หลกลงทายดวย –oate และใหคารบอนทมหม alkoxycarbonyl เกาะอยเปนคารบอนต าแหนงท 1 สวนเอ

มนจะจดวาเปนหมแทนทอานเปนค าน าหนาวา amino

- ในกรณทมหมฟงกชนของอลคนและอลไคนอยในโครงสรางเดยวกน จากรปท 6 พบวาอลคนจะมความส าคญ

มากกวาอลไคน ทงนอาจจะเปนเพราะวาปฏกรยาของอลไคนสวนใหญจะเกดไปเปนอลคนกอน

ซงในแงของความวองไวตอปฏกรยาจะคอนขางใกลเคยงกนมาก จงมหลกการวาใหระบต าแหนงของคารบอนท

ใหมตวเลขทนอยทสดกอนไมวาจะเปนพนธะคหรอพนธะสามกตาม หากต าแหนงทจะระบต าแหนงของทงสอง

พนธะสามารถท าใหไดตวเลขทนอยทสดเชนกนใหยดทพนธะคเปนหลกกอน เวลาอานชอใหระบค าน าหนาเปน

–en โดยระบต าแหนงของอลคน และค าลงทายเปน –yne และระบต าแหนงของอลไคน


- หากหมฟงกชนทส าคญมากกวาตออยกบโครงสรางทเปนวงหรอวงเบนซน ใหอานชอหลกเปนชอสามญของ

โครงสรางนนแลวระบใหคารบอนในวงทมหมฟงกชนเกาะอยเปนต าแหนงท 1 บางครงจะพบการอานชอหม

ฟงกชนไดมากกวาหนงชอ เชนหมฟงกชนของเอไมดจะใชไดทง amido- หรอ carbamoyl- ในการเรยกชอ

กรณทเปนหมแทนท

- การอานชอสารอนทรยตามระบบ IUPAC (systematic name) จะมขอดตรงทสามารถระบต าแหนงและหม

ฟงกชนทชดเจนได แตกจะมขอดอยตรงทคอนขางยาว เมอมการน าสารอนทรยไปใชเปนยาจงมการตงชอใหม

เพอใหงายตอการจ าและเปนทยอมรบอยางเปนทางการในระดบสากลทเรยกวาเปน generic name ซงกจะ

น าชอหมฟงกชนหลกทมในโครงสรางบางสวนไปใชในการตงชอดวย นอกจากนชอของยาทสนลงไปและงายตอ

การจ าเพอประโยชนทางการคากจะถกน ามาใชเชนกนทเรยกวา trade name ซงแตละบรษทกจะตงขนเอง

เพอใหตดตลาดและกลมผใชยงจ าไดแมจะมการพฒนายาสตรใหม ๆ ขนมา


- บางครงพบวาสารอนทรยทน ามาใชในการรกษาโรคเปนสารผลตภณฑทางธรรมชาต (Natural Products)

ซงสกดแยกไดจากสงมชวตเชน พช หรอจลนทรย จงนยมทจะน าเอาชอวทยาศาสตรของสงมชวตนนมาใชใน

การเรยกชอสามญของสารอนทรยเพอใหจ างาย และสวนใหญจะเปนชอสามญทเปนทยอมรบในระบบ IUPAC

เชน salicylic ทเปนยาลดไขแกปวด ทสกดไดจากตน Salix alba และ vanillin ทใชเปนสารปรงแตงกลน ซง

สกดมาไดจากฝกของดอก vanilla

salicylic acid vanillin


Quote of The Day


บทท 2 โครงสรางอะตอมและการสรางพนธะ

1. โครงสรางอะตอม

การศกษารายละเอยดเกยวกบอะตอมโดยเฉพาะของคารบอนและการสรางพนธะเพอเกดเปนโมเลกล

ของสารอนทรย จะชวยใหเขาใจและอธบายรายละเอยดในเรองความวองไวในการเกดปฏกรยาและกลไกใน

การเกดปฏกรยาไดดขน

อะตอมของธาตประกอบดวยอนภาคมลฐานหลกๆ คอ โปรตรอนซงมประจบวก อเลกตรอนซงมประจ

ลบ และนวตรอนซงมประจเปนกลาง ในแกสเฉอยอยางเชน He Ne Ar มความเฉอยตอปฏกรยามากทงน

สอดคลองกบจ านวนของอเลกตรอนของธาตดงกลาวคอ He ม 2 อเลกตรอน Ne ม 10 อเลกตรอน มการ

จดเรยงเปน 2, 8 แล Ar ม 18 อเลกตรอน มการจดเรยงเปน 2, 8, 8 จงเปนทมาวาอะตอมจะมการสรางพนธะ

กนเพอใหมการจดเรยงอเลกตรอนใหเหมอนกบแกสเฉอยและจะไดเปนโมเลกลทมความเสถยร การสรางพนธะ

ของอะตอมอาจจะท าไดโดยการสญเสยและการรบอเลกตรอน ทท าใหเกดพนธะไอออนก (ionic bonds) หรอ

การใชอเลกตรอนรวมกนทท าใหเกดพนธะโควาเลนต (covalent bonds) ซงเปนพนธะทเกดขนในสารอนทรย

อเลกตรอนทเปนอนภาคหลกของอะตอมจะลอมรอบนวเคลยสซงบรรจโปรตอนและนวตรอนอยโดย

อเลกตรอนจะอยภายในบรเวณทจ ากดซงเรยกวาออรบทล (atomic orbitals) ออรบทลอธบายความนาจะ

เปนทจะพบอเลกตรอนภายในบรเวณทก าหนด เนองจากวาอเลกตรอนมพฤตกรรมคลายคลงกนกบคลนซงตาง

จากอนภาคทเปนของแขง จงไมสามารถระบต าแหนงทแนนอนในแตละชวงเวลาได และสามารถท าไดโดยระบ

เปนความนาจะเปนในบรเวณพนททจ ากด การน าเสนอรปรางออรบทลสามารถท าไดโดยการใชสมการทาง

คณตศาสตร ทชอ Schrodinger wave equation มาอธบาย ส าหรบอะตอมของไฮโดรเจนซงมจ านวน

อเลกตรอนทนอยทสดคอ 1 อเลกตรอน พบวาออรบทลจะมรปรางเปนทรงกลม (spherical region) อยรอบๆ

นวเคลยส ระบเปน 1s atomic orbitals ซงเปนระดบพลงงานทนอยทสดและอยใกลนวเคลยสทสด เมอใช

สมการเดมในการค านวณระดบพลงงานทสงขนไปพบวาออรบทลยงมรปรางเปนทรงกลม (spherical region)

อยและระบเปน 2s atomic orbitals ซงอยไกลจากนวเคลยสออกไปอก ในระดบพลงงานทสงขนไปรปราง

ของออรบทลมลกษณะคลายกบดมเบลลหรอใบพด ซงจะวางตวตงฉากกนในแตละแกนเปน 2px, 2py, 2pz

ออรบทลเหลานมระดบพลงงานเทากนและมบรเวณทมความนาจะเปนทจะพบอเลกตรอนอยในบรเวณ

ดานขางของนวเคลยสแตมความนาจะเปนเทากบศนยทตรงนวเคลยส (node) ในดานหนงของออรบทล p จะ

มสญลกษณเปน + หรอใหเปนแรเงา สวนอกดานจะเปน – หรอไมแรเงา ซงเปนเครองหมายทระบเฟสท

ตางกนจากสมการของ Schrodinger นอกจากนยงม d orbital ซงจะมรปรางทซบซอนขนไปอก


x

y

z

an s orbital

x

y

z

a pz orbital

a s orbital

รปท 7. รปรางของ s และ p orbitals

2. การจดเรยงอเลกตรอน

ในแตละออรบทลจะมเพยงสองอเลตรอนและหมนในทศทางทตรงกนขาม อเลกตรอนจะจดเรยงตวใน

ระดบพลงงานทต าจนเตมกอนทจะไปอยในระดบพลงงานทสงขนไป ดงแสดงในรปท 8 ในอะตอมของ

ไฮโดรเจนพบวามอเลกตรอนเพยง 1 อเลกตรอน จงตองการอเลกตรอนเพมอก 1 อเลกตรอน โดยการสราง

พนธะ (bonding) เพอใหไดเปนโมเลกลทเสถยรเชนเดยวกนกบโมเลกลของ He สวนอะตอมของคารบอนซงม

อเลกตรอนวงนอก (valence electrons) จ านวน 4 อเลกตรอน จงตองการอก 4 อเลกตรอน เพอใหไดเปน

โมเลกลท

รปท 8. ตวอยางการจดเรยงอเลกตรอนของแตละอะตอม


3. พนธะโควาเลนต

การเกดอนตรกรยาระหวางอะตอมของไฮโดรเจนสองอะตอมเพอใหเกดเปนโมเลกลของแกส

ไฮโดรเจนคอหนงในตวอยางของการเกดพนธะโควาเลนต ซงเกดจากการน าอะตอมของไฮโดรเจนสองอะตอม

เขามาใกลกน จนกระทงทงสองออรบทลเกดการซอนทบกน (overlap) และท าใหอเลกตรอนจากแตละอะตอม

เกดการผสมกน ซงการน าอเลกตรอนทงสองมาใชรวมกนในลกษณะนจะท าใหอะตอมของไฮโดรเจนมการ

จดเรยงอเลกตรอนเหมอนกนกบ He และจะเกดออรบทลขนมาใหมทครอบคลมบรเวณของทงสองอะตอมซง

เปนบรเวณทอเลกตรอนทงสองจะไปอย เรยกวา molecular orbital ดงแสดงในรปท 9 ซงพบวาการเกด

พนธะโควาเลนตจะตองมขอไดเปรยบไดแงของพลงงาน ซงสงเกตไดจากระดบพลงงานของ molecular

orbital ซงจะอยต ากวาระดบพลงงานของ atomic orbitals ดงเดมส าหรบอะตอมไฮโดรเจน และมชอเรยกวา

bonding molecular orbital ซงจะหมายถงโอกาสทเพมมากขนในการจะพบอเลกตรอนระหวางสองอะตอม

นอกจากนจะมความเปนไปไดวาการซอนทบกนของ atomic orbitals อาจจะน าไปสโอกาสทลดลงหรอเปนไป

ไมไดทจะพบอเลกตรอนในบรเวณดงกลาวทเรยกวา antibonding molecular orbital ซงจะไมเกดพนธะขน

และเปนระดบพลงงานทสงกวาระดบพลงงานของ atomic orbitals ดงเดม สวนพนธะระหวางไฮโดรเจนสอง

อะตอมซงเกดจากการซอนทบกนของอเลกตรอนทอยใน s orbital เรยกวาพนธะซกมา (sigma, bond)

รปท 9. การเกดพนธะโควาเลนตของอะตอมไฮโดรเจนสองอะตอม


พนธะซกมา (sigma, bond) เปนศพททใชเรยกการเกดพนธะแบบตรงๆ ในแนวเดยวกนกบ

นวเคลยสของอะตอมคสรางพนธะ นอกจากนพนธะซกมายงเกดขนไดจากการซอนทบกนของอเลกตรอนสอง

อเลกตรอนทอยใน p orbitals หรออเลกตรอนทอยใน s และ p orbitals กได โดยสรปแลวพนธะซกมากคอ

พนธะเดยว (single bond)

รปท 10. พนธะซกมาของสองอะตอมทมอเลกตรอนอยใน p orbitals (bonding molecular orbital)

รปท 11. พนธะซกมาของสองอะตอมทมอเลกตรอนอยใน s และ p orbitals


นอกจากพนธะซกมาแลวยงมพนธะอกชนดหนงทมความส าคญในโมเลกลของสารอนทรยคอ พนธะไพ

(pi, bond) ซงเปนผลมาจากอนตรกรยาแบบดานตอดาน (side to side interaction) ของ p orbitals ดง

แสดงในรปท 12 ในการเกดเปน bonding molecular orbital ตองเกดจากการซอนทบกนทางดานขาง

ของ p orbitals ทมเครองหมายสอดคลองกน ถาใหเครองหมายบวกหมายถงโอกาสทจะพบอเลกตรอนใน

บรเวณนนๆ มากกวาดานทมเครองหมายลบ การซอนทบกนแบบบวกกบบวกและลบกบลบกจะเกดเปน

molecular orbital ทมพลงงานต ากวา สวน * antibonding molecular orbital กจะมระดบพลงงานทสง

กวาและไมมโอกาสทจะพบอเลกตรอนในบรเวณดงกลาว การเกดพนธะไพจะเกดขนหลงจากการสรางพนธะ

ซกมาเสมอ โมเลกลของสารอนทรยทมพนธะคและพนธะสามจะมพนธะไพเปนองคประกอบ เนองจากการ

ซอนทบกนแบบทไมแขงแรงเทากบพนธะซกมา อเลกตรอนทสรางพนธะไพจงมความวองไวตอปฏกรยา

มากกวา

รปท 12. พนธะไพของสองอะตอมทมอเลกตรอนอยใน p orbitals


4. ทฤษฎไฮบรไดเซชน (Hybridization Theory)

เมอน าความรเกยวกบรปรางของ atomic orbitals และการเกดพนธะโควาเลนตมาประยกตใชกบ

อะตอมของคารบอน พบวายงมขอสงสยเกยวกบความเปนจรงทเกดขนทางธรรมชาตของสารอนทรยทความร

ในขางตนไมสามารถอธบายได ยกตวอยางเชน คารบอนทมการจดเรยงอเลกตรอนเปน 1s22s22px12py

1 เมอ

เกดการสรางพนธะโควาเลนตกบอะตอมของไฮโดรเจนหรออะตอมของคารบอนเพอใหไดอเลกตรอนวงนอก

ครบแปดเทากนกบ Ne กควรจะเกดเปนโมเลกลทมรปรางและมมระหวางพนธะเทากน หรอหากเปนเพยงการ

ซอนทบกนของอเลกตรอนทอยใน s และ p orbitals มมระหวางพนธะของคารบอนกควรจะเปน 90 เทากน

ทงหมด แตในความเปนจรงพบวาไมไดเปนเชนนน มมระหวางพนธะของคารบอนในโมเลกลของสารอนทรย

เปนไปไดทง 109.5, 120 และ 180 ดงนนเพอเปนการอธบายความเปนจรงตามธรรมชาตดงกลาวจงมนก

เคมชอ Linus Pauling คดคนทฤษฎทชอ Hybridization Theory ขนในปค.ศ. 1930 โดย Linus อธบายวา

จากเดมทอเลกตรอนวงนอก (valence electrons) ซงคอระดบพลงงานทสองของอะตอมคารบอนอยในทง

ออรบทล s และ p ซงเรยกวาเปนในสภาวะพนและการจะมอเลกตรอนอก 4 อเลกตรอนมาเตมในแตละออร

บทลเพอใหมการจดเรยงอเลกตรอนเหมอนกบแกสเฉอยไมนาจะเกดไดอยางมประสทธภาพมากพอ ความ

เปนไปไดกคอนาจะตองมการใหพลงงานเขาไปเพอกระตนใหหนงอเลกตรอนทอยในออรบทล s ยายขนไปอย

ในออรบทล p ท าใหมหนงอเลกตรอนอยในแตละออรบทล จากนนจะเกดการรวมกน (hybrid) ของทงออร

บทล s และ p เกดเปนออรบทลใหมซงมพลงงานต าลงมาจากออรบทล p ดงเดมซงสามารถชดเชยกบ

พลงงานทใหไปกระตนใหตอนแรกได ซงออรบทลทเกดขนใหมนทเรยกวา hybrid orbitals จะมพลงงานท

เทากนทงหมดท าใหเกดพนธะโควาเลนตขนไดในทศทางทสอดคลองกนและมประสทธภาพมากขน

รปท 13. การจดเรยงอเลกตรอนใน sp3 -hybridized carbon atom


ในรปท 13 แสดงการจดเรยงอเลกตรอนกอนและหลงการรวมกนของออรบทล s- และ p- การ

รวมกนของออรบทล s- จ านวนหนงออรบทลและออรบทล p- จ านวนสามออรบทลท าใหได sp3 hybrid

orbitals จ านวน 4 ออรบทลซงจะเปนบรเวณทมความนาจะเปนทจะพบอเลกตรอนทงสอเลกตรอน ซงรปราง

ของแตละออรบทลจะเปนแบบดมเบลลหรอใบพดทไมสมมาตรโดยดานทใหญกวาหรอแรเงาจะเปนดานทม

โอกาสจะพบอเลกตรอน หลงการเกดเปนออรบทล sp3 แลวออรบทลทงสจะจดตวในสามมตเพอใหได

ระยะทางหางไกลกนมากทสดเพอลดแรงผลกระหวางอเลกตรอนทอยในแตละออรบทล sp3 ซงพบวารปราง

เหมาะสมทสดคอทรงสหนา (Tetrahedron) ซงแตละออรบทล sp3 จะท ามมประมาณ 109.5 โดยในการวาด

รปจะละดานทมขนาดเลกหรอไมมความนาจะเปนทจะพบอเลกตรอนไว

+

1/4s 3/4p sp3

รปท 14. การเกด sp3 –hybrid orbital


หลงจากทแตละออรบทลของอะตอมคารบอนเกดการรวมกนเปนแบบ sp3 แลวกจะสามารถเกด

พนธะซกมาไดกบทงอะตอมของไฮโดรเจนและอะตอมของคารบอนอนๆ ทเปน sp3 เชนกนไดอยางม

ประสทธภาพมากขนและจะชวยใหสามารถอธบายมมระหวางพนธะของสารในกลมของอลเคนดวย ดงแสดงใน

รปท 16

รปท 15. การเกดพนธะซกมาของ sp3 –hybridized carbons

พนธะซกมา


sp2 hybrid

orbitals

unhybridized

2p orbital

จากหลกการของทฤษฎไฮบรไดเซชนทกลาวมาเปนตวอยางของการอธบายปรากฏการณทาง

ธรรมชาตทไดรบการคนพบและใชขอมลทางวทยาศาสตรทพอจะเปนไปไดมาชวยอธบาย กลาวคอทฤษฎไฮบร

ไดเซชนเกดขนหลงจากทไมสามารถใชค าอธบายอนๆ ทไดเคยมการทดลองหรอกลาวถงมาแลวนนเอง จนกวา

จะมขอมลอนทยนยนไดชดเจนมากกวานทฤษฎไฮบรไดเซชนจงยงเปนสงทนาเชอถอมากทสดในการอธบาย

การเกดพนธะของสารประกอบอนทรย

นอกจากการรวมตวกนของออรบทลในอะตอมของคารบอนแบบ sp3 แลวกนาจะมความเปนไปไดวาม

การรวมตวกนแบบอนไดดวย เชน แบบ sp2 คอมการรวมตวกนของออรบทล s จ านวนหนงออรบทลกบออร

บทล p อกสองออรบทล ซงจะท าใหเหลอออรบทล p ทไมไดรวมตวอยหนงออรบทล โดยปรากฏการณเชนน

กสามารถเกดขนไดเนองจากวาจะท าใหไดออรบทลใหมทมพลงงานต ากวาออรบทล p ดงเดม

รปท 16. การเกด sp2 –hybrid orbital


จากรปท 16 การรวมตวกนของออรบทล s หนงออรบทลและออรบทล p สองออรบทล จะท าใหได

ออรบทลใหมจ านวนสามออรบทล (3sp2) ซงจะจดเรยงตวใหอยในรปสามเหลยมแบนราบ (trigonal planar)

โดยแตละออรบทลจะท ามมกน 120 เพอลดแรงผลกระหวางอเลกตรอนทบรรจอยในแตละออรบทล สวน

ออรบทล p ทไมเกดการรวมตวจะอยแบบตงฉากกบระนาบของออรบทล sp2 เมอเกดการสรางพนธะโควา

เลนตระหวางอะตอมของคารบอนสองอะตอมทมไฮบรไดเซชนเปนแบบ sp2 ตวอยางเชน ethene ซงจะเกด

พนธะซกมาระหวางสองอเลกตรอนทอยในออรบทล sp2 และพนธะซกมาระหวางอเลกตรอนทอยในออรบทล

sp2 กบอเลกตรอนทอยในออรบทล s ของอะตอมไฮโดรเจนอกสอะตอม สวนอเลกตรอนทอยในออรบทล p

ซงอยในระนาบเดยวกน กจะเกดการซอนทบกนในแนวดานขางเกดเปนพนธะไพ จะเหนไดวาพนธะคของ

ethene จะประกอบดวยพนธะซกมาหนงพนธะและพนธะไพอกหนงพนธะ ทกอะตอมของ ethene จะอยใน

ระนาบเดยวกน มมระหวางพนธะจะเปน 120

รปท 17. การเกดพนธะซกมาและพนธะไพของ sp2 –hybridized carbons


x

y

z

sp hybrid

orbitals

unhybridized

2p orbitals lie on

the y and z axes

การรวมตวกนของออรบทลในอะตอมคารบอนอกหนงลกษณะทเปนไปไดคอรวมตวกนของออรบทล s

กบออรบทล p อยางละออรบทลท าใหไดออรบทลใหมจ านวนสองออรบทล (2sp) และออรบทล p ซงไมได

เกดการรวมตวกนอกจ านวน 2 ออรบทล ซงการรวมตวเชนนจะท าใหไดออรบทลใหมทมระดบพลงงานต ากวา

ออรบทล p ดงเดมเพยงสองออรบทลซงจะเรยงตวในลกษณะทตรงกนขามเพอลดแรงผลกระหวางอเลกตรอน

ทบรรจอยในออรบทลนนท าใหเปนเสนตรงและท ามมระหวางกนเทากบ 180 สวนออรบทล p กจะเรยงตว

แบบตงฉากทงสองออรบทลดงแสดงในรปท 18

รปท 18. การเกดพนธะซกมาและพนธะไพของ sp –hybridized carbons


2 sigma bonds and 2 lone pair

O

H

H

sp3 hybrid oxygen H2O

2s 2s

2p 2p2sp3

การเกดพนธะโควาเลนตของอะตอมของคารบอนสองอะตอมทมไฮบรไดเซชนเปนแบบ sp

ยกตวอยางไดในกรณของ acetylene ซงแสดงในรปท 18 โดยจะเกดพนธะซกมาหนงพนธะระหวางสอง

อเลกตรอนทอยในออรบทล sp นอกจากนยงเกดพนธะซกมาระหวางอเลกตรอนในออรบทล sp และออรบทล

s ของอะตอมไฮโดรเจนอกสองอเลกตรอน สวนออรบทล p ทอยในระนาบเดยวกนกจะซอนทบกนในแนว

ดานขางเกดเปนพนธะไพอกสองพนธะ ท าใหโครงสรางของโมเลกลเปนเสนตรง ทกอะตอมอยในระนาบ

เดยวกน มมระหวางพนธะเทากบ 180 จากทฤษฎไฮบรไดเซชนทกลาวมาขางตนจะเหนไดวาการเกดพนธะ

ทแตกตางกนของอะตอมคารบอนสามารถเกดขนไดจากการรวมกนของออรบทลเพอใหไดทศทางทเหมาะสม

เพอทจะสามารถเกดการซอนทบกบออรบทลของอะตอมอนๆ ไดดขน นอกจากนการซอนทบทแตกตางกน

ระหวางพนธะซกมาและพนธะไพท าใหเชอมโยงไปถงความวองไวในการเกดปฏกรยาของสารอนทรยอกดวย

กลาวคอเมอไดรบพลงงานกระตนสารอนทรยทมพนธะไพอยจะมการแตกออกของพนธะเดมไดงายเพอทจะ

สรางพนธะใหมทแขงแรงมากกวาซงกคอพนธะซกมา

ทฤษฎไฮบรไดเซชนยงน าไปใชอธบายการเกดพนธะโควาเลนตในอะตอมอนๆ ซงอยในคาบทสอง

เชนเดยวกนกบคารบอนได เชน ออกซเจนและไนโตรเจน โดยพบวาในโมเลกลของน ามอะตอมของออกซเจน

ซงออรบทลจะรวมตวกนเปนแบบ sp3 โดยมสองออรบทลทบรรจหนงอเลกตรอนเพอสรางพนธะซกมากบ

อเลกตรอนของไฮโดรเจน และอกสองออรบทลส าหรบบรรจอเลกตรอนคโดดเดยว ท าใหรปรางโมเลกลของน า

เปนแบบมมงอและมมระหวางพนธะกประมาณ 104 ซงใกลเคยงกบ 109

รปท 19. การเกดพนธะซกมาของ sp3 –hybridized oxygen


sp2 hybrid oxygen

trigonal planar : 120o bond angles

2p

2s

2p

2s2sp2

2p

3 Sigma bonds and one lone pair

:NH3

N

H H

H

sp3 hybrid nitrogen

2p

2s

2p

2s

2sp3

ส าหรบโมเลกลของ acetaldehyde พบวาออรบทลในอะตอมของออกซเจนจะรวมตวกนเปนแบบ

sp2 โดยมสองออรบทลส าหรบบรรจอเลกตรอนคโดดเดยว สวนหนงอเลกตรอนในออรบทล sp2 และออรบทล

p พนธะซกมาและพนธะไพกบอเลกตรอนของคารบอนทเปนแบบ sp2 เชนกน ท าใหมมระหวางพนธะของหม

คารบอนลเปน 120

รปท 20. การเกดพนธะซกมาและพนธะไพของ sp2 –hybridized oxygen

ส าหรบอะตอมของไนโตรเจนทมไฮบรไดเซชนเปนแบบ sp3 กพบไดในโมเลกลของแอมโมเนย (NH3)

รปท 21. การเกดพนธะซกมาของ sp3 –hybridized nitrogen


Think like a wise man

but express yourself like

an ordinary one.

Quote of The Day


+ +

Acid Base Conjugate

base

Conjugate

acid

H3 O+

NH3 H2 O NH4+

บทท 3 กรดและเบส (Acids and Bases)

หลงจากไดทราบรายละเอยดในแงของโครงสรางและพนธะของสารอนทรยบางแลว ในล าดบถดไปจะ

เปนการกลาวถงปฏกรยาและความวองไวในการเกดปฏกรยาของสารอนทรยในแตละกลม ซงปฏกรยาพนฐาน

ทสดของสารอนทรยไดแก ปฏกรยาระหวางกรด-เบส รวมถงการอธบายความแรงของกรด-เบส

1. นยามกรด-เบส

นยามของกรด-เบสไดมการอธบายในหลายลกษณะ โดยพบวา Bronsted-Lowry ใหค าอธบายวา

กรดคอสารทสามารถใหโปตรอนได สวนเบสคอสารทรบโปตรอนได เมอกรดสญเสยโปตรอนไปจะกลายเปนค

เบส (conjugate base) สวนเบสทไดรบโปตรอนมาจะกลายเปนคกรด (conjugate acid)

นยามกรด-เบสของ Bronsted-Lowry จ ากดอยเพยงโครงสรางของสารทมไฮโดรเจนเปน

องคประกอบ จงมการใหนยามเพมเตมโดยใชการเคลอนยายของอเลกตรอน ซงจะท าใหครอบคลมมากกวา

Lewis ใหนยามวากรดคอสารทสามารถรบคอเลกตรอนได สวนเบสคอสารทสามารถใหคอเลกตรอนได การให

และรบอเลกตรอนในทนกคอการใหและรบเพอสรางพนธะโควาเลนต ดงนน BF3 กจะจดวาเปน Lewis acid


2. ความแรงของกรด

สารทเปนกรดอนทรยเชน กรดคารบอกซลกจดวาเปนกรดออน หมายความวาเมอละลายน าจะไม

สามารถแตกตวใหโปรตอน (H+) ได 100% ซงแตกตางจากกรดแกทแตกตวได 100% เชน HCl HBr HNO3 ท

จดวาเปนกรดอนนทรย ความแรงของกรดอนทรยจะระบโดยใชคาคงทในการแตกตวของกรด (Ka) เมอละลาย

ในน าซงค านวณไดจากผลคณความเขมขนของผลตภณฑสวนดวยผลคณความเขมขนของสารตงตนในภาวะ

สมดล ซงคา Ka ของกรดอนทรยจะมคานอยมาก จงนยมใชในรปของคา pKa ทค านวณไดจาก -logKa ดง

แสดงในตวอยางดานลาง หากให A คอ คเบสของกรดใดๆ กจะสามารถค านวณหาคา Ka จากสมการซงความ

เขมขนของน าจะเปนคาคงท กรดทแตกตวไดดจะมคา Ka ทสงและจะมคา pKa ทต า


Acid Formula pK a

Conjugate Base

ethanol

water

bicarbonate ion

ammonium ion

carbonic acid

acetic acid

sulfuric acid

hydrogen chloride

10.33

15.7

15.9

4.76

6.36

9.24

-5.2

-7

CH3 CH2 OH CH3 CH2 O-

H2 O HO-

HCO 3-

CO 32-

NH 4+

NH 3

H2 CO 3 HCO 3-

CH3 CO2 H CH3 CO2-

H2 SO4 HSO 4-

HCl Cl -

(weaker acid)(stronger acid)

pK a 9.24pK a 4.76

+ +

Acetic acid Ammonium ion

CH3 CO2 H NH 3 CH3 CO2-

NH 4+

ตารางท 1. แสดงตวอยางของคา pKa

จากตารางท 1 ซงแสดงตวอยางของคา pKa บางสวนพบวากรดอนทรยซงเปนกรดแกจะมคา pKa ท

ตดลบ สวนกรดอนทรยจะมคา pKa อยในชวง 4-5 นอกจากนยงพบวาสารในกลมของแอลกอฮอลกจะจดวา

เปนกรดออนดวย โดยจะมคา pKa อยในชวงประมาณ 15 ซงถอวาเปนกรดทออนกวากรดอนทรย เมอกรดเกด

การแตกตวแลวจะกลายเปนคเบส (conjugate base) ซงจะพบวากรดแกจะกลายเปนเบสออน ยกตวอยาง

เชน HCl ซงเปนกรดแกเมอแตกตวจะไดเปน Cl- (chloride) ซงเปนเบสออน หมายความวามความสามารถใน

การใหอเลกตรอนนอย หรออกนยหนงคอตองการอยในรปของ Cl- มากกวาทจะกลบไปเปน HCl สวนในกรณ

ของน ามคา pKa คอนขางสง แสดงถงความเปนกรดออน เมอแตกตวไปจะไดคเบสเปน OH- (hydroxide) ซง

จดวาเปนเบสทแรง หมายความวา OH- มความเสถยรนอยกวาเมอเปรยบเทยบกนกบ Cl- จงชอบทจะให

อเลกตรอนแก H+ เพอสรางพนธะโควาเลนตแลวกลบไปเปน H2O

ขอมลในตารางท 1 ยงสามารถระบไดดวยวาสารใดทเปนเบสมากพอทจะท าปฏกรยากบกรดท

ตองการ ยกตวอยางเชน NH3 ทเปนคเบสของ NH4+ จากตารางพบวา NH4

+ เปนกรดทออนกวา CH3CO2H

ดงนน NH3 จงเปนเบสแรงพอทจะท าปฏกรยากบ CH3CO2H ปฏกรยาระหวางกรดออนกบเบสออนจะชอบเกด

ไปในดานทท าใหไดกรดทออนกวาและเบสทออนกวาเสมอ


+ +

Acetic acid Bicarbonate

ion

Acetate

ion

Carbonic acid

pKa 4.76 pKa 6.36

CH3 CO2 H HCO3-

CH3 CO2-

H2 CO3

Carbonic acid

pKa 6.36

Phenol

pKa 9.95

++C6 H5 OH HCO3-

C6 H5 O-

H2 CO3

Bicarbonate

ion

Phenoxide

ion

หากน า CH3CO2H ไปท าปฏกรยากบ NaHCO3 ซงละลายน าแตกตวให Na+ และ HCO3- ซง HCO3

-

เปนคเบสของ H2CO3 ทเปนเบสทออนกวา CH3CO2H ดงนน HCO3- จะสามารถใหอเลกตรอนแก H+ ของ

CH3CO2H ได และเกดเปน H2CO3 ซงจะไมเสถยรและสลายตวใหไดเปน CO2 และ H2O

แตเมอ NaHCO3 ไปท าปฏกรยากบ Phenol ซงเปนกรดทออนกวา H2CO3 กจะไมเกดปฏกรยาตามท

ตองการ นนแสดงวา HCO3- ไมไดเปนเบสทแรงพอ หากเปลยนไปใช NaOH ซง OH- (hydroxide) เปนคเบส

ของ H2O ซงเปนกรดทออนกวา Phenol กจะเกดปฏกรยาได

3. ปจจยทมผลตอความแรงของกรด

คาความแรงของกรดทแสดงดวยคา pKa สามารถอธบายเชอมโยงไดกบหลายๆ ปจจย ซงสามารถ

แบงเปนหวขอโดยยอไดดงน

3.1 คา Electronegativity (EN)

ส าหรบอะตอมของธาตทอยในคาบเดยวกนเชน C N O และ F เมอเปรยบเทยบคา pKa ของ CH4

NH3 H2O และ HF จะไดประมาณ 51, 38, 15.7, และ 3.5 ตามล าดบ ซงพบวาความแรงของกรดเพมขนจาก

ซายไปขวาตามตารางธาต จากผลการทดลองพบวาหากอะตอมทเปนคเบสมความสามารถในการดงอเลกตรอน

เขาหาตวเองไดมาก กจะมความเสถยรมากขนนนเอง ความแรงของกรดสามารถบงบอกไดจากความเสถยรของ


pK a 51 38 15.7 3.5

Electronegativity

of A inA-H2.5 3.0 3.5 4.0

Increasing acid strength

H3 C-H H2 N-H HO- H F-H

+CH3 COH CH3 CO-

H3 O+

pKa = 4.76+ H2 O

+CH3 CH2 OH CH3 CH2 O- H3O+

An alcohol An alkoxide

ion

+ H2 O pKa = 15.9

O O

A carboxylic

acid

A carboxylate

ion

คเบส หากคเบสของกรดใดมความเสถยรมาก แสดงวากรดนนๆ ชอบทจะเกดการแตกตวใหโปรตอนแลวอยใน

สภาวะทเปนลบ (anion) เมอเปรยบเทยบระหวาง C- , N- , O- และ F- จะพบวาความเสถยรของคเบสจะ

เพมขนจากซายไปขวา ซงสอดคลองกบคา EN ทเพมขนดวย

3.2 อทธพลแบบแรโซแนนซ (Resonance Effects)

คา Electronegativity (EN) ไมสามารถใชอธบายความแรงของกรดไดทกกรณ ตวอยางเชน กรดคาร

บอกซลกเปนกรดทแรงกวาแอลกอฮอลทงๆ ทคเบสของทงสองสารมประจลบอยทอะตอมของออกซเจน

เหมอนกน คา EN จงไมสามารถใชอธบายความเสถยรของ carboxylate ion ซงเปนคเบสของกรดคารบอกซ

ลกทมากกวา alkoxide ion ทเปนคเบสของแอลกอฮอลได จงตองใชปจจยอนมาชวยอธบาย

การเคลอนยายอเลกตรอนผานพนธะไพทเกดขนในคเบสทเรยกวาแรโซแนนซ (resonance) เปน

ปจจยทชวยเพมความเสถยรของคเบสได การทอเลกตรอนไมไดหนาแนนหรอกระจกอยเพยงแคอะตอมเดยว

จะเปนการถายเทพลงงานไปทวทงโมเลกลท าใหสารนนๆ มความเสถยรมากกวา ในกรณของ carboxylate

ion พบวาประจลบจะเคลอนทไปมาอยไดทงอะตอมของคารบอนและออกซเจนผานพนธะไพ แสดงการ

เคลอนยายอเลกตรอนโดยใชลกศรสองหว จดเรมตนของลกศรคอบรเวณทมอเลกตรอนหนาแนนมาก แลวจด

สดทายคอบรเวณทอเลกตรอนเคลอนทไป การแสดงโครงสรางแบบแรโซแนนซจะใชลกศรหวคทบงบอกวาทง

สองโครงสรางมพลงงานทเทากน หากสารใดสามารถเขยนโครงสรางแบบแรโซแนนซไดมาก กจะมความเสถยร

มากขนนนเอง

ความแรงของกรดเพมขน


N

O

O

N

O

O

-

-

Ethanoate ion

(equivalent

contributing

structures)

C

O

O

CH3 C

O

O

CH3

-

Nitrite ion

(equivalent

contributing

structures)

-

ตวอยางการเขยนโครงสรางแบบแรโซแนนซและการเคลอนยายอเลกตรอนผานพนธะไพแสดงใหเหน

ดงรปดานลาง ซงแสดงโครงสรางของหมไนโตร (NO2- / คเบสของ HNO2) หม acetate (CH3COO- / คเบส

ของ CH3COOH) คเบสใดทมโครงสรางแบบแรโซแนนซมากกยงมความเสถยรมากและท าใหคกรดนนๆ เปน

กรดทแรง อยางเชนกรด methanesulfonic ซงมคา pKa = -1.2

รปท 22. การเคลอนยายอเลกตรอนผานพนธะไพและโครงสรางแบบแรโซแนนซ

กรดคารบอกซลกเปนกรดแรงพอทจะท าปฏกรยากบ NaHCO3 ซงเปนคเบสของกรดทออนกวา

(H2CO3) ได ซงจะสงเกตไดจากฟองแกสของ CO2 ทเกดขนจากปฏกรยา โดยสามารถใชปฏกรยาดงกลาวใน

การทดสอบหมฟงกชนของกรดคารบอกซลกทละลายน าได พบวากรดทออนเชน ฟนอลหรอแอลกอฮอลจะไม

ท าปฏกรยากบ NaHCO3 แตฟนอลจะท าปฏกรยากบ NaOH ไดซงแอลกอฮอลจะไมเกดปฏกรยาดงกลาว


phenoxide anion

O

O O

O

ความเปนกรดทแรงของฟนอล (pKa = 10) เมอเปรยบเทยบกบแอลกอฮอลอยาง methanol (pKa

= 15) สามารถอธบายไดจากความเสถยรเนองจากอทธพลแบบแรโซแนนซของ phenoxide ion ซงเปนคเบส

ของฟนอล ในขณะท methoxide ion ซงเปนคเบสของ methanol ไมมความเสถยรดงกลาว

รปท 23. การเคลอนยายอเลกตรอนผานพนธะไพและโครงสรางแบบแรโซแนนซของ phenoxide ion

3.3 อทธพลแบบเหนยวน า (Inductive Effects)

ในกรณมหมแทนททสามารถดงอเลกตรอนเขาหาตวเองไดมากๆ (มคา EN สง) หรอหมดงอเลกตรอน

(Electron-withdrawing group) เชนอะตอมของฮาโลเจนหรอออกซเจนอยในโครงสรางของกรดคารบอกซ

ลกจะท าใหความเปนกรดแรงมากขน เนองจากอะตอมดงกลาวจะท าการดงอเลกตรอนผานพนธะซกมา ท าให

ประจลบทอะตอมของออกซเจนในคเบสของกรดคารบอกซลกมการกระจายตวไปไดมากกวาทจะกระจกอยท

อะตอมของออกซเจนเพยงอยางเดยว จงท าใหคเบสมความเสถยรมากขน อยางเชนในกรดทเปน alpha

hydroxy acids (AHA) ทใชเปนองคประกอบในเครองส าอางซงมฤทธกดกรอนทใชในการฆาเชอและขดผวได


อทธพลแบบเหนยวน าจะมผลตอความแรงของกรดไมเดนชดเทากนกบอทธพลแบบแรโซแนนซ

เนองจากไมสามารถเขยนแสดงการเคลอนยายอเลกตรอนไดอยางชดเจน ไดแตเพยงใชลกศรตรงเพอแสดงการ

ดงอเลกตรอนผานพนธะซกมา จงตองขนกบระยะทางและจ านวนอะตอมทมความสามารถในการดง

อเลกตรอนดวย ตวอยางเชน chloroacetic acid, dichloroacetic acid และ trichloroacetic acid ความ

แรงของกรดจะมากขนตามจ านวนอะตอมของคลอรนทเพมมากขน ในโครงสรางของแอลกอฮอลยงมหมทดง

อเลกตรอนอยใกลกบอะตอมของออกซเจนพบวาความแรงของกรดกจะมากขนดวย

ในโครงสรางของ chlorobenzoic acid ทมคลอรนในต าแหนง ortho-, meta- และ para- พบวา

ความแรงของกรดขนอยกบระยะหางของหมดงอเลกตรอนกบหมคารบอกซลเชนกน


อทธพลแบบเหนยวน ามทงการดงและใหอเลกตรอนผานพนธะเดยว ตวอยางของหมทใหอเลกตรอน

(Electron-donating groups) ไดแก หม alkyl ยกตวอยางเชน formic acid มคา pKa = 3.7 ในขณะท

acetic acid มคา pKa = 4.8 หมายความวาความสามารถในการใหอเลกตรอนไดของหม methyl ท าใหความ

เปนกรดลดลง ซงความสามารถในการใหอเลกตรอนของหม alkyl เกดจากความแตกตางของคา EN โดย

อะตอมไฮโดรเจนมคา EN ประมาณ 2.1 และอะตอมคารบอนมคา EN ประมาณ 2.5 อะตอมคารบอนจงม

ความสามารถในการดงอเลกตรอนเขาหาตวเองไดมากกวาอะตอมไฮโดรเจน ดงนนความหนาแนนของ

อเลกตรอนจะมมากทอะตอมคารบอนของหม alkyl ซงความเปนลบทมากเชนนจะถกสงผานพนธะซกมาตอไป

ยงอะตอมออกซเจนของ carboxylate ทเปนคเบสของ carboxylic acids ท าใหคเบสซงมความเปนลบอย

แลวมความเปนลบมากขน จงกลายเปนคเบสทมความเสถยรนอยลงซงเกดจากคกรดทออน ยงมหม alkyl มาก

ขนกจะท าใหความเปนกรดลดลงตามไปดวย แตเนองจากการใหอเลกตรอนแบบเหนยวน าไมไดเดนชด

เหมอนกบการใหอเลกตรอนแบบแรโซแนนซ คาความแรงของกรดทมหม alkyl จงลดลงไมมากนก

ในโครงสรางของ methylbenzoic acid ทมหม methyl ในต าแหนง ortho-, meta- และ para-

พบวาความแรงของกรดทลดลงในแตละต าแหนงไมแตกตางกนมาก ทงนพบวา o-methylbenzoic acid ม

ความแรงของกรดมากขนซงพบวามอทธพลอยางอนทจะมาใชอธบายผลการทดลองน


เมอพจารณาจากโครงสรางของ o-methylbenzoic acid พบวามความเกะกะของหม methyl กบ

หม carboxyl จงท าใหโปรตอนของกรดมโอกาสทจะหลดออกไดงายกวา ทงนอาจจะอธบายโดยการใช

ความสามารถในการเคลอนยายอเลกตรอนผานพนธะไพของกรดคารบอกซลกทเปนแอโรมาตกไดดวย เมอด

จากโครงสรางของ benzoic acid พบวาในรปแบบทยงไมไดมการแตกตวของกรด หม carboxyl และวง

aromatic จะอยในระนาบเดยวกน ดวยความทคารบอนเปนแบบ sp2 ทงหมด สามารถเขยนโครงสรางแบบแร

โซแนนซทแสดงถงความหนาแนนของประจทแตกตางกนไดและแสดงถงความเสถยรของโครงสรางทเปนกลาง

ได หลงจากมการแตกตวเปนคเบสทเปน carboxylate พบวาไดโครงสรางทมประจลบสองต าแหนงและประจ

บวกหนงต าแหนง ซงมความหนาแนนของประจลบทกระจกอยใกลกนจงมความไมเสถยรและไมชอบทจะเกด

แบบนน (unfavourable) จงพบวา benzoic acid เปนกรดทออน เมอมหมแทนทในต าแหนง ortho- ความ

เกะกะจะท าใหหม carboxyl ถกหมนบดไปอยคนละระนาบกบวงแอโรมาตก ความเสถยรทเกดจากอทธพล

แบบแรโซแนนซในโครงสรางทเปนกลางจงเกดขนไมได ท าใหการแตกตวของกรดเกดไดดขนนนเอง

อทธพลเนองจากความเกะกะ (steric effects) ในต าแหนง ortho- ของวงแอโรมาตกจะท าใหไดกรด

ทแรงทสดเสมอเมอเปรยบเทยบกบหมแทนทในต าแหนง meta- และ para- ทงกบหมแทนททใหและรบ

อเลกตรอน อยางเชนหม methoxy ซงสามารถใหอเลกตรอนแบบแรโซแนนซได


หม methoxy ในต าแหนง para มความสามารถในการใหอเลกตรอนจากอะตอมของออกซเจนโดย

ผานพนธะไพ ท าใหความเปนลบไปอยในต าแหนงคารบอนทมหม carboxylate อยพอด จงท าใหคเบสของ

สาร p-methoxybenzoic acid มความเสถยรลดลงจากคเบสของ benzoic acid สงผลใหความเปนกรดของ

p-methoxybenzoic acid ลดลง

สวน m-methoxybenzoic acid ทเมอเกดการใหอเลกตรอนผานพนธะไพแลวพบวาความเปนลบ

ไมไดไปอยในต าแหนงของคารบอนทมหม carboxylate อยพอด จงมความเปนกรดไมตางจาก benzoic acid

สวน o-methoxybenzoic acid ไดรบอทธพลจากหมแทนทในต าแหนง ortho มากกวาอทธพลจากหมทให

อเลกตรอน

สาร nitrophenol พบวาจะมความเปนกรดเพมขนเนองจากหม nitro (-NO2) มความสามารถดง

อเลกตรอนผานพนธะไพ สงผลใหเกดความเปนบวกไปอยทคารบอนในต าแหนงทม OH เกาะอยพอด โดยกรณ


ดงกลาวเกดขนกบโครงสรางของ p-nitrophenol และ o-nitrophenol ซงจะมความเปนกรดเพมมากขนทสด

เมอเปรยบเทยบกบ phenol สวน m-nitrophenol จะพบวาประจบวกจะไมไดเคลอนไปอยในต าแหนงของ

คารบอนทมหม –OH ตออยโดยตรงจงมความเปนกรดลดลงเนองจากอทธพลแบบเหนยวน าเพยงอยางเดยว

โดยไมมอทธพลแบบแรโซแนนซรวมอยดวย

นอกจากนยงมปจจยยอยอยางอนอกเชน hybridization effects ซงพบวากรดคารบอกซลกทตออย

กบคารบอนทมไฮบรไดเซชนเปนแบบ sp จะมความเปนกรดมากทสด เนองจากวาเมอกลายเปนคเบสจะได

ประจลบทอยใกลนวเคลยสซงมประจบวกมากทสด ทงนพจารณาไดจากการมสดสวนของออรบทล s มากทสด

(50%) โดยคารบอนทเปน sp2 มสดสวนของออรบทล s อย 33% และคารบอนแบบ sp3 มสดสวนของออร

บทล s เพยง 25% การทประจลบของคเบสอยในออรบทล s มากกวาแสดงวาอยใกลนวเคลยสมากกวา ซง

จากการแสดงระดบพลงงานและรปรางพบวาออรบทล s จะอยใกลกบนวเคลยสมากกวาออรบทล p ดงนน

ประจบวกจากโปรตอนในนวเคลยสสามารถชวยท าใหความเปนลบของคเบสลดลงและมความเสถยรมากขน


3. ความแรงของเบส

จากนยามความเปนเบสของ Lewis ซงอธบายวาเบสคอสารทสามารถใหอเลกตรอนเพอสรางพนธะโค

วาเลนตได ในสารอนทรยพบวาโครงสรางทมอะตอมของออกซเจนและไนโตรเจนเปนองคประกอบสามารถท า

หนาทเปนเบสได สารประกอบอนทรยในกลมของเอมนจดไดวาเปนเบสซงเมอท าปฏกรยากบกรดจะไดเปน

เกลอแอมโมเนยมซงละลายน าได

ในการระบความแรงของเบสจะใชการค านวณคา pKa ของเกลอแอโมเนยม ซงหากพบวาคา pKa มคา

ต าแสดงวาเปนกรดมาก ท าใหสรปไดวาเปนเกลอทเกดจากเบสทออน จากตารางเปรยบเทยบความเปนเบส

พบวาเอมนทมหม alkyl มาสรางพนธะกบไฮโดรเจนมากกจะมความเปนเบสมาก เนองจากวาหม alkyl ม

ความสามารถในการใหอเลกตรอนผานพนธะเดยว (อทธพลแบบเหนยวน า) การทไนโตรเจนของเอมนมความ

หนาแนนของอเลกตรอนมากขน กจะสามารถใหอเลกตรอนแกกรดไดมากขนตามไปดวย ปจจยทมผลตอความ

เปนกรดกสามารถน ามาใชอธบายความแรงของเบสไดเชนกนแตจะสงผลในทางตรงกนขาม

ตารางท 2. การเปรยบเทยบความเปนเบสของเอมน

ชอ โครงสราง pKa ของเกลอแอมโมเนยม

Ammonia NH3 9.26

Ethylamine CH3CH2NH2 10.75

Diethylamine (CH3CH2)2NH 10.94

Pyrrolidine

11.27

Triethylamine (CH3CH2)3N 10.75


ตารางท 3. การเปรยบเทยบความเปนเบสของเอมน (ตอ)

ชอ โครงสราง pKa ของเกลอแอมโมเนยม

Piperidine

11.0

Cyclohexylamine

10.70

Pyridine

5.2

Aniline

4.6

p-Nitroaniline

1.0

จากตารางท 3 เหนไดวาสารประกอบเอมนทมโครงสรางเปนวงจะเรยกชอโดยใชชอในระบบสามญ

แตกจะยงลงทายดวย –ine ความเปนเบสของแอโรมาตกเอมนอยางเชน aniline จะนอยวาเอมนทเปนอะลฟา

ตก เนองจากอเลกตรอนคโดดเดยวของไนโตรเจนสามารถเคลอนยายผานพนธะไพเขาไปในระบบของวงแอโร

มาตก (Resonance effects) ท าใหความหนาแนนของอเลกตรอนทไนโตรเจนลดลงความเปนเบสจงลดลงตาม

ไปดวย


แอโรมาตกเอมนทมหมใหอเลกตรอนเชน –CH3, -NH2, -OCH3 จะท าใหความเปนเบสเพมมากขน

เนองจากอทธพลแบบแรโซแนนซ ส าหรบเอมนทมหมดงอเลกตรอนเชน –Cl, -NO2, -CN จะท าใหความเปน

เบสลดลง

ตวอยางของสารผลตภณฑทางธรรมชาตทเปนเอมนไดแก อลคาลอยล (alkaloids) เชน Morphine,

Cocaine, Caffeine, Nicotine อลคาลอยล (alkaloids) มรากศพทมาจากค าวา alkali+ like เนองจากวา

สารละลายในน าของสารเหลานมฤทธเปนเบส ซงเกดจากไนโตรเจนของเอมนทอยในโครงสราง

รปท 24. ตวอยางของผลตภณฑทางธรรมชาตในกลมของอลคาลอยด


สาร Morphine เปนสารทระงบความเจบปวดทมประสทธภาพมากและสกดไดมาจากผลฝน

(Papaver somniferum) ซงมอลคาลอยลเปนองคประกอบถง 25% จากฤทธเสพตดของMorphine จงมการ

น า Morphine มาปรบปรงโครงสรางเพอการออกฤทธอยางมประสทธภาพและลดผลขางเคยงทไมตองการลง

โครงสรางทเปนเบสของอลคาลอยลมทงทเปนเอมนปฐมภม ทตยภมและตตยภม ซงความเปนเบสของอลคา

ลอยลท าใหสามารถสกดแยกสารดงกลาวออกมาจากผลตภณฑทางธรรมชาตอนๆ ทมคณสมบตเปนกลางและ

เบสได โดยการท าปฏกรยากบกรดอนนทรยเพอใหไดเกลอแอมโมเนยมทละลายน าได สวนสารทเปนกลางและ

เปนเบสกจะไมเกดปฏกรยาจงไมละลายน า จากนนท าการแยกเกลอแอมโมเนยมออกมาและท าการเตมเบส

(Basifying) เพอใหไดโครงสรางทเปนกลางของเอมนกลบคนมา

ตวอยางของผลตภณฑทางธรรมชาตทเปนเบสและคนเคยกนทวไปอกชนดหนงกคอ สารฮสตามน

(histamine) ซงเปนสารทมสวนเกยวของกบผลกระทบตอรางกายอยางหลากหลาย การสงเคราะหฮสตามน

เกดจากปฏกรยาการก าจดคารบอนไดออกไซดของ histidine โดยเอนไซม histidine decarboxylase และ

pyridoxal phosphate (PLP) ซง histidine เปนกรดอะมโนทจ าเปนตอรางกาย ฮสตามนทเกดขนจะมสวน

ในการท าใหหลอดเลอดเกดการขยายตว (vasodilator, it dilates capillaries) จงมการหลงฮสตามนออกมา

ในบรเวณทมการบาดเจบหรอตดเชอเพอชวยเพมการไหลเวยนเลอดในบรเวณดงกลาว ฮสตามนยงมบทบาทใน

การเกดอาการแพ (allergies) ตางๆ เชนการไหลของน ามก น าตา รวมถงการกลงกรดในกระเพาะอาหารดวย


การศกษาบทบาทของฮสตามนในระบบชวภาพชวยใหเกดการออกแบบยาทสามารถลดอาการทไม

ตองการของฮสตามนได คอยาแกแพทเรยกวา histamine ซงจะสามารถยบยงการขยายตวของหลอดเลอด

และบรรเทาอาการแพรวมถงอาการของหวดไดดวย

รปท 25. ตวอยางของผลตภณฑทางธรรมชาตในกลมของ antihistamine

4. การประยกตใชปฏกรยากรด-เบส

เทคนคในการแยกสารทมคณสมบตความเปนกรด-เบสทตางกน สามารถท าไดโดยการเปลยนโครงสรางของสารอนทรยซงสวนใหญไมละลายน าแตละลายในตวท าละลายอนทรยได เชน CH2Cl2, ether หรอ hexane ใหกลายเปนสารอนนทรยทละลายน าได เทคนคดงกลาวเรยกวาการสกดดวยกรด-เบส (acid-base extraction) โดยใชอปกรณทเรยกวากรวยแยก (separatory funnel) มาชวยในการแยกสารแตละสวน

รปท 26. กรวยแยกและวธการใช

กรวยแยก

สารชนบน

สารชนลาง

จกเปด-ปด

จกเปด-ปด


ตวอยางเชนของผสมระหวาง benzoic acid และ cyclohexanol ทไมละลายน าแตละลายใน ether

ได เมอน าสารละลายผสมมาท าปฏกรยากบสารละลาย NaOH จะไดเกลอ sodium benzoate ทละลายในชน

น า (aqueous layer) โดยเตมสารทกอยางลงไปในกรวยแยกและท าการเขยาเพอใหของเหลวเกดปฏกรยากน

ไดดขน ในชวงของการเขยาจะตองมการเปดจกดานลางของกรวยแยกเพอลดความดนไอของสารละลายท

เกดขนจากการเขยาดวย จากนนรอใหเกดการแยกชนของสารละลายโดยชนน าจะอยชนลาง สวนสารชนบนจะ

เปนชนสารละลายอนทรย (organic layer) ซงในทนคอ ether ทม cyclohexanol และไมท าปฏกรยากบ

NaOH อย การทชนสารละลายอนทรยอยดานบนเนองจากวา ether มความหนาแนนนอยกวาน า จากนนท า

การไขสารละลายแยกออกเปนสองสวน น าชนน าไปเตมกรด HCl เพอจะได benzoic acid กลบคนมา และน า

ชนสารละลายอนทรยไประเหยตวท าละลายออกเพอใหไดสารอนทรยทเปนกลางและบรสทธ การแสดงขนตอน

การสกดท าไดโดยใชแผนผงดงในรปท 27

รปท 27. แผนผงการสกดสารผสมทเปนกรดและเปนกลาง


ในกรณทตองการแยกสารผสมระหวางสารทเปนกรด เบสและกลางกสามารถท าได โดยเลอกใช

ขนตอนและสารเคมทเหมาะสม อยางเชนตวอยางแผนผงการสกดในรปท 28

รปท 28. แผนผงการสกดสารผสมทเปนกรด เบสและกลาง



บทท 4 การวเคราะหหมฟงกชน

(Functional Group Identification)

การใชปฏกรยาทมความจ าเพาะตอหมฟงกชนทส าคญในสารอนทรยแตละชนด สามารถน าไปสการ

จ าแนกประเภทและระบเอกลกษณของสารนนๆ ในเบองตนได ซงจะชวยลดเวลาในขนตอนบางอยางทยงยาก

ดวย โดยปฏกรยาดงกลาวจะเนนการใหผลการทดลองทสงเกตไดชดเจน เชน การตกตะกอนของทมสเฉพาะตว

การเปลยนแปลงสของสารทน ามาท าปฏกรยากน การเกดฟองแกส เปนตน ยกตวอยางเชนสารในกลมของยา

แกปวดซงประกอบดวย Salicylic acid, Aspirin, Ibuprofen และ Acetaminophen ทเปนของแขงสขาว

ทงหมด หากน า Ibuprofen และ Acetaminophen มาละลายใน ethanol แลวใหท าปฏกรยากบ NaHCO3

พบวาสารละลายของ Ibuprofen กจะเกดฟองแกสขน เนองจากมหมฟงกชนทส าคญคอหม carboxyl และจะ

ท าใหแยกความแตกตางจาก Acetaminophen ได หากตองการจะจ าแนก Salicylic acid และ Aspirin ออก

จากกน จะใชปฏกรยาขางตนไมได แตสามารถใชปฏกรยาการทดสอบหม phenolic ของ phenol ได เนอหา

ในบทนจงจะกลาวถงปฏกรยาและผลการวเคราะหหมฟงกชนทส าคญ รวมทงสอดแทรกปฏกรยาทนาสนใจ

ของบางหมฟงกชนไวดวย

Ibuprofen + NaHCO3 CO2

Acetaminophen + NaHCO3 CO2


C CRR

RR

+ Br2 C CRR

RRBr

Br

OH

+ 3Br2

OH

+Br Br

Br

3HBr

+ Br2Br

+ HBr

1. การทดสอบดวยโบรมน (Bromine Test)

โบรมนเปนของเหลวสสม-แดง สวนใหญจะใชในรปของสารละลายโดยมน าหรอ CH2Cl2 เปนตวท า

ละลาย เมอน าสารละลายโบรมนมาท าปฏกรยากบอลคน จะเกดการฟอกจางสของโบรมนไดสารละลายใสไมม

สและอลคนจะเปลยนไปเปนอลคลเฮไลด ซงปฏกรยาดงกลาวเรยกวาปฏกรยาการเตม (addition reaction)

เนองจากเปนการเปลยนพนธะไพไปเปนพนธะซกมาทงหมด การทดสอบดวยโบรมนจงน ามาใชระบความไม

อมตวของสารอนทรยได

เมน าสารละลายโบรมนไปท าปฏกรยากบฟนอลจะไดตะกอนสขาวของ 2,4,6-tribromophenol และ

แกส HBr ซงเปนปฏกรยาการแทนท (substitution reaction) เนองจากวาพนธะคและเดยวทสลบกนใน

โครงสรางของสารประกอบแอโรมาตกจะมความเสถยรมากกวาพนธะคในอลคนทวๆ ไป หลงจากเกดปฏกรยา

แลว จงมการรกษาความเปนแอโรมาตกไว โดยจะเกดปฏกรยาการแทนทไมใชปฏกรยาการเตมเหมอนกบ

ในอลคน

การเกดปฏกรยาจะประกอบดวยขนตอนของการแตกออกของพนธะเดม และมการสรางพนธะใหม

เพอใหไดสารทมความเสถยรมากยงขน หลงจากไดรบการกระตนจากพลงงานภายนอก ไมวาจะเปนสารเคมท

เตมเขาไปหรอพลงแสงรวมทงความรอน การอธบายการเกดปฏกรยาแตละขนตอนทแสดงวามพนธะใดแตก

ออกและพนธะใดสรางขนใหม จะแสดงโดยใชการเคลอนทของอเลกตรอนโดยใชลกศรโคง หากมการ

เคลอนยายอเลกตรอนไปเปนคจะใชลกศรสองหวหรอหวเตม จดเรมตนของลกศรโคงจะเปนบรเวณท

อเลกตรอนหนาแนนมาไปยงบรเวณทอเลกตรอนหนาแนนนอย ขนตอนทกลาวมาขางตนเรยกวาการอธบาย

h


กลไกของปฏกรยา (reaction mechanism) ซงจะชวยใหผเรยนไมตองจ าผลตภณฑทเกดขนในทกๆ ปฏกรยา

แตสามารถใชกลไกของปฏกรยาในการท านายผลตภณฑทนาจะเกดขนได ทงนในเบองตนอาจจะยงมความไม

ชดเจนทงหมดกอยาไดกงวล ขอใหทราบเปนแนวทางไวกจะเปนประโยชนมาก

ตวอยางกลไกการเกดปฏกรยาการแทนทดวยโบรมนของฟนอล เรมจากการเคลอนยายอเลกตรอน

ผานพนธะไพจากอะตอมออกซเจนมายงต าแหนง ortho- แลวไปสรางพนธะโควาเลนตกบโบรมนหนงอะตอม

ซงจะท าใหพนธะเดมใน Br2 แตกออกและอเลกตรอนคสรางพนธะของ Br2 จะไปเปนประจลบของ Br- ในขนน

ความเปนแอโรมาตกจะสญเสยไปจงตองเกดปฏกรยาตอ โดย Br- จะไปใหอเลกตรอนแก H ในต าแหนง

ortho- แลวไดเปน HBr สวนอเลกตรอนคสรางพนธะระหวางคารบอนในต าแหนง ortho- กบ H จะกลายไป

เปนพนธะไพในระบบแอโรมาตกดงเดม จงเสมอนวา Br เขาไปแทนท H ของวงแอโรมาตก ในกรณทม Br2 มาก

เกนพอ ซงในการทดสอบหมฟงกชนจะเปนแบบนน พบวาทงสามต าแหนงของวงแอโรมาตกจะถกแทนท

ทงหมด จากอทธพลในเคลอนยายอเลกตรอนผานพนธะไพ (resonance effect) ของอเลกตรอนจากอออกซ

เจนท าใหเกดการแทนทในต าแหนง ortho- และ para- เนองจากต าแหนง meta- จะไมไดรบอทธพลดงกลาว

หากน าสารละลายโบรมนไปท าปฎกรยากบอลเคนและไซโคลอลเคน โดยมพลงงานแสงหรอความรอน

มากระตน จะเกดปฏกรยาการแทนทไดผลตภณฑเปนอลคลเฮไลดกบแกส HBr และเกดการฟองจากสของ

สารละลายโบรมน


C

H

H

H

H Cl+ C

H

H

H

+ H Cl

C

H

H

H

+ Cl Cl C

H

H

H

Cl + Cl

C

H

H

H

H + Cl Cl C

H

H

H

Cl + H Cl

Cl Cl + photon (h) Cl + Cl

กลไกในการเกดปฏกรยาการแทนทของอลเคนดวยโบรมน จะเกดผานสารมธยนตรทเปนอนมลอสระ

(free radial) ซงหมายถงสารทมอเลกตรอนเดยวอยในโครงสราง การแสดงกลไกของปฏกรยาจะใชลกศรโคง

ครงหว เพอแสดงการเคลอนยายของหนงอเลกตรอน อธบายไดในลกษณะเดยวกนกบปฏกรยาการแทนทดวย

คลอรนของ methane ดงในรปท 29 ซงกลไกการเกดปฏกรยาแบงออกเปนสามขนตอน 1) ขนเรมตน

(initiation) จะเรมจากพลงงานแสงหรอความรอนทเทยบเทากบหนงโฟตอนมากระตนการแตกออกของพนธะ

ระหวางคลอรน โดยคลอรนจะไดรบอเลกตรอนไปอยางละหนงอเลกตรอนกลายเปน chloro radical สอง

อนภาค ซงมความวองไวตอปฏกรยามากและจะเขาสในขนทสอง การแตกออกของพนธะระหวางคลอรนสอง

อะตอมทมคา EN เทากนจงเหมอนกบการแบงอเลกตรอนคสรางพนธะไปอะตอมละหนงอเลกตรอน ไมม

อะตอมใดทไดทงสองอเลกตรอนไป 2) ขนการกระจายตว (propagation) เกดขนโดย chloro radical จะเขา

ไปดง H จาก methane ไดเปน HCl และ methyl radical ทสามารถไปท าปฏกรยาตอกบ Cl2 ไดเปน

methyl chloride และ chloro radical อกครง โดย chloro radical ทเกดขนกจะสามารถไปท าปฏกรยากบ

methane เพอใหได methyl radical อก การเกดปฏกรยาตอเนองในลกษณะนเรยกวา ปฏกรยาลกโซ

(chain reaction) ซงควบคมไดยาก 3) ขนสนสด (termination) จะเกดขนเมออนมลอสระสองอนภาคมา

สรางพนธะกน กจะไมมอนมลอสระเพอเกดปฏกรยาในขนทสองได ในรปท 29 แสดงการแทนทเพยงหนงครง

(monosubstitution) ซงในปฏกรยาทเกดขนจรงจะมการแทนทไดมากกวาหนงครง

รปท 29. กลไกการเกดปฏกรยาการแทนทดวยคลอรนของ methane


2. การทดสอบดวยเฟอรรกคลอไรด (Ferric(III) chloride Test)

เมอน า phenol หรอสารอนทรยทม phenol เปนองคประกอบในโครงสราง (phenolic

compounds, Ar = aromatic) มาท าปฏกรยากบสารละลายเฟอรรกคลอไรด จะเกดเปนสารประกอบ

เชงซอนของเหลกทมสเขมเฉพาะตว ตงแตสแดง น าเงน เขยว น าตาล หรอมวง ทงนขนอยกบหมฟงกชนอนๆ

ในโครงสรางของ phenolic compounds ผลการทดลองดงกลาวเรยกวาเปน positive test หรอผลการ

ทดสอบทเปนบวก ซงระบการมอยของหม phenolic การทดสอบนจงสามารถใชจ าแนก salicylic และ

aspirin ออกจากกนได สวนแอลกฮอลจะใหผลการทดลองเปน negative test หรอผลการทดสอบทเปนลบ

เมอทดสอบกบเฟอรรกคลอไรด สารประกอบ phenolic ทมโครงสรางใหญและเกะกะมากๆ กจะใหผลการ

ทดสอบทไมชดเจนได สวนหมฟงกชนอนๆ เชนหม carboxyl จะใหผลเปนสารละลายสเหลองทจดวาเปน

negative test ผลตภณฑทางธรรมชาตทส าคญและมหม phenolic เปนองคประกอบคอ Flavonoids

รปท 30. ตวอยางผลตภณฑทางธรรมชาตทเปน Flavonoids


สารในกลมของ Flavonoids จะพบมาในพชทมสเขมและใบชา ซงสารในกลมนจะมคณสมบตในการ

เปนสารตานอนมลอสระ (antioxidants) ทด

รปท 31. การเปรยบเทยบปรมาณอยางคราวๆ ของ Flavonoids ทพบในธรรมชาต

(ขอมลจาก http://www.liptontea.ca/article/detail/176923/tea-flavonoids)

รางกายของคนเราจะไดรบอนมลอสระ (radical, free radical) จากทงมลพษภายนอกและภายใน

อยางเชน ในขบวนการสนดาปทตองใชออกซเจน ซงปฏกรยาทสมบรณจะท าเกดการรดวซเปนโมเลกลของน า

หากไมเปนเชนนนกจะเกดเปนอนมลอสระเชน OH. (hydroxyl radical) นอกจากนยงพบวาอนภาคของ

ออกซเจนทวองไวตอปฏกรยานนจ าเปนตอการก าจดสารพษทเขาสรางกายดวย ถงแมวารางกายจะมเอนไซม

และระบบทจะปองกนการเกดและการท าลายของอนมลอสระ แตกยงเปนไปไดไมสมบรณ โครงสรางของเยอ

หมไขมน (Lipid membrane) โปรตน และ DNA ลวนสามารถเกดอนตรกรยากบอนมลอสระไดด และเปน

สาเหตของหลายๆ โรคทอนตราย โมเลกลทสามารถยบยงการท าลายดงกลาวไดจะเรยกวา antioxidant ซงจะ

หยดขบวนการ autoxidant โดยการเขาจบกบอนมลอสระทวองไวเพอใหกลายเปนอนมลอสระซงวองไว

นอยลง จงไมสามารถเกดปฏกรยาลกโซกบสารชวโมเลกลตางๆ ในรางกายได

http://www.liptontea.ca/article/detail/176923/tea-flavonoids


รปท 32. ปฏกรยาลกโซของโครงสรางเยอหมไขมนทเกดจากปฏกรยาของอนมลอสระ

จากรปท 32 แสดงตวอยางของปฏกรยาลกโซทเกดจากอนมลอสระกบโครงสรางของเยอหมไขมนทไม

อมตว โดยเรมจากการดงอะตอมของ H ออกมาสรางพนธะกบ hydroxyl radical เพอใหไดโมเลกลของน า

และ lipid radical ซงยงมความวองไวตอปฏกรยาและสามารถเกดปฏกรยาออกซเดชนกบออกซเจนเกดเปน

lipid peroxyl radical และจะไปท าปฏกรยาตอเนองกบโครงสรางของเยอหมไขมนทไมอมตวในสวนอนๆ ได

เปน lipid peroxide และ lipid radical ทสามารถเกดปฏกรยาเปนลกโวตอไปได โดยนยาม antioxidant

หมายถงสารทสามารถหยดยงปฏกรยาออกซเดชนของอนมลอสระ โดยจะเนนอนมลอสระทเกดจากออกซเจน

วตามน E (-tocopherol) เปนสารประกอบ phenolic เชนเดยวกนกบ Flavonoids ซงวตามน E

จดวาเปน antioxidant ทปองกนการท าลายองคประกอบในโครงสรางของเซลล เชน กรดไขมนทไมอมตวใน

เยอหมไขมน ซงอนมลอสระจะมาดง H ออกจากโครงสรางของวตามน E เชน หากมอนมลอสระทเปน OH. ก

จะมาดง H ไดเปนโมเลกลของน าและ -tocopheroxy radical ซงมความเสถยรมากขนจากอนมลอสระเดม

เนองจากอทธพลแบบเรโซแนนซ ซงจะเหนไดวาโครงสรางของ phenolic จะท าใหสารนน ๆ เปนantioxidant


ทด สารกนบดทสงเคราะหขนเชน BHT (Butylated Hydroxy Toluene) ทเตมลงไปเพอรกษาสภาพของ

อาหารกระปองกใชหลกการเดยวกน


3. การทดสอบดวย 2,4-Dinitrophenylhydrazine (2,4-DNP Test)

การท าปฏกรยาระหวาง 2,4-dinitrophenylhydrazine กบอลดไฮดหรอคโตน จะไดผลตภณฑเปน

2,4- dinitrophenylhydrazone ซงมลกษณะเปนตะกอนสสมถงสม-แดง ปฏกรยาจะเกดไดดหากมกรดเปน

ตวเรง ปฏกรยานใชในการจ าแนกสารประกอบอลดไฮดและคโตนออกจากสารประกอบคารบอนลประเภท

อนๆ เชน เอสเทอร เอไมด และกรดคารบอกซลกได ทงนอาจจะมผลการทดลองทมความซบซอนไดบาง

เลกนอยเชน คโตนบางชนดจะใหสาร hydrazone ทเปนหยดน ามนสสมแทนทจะเปนตะกอน แอลกอฮอลบาง

ประเภทอาจจะมการปนเปอนของอลดไฮดเลกนอยจากผผลตซงจะใหผลการทดสอบทเปนบวกได ดงนนเพอ

ความแนนอนจงควรจะมการทดสอบดวยหลายๆ วธ

หากพจารณาคณสมบตทางเคมของสารประกอบทเปนอลดไฮดและคโตน พบวามต าแหนงทม

คณสมบตเฉพาะอย 3 ต าแหนงคอ ความเปนกรดของไฮโดรเจนในต าแหนง (คารบอนต าแหนงท 1 ถดจาก

หมคารบอนล) ความเปนอเลกโตรไฟล (electrophile) ของคารบอนในต าแหนงคารบอนลและความเปนนวคล

โอไฟล (nucleophilic) ของออกซเจนในต าแหนงคารบอนล

รปท 33. คณสมบตทางเคมในต าแหนงตางๆ ของสารประกอบอลดไฮดและคโตน


ปฏกรยาการทดสอบอลดไฮดและคโตนจะใชคณสมบตทเปนอเลกโตรไฟล (electrophile) ของ

คารบอนในต าแหนงคารบอนลมาอธบาย จงจะกลาวรายละเอยดในสวนนกอน อะตอมของคารบอนทหมคาร

บอนลจะมความเปนอเลกโตรไฟล (electrophile, electron + love, E+) หรอมความชอบอเลกตรอนซง

แสดงถงความขาดแคลนอเลกตรอนนนเอง เนองจากวาอเลกตรอนทคารบอนจะถกดงไปยงอะตอมของ

ออกซเจนทมคา electronegativity สงกวา ดงนนคารบอนในต าแหนงนจงจะเกดปฏกรยากบสารทม

อเลกตรอนมากๆ ไดดทเรยกวานวคลโอไฟล (nucleophile, nucleus + love, Nu-) ค าวานวคลโอไฟล

หมายถงสารทชอบนวเคลยส ซงในนวเคลยสมโปรตอนทเปนประจบวกอย ดงนนนวคลโอไฟลจงครอบคลมถง

สารทเปนกลางแตมอะตอมทมอเลกตรอนคโดดเดยวอย อยางเชน H2O ROH RNH2 หรอสารทเปนประจลบ

(anion) เชน OH- โดยการเกดปฏกรยาจะเรยกวาเปนการเตมดวยนวคลโอไฟล (Nucleophilic addition)

เนองจากเปนการท าพนธะไพทไมอมตวใหเปนพนธะซกมาซงอมตว ในปฏกรยาการทดสอบอลดไฮดและคโตน

ดวย 2,4-DNP พบวาโครงสรางของ 2,4-DNP มหม RNH2 ทมโครงสรางคลายกนกบเอมนปฐมภม ซงอะตอม

ของไนโตรเจนมอเลกตรอนคโดดเดยวอยจงจดวาเปนนวคลโอไฟล กลไกในการเกดปฏกรยาแสดงดงในรปท 32

รปท 34. กลไกการเกดปฏกรยาการเตมดวยนวคลโอไฟลของคโตน

ในการเขาท าปฏกรยาของ Nu- ไปยงคารบอนทเปน E+ จะท าใหเกดการแตกออกของพนธะไพกลาย

ไปเปนประจลบ (สองอเลกตรอน) ทออกซเจนซงจะท าใหมความเปน Nu- ทชดเจนขนมา สวนไนโตรเจนทม

สามพนธะเดยวอยแลว หลงจากทเอาอเลกตรอนคโดดเดยวไปใหแกคารบอนทเปน E+ เพอสรางพนธะโควา

เลนตขนมาใหม กจะกลายเปนไนโตรเจนทมสพนธะเดยวจงมความเปนบวก ในล าดบถดไปประจทออกซเจนก

จะไปใหอเลกตรอนแก H ทสรางพนธะอยกบไนโตรเจน ซงเรยกวาขนตอนการเคลอนยายโปรตอน (proton

transfer) แลวคนอเลกตรอนคสรางพนธะระหวาง N-H ใหแกไนโตรเจนไป ซงกจะกลายไปเปนอเลกตรอนค

โดดเดยวของ N ทมสามพนธะเดยว โครงสรางทเปนกลางทเกดขนใหมนเรยกวา carbinolamine (alcohol +


amine) ซงจะเขยนไวในวงเลบเพอระบวาเปนโครงสรางทยงไมเสถยร โดยอธบายจากอะตอมทมคา EN สงคอ

N และ O อยทอะตอมคารบอนเดยวกนท าใหคารบอนขาดแคลนอเลกตรอนเยอะมาก เพอใหไดผลตภณฑท

เสถยร carbinolamine จะเกดปฏกรยาตอไปคอขนการก าจดน าออก (Dehydration) ใหไดผลตภณฑทม

พนธะคระหวางคารบอนกบไนโตรเจนมชอเรยกวาอมน (Imine หรอ Schiff base) โดยขนตอนของปฏกรยาท

กลาวมาทงหมดจะยอนกลบได นอกเสยจากวาจะมการดงโมเลกลของน าออกจากปฏกรยา กจะไดผลตภณฑใน

ปรมาณทมากขน นอกจากนการเตมกรดกจะชวยเรงปฏกรยาใหเกดไดเรวขน เนองจากกรดซงขาดแคลน

อเลกตรอนจะไปสรางพนธะกบอะตอมของออกซเจนกอน ซงท าใหอเลกตรอนถกดงไปจากอะตอมของ

คารบอนมากขนเปนการชวยเพมความเปนอเลกโตรไฟลใหคารบอน โดยสรปปฏกรยาการทดสอบอลดไฮด

และคโตนดวย 2,4-DNP จงประกอบดวยสองขนตอนคอการเตมดวยนวคลโอไฟล (Nucleophilic addition)

และการก าจดน า (Dehydration) ไดอมนเปนผลตภณฑและเปลยนโครงสรางจากเดมทมพนธะคระหวาง

คารบอนกบออกซเจน ไปเปนโครงสรางทมพนธะคระหวางคารบอนกบไนโตรเจน และไดโมเลกลของน าเปน

ผลตภณฑพลอยได

จากคณสมบตในการเปนอเลกโตรไฟลของสารประกอบคารบอนล (R2C=O) ทเปนอลดไฮดและคโตน

ท าใหสามารถใชปฏกรยากบ 2,4-DNP ในการแยกอลดไฮดและคโตนออกจากสารประกอบทมพนธะ C=O

อนๆ เชนกรดคารบอกซลก เอสเทอรหรอเอไมดได เนองจากสารประกอบดงกลาวมอะตอมทมอเลกตรอนค

โดดเดยวตออยกบคารบอนของคารบอนล ซงสามารถเกดการใหอเลกตรอนผานพนธะไพหรออทธพลแบบแร

โซแนนซได ท าใหคารบอนของคารบอนลมความเปนอเลกโตรไฟลลดลง จงสงผลใหปฏกรยากบนวคลโอไฟลท

ไมแรงมากอยาง RNH2 เกดขนไมได

รปท 35. อทธพลแบบแรโซแนนซทสงผลใหความเปนอเลกโตรไฟลของคารบอนลดลง


ปฏกรยาของอลดไอดและคโตนทกลาวมาสามารถน าไปอธบายปรากฏการณทเกดขนในระบบธรรมชาตได โดยจะยกตวอยางทส าคญดงตอไปน

3.1 เคมของการมองเหน

ในขนตอนของการมองเหนจะมขบวนการทเกดขนในระบบชวภาพดงน

รปท 36. ภาพจ าลองดวงตาและขนตอนของการมองเหน

1. ทบรเวณ retina พบวา วตามนเอ เปลยนไปเปน cis-retinal แลวท าปฏกรยากบโปรตนทชอ opsin เกดเปน rhodopsin (rose colored)

2. เมอแสงตกกระทบดวงตา โครงสรางของ cis-retinal ใน rhodopsin จะเปลยนไปเปน trans-retinal ซงจะท าใหโครงสรางของโปรตนกลายเปน bathrhodopsin และเกดการเปลยนแปลงของประจมากมาย แลวสงกระแสประสาท (nerve impulse) ผาน ระบบประสาทตา (optic nerve) ไปยงสมองประมวลผลออกมาเปนภาพใหเหน


รปท 37. ขนตอนการสงเคราะหวตามนเอในระบบชวภาพ

ในรปท 36 สรปไดวาขนตอนการมองเหนตองประกอบดวยสาระส าคญสองสาร คอ วตามนเอและ

โปรตน opsin ซงการไดมาซงวตามนเอแสดงไวในรปท 37 โดยเรมตนจากสารในกลม carotenoids ทพบใน

ธรรมชาตและมโครงสรางหลกเปนสายยาวของคารบอนทเปน conjugated double bonds (มพนธะเดยวกบ

คทสลบกนไปในจ านวนมาก) ซงท าใหสารในกลมนมสเขม เชน แดง เหลอง สม อยางเชนในแครอท มะเขอเทศ

และแตงโม ตวอยางของcarotenoids ไดแก lycopene และ -carotene ซง carotenoids จะเกดปฏกรยา

การปดวงไปเปน -carotene ได เมอไดรบ -carotene จากอาหาร สารนจะถกเปลยนไปเปน retinal สอง

โมเลกล ซงปฏกรยานชอ oxidative cleavage (มการเตมออกซเจนและตดทงพนธะไพและพนธะเดยว) โดย

เอนไซม -carotene dioxygenase และเกดขนทตบหรอทล าไสเลก ซง retinal ทเกดขนนจะไปจบกบ


โปรตนในขนถดไปของการมองเหน จากนน retinal จะถกรดวซ (มการเตมไฮโดรเจน) ไปเปน retinol หรอ

วตามนเอ ซงสามารถไดรบมาจากอาหารจ าพวกไขและผลตภณฑนมอกดวย retinal บางสวนจะเกดปฏกรยา

ออกซเดชนไปเปน retinoic acid ซงมพนธะคเปนแบบ trans- ทงหมดซงเปนสารทจ าเปนตอการเจรญเตบโต

และการแบงเซลล เมอรางกายไดรบ retinol จากอาหารเขาไปในรางกายจะเกดปฏกรยาออกซเดชนไดเปน

retinal ซงมพนธะคเปนแบบ trans- ทงหมดกอน แลวจะถกเปลยนไปเปน 11-cis-retinal โดยเอนไซม

retinal isomerase ซงเกดขนท retina โดยไมตองใชแสง จากนน 11-cis-retinal จะท าปฏกรยากบหม

RNH2 ทอยตรงปลายของกรดอะมโน lysine ซงเปนสวนหนงของโปรตน opsin โดยหม RNH2 จะท าหนาท

เปนนวคลโอไฟลเขาท าปฏกรยากบคารบอนทเปนอเลกโตรไฟลในหมคารบอนลของ 11-cis-retinal เกดเปน

โมเลกลขนาดใหญระหวาง 11-cis-retinal กบโปรตน opsin ทชอวา rhodopsin ซงมโครงสรางทเปน imine

รปท 38. ขบวนการมองเหนจากปฏกรยาของ retinal กบโปรตน opsin


การเกดเปน rhodopsin จะมการเขาท าปฏกรยาทคารบอนเพยงหนงต าแหนง ทงนเพราะวาคารบอนในต าแหนงทเปนพนธะคจะไมไดมความเปนอเลกโตรไฟลมากพอ เนองจากไมไดตอกบอะตอมทสามารถดงอเลกตรอนเขาหาตวเองไดมากๆ อยางออกซเจน โครงสรางของ rhodopsin จะมความเกะกะเนองจากความเปน cis- ทคารบอนต าแหนง 11 เมอมแสงตกกระทบดวงตาจะกระตนให rhodopsin เปลยนไปเปน bathrhodopsin ซงมโครงสรางทเปน trans- ทงหมดและมความเสถยรเพมขน เนองจากโปรตนเปนสารชวโมเลกลขนาดใหญ การขยบเพยงเลกนอยกจะเกดการเปลยนแปลงของประจมากมายและสงผลใหเกดประแสประสาทขน bathrhodopsin จะเกดการสลายตวไปเปน metarhodopsin ซงจะสามารถเกดการแตกตวไดเปนโปรตน opsin และ retinal โดยใชน าเรยกวาปฏกรยา hydrolytic cleavage ซงสามารถกลบไปเรมตนปฏกรยาในการมองเหนใหมได เมอเวลานานไป retinal กจะเกดการสลายตวไปท าใหตองมการรบวตามนเอจากอาหารเพอชวยเพมประสทธภาพในการมองเหนทดขน

รปท 39. ขนตอนการเปลยน 11-cis ไปเปน 11-trans ใน rhodopsin

ในรปท 39 แสดงแบบจ าลองของการเกดปฏกรยาทเรยกวา isomerization ซงเปลยนการจดเรยงตว

ของพนธะคจาก cis- ไปเปน trans- เพยงแคหนงต าแหนงแตท าใหความเกะกะในโครงสรางของโปรตนลดลง

อยางมากเนองจากโปรตนเปนสารชวโมเลกลขนาดใหญทประกอบดวยกรดอะมโนแอลฟา (-amino acids)

ทมาสรางพนธะเปปไทด (peptide bond, amide bond) กน โปรตนเปนโครงสรางทส าคญในระบบชวภาพ

เอนไซมทเปนเสมอนสารทเรงปฏกรยาในรางกายกมโครงสรางทเปนโปรตน การทจะเขาใจวาในต าแหนงใด

ของโปรตนทเกดการเปลยนแปลงตองใชเทคนคขนสงในระบถง active site หรอบรเวณทเกดอนตรกรยาไมวา


จะเปนปฏกรยาหรอแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลขนาดใหญ จากนนกอาศยคณสมบตทางเคมของโมเลกล

ขนาดเลกหรออะตอมเฉพาะทมาชวยอธบาย

รปท 40. การเกดพนธะเปปไทดและตวอยางกรดอะมโนแอลฟาทจ าเปนบางชนด

เบส มขว

กรด

ด

Threonine

Arginine

Histidine

Glutamic

Aspartic

Tyrosine Glutamine

Glysine Serine Asparagine

ไมมขว Cysteine

Alanine Valine

Methionine

Proline Tryptophan

Leucine Isoleucine

Phenylalanine


ในโครงสรางของโปรตน opsin มอะตอมของไนโตรเจนทเปนสวนหนงของพนธะเปปไทดอยเปน

จ านวนมาก แตอะตอมของไนโตรเจนเหลานนไมสามารถไปจบกบโครงสรางของ retinal ไดเนองจากไมมความ

เปนนวคลโอไฟลทแรงพอจากอทธพลแบบแรโซแนนซ ซงท าใหความหนาแนนของอเลกตรอนไมไดอยเฉพาะท

อะตอมของไนโตรเจนเพยงต าแหนงเดยว สวนไนโตรเจนทตรงปลายของกรดอะมโน lysine จะมความ

หนาแนนของอเลกตรอนมากพอทจะท าหนาทเปนนวคลโอไฟล ทงยงเปนสวนปลายทยนออกมาจากแกนกลาง

ของโครงสรางหลกในพนธะเปปไทดจงมความเกะกะนอยกวา ทงนหลงจากทกรดอะมโนจ านวนมากมาสราง

พนธะเปปไทดกนแลว สายยาวของเปปไทดจะเกดแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลตางๆ ท าใหกลายเปนกลม

กอนของโปรตนซงมโครงสรางซบซอนและพรอมทจะท าหนาทตางๆ ในระบบชวภาพ ต าแหนง active site

ของเอนไซมจงมกจะเกยวเนองกบกรดอะมโนในบรเวณทเปดกวางหรอมทวางพอจะใหสารอนๆ เขาไปจบและ

เขาท าปฏกรยาไดมากกวาสวนทเปนแกนกลางของโปรตน

รปท 41. อทธพลแบบแรโซแนนซทสงผลใหความเปนนวคลโอไฟลของไนโตรเจนลดลง

รปท 42. โครงสรางของโปรตนในระดบตางๆ


3.2 สารละลายฟอรมาลน

ฟอรมาลนเปนสารละลายของแกสฟอรมลดไฮด (formaldehyde) ในปรมาณ 37% เมอเตมฟอรมลดไฮดลงไปในน า อะตอมของออกซเจนในน าจะท าหนาทเปนนวคลโอไฟลเขาจบกบคารบอนทเปนอเลกโตรไฟลของฟอรมลดไฮดไดเปนสารละลายของฟอรมาลนโดยปฏกรยาดงกลาวจะยอนกลบได ฟอรมาลนใชเปนยาฆาเชอและใชรกษาสภาพของเนอเยอ ซงเกยวของกบคณสมบตความเปนอเลกโตรไฟลของคารบอนทสามารถจบกบนวคลโอไฟลในระบบชวภาพ (biological nucleophile) เชน DNA เอนไซม ไดเปนอยางด ซงจะท าใหเกดปฏกรยาตอเนองเปนรางแหจนท าใหเกดเปนโครงสรางทหนาแนนขนจนเนอเยอเกดการคงสภาพไวได

สารประกอบอลดไฮดและคโตนชนดอนๆ จะมความเปนอเลกโตรไฟลลดลงเนองจากอทธพลของการ

ใหอเลกตรอนผานพนธะเดยวหรออทธพลแบบเหนยวน า (inductive effect) ของหม R จงมความวองไวตอ

ปฏกรยากบนวคลโอไฟลลดลง

รปท 43. การเปรยบเทยบอตราเรวในการเกดปฏกรยากบนวคลโอไฟล


3.3 การปดวงของโครงสรางน าตาลกลโคส

โครงสรางของน าตาลโมเลกลเดยว (monosaccharide) อยางเชนกลโคส (glucose, C6H12O6) มหมฟงกชนทเปนหมคารบอนลของอลดไฮดและหมไฮดรอกซของแอลกอฮอลอยในโครงสรางเดยวกน จงมสวนทเปนอเลกโตรไฟลและนวคลโอไฟลทพรอมจะท าปฏกรยากนได ซงการเกดปฏกรยาภายในโมเลกลเดยวกนจะเกดไดดกวาปฏกรยาระหวางโมเลกล เนองจากระยะทางระหวางหมฟงกชนทใกลกนมากกวา โครงสรางของสารละลายน าตาลจงมโครงสรางทเปนวงเปดในปรมาณนอย สวนใหญจะเปนวงเหลยม (pyranose) และวงหาเหลยม (furanose) ในปรมาณนอยกวา 1% เนองจากโครงสรางในสามมตของวงหกเหลยมมความเสถยรกวา

รปท 44. ปฏกรยาการปดวงของโมเลกลน าตาล


4. การทดสอบดวยวธของทอลเลน (Tollen’s Test) และวธของเบเนดกส (Benedict’s test)

การทดสอบดวยปฏกรยาออกซเดชน (oxidation) สามารถใชแยกความแตกตางระหวางอลดไฮด

และคโตนได โดยอลดไฮดสามารถเกดปฏกรยาออกซเดชนไดอยางจ าเพาะเจาะจงไปเปนกรดคารบอกซลก เมอ

ใช Ag2O ในสารละลาย NH4OH (Tollen’s reagent) สวนคโตนจะไมเกดปฏกรยาออกซเดชนกบรเอเจนต

ดงกลาว ผลการทดสอบทเปนบวกระหวางอลดไฮดกบ Tollen’s reagent คอโลหะเงนทเกดจากรดวซ Ag+

ไปเปนโลหะเงน Ag(0) ซงตองใชหลอดทดลองทสะอาดเพอจะไดสงเกตเหนโลหะเงนเคลอบทขางหลอดทดลอง

อยางชดเจน การทดสอบนใชไดกบทงอลดไฮดทเปนแอโรมาตก เชน Benzaldehyde และอะลฟาตก

อยางเชน acetaldehyde ขอควรระวงอกอยางหนงกคอสารบางจ าพวกเชนเอมนแอโรมาตกและฟนอลก

สามารถใหผลการทดสอบทเปนบวกไดเชนกน จงตองใชวธการทดสอบอยางอนควบคกนไปดวย

ปฏกรยาออกซเดชนทสามารถใชแยกความแตกตางระหวางอลดไฮดแอโรมาตกออกจากอลดไฮดอะ

ลฟาตกไดคอการทดสอบดวยสารละลายเบเนดกส (Benedict’s test) ซงจะใหผลการทดสอบทเปนบวกกบอล

ดไฮดอะลฟาตกเทานน สารละลายเบเนดกสประกอบดวยสารละลายของ CuSO4, Na2CO3, และ sodium

citrate ในน า เมอเกดปฏกรยาออกซเดชนสารละลายสฟาของ Cu2+ จะถกรดวซไปเปนตะกอนสแดงอฐของ

Cu2O ดงนนน าตาลโมเลกลเดยวทมหมฟงกชนของอลดไอดอยาง glucose และ fructose จะใหผลการ

ทดสอบทเปนบวกกบ Benedict’s test จงเรยกโมเลกลของน าตาลเหลานวา reducing sugars ถงแมวา

โครงสรางทเปนโซเปดของ glucose จะมประมาณ 1% ซงนอยกวาโครงสรางแบบทเปนวง แตการ

เกดปฏกรยาออกซเดชนจะใหสมดลเลอนไปในทางทเปนโซเปดมากขนและเกดปฏกรยาตอไปไดเรอยๆ

เกดเปนโลหะเงนฉาบขางหลอดทดลอง

เกดเปนตะกอนสแดงอฐ


ปฏกรยาออกซเดชนจงสามารถใชทดสอบเพอการวเคราะหเชงคณภาพของ glucose ในปสสาวะหรอ

กระแสเลอดของคนทเปนโรคเบาหวานได แตวธดงกลาวตองใช glucose ในปรมาณมาก เพอใหการทดสอบม

ความแมนย ามากขนจงไดมการปรบวธโดยการใชเอนไซมเขามาชวย

รปท 45. ปฏกรยาออกซเดชนของโมเลกล D-glucose

ในรางกายคนปกตจะมการรกษาสมดลของน าตาลในกระแสเลอดโดยฮอรโมนทชออนซลน (insulin)

ซงผลตขนทตบออน (pancreas) และท าหนาทส าคญในการลดระดบของน าตาลในกระแสเลอด

(hypoglycaemic effect) หากตบออนมการท างานทผดปกตท าใหการสรางและการหลงอนซลนลดลง จะท า

ใหเกดโรคเบาหวาน ( diabetes mellitus) ซงจะท าใหปรมาณน าตาลในกระแสเลอดรวมทงในปสสาวะ

เพมขนและปรมาณคารโบไฮเดรตทสะสมไวในรางกายลดลงจากนนสงผลสงผลการสลายโปรตนและไขมนเพอ

เปนแหลงพลงงาน หากมการสลายตวของไขมนทไมสมบรณจะมการสะสมของคโตนในกระแสเลอดสงผลให

เลอดมความเปนกรด จนเขาสอาการโคมาและเสยชวตไดในทสด หากตบออนยงท างานไดแตมประสทธภาพ

ลดลงจะเรยกวาเปนสภาวะของเบาหวานประเภทท 2 ( non-insulin-dependent diabetes, NIDDM) ซง

สามารถควบคมอาการไดดวยดารดแลเรองอาหารและทานยา แตถาตบออนไมสามารถท าหนาทไดเลยจะจดวา

เปนเบาหวานชนดท 1 ( insulin-dependent diabetes, IDDM) ในสภาวะเชนนจ าเปนตองมการฉดอนซลน

เขาไปในรางกายควบคไปกนกบการควบคมอาหารและตรวจระดบน าตาล ซงเปนอาการทตองรกษาไปตลอด

ชวต หนงในวธการทดสอบปรมาณน าตาลในกระแสเลอดทสามารถท าไดเปนประจ าทกวนคอ การทดสอบท

ขนอยกบปฏกรยาการออกซเดชนของ glucose ไปเปน gluconic acid โดยใชเอนไซม glucose oxidase

เปนตวเรงปฏกรยา ซงเปนเอนไซมทไดจากจลนทรยหลายชนดเชน Aspergillus และ Penicillium


เอนไซม glucose oxidase จะเรงปฏกรยาการเปลยน glucose ไปเปน gluconic acid โดยใช

โมเลกลของออกซเจนเปนตวออกซไดซ การด าเนนไปของปฏกรยาตรวจสอบไดจากเกดขนของ H2O2 โดยให

ท าปฏกรยากบ 2-methylaniline และเอนไซม peroxidase เพอใหไดสารทมสฟาถงน าเงน โดยความเขมของ

สจะสอดคลองกบปรมาณของ H2O2 วธดงกลาวเรยกวาการทดสอบดวย glucose oxidase ซงทดสอบ

glucose ในปสสาวะไดนอยทสดถง 0.1% ปจจบนไดมการพฒนาเครองทดสอบน าตาลใหระบคาเปนตวเลข

ออกมาได ทงนกยงอาศยหลกการของปฏกรยาในลกษณะเดยวกน

รปท 46. ภาพจ าลองของการตรวจสอบน าตาลและปฏกรยาทเกยวของ

ปฏกรยาออกซเดชนดวยสารละลายเบเนดกสเกดไดกบอะลฟาตกอลดไฮดและไมท าปฏกรยากบคโตน

ยกเวน -hydroxy ketone กลไกในการปฏกรยาจะเกยวของกบการเคลอนยายอเลกตรอนทแสดงในรปท 47

รปท 47. ปฏกรยาออกซเดชนของ -hydroxy ketone


5. การทดสอบไอโอโดฟอรม (Iodoform Test)

จากรปท 33 คณสมบตทส าคญอกอยางหนงของสารประกอบคารบอนลคอ ความเปนกรดของ

ไฮโดรเจนในต าแหนง (คารบอนต าแหนงท 1 ถดจากหมคารบอนล) เนองจากวาหลงจากมเบสมาดงโปรตอน

ในต าแหนงนนออกไปแลวจะท าใหเกดประจลบ ซงสามารถเคลอนทผานพนธะไพ (resonance effect) จาก

คารบอนไปยงออกซเจนได ท าใหเปนคเบสทมความเสถยร โปรตอนในต าแหนง จงมความเปนกรดทสงและ

สามารถท าปฏกรยากบเบสไดด

เมอน าสารประกอบคารบอนลทมหม methyl ทต าแหนง (หม acetyl) ไปท าปฏกรยากบเบสแลว

ตามดวยสารละลายไอโอดน (I2) จะเกดการดงโปรตอนในต าแหนง ออกไปแลวประจลบในคารบอนต าแหนง

จะท าหนาทเปนนวคลโอไฟลเขาท าปฎกรยากบไอโอดนทเปนอเลกโตรไฟล ท าใหเกดการแทนทไฮโดรเจนท

ต าแหนง ดวยไอโอดน หากใชเบสและไอโอดนเปนจ านวนสามสมมล (equivalent) หรอมากเกนพอ

(excess) จะเกดการแทนทไฮโดรเจนทงสามอะตอมดวยไอโออน และในขนสดทายจะเกดปฏกรยาไฮโดรไลซส

(hydrolysis) ดวยเบสทยงเหลออยในปฏกรยา เกดเปนเกลอคารบอกซเลตและไอโอโดฟอรม (CHI3) ซงม

ลกษณะเปนของแขงสเหลองออน ดงนนการทดสอบไอโอโดฟอรมจงสามารถใชแยกความแตกตางระหวาง

formaldehyde ออกจาก acetaldehyde หรอใชแยกระหวาง acetone ออกจาก cyclohexanone ได

รปท 48. กลไกของปฏกรยาการเกด Iodoform


ความซบซอนของปฏกรยาการทดสอบไอโอโดฟอรมคอ เมอมการเตม NaOH และ I2 จะสามารถ

เกดปฏกรยาไดเปน sodium hypoiodite ซงจดวาเปนตวออกซไดซทสามารถออกซไดซแอลกอฮอลปฐมภม

และทตยภมได (รายละเอยดอยในหวขอถดไป) เมอท าปฏกรยากบแอลกอฮอลทมหม methyl ตออยกบ

คารบอนทมหมไฮดรอกซเกาะอย จะเกดปฏกรยาออกซเดชนท าใหไดผลตภณฑเปนคโตนทมหม acetyl ซงจะ

เกดปฏกรยาไปเปนไอโอโดฟอรมได จงตองมการทดสอบแอลกอฮอลเพมเตมเพอยนยนผลการทดลองดวย

6. การทดสอบดวยปฏกรยาออกซเดชน (Oxidation test)

นยามของปฏกรยาออกซเดชนคอการเตมออกซเจนเขาไปหรอการเพมจ านวนพนธะ C-O สวน

ปฏกรยารดกชนจะเปนการลดจ านวนพนธะ C-O หรอการเพมจ านวนพนธะ C-H การเกดปฏกรยาออกซเดชน

ของแอลกอฮอลท าใหไดสารประกอบคารบอนลทหลากหลายขนอยกบประเภทของแอลกอฮอล โดยท

แอลกอฮอลปฐมภม ซงมไฮโดรเจนสองอะตอมสรางพนธะกบคารบอนทมหมไฮดรอกซเกาะอย จะเกดปฏกรยา

ออกซเดชนไปเปนอลดไฮดซงจะสามารถเกดปฏกรยาออกซเดชนตอไปไดเปนกรดคารบอกซลก


แอลกอฮอลทตยภม ซงมไฮโดรเจนหนงอะตอมสรางพนธะกบคารบอนทมหมไฮดรอกซเกาะอย จะ

เกดปฏกรยาออกซเดชนไปเปนคโตน สวนแอลกอฮอลตตยภม ซงไมมอะตอมไฮโดรเจนสรางพนธะกบคารบอน

ทมหมไฮดรอกซเกาะอย จะไมเกดปฏกรยาออกซเดชนกบตวออกซไดซทใชทวๆ ไป เชน KMnO4, K2Cr2O7

H2CrO4/H+

ปฏกรยาออกซเดชนจงสามารถใชแยกแอลกอฮอลปฐมภมและทตยภมออกจากแอลกอฮอลตตยภมได

ตวอยางเชน ถาใช H2CrO4/H+ หรอ Jones’ reagent เปนตวออกซไดซซงม Cr+6 ทมสสม เมอใหท าปฏกรยา

กบแอลกอฮอลปฐมภมและทตยภม Cr+6 จะถกรดวซไปเปน Cr+3 ซงมสเขยว จงสามารถระบการเกดปฏกรยา

ออกซเดชนไดจากการเปลยนแปลงสของปฏกรยา ถาใชตวออกซไดซทเปน KMnO4 สารละลายสมวงของ

Mn+7 กจะเปลยนไปเปนตะกอนสน าตาลของ Mn+4 (MnO2) ส าหรบแอลกอฮอลตตยภมกจะไมมการ

เปลยนแปลงสของปฏกรยา สวน PCC (Pyridinium chlorochromate) จดวาเปนตวออกซไดซทออนจง

สามารถออกซไดซแอลกอฮอลปฐมภมไปเปนแคอลดไฮดได

C H3RCH2OH + Cr2O72- + 8H+

O3R + 2Cr3+ + 7H2O

C OH

+ Cr2O72- + 8H+

O3R + 2Cr3+ + 4H2O


สารประกอบอนทรยประเภทอนเชน alkene สามารถเกดปฏกรยาไดเชนกน ยกตวอยาง

cyclohexene จะท าปฏกรยากบ KMnO4 ในสภาวะทเปนเบสไดเปน 1,2-cyclohexanediol ส าหรบฟนอล

อยาง 2-methylphenol จะเกดปฏกรยาออกซเดชน เมอใชตวออกซไดซทแรงอยาง KMnO4, K2Cr2O7 หรอ

Fremy’ s salt ( (KSO3)2NO ) ท าใหไดผลตภณฑเปน 2-methyl-2,5-cyclohexadiene-1,4-dione ในกรณ

ของ p-hydroxyphenol (hydroquinone) จะเกดปฏกรยาออกซเดชนไดงายมากไปเปน p-benzoquinone

ดวยตวออกซไดซทไม แรงมากอยางเชน H2O2 หรอ CrO3


การตรวจวดแอลกอฮอล (เอทานอล) ในกระแสเลอดสามารถท าไดโดยการเปาลมหายใจลงไปใน

หลอดบรรจ K2Cr2O7 และ H2SO4 ทยดเกาะอยบนของแขงทมความเฉอย ซงไอของแอลกอฮอลในลมหายใจ

จะถกออกซไดซโดย Cr+6 (สสม) ไดเปน Cr+3 (สเขยว) ยงปรมาณของแอลกอฮอลมมากการเปลยนแปลงของส

กจะสงเกตไดอยางชดเจน เครองมอทใชทดสอบคนเมาแลวขบกใชหลกการพนฐานดงกลาว

ปฏกรยาออกซเดชนและรดกชนในระบบชวภาพกเกดไดเชนกน แตไมไดใชสารเคมอยาง K2Cr2O7

เพราะในสงมชวตจะมเอนไซมและโคเอนไซมท างานรวมกนในฐานะทเปนตวออกซไดซ เมอมการดม ethanol

เขาไปในรางกาย จะมปฏกรยาออกซเดชนขนแรกเกดขนทตบแลวท าใหได acetaldehyde ตอดวยปฏกรยา

ออกซเดชนในขนทสองใหได acetic acid ซงรางกายสามารถน าไปใชเปนสารตงตนในการสงเคราะหกรดไขมน

และคลอเรสเตรอลได

ยา antabuse ใชในการรกษาโรคพษสราเรอรง ซงจะชวงปองกนไมใหมการดมสรา โดยทยา

antabuse จะยบยงการเกดปฏกรยาออกซเดชนของ ethanol โดยยบยงการเกดออกซเดชนของ

acetaldehyde ไปเปน acetic acid เนองจากปฏกรยาออกซเดชนของ ethanol ในขนแรกเกดขนได แตใน

ขนทสองไมเกด จงท าใหมปรมาณของ acetaldehyde สงขนจนท าใหคนทไดรบยา antabuse เกดอาการ

เจบปวยอยางรนแรงจนไมอยากดมสราอก

Documents

A m p ic illin - chemsci.kku.ac.thchemsci.kku.ac.th/chanokbhorn/pdf/300107_1-4.pdf · 1 (300 107 ชนกพร เผ่าศิริ) A m p ic illin N S O H H N H H C H 3 C H