1. Isomers

2. ไอโซเมอริซึมของสารประกอบอินทรีย์
ไอโซเมอร์
ไอโซเมอร์เชิงโครงสร้าง ไอโซเมอร์เชิงสเตอริ โอ
ไอโซเมอร์เชิงสายโซ่คาร์บอน ไอโซเมอร์เชิงชนิดของหมู่ฟังก์ชน
ั
ไอโซเมอร์เชิงตําแหน่งของหมู่ฟังก์ชน
ั
ไอโซเมอร์เชิงเรขาคณิ ต ไอโซเมอร์เชิงแสง

3. 1. ไอโซเมอร์เชิงโครงสร้าง (Structural isomer) สารอินทรียทมีสตรโมเลกุล
์ ี ู
เหมือนกันแต่มสตรโครงสร้างต่างกัน แบ่งได้เป็ น
ีู
1.1 ไอโซเมอร์เชิงสายโซ่คาร์บอน (skeleton isomer)
่ ั ั
1.2 ไอโซเมอร์เชิงตําแหน่งของหมูฟงก์ชน (positional isomer)
่ ั ั
1.3 ไอโซเมอร์เชิงชนิดของหมูฟงก์ชน (functional isomer)
2. ไอโซเมอร์เชิงสเตอริ (Stereo isomer) เป็ นไอโซเมอร์ทมีโครงแบบ
ี
(configuration) ต่างกันคือมีการจัดเรียงอะตอมในทีว่างต่างกัน (การจัด
ตําแหน่งของอะตอมใน 3 มิตแตกต่างกัน) แบ่งได้เป็ น 2 ชนิด คือ
ิ
2.1 ไอโซเมอร์เชิงเรขาคณิต (geometrical isomer)
2.2 ไอโซเมอร์เชิงแสง (optical isomer)

4. 1. ไอโซเมอร์เชิงโครงสร้าง (Structural isomer)
1.1 ไอโซเมอร์เชิงสายโซ่คาร์บอน (skeleton isomer)
– ไอโซเมอร์ทมีการจัดเรียงตัวของคาร์บอนในโครงสร้างหลักต่างกัน
ี
– คาร์บอนอะตอมอาจต่อกันเป็ นเส้นตรงหรือเป็ นแบบกิงสาขา
– จํานวนไอโซเมอร์จะเพิมขึนเมือจํานวนคาร์บอนเพิมขึน เช่น
E E
C5H12 มี 3 ไอโซเมอร์ C6H14 มี 5 ไอโซเมอร์
C7H16 มี 9 ไอโซเมอร์ C8H18 มี 18 ไอโซเมอร์
C9H20 มี 35 ไอโซเมอร์ C10H22 มี 75 ไอโซเมอร์
– สารทีเป็ นไอโซเมอร์เชิงโครงสร้างกันจะมีสมบัตทางกายภาพและทางเคมีต่างกัน
ิ

5. Structural Isomers
1. a) b) CH3
CH3 CH2 CH2 CH3 CH3 CH CH3
Butane (C4H10) 2-methylpropane (C4H10)
จงเขียนไอโซเมอร์ของ C7H16

6. hexane 2-methylpentane 3-methylpentane
2,2-dimethylbutane 2,3-dimethylbutane

7. ไอโซเมอร์ ชนิดโครงสร้ างของ C5H12 และจุดเดือด

8. 1.2 ไอโซเมอร์เชิงตําแหน่ งของหมู่ฟังก์ชน (positional isomer)
ั
่ ั ั
– ไอโซเมอร์ทเกิดจากหมูฟงก์ชนนัลมาเกาะกับอะตอมของคาร์บอนใน
ี
โครงสร้างหลักทีตําแหน่งต่างกัน
– เช่น C3H8O มี positional isomer ทีเป็ นแอลกอฮอล์ 2 ไอโซเมอร์
OH
H2
C CH
H3C C OH H3C CH3
H2

9. 1.3 ไอโซเมอร์เชิงชนิดของหมู่ฟังก์ชน (functional isomer)
ั
ี ่ ั ั
• ไอโซเมอร์ทมีหมูฟงก์ชนนัลต่างกัน เป็ นสารอินทรียต่างชนิดกันทีมีสตรโมเลกุล
์ ู
เหมือนกันแต่สตรโครงสร้างต่างกัน
ู
• ตัวอย่าง เช่น แอลกอฮอล์ กับ อีเทอร์ ทีมีสตรโมเลกุล C2H6O เป็ น functional
ู
isomer กัน
H2
O C
H3 C CH3 H3 C OH
• แอลดีไฮด์ กับ คีโตน ทีมีสตรโมเลกุล C3H6O เป็ น functional isomer กัน
ู
O O
H C CH2 CH3 H3C C CH3
propanal propanone

10. Structural Isomers
1. a) b) CH3
CH3 CH2 CH2 CH3 CH3 CH CH3
Butane (C4H10) 2-methylpropane (C4H10)
2.
CH2 CH CH2 CH3 CH3 CH CH CH3
1-butene 2-butene
CH2
CH3 CH2 CH2
CH2 CH
CH2 C CH3 CH2 CH2
CH3
2-methylpropene cyclobutane methylcyclopropane

11. 3. a) C4H8 has more isomers because the
position of the double affects the name and
because ring structures can be drawn.
4.
aldehyde ketone ether
H H O H O H H H H
H C C C H C C C H H C C CH3 H C O C C H
H H H H H O H H H
alcohols H H
H H OH H OH H
C
H C C C H H C C C H H C C OH
H H H H

12. 2. ไอโซเมอร์เชิงสเตอริ (Stereo isomer)
2.1 ไอโซเมอร์เชิงเรขาคณิต (geometrical isomer)
• เป็ นไอโซเมอร์ทมีการจัดเรียงของหมูแทนทีในโครงสร้างทีเป็ นวงหรือในพันธะคู่
ี ่
ต่างกัน
• เช่น ไอโซเมอร์แบบ ซิส-ทรานส์ (cis-trans isomer) ซึงเป็ นการพิจารณาว่า H
หรือหมูทเหมือนกันอยูในระนาบเดียวกันหรือต่างระนาบกัน (ล่างและบนระนาบ
่ ี ่
ของพันธะคู) ่
H3C CH3 H3C H
C C C C
H H H CH3
cis- 2-butene trans-2-butene

13. CH3 C2H5 สารอินทรีย์นีมี Geometrical isomer
!
C=C เป็ นอะไร และมีชื#อว่ าอะไร
H Cl
ในการพิจารณา Geometrical isomer ต้ องดูที# C=C
พบว่าพันธะเดี'ยวทั)ง 4 มีหมู่ที'ไม่เหมือนกันเลย
ในกรณี น) ีจะเรี ยกเป็ น cis หรื อ trans ไม่ได้ ต้ องเรียกเป็ น E หรือ Z
ในการพิจารณาว่าเป็ น E หรื อ Z ต้องมีความรู ้เรื' องSequence rules
เพื'อที'จะจัดลําดับอะตอมหรื อหมู่ตาม priority

14. Sequence rules
1 เรียงตามเลขอะตอม ใครมากกว่ าจะมี priority สู งกว่ า
เช่ น 35Br > 17Cl > 8O > 7N > 6C > 1H
(ส่ วนใหญ่ จะสอดคล้ องกับนําหนักอะตอม)
!
2 ถ้ าข้ อ 1 ยังไม่ ได้ ให้ พจารณาอะตอมถัดไปทีละอะตอม
ิ
สํ าหรับหมู่ทเี# ป็ น multiple bond เช่ น พันธะคู่หรือพันธะสาม
3 ให้ คดแยกแต่ ละพันธะเป็ นพันธะเดียวหมดทุกพันธะ เช่ น
ิ #
H H H H H H
-C=O -C-O -C-C-
คิดแยกเป็ น
-C=C-
คิดแยกเป็ น C C
O C

15. Hi CH3 C2H5 L
C=C
L H Cl Hi
่
ในกรณี น) ีพบว่าอยูคนละด้านกันจึงเป็ น E-isomer
E-3-chloro-2-pentene
เมื'อเข้าใจ Sequence rules แล้ว
ให้พิจารณาที' C=C โดยแบ่งโมเลกุลเป็ น 2 ข้างซ้าย-ขวา
แล้วแยกเปรี ยบเทียบหมู่ท) งสองว่าหมู่ใดมี priority สู งกว่าจะเป็ น Hi
ั
และหมู่ที'มี priority ตํ'ากว่าจะเป็ น L
แล้วพิจารณารวมดูท) งสองข้างว่า
ั
ถ้าหมู่ที'มี priority เป็ น Hi หรื อ L อยูขางเดียวกันเรี ยกว่า Z
่ ้
ถ้าหมู่ที'มี priority เป็ น Hi หรื อ L อยูคนละข้างกันเรี ยกว่า E
่

16. L CH3 CH2OH L
C=C
Hi CH3CH2 Cl Hi
Z
อ้Hi อ Z ?
อ หรื Z-
E ..เป็ น CH
3 CH2OH Hi
isomer C=C
L H CH(CH3)2 L
่ ้
อยูดานเดียวกัน จึงเป็ น Z-isomer
Z

17. 2.2 ไอโซเมอร์เชิงแสง (optical isomer)
• เป็ นไอโซเมอร์ทมีความไวต่อการบิดระนาบแสงโพลาไรซ์ (polarized light) ทังนีE
ี E
เนืองจากความไม่สมมาตรหรืออสมมาตร (asymmetry) ในโมเลกุล
• ถ้า C อะตอมใดต่อกับอะตอมหรือหมูอะตอมทีแตกต่างกันทัง 4 หมู่ เรียกว่า
่ E
คาร์บอนไครัล (chiral carbon)
• ถ้า C อะตอมใดต่อกับอะตอมหรือหมูอะตอมทีไม่แตกต่างกันทัง 4 หมู่ เรียกว่า
่ E
คาร์บอนอะไครัล (achiral carbon)
Br Br
C* C
Cl H H3C H
H3C H3C
คาร์บอนไครัล คาร์บอนอะไครัล

18. โมเลกุลอะไครัล (Achiral molecule)
• เมือฉายแสงโพลาไรซ์ผานสารละลายของโมเลกุลอะไครัล ระนาบของแสง
่
โพลาไรซ์ (plane of polarized light) จะไม่มการเปลียนแปลง เพราะว่า
ี
โมเลกุลอะไครัลไม่ได้หมุนระนาบของแสงโพลาไรซ์
• โมเลกุลอะไครัลเป็ นสารทีไม่มอนตรกิรยากับแสง (optically inactive)
ีั ิ

19. โมเลกุลไครัล (Chiral molecule)
• แต่เมือฉายแสงโพลาไรซ์ผานสารละลายของโมเลกุลไครัล โมเลกุลเอไครัลจะมี
่
การหมุนระนาบของแสงโพลาไรซ์ ซึงอาจจะหมุนระนาบของแสงตามเข็มนาฬิกา
หรือทวนเข็มนาฬิกา
• โมเลกุลไครัลเป็ นสารทีเกิดอันตรกิรยากับแสงได้ (optically active)
ิ

20. โมเลกุลอะไครัล (Achiral carbon)
• เมื'อหมุนโมเลกุลที'เป็ นภาพในกระจกเงาแล้วได้เป็ นตัวเดิม จึงสามารถซ้อนทับกันได้
(superimposible)
โมเลกุลไครัล (Chiral carbon)
• เมื'อหมุนแล้วโมเลกุลที'เป็ นภาพในกระจกเงา ไม่ได้เป็ นตัวเดิม จึงไม่สามารถซ้อนทับกันได้
(non-superimposible)
Br Br Br Br
C C C C
H H H H Cl H Cl H
H3 C CH3 H3 C CH3
โมเลกุลอะไครัล (ซ้อนทับกันได้) โมเลกุลไครัล (ซ้อนทับกันไม่ได้)

21. Chirality Center
Carbon has four different groups attached

22. 2
COOH COOH
1 3
HO H OH CH3
CH3
H 4
-(-)-Lactic acid ตามเข็มนาฬิ กาเป็ น R
สําหรับคนที'เข้าใจยากเพราะดูสามมิติไม่เก่ง
R หรื อ Sให้?ริ' มจากการแปลงเป็รีนงลําดับหมู่ตาม priority ก่อน
เ
จากนั)นให้เ ย
fischer projection
ตาม Sequence rules เป็ น 1, 2, 3 และ 4
โดยพิจารณาหมู่ที'ช) ีเข้า OH
ถ้าหมู่ที# 4 อยู่ทนแนวดิ#งแล้วให้นบ 1, 2 และ 3
และหมู ่ ใ ี'ช) ีออกจากจอ ั CH3
ดึงให้อยูหมุนตามเข็มนาฬิกาเป็อน R
ถ้าในแนวชี)ออกจากจอคื แนวนอน
่
สํา ถ้หรับอีก 2 หมู่จะอยูกาเป็ น S ง
าหมุนทวนเข็มนาฬิ ในแนวดิ
่ '

23. 1
Br Br
2 4
NC H
NC CH3
H 3 CH
3
ตามเข็มนาฬิ กาเป็ น R ทวนเข็มนาฬิ กาเป็ น S
เมื'อแปลงเป็ น fischer projection แล้ว
เรี ยงลําดับหมู่ตาม priority เป็ น 1, 2, 3 และ 4
นับได้เป็ นทวนเข็มนาฬิกา ควรเป็ น S
่
แต่ ลําดับที' 4 ยังไม่อยูในแนวดิ'ง (ยังไม่ไกลตาเรา)
ดังนั)นจึงต้องตอบตรงข้ามคือเป็ น R

24. 2
CH=CH2 CH=CH2
4 3
H CH2CH3
H CO2H
CH2CH3 1 CO H
2
ทวนเข็มนาฬิ กาเป็ น S ตามเข็มนาฬิ กาเป็ น R
ลองหยิบกระดาษมาทําเองก่อนนะค่ะ
เมื'อแปลงเป็ น fischerก็projection แล้ว
ทบทวนให้นิด ได้
1.ยงลําดับหมู่ตาม priority เป็ น 1, 2, 3 และ 4
เรี แปลงเป็ น fischer projection
2. เรี ยงลําดับได้เป็่ตนตามเข็มนาฬิกน ควรเป็3นและ 4
นับ หมู าม priority เป็ า 1, 2, R
3. อย่าลืแต่าลําดับี' 4' 4ไม่งไไม่ออยูในแนวดิง'ง (ยังไม่ไกลตาเรา)
มถ้ หมู่ท ที ยั ด้ ยูใ่ นแนวดิ' จะตอบเลยได้ ไหม?
่
ดังนั)นจึงต้องตอบตรงข้ามคือเป็ น S

25. สรุ ป
ถ้าใครดู 3 มิติเป็ นก็ไม่ตองแปลงเป็ น Fischer projection ตอบได้เลย
้
แต่ถาใครดูไม่คล่องควรจะเปลี'ยนเป็ น Fischer projection จะช่วยได้
้
่
อย่าลืมว่าลําดับที' 4 ต้องอยูในแนวดิ'ง (ไกลตาเรา) จึงตอบได้
่
ถ้าลําดับที' 4 อยูในแนวนอน (ยังไม่ไกลตาเรา) ตอบตรงข้าม

26. Diastereomers
• stereoisomers ทีไม่ เป็ น mirror images กันและกัน
#
• มีสมบัตทางกายภาพต่ างกัน
ิ
• เป็ นสารต่ างชนิดกัน
• โมเลกุลทีมมากกว่ าหนึ#ง chiral centers
# ี
n
• สารทีมี n chiral center มีได้ ท!งหมด 2
# ั
stereoisomers
• สารทีมี 2 chiral center มีได้ ท!งหมด 4
# ั
stereoisomers 26

27. Enantiomer
CH3 CH3
H C Br Br C H
H C Br Br C H
C2H5 C2H5
1 2 Diastereomer
Diastereomer
CH3 CH3
Br C H H C Br
H C Br Br C H
C2H5 C2H5
Enantiomer
3 4
27

28. Meso compounds
• โมเลกุลทีมี 2 chiral centers อาจจะมีไม่ ครบ 4
#
stereoisomers
• เช่ น 2,3-dibromobutane มีได้ท!งหมด 3 stereoisomers
* *
CH3CHCHCH3 ั
Br Br
CH3 CH3 CH3 CH3
Br C H H C Br H C Br Br C H
H C Br Br C H H C Br Br C H
CH3 CH3 CH3 CH3
A B C D 28

29. CH3 CH3
Br C H
Enantiomer H C Br
H C Br Br C H
CH3 CH3
A B
Diastereomer Diastereomer
CH3
H C Br
H C Br
CH3
C
Moso compound
29

30. การเรียกชื#อสารทีมีมากกว่ าหนึ#ง chiral centers
#
• พิจารณา configuration ทีละ chiral center ว่าเป็ น (S) หรือ
(R) แล้ วระบุตาแหน่ งลงในชื#อเรียกสารนั!น
ํ
• Stereoisomer A ของ 2,3-dibromobutane มี C-2 และ C-3
เป็ น chiral centers มี configuration เป็ นแบบ (R) ทั!งคู่
CH3
(R)
Br C H
(2R, 3R)-2,3-dibromobutane
H C Br
(R)
CH3
30

31. (R)
HO C H (S)
H C OH
(S)
CH3NH C H (R)
H C NHCH3
CH3 CH3
(1R,2S)-(-)-Ephedrine (1S,2R)-(+)-Ephedrine
(S) (R)
H C OH HO C H
(S) (R)
CH3NH C H H C NHCH3
CH3 CH3
(1S,2S)-(+)-Pseudophedrine (1R,2R)-(-)-Pseudophedrine 31

32. eg. cis-2-butene trans-2-butene
H3C CH3 H3C H
C C C C
H H H CH3

33. configuration – the arrangement in space of the four different
groups about a chiral center.
How do we show configurations?
“wedge” formulas Fischer projections
“cross structures”
use only for chiral centers!
Br Br
H Cl H
F Cl F

34. CH3 CH3
Br Cl Br Cl
H H
1 1
Br OH
2 Cl H 4 4 H CH3 3
F CH2Br
3 2
3
CH2CH3
1 Br CH=CH2 2
H
4

35. With group #4 rotated away:
1 2 2 1
3 3
R S

36. 2
2
rotate #4 away
Cl Cl
4 3 3 F
H F
Br Br
1
1
(S)-configuration

37. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 36, 1057 (1997).
absolute configuration for bromochlorofluoromethane:
Br Br
Cl H H Cl
F F
(R)-(-)- (S)-(+)-

38. * * * *
aldohexose CH2-CH-CH-CH-CH-CH=O
OH OH OH OH OH
n chiral centers 2n maximum stereoisomers
n=4 24 = 16 stereoisomers
* *
2,3-dichloropentane CH3CHCHCH2CH3
Cl Cl
n=2 22 = 4 stereoisomers

39. CH3 CH3 CH3 CH3
H Cl Cl H H Cl Cl H
H Cl Cl H Cl H H Cl
CH2 CH2 CH2 CH2
CH3 CH3 CH3 CH3
I II III IV
I & II are enantiomers; III & IV are enantiomers; I & III are
diastereomers; I & IV are diastereomers…
diastereomers – non-mirror image stereoisomers.
(the physical and chemical properties of diastereomers are
different.)

40. 3
H,H,H
C 3
4 H Cl 1 1
C Cl,C,H 2
CH3
2
H Cl (S)-
H Cl
CH2 2
Cl,C,H
CH3 C 2
4 H Cl 1 1
C C,H,H 3
3 (R)-
(2S,3R)-2,3-dichloropentane

41. CH3 CH3 CH3 CH3
H Cl Cl H H Cl Cl H
H Cl Cl H Cl H H Cl
CH2 CH2 CH2 CH2
CH3 CH3 CH3 CH3
(2S,3R)- (2R,3S)- (S,S)- (R,R)-

42. * *
2,3-dichlorobutane CH3CHCHCH3
Cl Cl
CH3 CH3 CH3 CH3
H Cl Cl H H Cl Cl H
H Cl Cl H Cl H H Cl
CH3 CH3 CH3 CH3
I II III
meso-compound – a compound that has chiral centers but
is not chiral (optically inactive).