1. สารประกอบไฮโดรคาร์บ อน
ผศ.วิจ ิต ร อุด
อ้า ย

2. Functional Group
สามารถจัด แบ่ง หมวดหมู่ข อง
สารประกอบอิน ทรีย ์ต ามโครงสร้า ง
(Structure) ซึ่ง สัม พัน ธ์ก ับ ความว่อ งไวใน
ional Group (หมุฟ ัง ก์ช น , หมู(reactivity)
่
การเกิด ปฏิก ิร ิย ั าเคมี ่ท ำา หน้า ที่)
กลุ่มของอะตอมภายในโมเลกุลซึ่งมีลักษณะเฉพาะที่
แสดงถึงสมบัติทางเคมี
โดยหลักการแล้วโมเลกุลทีมหมูฟงก์ชันประเภทเดียวกัน
่ ี ่ ั
จะสามารถเกิดปฏิกิริยาเคมี
ในลักษณะเดียวกันโดยไม่ข ึ้น กับ ขนาดหรือ ความซับ
ซ้อ นของโมเลกุล
ทังนีไม่ได้หมายรวมถึงความว่องไวในการเกิดปฏิกิริยา
้ ้

8. สารประกอบไฮโดรคาร์บ อน
Hydrocarbon :
สารประกอบที่ม ี C และ H เป็น
องค์ป ระกอบ ั
อาจจำา แนกได้ด ง นี้
• สารประกอบไฮโดรคาร์บ อนอิ่ม ตัว
(Saturated hydrocarbon) :
สารประกอบไฮโดรคาร์บ อนที่ม พ ัน ธะ
ี
เดี่ย วทั้ง หมด
• สารประกอบไฮโดรคาร์บ อนไม่อ ิ่ม ตัว
(Unsaturated hydrocarbon) :

9. • อัล ลิฟ าติก ไฮโดรคาร์บ อน
(Aliphatic hydrocarbon) :
สารประกอบไฮโดรคาร์บ อนที่
อาจเป็น สายโซ่ เป็น วงอิ่ม
หรือ ไม่อ ิ่ม ตัว แต่ไ ม่ม ีส มบัต ิอ ะโร
มาติก
• อัล เคน (Alkane) : สารประกอบ
• อะโรมาติก ไฮโดรคาร์บ อน
ไฮโดรคาร์บ อนอิ่ม ตัว
(Aromatic hydrocarbon) :
• อัล คีน (Alkene) : สารประกอบ ี
สารประกอบไฮโดรคาร์บ อนที่ม
ไฮโดรคาร์บ อนที่ม ีพ ัน ธะคู่
สมบัต ิอ ะโรมาติก

10. อัล เคนและไซโคล
อัล เคน
(Alkane and
Cychoalkane)

11. โครงสร้า งของอัล เคน
• สารประกอบไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัว
• สูตรทั่วไป CnH2n+2 โดย n เป็นเลขจำานวนเต็ม 1,
2, 3
• คาร์บอนทุกอะตอม เป็น sp3-C
• โครงสร้างแบบโซ่ตรง (straight chain) และโซ่
กิ่ง (branched chain)
• โครงสร้างของสายโซ่คาร์บอนเป็นแบบ zigzag

12. • ตัว อย่า งสารประกอบแอลเคน
• constitutional isomer (structural
isomer)
C4H10
: CH3CH2CH2CH3
CH3CHCH3
CH3
CH3
C5H12 : CH3CH2CH2CH2CH3
CH3CHCH2CH3
CH3
CH3CCH3
CH3

19. Table 1 Common Alkyl Groups

24. (Nomenclature)

26. 2

37. แหล่ง กำำ เนิด และประโยชน์
จุ อด (oC
ดเดื
)
จำำ
นวน
คำร์
บอน
ตำ่ำ ำ 2
กว่ 0
C -C
1 4
2 -6
0 0
C -C
5 6
6 -10
0 0
C -C
6 7
4-20
0 0
C - C0
5 1
1 5- 3 5
7 2
C2- C8
1
1
2 0- 4 0
5 0
C2ขึ้น ไป
1
ของเหลวไ
ม่ระเหย C0ขึ้น ไป
2
ข งไ
องแข็ ม่ระเหย C0ขึ้น ไป
2
กำรใ ประโ น์
ช้ ยช
ก๊ำ ซธรรมชำติ ง ต้ม
ก๊ำ ซหุ
ปิโ ตรเลีย มอีตัทอร์ ละลำย
เ ว ทำำ
ลิ กรอิน(lig in ตั ำ
โ
ro ) วทำ ละลำย
ก๊ำ ซโซ
ลี
น
เคโ ซี (k ro e e เชื้ งเครื่ น
ร น e s n ) อเพลิ องบิ
นำ้ำ มัน เชื้อ เพลิมัน ดีเ ซล
นำ้ำ ง
นำ้ำ มัน หล่อ ลื่น น (m ea o
นำ้ำ มั แร่ r l il)
in
ไขพำรำฟิน ตอย
ยำงมะ

38. สมบัต ิท ำงกำยภำพ
• สถำนะ ที่อุณหภูมิห้อง และควำมดัน
1 บรรยำกำศ
– อัลเคนโซ่ตรงที่มีคำร์บอน 1-4 อะตอม
ก๊ำ ซ
– อัลเคนที่มีคำร์บอน 5-17 อะตอม
ของเหลว
– อัลเคนที่มีคำร์บอนมำกกว่ำ 18 อะตอม
ของแข็ง
• ควำมหนำแน่น

39. • จุด เดือ ด
– เพิ่มขึ้นตามจำานวนคาร์บอน
• เพราะโมเลกุลขนาดใหญ่จะมีแรงยึดเหนียว
่
ระหว่างโมเลกุลมากกว่าโมเลกุลขนาดเล็ก
– อัลเคนโซ่กิ่งมีจุดเดือดตำ่ากว่าอัลเคนโซ่
ตรงที่มีคาร์บอนเท่ากัน
• โมเลกุลของอัลเคนโซ่กิ่งจะมีขนาดโมเลกุล
กระทัดรัดกว่าโซ่ตรง ทำาให้พื้นทีผิวสัมผัส
่
ระหว่างโมเลกุลน้อยลง แรง van de Waals
ซึงเป็นแรงระหว่างโมเลกุลจึงน้อยลงด้วย
่

40. อัล
แอลเคน
เคน
จำา
นวน จุ
ดหลอม- จุ อด ความหนาแน่
ดเดื
น
คาร์
บอน เหลว (oC
)
(oC
)
(gcm)
/ 3
5
-10
3
3
6
.6 6
2
6
-9
5
6
9
.6 9
5
6
-14
5
6
0
.6 3
5
6
-19
2
5
8
.6 2
6
6
-9
8
5
0
.6 9
4

41. • จุด หลอมเหลว
– มีแนวโน้มเพิ่มขึ้นตามจำานวนอะตอม
คาร์บอน
• การละลาย
– อัลเคนเป็นสารประกอบไม่มขั้วจึงไม่
ี
ละลายนำ้า
– ละลายในตัวทำาละลายไม่มีขั้วเช่น
ether, benzene

42. C4H10 : CH3CH2CH2CH3
but
ane
C5H12 : CH3CH2CH2CH2CH3
pentane
• อัลเคนที่มีหมู่ -CH2- เพิ่มขึ้นหรือลดลงทีละหมู่
เรียกว่า homologous series
CH3CHCH3
CH3
• อัลเคนที่เป็น CH3
CH3CHCH2CH3 ใน CH3CCH3
สมาชิก
CH3
homologous CH3
series เรียกว่า
homologs

43. Conformations ของอัล เคน
• การจัดเรียงตัวของอะตอมหรือหมูที่ต่างกัน
่
เนื่องจากการหมุนรอบพันธะเดี่ยว

44. • Stagger conformation เป็น
conformation ทีเ สถีย รที่ส ุด
่
θ = dihedral
angle
มุมระหว่าง
พันธะ C-H
ของ C อะตอม
หน้ากับ C
อะตอมหลัง
H
H
θ=60o
H
H
H
H
Saw horse
Newman Projection

45. •E
clipsed conformation
HH
H
H
θ=0o
H
H
Saw horse
Newman Projection

46. Newm projection
an
แทนอะตอมหน้า ที่อ ยู่ใ กล้ต า
แทนอะตอมหลัง ที่อ ยู่ไ กลตา

47. Conformations ของอัล เคน

48. การเตรีย มอัล เคน
1. H
ydrogenation ของอัล คีน
C
C
+
CH3CH=CH2
CH3 C CH2
H
H
Pd or Pt or Ni
H2
Ni
C2H5OH
+
H2
Ni
C2H5OH
+
H2
+
CH3
Pd
C2H5OH
C H
C H
CH3CH2CH3
CH3 CH CH3
CH3

49. 2. Reduction ของอัล คิล เฮไลด์
2.1 reduce ด้วยโลหะ และ กรด
C X
+
H
Zn
CH3CH2 CH CH3
Br
CH3CH2 CH CH2 Br
CH3
Zn
H
+
Zn
H
+
+
C H
CH3CH2 CH2CH3
CH3CH2 CH CH3
CH3

50. 2.2 hydrolysis ของ Grignard
reagent
C X
+
ether
Mg
C Mg X
H2O
C H
Grignard reagent
CH3CH2 CH CH2 Br
CH3
Zn
H
+
CH3CH2 CH CH2 Mg Br
CH3
H2O
CH3CH2 CH CH3
CH3

51. 3. Corey-H
ouse synthesis ใช้
lithium dialkylcuprate
R'
X
ควร มูแอลคิลช ดm y 1 หรือoเท่านั้น
มีห ่
นิ eth l, o 2
RX
มีห แอลคิลเป็น นิ ดก็ ด้
มู่
ช ดใ ไ

52. I
Li
CH3 I
ether
CH3Li
CuI
(CH3)2CuLi
CH3CH2CH2CH2Br
CH3CH2CH2CH2CH3
จำานวน C ในผลิตภัณฑ์
มากกว่าสารตั้งต้น
CH3

53. 4. ปฏิก ิร ิย า W
urtz
CH3CH2 Br
CH3
CH3CH2 CH Br
Na
Na
CH3CH2 CH2CH3
CH3 CH3
CH3CH2 CH CH CH2CH3
จำานวน C ในผลิตภัณฑ์เป็น 2
เท่าของสารตั้งต้น

54. ปฏิก ิร ิย าของอัล เคน
1. H
alogenation
C H
+
X2
CH3CH3
+
Cl2
CH3 CH2CH3
+
Cl2
แสงหรือค มร้อน
วา
แสง
hν
CH3CH2 Cl
C X
+
CH3 CH2CH2 Cl
45%
+
H X
H Cl
+
CH3 CH CH3
Cl
55%
ถ้าอัลเคนมี H มากกว่า 1 ชนิดจะได้
ผลิตภัณฑ์มากกว่า 1 ชนิดด้วย
+
H Cl

55. กลไกปฏิกิริยา
ขั้นเริ่มปฏิกิริยา (initiation step)
ขั้นดำาเนินปฏิกิริยา (propagation step)
ขั้นสิ้นสุดปฏิกิริยา (termination step)

56. •ชนิดของผลิตภัณฑ์แอลคิลเฮไลด์ RX ขึ้นกับชนิดของ alkyl radical ที่เกิด
ในขั้นดำาเนินปฏิกิริยา
•alkyl radical ที่เสถียรเกิดขึ้นมากกว่า
•ลำาดับเสถียรภาพของ alkyl radical
3o > 2o > 1o > •CH3

57. CH3 CH CH3
+
Br2
แสง
Br
CH3 CH CH2 Br
< 1%
-1o H
CH3 CH CH3
CH3
Br
-3o H
CH3 CH CH2
CH3
Br2
CH3
CH3 C
Br2
CH3
CH3 C CH3
CH3
> 99%
CH3
CH3
+
CH3 CH CH2 Br
CH3
CH3
CH3 C Br
CH3

58. 2. ปฏิก ิร ิย า combustion
C5H12
+
O2
flame
5 CO2 + 6 H2O
∆H = -845 kcal
3. ปฏิก ิร ิย า pyrolysis หรือ cracking
CH3CH3
400-600 oC
H2
+
CH2 =CH2 + CH4

59. โครงสร้า งของไซโคลอัล เคน
• สารประกอบไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัวซึ่งมี
โครงสร้างเป็นวง
• สูตรทั่วไป CnH2n โดย n เป็นเลขจำานวน
เต็ม 1, 2, 3
• คาร์บอนทุกอะตอม เป็น sp3-C
CH2
H2C CH2

60. สมบัต ิท างกายภาพ
• คล้ายกับอัลเคน
•
ไซโคลแอลเคนที่มีจำานวนอะตอม
คาร์บอนเท่ากับอัลเคน
จะมีจุดเดือดและความหนาแน่นสูง
กว่า

61. เสถีย รภาพของวง
• พิจารณาจากค่า
heat
of
combustion
• ไซโคลเฮกเซนเสถียรที่สุด
• ไซโคลโปรเปน และไซโคลบิวเทน
มีความเสถียรตำ่า
– โครงสร้างของวงมีค วามเครีย ดวง
(ring strain)
– ความเครีย ดวง
(ring strain)
ประกอบด้วย

62. angle strain
• คาร์บอน sp3 มีมุมพันธะ
109.5o
• ไซโคลโปรเปนและไซโค
ลบิวเทน
มีมุมพันธะ
ภายในวงเป็น 60o และ
90o
• พลังงานที่สงขึ้น
ู
เนื่องจากความแตกต่าง
ของมุมนี้เรียกว่า มุม
60o
90o

63. torsional
strain
• พันธะ C-H ในไซโคลโปร
เปน อยู่ในแนวซ้อนทับกัน
(eclipsed)
• ทำาให้ไซโคลโปรเปนมี
พลังงานสูงขึ้นกว่าโมเลกุล
ทั่วไปซึ่งสามารถจัดเรียง
พันธะในลักษณะที่ไม่ซ้อน
กัน (stagger)
• พลังงานที่สงขึ้นนี้เรียกว่า
ู
torsional strain
HH
CH2
HH

64. Conformations ของไซโคล
เฮกเซน
•ไซโคลเฮกเซนเสถียรที่สดเมื่อเทียบ
ุ
กับสารประกอบไซโคลอัลเคนอื่นๆ
•วงหกเหลี่ยมแบนราบมีมุมพันธะ
ภายในวง 120o
ซึ่งต่างจากมุม 109.5o ของ
คาร์บอน sp3 ค่อนข้างมาก
• โครงสร้างของวงไซโคลเฮกเซน
เป็น non planar
• คาร์บอนทั้ง 6 อะตอมไม่อยู่ใน
120o

65. •Chair Conformation ของไซ
โคลเฮกเซน
Axial
hydroge
quatorial hydrogen
n
Chair conformation เป็น
conformation เสถียรที่สุด
Newman projection

66. •B
oat Conformation ของไซ
โคลเฮกเซน
Flagpole
interaction
Newman projection

67. H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
equatorial H
axial H
Chair conformation
flagpole interaction
H
H
H
H
Boat conformation
H
H

68. Chair conformation เสถียรทีสุดเพราะ
่
• มุมพันธะระหว่างคาร์บอนเป็น 109.5o
• ทุกพันธะอยู่ในตำาแหน่ง stagger
Boat conformation มีพลังงานสูงเพราะ
• มีพันธะอยู่ในลักษณะซ้อนกันแบบ eclipsed ทำาให้
มี torsional strain สูง
• อะตอมไฮโดรเจนบนคาร์บอนอะตอมที่ 1 และ 4
เกิดแรงผลัก van de Waals ซึ่งเรียกว่า flagpole
interaction

69. ไอโซเมอร์เ ชิง เรขาคณิต
(geometric isomer)
• พันธะในไซโคลอัลเคนเป็นพันธะที่ไม่
สามารถหมุน
ได้อย่างอิสระ
• ถ้ามีหมูแทนที่ในวง 2 หมู่ จะมีไอโซเมอร์
่
เชิงเรขาคณิตได้คอ
ื
– cis- หมู่แทนที่ทั้ง 2 หมู่ชี้ไปด้านเดียวกัน
ของระนาบวง
– trans- หมู่แทนที่ทั้ง 2 หมู่ชไปคนละด้าน
ี้

70. CH3
H3C
H
H
H3C
H
cis -1,2dimethylcyclopentane
H
CH3
trans- 1,2-dimethylcyclopentane

71. การเตรีย มไซโคลอัล เคน
• วิธที่ดัดแปลงจากปฏิกิริยา Wurtz
ี
reaction
BrCH2CH2CH2Br +
Zn
+ ZnBr2
BrCH2CH2CH2CH2Br +
Zn
+
ZnBr2

72. • hydrogenation ของไซโคลอัลคีน
+ H2
Pt

73. • การสังเคราะห์ Simmons-Smith
– วิธีนี้ใช้ในการเตรียมไซโคลโปรเปนจา
กอัลคีน
C
H2C
C
+
CH2
+
CH3CH CH2
CH2I2
CH2I2
+
Zn(Cu)
ether
Zn(Cu)
ether
CH2I2
Zn(Cu)
ether
C
C
C
H2
H2C
CH2
C
H2
CH3CH CH2
C
H2

74. ปฏิก ิร ิย าของไซโคลอัล เคน
• ไซโคลอัล เคน วงขนาดใหญ่ท ำา
ปฏิก ิร ิย าเหมือ นอัล เคน
• ไซโคลโปรเปน ไซโคลบิว เทนทำา
ปฏิก ิร ิย าแตกต่า งจากอัล เคน เพราะไม่
เสถีย ร มีค วามเครีย ดวงสูง

75. ปฏิก ร ิย าของไซโคลอัล เคน
ิ
• Halogenation

76. • ปฏิกิริยาเปิดวงของไซโคลโปรเปน ไซ
โคลบิวเทน
H2C
CH2
H2C
CH2
+
CH2
H2C
+
CH
Cl2
Cl2
FeCl3
FeCl3
ClCH2CH2CH2CH2Cl
ClCH2CH2CH2Cl
2
+
Pd
H2
CH3CH2CH3