เอไมด์

 

การเรียกชื่อเอไมด์ ให้เรียกตามจำนวนอะตอมของคาร์บอน แล้วเปลี่ยนเสียงลงท้ายเป็น –อานาไมด์ (–anamide) เช่น

 

สมบัติของเอไมด์

1. เอไมด์เป็นโมเลกุลมีขั้ว มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลเป็นพันธะไฮโดรเจน

2. จุดเดือดของเอไมด์ มีแนวโน้มเพิ่มขึ้นตามจำนวนอะตอมของคาร์บอน เอไมด์ส่วนใหญ่มีสถานะเป็นของแข็งที่อุณหภูมิห้อง และจุดเดือดสูงกว่าเอมีนที่มีมวลโมเลกุลใกล้เคียงกัน เพราะแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลของเอไมด์สูงกว่าเอมีน พันธะไฮโดรเจนที่เกิดระหว่างหมู่  กับ  มีความแข็งแรงมากกว่าพันธะไฮโดรเจนในโมเลกุลของเอมีน

พันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลของเอไมด์

 

3. เอไมด์ที่มีโมเลกุลขนาดเล็กละลายน้ำได้ แต่สภาพละลายได้จะลดลงื่อจำนวนอะตอมคาร์บอนเพิ่มขึ้น จนถึงไม่ละลายน้ำ สารละลายของเอไมด์มีสมบัติเป็นกลาง เนื่องจากอะตอมของออกซิเจนในหมู่คาร์บอนิลดึงดูดอิเล็กตรอนจากอะตอมของไนโตรเจนในหมู่อะมิโน เป็นผลทำให้ไนโตรเจนมีสภาพขั้วไฟฟ้าค่อนข้างบวก จึงไม่สามารถรับโปรตอนจากน้ำได้

4. เอไมด์สามารถเกิดปฏิกิริยาไฮโดรลิซิส ในสารละลายกรด หรือสารละลายเบส ได้ผลิตภัณฑ์เป็นกรดคาร์บอกซิลิก และเอมีน ดังสมการ

ประโยชน์ของเอไมด์

เอไมด์ที่ใช้มาก ได้แก่ อะเซตามิโนเฟน หรืออีกชื่อหนึ่งคือพาราเซตามอล หรือไทลินอล ใช้ผสมในยาบรรเทาปวดและลดไข้

Paracetamol

ชื่อในระบบ IUPAC :  N-(4-hydroxyphenyl)acetamide

อะเซตามิโนเฟน หรือพาราเซตามอล

ยูเรีย เป็นเอไมด์ที่พบในปัสสาวะของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม เป็นผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการสลายโปรตีน ซึ่งปกติคนจะขับถ่านยูเรียวันละประมาณ 20–30 กรัมต่อวัน

Urea

โครงสร้างสามมิติของยูเรีย (Urea)

วัฏจักรของยูเรีย

ยูเรียเป็นสารประกอบอินทรีย์ชนิดแรกที่สังเคราะห์ขึ้นจากแอมโมเนียมไซยาเนต ซึ่งเป็นสารอนินทรีย์ ยูเรียใช้เป็นปุ๋ย และวัตถุดิบในการผลิตพลาสติกประเภทพอลิยูเรียฟอร์มาลดีไฮด์ ในทางอุตสาหกรรมเตรียมยูเรียได้จากปฏิกิริยาระหว่าง CO2 กับ NH3 ดังสมการ

CO2   +    NH3

H2NCONH2   +   H2O

วัฏจักรของยูเรีย

ยูเรีย (Urea)

เอมีน

 

การตั้งชื่อ :

คำต่อท้ายกลุ่มฟังก์ชั่น = - amine
คำนำหน้ากลุ่มฟังก์ชั่น = อะมิโน
ประถม, มัธยม, อุดมศึกษาหรือสี่? เอมีนจะมีคำอธิบายเป็นหลัก (1 o ), รอง (2 o ), ระดับอุดมศึกษา (3 o ) หรือสี่ (4 o ) ขึ้นอยู่กับวิธีการหลาย substituents อัลคิลที่แนบมากับอะตอมของ N (สังเกตความแตกต่างเมื่อเทียบกับแอลกอฮอล์ ) เอมีนยุคหินใหม่ที่รู้จักกันเป็นประจุบวกแอมโมเนียม ตรวจสอบการกำหนดโดยการนับจำนวนจำนวนของอะตอม C ที่แนบมากับของ N อะตอม

คุณสมบัติทางกายภาพ :

    • ธรรมชาติที่ขั้วโลกของที่ NH พันธบัตร (เนื่องจากความแตกต่างอิเล็กของทั้งสองอะตอม) ผลในการสร้างพันธะไฮโดรเจนกับโมเลกุลของเอมีนอื่น ๆ ที่ดูด้านล่างหรือระบบพันธะ H – อื่น ๆ ( เช่น . น้ำ) ความหมายของการนี้คือ :
      • การหลอมและจุดเดือดสูงเมื่อเทียบกับแอลเคนที่คล้ายคลึง
      • สามารถในการละลายสูงในตัวกลางที่เป็นของเหลว
    พันธะไฮโดรเจนนิวแฮมป์เชียร์
    พันธะระหว่างโมเลกุลสูงในเอมีน

    โครงสร้าง :

      • กลุ่มที่ทำงาน amine ประกอบด้วยอะตอมยังไม่มีข้อความที่ถูกผูกมัดอย่างใดอย่างหนึ่งไปยังอะตอม C หรือ H ผ่านของพันธบัตร
      • ทั้งสองที่ CN และพันธบัตรนิวแฮมป์เชียร์มีขั้วเนื่องจากการอิเล็กของ N อะตอม
      • การจัดเรียงตัวเสี้ยมสามเหลี่ยมของพันธบัตรที่มีไนโตรเจนเป็นตื้นในเอมีน aryl VSอัลคิลเอมีน
      • นี้เป็นผลมาจากการ delocalisation เสียงสะท้อนของคู่โดดลงไปในหอมpระบบ

     

        (delocalisation ดังกล่าวยังเป็นผู้รับผิดชอบในการ basicity ลดลงของอัลคิลเอมีน aryl VS)

    ปฏิสัมพันธ์เสียงสะท้อนในสวรรค์ปฏิกิริยา :

    ที่มีศักยภาพไฟฟ้าสถิตจากเมธิลเอมีน ภาพที่แสดงศักยภาพของไฟฟ้าสถิตสำหรับ methylamine, CH 3 NH 2 . ที่เกิดขึ้นสีแดงเป็นพื้นที่ที่สูงกว่าความหนาแน่นของอิเล็กตรอนและขึ้นฟ้า เป็นพื้นที่ที่ต่ำกว่าความหนาแน่นของอิเล็กตรอน

      • เอมีนยังไม่มีอะตอมเป็นภูมิภาคที่มีความหนาแน่นของอิเล็กตรอนสูง ( สีแดง ) เนื่องจากการที่คู่โดดเดี่ยว
      • อะตอม Amine ยังไม่มีข้อความที่เป็นฐาน Lewis, (อัลคิลแอมโมเนียม PKA ~ 10, แอมโมเนียม PKA aryl ~ 5)
      • เอมีนสามารถตอบสนองได้เป็นฐานหรือ nucleophiles ที่ไนโตรเจน
      • มีความหนาแน่นของอิเล็กตรอนต่ำ (คือสีฟ้า ) เมื่อ H อะตอมของกลุ่ม NH -
      • การกำจัดของโปรตอนที่สร้างไอออน amide
        (

    การดูแล

         : ไม่ต้องสับสนกับอนุพันธ์ของกรด carboxylic RCONH

    2

       )

    • The – NH กลุ่มคือกลุ่มที่ออกจากต่ำมากและความต้องการที่จะถูกแปลงไปเป็นกลุ่มที่ดีกว่าก่อนที่จะออกทดแทนสามารถเกิดขึ้นได้
    ที่มีศักยภาพไฟฟ้าสถิตจากเมธิลเอมีน ภาพที่แสดงศักยภาพของไฟฟ้าสถิตสำหรับ methylammonium, CH 3 NH + . ที่เกิดขึ้นสีแดงเป็นพื้นที่ที่สูงกว่าความหนาแน่นของอิเล็กตรอนและขึ้นฟ้า เป็นพื้นที่ที่ต่ำกว่าความหนาแน่นของอิเล็กตรอน

    • แอมโมเนียมอะตอมของ N พื้นที่คือความหนาแน่นของอิเล็กตรอนต่ำ ( สีฟ้า ) เนื่องจากการที่ประจุบวก
    • แอมโมเนียมไอออนจะไม่ nucleophilic
    • มีความหนาแน่นของอิเล็กตรอนต่ำ (คือสีฟ้า ) เมื่อ H อะตอมของ – NH 3กลุ่ม
    • การกำจัดของโปรตอน regenerates เอมีน
    • The – NH 3กลุ่มคือกลุ่มที่มีศักยภาพออก

    Basicity :

      • เอมีนมีมากขึ้นกว่าขั้นพื้นฐานคล้ายคลึงแอลกอฮอล์ (R – NH  PK ~ 10, R – OH +  PK ~ -3)
        • ปัจจัยที่มี (เสียงสะท้อนเช่นอิ) ที่มีผลต่อavailabilty ของคู่เดียวจะมีผลต่อbasicity .
        • N คืออิเล็กตรอนน้อยกว่า O และดังนั้นจึงยังไม่มีข้อความที่เป็นผู้บริจาคอิเล็กตรอนได้ดียิ่งขึ้น
        • อัลคิลและ non – หอมเอมีน heterocyclic เป็นฐานเล็กน้อยดีกว่าแอมโมเนีย
        • เอมีน aryl เป็นฐานมากอ่อนแอกว่าแอมโมเนียผลของdelocalisation ของคู่โดดลงในPระบบของแหวน

     

      • ประจุลบมาโดย deprotonation ของเอมีนที่เป็นไอออน amide , นิวแฮมป์เชียร์
      • ไอออน amide เป็นฐานสำคัญในการตรวจสอบสารประกอบอินทรีย์ ( เช่น )
      • ทำปฏิกิริยากับเอมีนนา (หรือ K) เพื่อให้ไอออน amide
      • basicity ของเอมีน arylคือ :
        • เพิ่มขึ้นโดยสถานะของอิเล็กตรอนบริจาค substituentsเกี่ยวกับแหวนด้วยการทำหน้าที่เคาน์เตอร์ delocalisation ของคู่เดียวที่เป็นpระบบของแหวน
        • ลดลงจากสถานะของอิเล็กตรอนถอน substituentsที่เพิ่ม delocalisation ของคู่เดียวที่เป็นpระบบของแหวน (โดยเฉพาะที่Ortho หรือParaไปยังกลุ่มทำงาน amine ดูขวา)
        เสียงสะท้อนจาก delocalisation เอมีน aryl
            • รวมของ heteroatom เข้าไปอยู่ในวงอะโรมาติกโดยทั่วไปลดลง basicity เว้นแต่จะนำไปสู่​​การ protonation ไอออนที่สามารถเสถียรโดย delocalisation อิเล็กตรอน :

           เอสเทอร์ (Ester)

          เอสเทอร์ เป็นสารประกอบอินทรีย์ที่มีหมู่แอลคอกซีคาร์บอนิล (alcoxy carbonyl ) เป็นหมู่ฟังก์ชัน

          มีสูตรทั่วไปเป็น  หรือ R’COOR หรือ R’CO2R เมื่อ R แทนหมู่แอลคิลหรือหมู่แอริลของกรดคาร์บอกซิลิก

           

          เอสเทอร์ เป็นผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างกรดคาร์บอกซิลิกกับแอลกอฮอล์ เรียกปฏิกิริยาการเตรียมเอสเทอร์ว่า “เอสเทอริฟิเคชัน” หรือEsterification เช่น ปฏิกิริยาระหว่างกรดแอซีติกกับเอทานอล ที่อุณหภูมิสูง โดยมีกรดซัลฟิวริก (H2SO4) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ดังสมการ

          การทดลองเตรียมเอสเทอร์

          ตัวอย่าง

          Ethyl acetate

           

          สามารถเขียนสมการทั่วไปแสดงการเกิดปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชันได้ดังนี้

           

          Ethyl acetate

                       กรดคาร์บอกซิลิก (Carboxylic acid)

           

          กรดคาร์บอกซิลิก เป็นสารประกอบอินทรีย์ที่ประกอบด้วยธาตุ C  H  และ O โดยมีหมู่ฟังก์ชันคือหมู่คาร์บอกซิล (carboxyl :  หรือ )

          มีสูตรทั่วไปเป็น RCOOH หรือ    หรือ RCO2H หรือ CnH2nO2 เมื่อ R เป็นหมู่แอลคิล  หมู่แอริล  หรือไฮโดรเจน

           

          กรดแอซีติก (Acetic acid)

                         แอลดีไฮด์

          แอลดีไฮด์และคีโตน

          แอลดีไฮด์ (Aldehyde) เป็นสารประกอบอินทรีย์ที่หมู่ฟังก์ชันเป็นหมู่คาร์บอกซาลดีไฮด์ (Carboxaldehyde : 
          หรือ –CHO) มีสูตรทั่วไปเป็น    หรือ RCHO หรือ CnH2nO เมื่อ R , R’ 
          เป็นหมู่แอลคิลหรือหมู่แอริล

                   สารประกอบอินทรีย์ที่มีคาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน เป็นองค์ประกอบ มีหลายชนิด เช่น แอลกอฮอล์ ฟีนอล อีเทอร์ แอลดีไฮด์ คีโตน กรดคาร์บอกซิลิก และเอสเทอร์ ซึ่งมีสมบัติและปฏิกิริยาดังนี้

           

           แอลกอฮอล์ ฟีนอล และอีเทอร์

           

          แอลกอฮอล์

          เป็นสารประกอบอินทรีย์ที่เป็นอนุพันธ์ของสารประกอบไฮโดรคาร์บอนชนิดหนึ่งซึ่ง H ถูกแทนที่ด้วยหมู่ฟังก์ชัน –OH มีสูตรทั่วไปเป็น R–OH มีหมู่ไฮดรอกซิล(hydroxyl group ; –OH) เป็นหมู่ฟังก์ชัน

           

          สูตรทั่วไปคือ    หรือ   

          หมู่ฟังก์ชันคือหมู่ไฮดรอกซิล  

           

          ประเภทของสารประกอบไฮโดรคาร์บอน

          สารประกอบไฮโดรคาร์บอนแบบโซ่เปิด

          สารประกอบไฮโดรคาร์บอนแบบโซ่เปิด หมายถึง สารอินทรีย์ที่ประกอบด้วยคาร์บอนและไฮโดรเจนเท่านั้น โดยคาร์บอนต่อกันเป็นสายยาว อาจเป็นแบบโซ่ตรงหรือโซ่กิ่ง สารประเภทนี้แบ่งออกเป็นกลุ่มย่อยได้  3  กลุ่ม คือ แอลเคน แอลคีน และแอลไคน์

          แอลเคน (alkane)

          แอลเคน มีชื่อเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า  พาราฟิน ไฮโดรคาร์บอน (parafin hydrocarbon)  หรือเรียกสั้นๆ ว่า  พาราฟิน เป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัว มีสูตรทั่วไปเป็น CnH2n + 2  เมื่อ  n = 1, 2, 3, …   เช่น

          ถ้า  n  =  1   จะได้  CH4

          ถ้า  n  =  2   จะได้  C2H6

          ถ้า  n  =  3   จะได้  C3H8     ฯลฯ

          จะเห็นได้ว่าเมื่อ  C  เพิ่ม 1 อะตอม  H  จะเพิ่ม  2  อะตอม หรือเพิ่มครั้งละ  - CH2

          แอลเคนมีทั้งที่เกิดในธรรมชาติ เช่นน้ำมันดิบ (coal tar)  น้ำมันปิโตรเลียม และก๊าซธรรมชาติ  นอกจากนี้ยังสามารถสังเคราะห์ขึ้นมาได้

          ตัวแรกของอนุกรมแอลเคนคือ  มีเทน มีสูตรเป็น  CH4

          รูปร่างโมเลกุลของแอลเคนเป็นทรงเหลี่ยมสี่หน้า มีมุมระหว่างพันธะ  109.5 องศา

          การเรียกชื่อแอลเคน

          การเรียกชื่อแอลเคนเป็นไปตามหลักการเรียกชื่อสารอินทรีย์ที่กล่าวมาแล้ว ในที่นี้จะแสดงทั้งการเรียกชื่อแบบสามัญ และแบบ IUPAC

          ก. การเรียกชื่อแอลเคนแบบสามัญ

          ใช้เรียกชื่อโมเลกุลเล็กๆ ที่ไม่ซับซ้อน ถ้าโมเลกุลใหญ่ขึ้นอาจจะต้องเติมคำนำหน้า  เช่น n- , iso- , หรือ neo-   ลงไปด้วย ตัวอย่างเช่น

          CH4 เรียก  มีเทน

          CH3 - CH2 - CH3 เรียกโพรเพน

          CH3 - CH2 - CH2 - CH2 - CH3   เรียกนอร์มอลเพนเทน

          CH3 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH3    เรียกนอร์มอลเฮกเซน

          ข. การเรียกชื่อแอลเคนในระบบ IUPAC

          มีหลักการเรียกชื่อดังนี้

          1. ถ้าเป็นโมเลกุลสายยาว ไม่มีกิ่ง ให้เรียกชื่อโครงสร้างหลักตามจำนวนคาร์บอนที่มี แล้วลงท้ายด้วย - ane (เ - น)  เช่น

          CH3-CH2-CH2-CH3        มีคาร์บอน 4 อะตอมเรียกว่า  บิวเทน  (butane = but +ane)

          CH3-CH2-CH2-CH2-CH3  มีคาร์บอน 5 อะตอมเรียกว่า  เพนเทน  (pentane = pent +ane)

          CH3-CH2-CH2-CH2- CH2-CH3 มีคาร์บอน 6 อะตอมเรียกว่า เฮกเซน  (hexane = hex +ane)

          2.  ถ้าเป็นโมเลกุลสายยาวที่มีกิ่ง ให้เลือกโครงสร้างหลักที่คาร์บอนต่อกันเป็นสายยาวที่สุดก่อนเรียกชื่อโครงสร้างหลักแล้วลงท้ายด้วย -ane (เ - น)   หลังจากนั้นจึงพิจารณาส่วนที่เป็นกิ่ง

          3.ส่วนที่เป็นกิ่ง เรียกว่าหมู่แอลคิล การเรียกชื่อหมู่แอลคิลมีหลักการดังนี้

          หมู่อัลคิล (alkyl group) หมายถึง หมู่ที่เกิดจากการลดจำนวนอะตอมของไฮโดรเจนในแอลเคน 1 อะตอม หรือ หมู่แอลคิลคือแอลเคนที่ไฮโดรเจนลดลง 1 อะตอมนั่นเอง     เขียนสูตรทั่วไปเป็น -R   โดยที่  R =  CnH2n + 1

          ตัวอย่างแอลเคนและหมู่แอลคิล

          แอลเคน (R-H)

          แอลคิล (-R)

          CH4C2H6

          C3H8

          C4H10

          C5H12

          -CH3-C2H5

          -C3H7

          -C4H9

          -C5H11

          การเรียกชื่อหมู่อัลคิล

          เรียกเหมือนกับอัลเคน แต่เปลี่ยนคำลงท้ายจาก -ane เป็น  -yl พวกแอลคิลหมู่เล็กๆ มักนิยมเรียกชื่อแบบสามัญ แต่ถ้าโครงสร้างซับซ้อนต้องเรียกชื่อตามระบบ IUPAC ดังเช่นตัวอย่างต่อไปนี้

          จำนวน

          แอลเคน

          หมู่แอลคิล

          C อะตอม

          โครงสร้าง

          ชื่อ

          โครงสร้าง

          ชื่อ

          1

          CH4 มีเทน (methane) -CH3 เมทิล (methyl)

          2

          CH3 - CH3 อีเทน (ethane) -CH2 - CH3 เอทิล (ethyl)

          3

          CH3- CH2 -CH3 โพรเพน(propane) -CH2 - CH2 - CH3 โพรพิล(propyl)
          ไอโซโพรพิล(isopropyl)

          4

          CH3 - CH2 -CH2 - CH3 บิวเทน (butane) -CH3-CH2-CH2-CH3 บิวทิล (butyl)
          เซคอนดารี-บิวทิล(secondary-butyl

          หรือ sec-butyl)

          เทอเซียรี่-บิวทิล(tertiary butyl หรือ

          tert-butyl)

          ไอโซบิวเทน(isobutane) ไอโซบิวทิล(isobutyl)

          5

          CH3-CH2 -CH2 -CH2 -CH3 เพนเทน(pentane) -CH2-CH2-CH2-CH2 -CH3 เพนทิล หรือนอร์มอล-เพนทิล

          (pentyl หรือ

          n-pentyl  หรือ

          sec-pentyl)

          นิโอเพนเทน นีโอเพนทิล(neopentyl)
          ไอโซเพนเทน ไอโซเพนทิล(isopentyl)
          เทอเซียรี่-เพนทิลtert-pentyl

          4.การนับจำนวนคาร์บอนในโครงสร้างหลักเพื่อบอกตำแหน่งของหมู่แอลคิล ให้ใช้ตัวเลขที่มีค่าน้อยที่สุด  เช่น

          5.ตรวจดูว่ามีหมู่แอลคิลอะไรบ้าง ต่ออยู่กับคาร์บอนตำแหน่งไหนของโครงสร้างหลักให้เรียกชื่อหมู่แอลคิลนั้นโดยเขียนเลขบอกตำแหน่งไว้หน้าชื่อพร้อมกับมีขีด ( – ) คั่นกลาง  เช่น

          2-methyl,   3-methyl ,   3-ethyl   ฯลฯ

          6.ถ้ามีหมู่แอลคิลที่เหมือนกันหลายหมู่ ให้บอกตำแหน่งทุก ๆ หมู่ และบอกจำนวนหมู่ด้วยภาษาละติน  เช่น  di = 2,  tri = 3 , tetra = 4 , penta = 5 , hexa = 6 , hepta = 7 , octa = 8 , nona = 9 , deca = 10  เป็นต้น  เช่น

          2, 3 – dimethyl   ,

          3, 3 , 4 – trimethyl

          7.ถ้ามีหมู่แอลคิลต่างชนิดมาต่อกับโคงสร้างหลัก ให้เรียกทุกหมู่ตามลำดับตัวอักษรภาษาอังกฤษ (ไม่รวมจำนวนหมู่ เช่น di, tri , tetra)  พร้อมกับบอกตำแหน่งของหมู่แอลคิลแต่ละหมู่  เช่น

          3-ethyl – 2 - methyl   ,

          3 - ethyl – 2, 3 – dimethyl

          8.ถ้าหมู่แอลคิลมคาร์บอนไม่เกิน 4 อะตอมมักจะเรียกแบบชื่อสามัญ แต่ถ้ามากกว่านี้และเรียกชื่อสามัญไม่ได้ให้เรียกตามระบบ IUPAC

          9.ชื่อของหมู่แอลคิลและชื่อโครงสร้างหลักต้องเขียนติดกัน

          ตารางแสดง ชื่อในระบบ IUPAC  ของแอลเคนที่คาร์บอนต่อกันเป็นสายยาว 10 ตัวแรก

          จำนวนอะตอมของคาร์บอน

          สูตรโครงสร้าง

          ชื่อ

          1

          2

          3

          4

          5

          6

          7

          8

          9

          10

          CH4

          CH3 - CH3

          CH3 - CH2 - CH3

          CH3 - (CH2)2 - CH3

          CH3 - (CH2)3 - CH3

          CH3 - (CH2)4 - CH3

          CH3 - (CH2)5 - CH3

          CH3 - (CH2)6 - CH3

          CH3 - (CH2)7 - CH3

          CH3 - (CH2)8 - CH3

          มีเทน (methane)

          อีเทน (ethane)

          โพรเพน (propane)

          บิวเทน (butane)

          เพนเทน (pentane)

          เฮกเซน (hexane)

          เฮปเทน (heptane)

          ออกเทน (octane)

          โนเนน (nonane)

          เดกเซน (decane)


          ไอโซเมอร์ของแอลเคน

          แอลเคนจะเริ่มมีไอโซเมอร์เมื่อโมเลกุลมี  C 4 อะตอมขึ้นไป และเมื่อ C ในโมเลกุลเพิ่มขึ้นจำนวนไอโซเมอร์จะเพิ่มขึ้นด้วย

           

          ตาราง แสดงจำนวนไอโซเมอร์ของแอลเคน

           

          จำนวนคาร์บอน

          สูตรโมเลกุล

          จำนวนไอโซเมอร์

          4

          5

          6

          7

          9

          10

          15

          20

          30

          C4H10

          C5H12

          C6H14

          C7H16

          C9H20

          C10H22

          C15H32

          C20H42

          C30H62

          2

          3

          5

          9

          35

          75

          4347

          336319

          411846763

           

          การเตรียมแอลเคน

          ก. เตรียมได้จากแหล่งกำเนิดในธรรมชาติ  แหล่งกำเนิดของแอลเคนในธรรมชาติได้แก่ ปิโตรเลียม และก๊าซธรรมชาติ ซึ่งขนาดของโมเลกุลมีตั้งแต่คาร์บอน  1  อะตอม ถึง 40 อะตอม ในก๊าซธรรมชาติส่วนใหญ่จะเป็นแอลเคนที่กลายเป็นไอได้ง่าย มวลโมเลกุลค่อนข้างต่ำ ประกอบด้วยมีเทน 70-90% อีเทน 13 – 15% นอกจากนั้นเป็นโพรเพน และบิวเทน และบางส่วนของสารที่โมเลกุลขนาดใหญ่แต่กลายเป็นไอได้ง่ายปนอยู่ด้วย สำหรับปิโตรเลียมส่วนใหญ่ประกอบด้วยไฮโดรคาร์บอนที่เป็นของเหลว  และของแข็งปนกัน การแยกแอลเคนเหล่านี้ออกจากกันจะใชการกลั่นลำดับส่วน

          ข. เตรียมจากการสังเคราะห์  โดยเตรียมในห้องปฏิบัติการดังนี้

          1.เตรียมจากแอลคีน (catalytic reduction of alkene)  โดยนำแอลคีนมาเติม H2 โดยมีคะตะไลส์เช่น  Ni  หรือ  Pt เรียกปฏิกิริยานี้ว่า ไฮโดรจิเนชัน (hydrogenation)  เช่น

          CH3 - CH = CH2  +  H2    CH3 - CH2 - CH3

          2.เตรียมจากปฏิกิริยาระหว่าง อัลคิลเฮไลด์ (alkyl halide) กับโลหะและกรด  เช่น

          CH3 - CH2 - Cl  +  Zn  +  H+  ®  CH3 - CH3  +  Zn2+  + Cl-

          3.เตรียมจากปฏิกิริยาระหว่างอัลคิลเฮไลด์ (alkyl halide) กับ Na ซึ่งเรียกว่า Wurtz reaction เช่น

          2CH3 - Cl  +  2Na  ®   CH3 - CH3  + 2NaCl

          4.การเตรียมมีเทนในห้องปฏิบัติการใช้ปฏิกิริยาระหว่างอลูมิเนียมคาร์ไบต์ (Al4C3) กับน้ำอุ่นหรือกรด HCl  เจือจาง

          Al4C3  + 12H2O  ®  4Al(OH)3  +  3CH4

          Al4C3  + 12HCl  ®  4AlCl3  +  3CH4

          สมบัติทางกายภาพของอัลเคน

          1.เป็นสารประกอบที่ไม่มีสีและไม่มีกลิ่น ดังนั้นเมื่อนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงจึงต้องใส่สารที่มีกลิ่นไปด้วยเช่น butyl mercaptan เพื่อเป็นตัวบอกให้ทราบว่ามีก๊าซรั่วหรือไม่

          2.พวกโมเลกุลเล็กๆ ประมาณจำนวนคาร์บอน 1 -4 อะตอมจะเป็นก๊าซ  จำนวนคาร์บอน 5-17 อะตอมจะเป็นของเหลวและากกว่า 17 อะตอมจะเป็นของแข็ง

          3.เป็นโมเลกุลโคเวเลนต์ชนิดไม่มีขั้วจึงไม่ละลายในตัวทำละลายที่มีขั้ว เช่น น้ำ แต่ละลายได้ดีในตัวทำละลายท่ำม่มีขั้ว เช่น เบนซีน โทลูอีน

          4.ไม่นำไฟฟ้าในทุกสถานะ

          5.จุดเดือดและจุดหลอมเหลวค่นข้างต่ำ เนื่องจากเป็นโมเลกุลไม่มีขั้วจึงมีแรงระหว่างโมเลกุลเพียงชนิดเดียว คือแรงแวนเดอร์วาลส์ ซึ่งเป็นแรงที่อ่อน ดังนั้นจุดเดือดจึงค่อนข้างต่ำ แต่จุดเดือดจะเพิ่มขึ้นเมื่อมวลโมเลกุลเพิ่มขึ้น แรงแวนเดอร์วาลส์จึงเพิ่มขึ้น ซึ่งเป็นผลทำให้จุดเดือดสูงขึ้น ดังกราฟในรูป

          กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างจุดเดือดกับจำนวนอะตอมของคาร์บอนในแอลเคนที่ต่อกันเป็นสายยาว

          6.สำหรับแอลเคนที่เป็นไอโซเมอร์กัน ชนิดที่เป็นโซ่ตรงจะมีจุดเดือดสูงกว่าชนิดที่เป็นโซ่กิ่ง เนื่องจากชนิดที่เป็นโซ่ตรงมีพื้นที่ผิวของโมเลกุลซึ่งจะก่อให้เกิดแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลมากกว่าชนิดที่เป็นโซ่กิ่ง ยิ่งมีสาขามากเท่าใดจะยิ่งมีจุดเดือดต่ำลงเท่านั้น

          ตัวอย่างเช่น

          7.มีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ ความหนาแน่นมากที่สุดประมาณ 0.8 g/cm3  ดังนั้นแอลเคนจึงลอยน้ำ แอลเคนที่มีโครงสร้างในลักษณะเดียวกัน เมื่อ C ในโมเลกุลเพิ่มขึ้นความหนาแน่นจะเพิ่มขึ้น

          8.ติดไฟง่ายและไม่มีเขม่า

           

          ตารางแสดง สมบัติบางประการของแอลเคนชนิดที่มีโครงสร้างแบบโซ่ตรง

           

          จำนวน C

          แอลเคนแบบโซ่ตรง

          จุดเดือด

          จุดหลอมเหลว

          ความหนาแน่น

          สูตร

          ชื่อ

          (0C)

          (0C)

          (g/cm3)

          1

          2

          3

          4

          5

          6

          7

          8

          9

          10

          CH4

          CH3CH3

          CH3CH2CH3

          CH3 - (CH2)2 - CH3

          CH3 - (CH2)3 - CH3

          CH3 - (CH2)4 - CH3

          CH3 - (CH2)5 - CH3

          CH3 - (CH2)6 - CH3

          CH3 - (CH2)7 - CH3

          CH3 - (CH2)8 - CH3

          มีเทน

          อีเทน

          โพรเพน

          บิวเทน

          เพนเทน

          เฮกเซน

          เฮปเทน

          ออกเทน

          โนเนน

          เดกเซน

          -161.5

          -88.5

          -42.1

          -0.5

          36.1

          68.7

          98.4

          125.7

          150.8

          174.1

          -182.5

          -183.5

          -187.7

          -138.4

          -129.7

          -95.3

          -90.6

          -56.8

          -53.5

          -29.7

          0.424

          0.546

          0.493

          0.573

          0.621

          0.655

          0.698

          0.698

          0.718

          0.730


          ตารางแสดง สมบัติบางประการของแอลเคนชนิดมีโครงสร้างแบบโซ่กิ่ง

           

          จำนวน

          แอลเคนแบบโซ่ตรง

          จุดเดือด

          จุดหลอม

          ความหนาแน่น

          C

          สูตร

          ชื่อ

          (0C)

          เหลว(0C)

          (g/cm3)

          4

          5

          5

          6

          6

          6

          6

          (CH3)2CHCH3

          (CH3)2CHCH2CH3

          (CH3)4C

          (CH3)2CH(CH2)2CH3

          CH3CH2CH(CH3)CH2CH3

          CH3C(CH3)2CH2CH3

          (CH3)2CHCH(CH3)2

          2-methylpropane

          2-methylbutane

          2,2-dimethylpropane

          2-methylpentane

          3-dimethylpentane

          2,2-dimethylbutane

          2,3-dimethylbutane

          -11.7

          27.9

          9.5

          60.3

          63.3

          49.7

          58.0

          -159.6

          -159.9

          -16.6

          -153.7

          -

          -99.9

          -128.5

          0.557

          0.620

          0.591

          0.653

          0.664

          0.649

          0.662


          ปฏิกิริยาของแอลเคน

          โดยทั่วๆ ไปแอลเคนเป็นสารประกอบที่ค่อนข้างเฉื่อย เกิดปฏิกิริยากับสารเคมีต่างๆ ที่อุณหภูมิห้องช้า จึงได้เรียกอีกอย่างหนึ่งว่า พาราฟิน (parafin) ซึ่งมาจากภาษาละตินคือ parum affinisซึ่งหมายถึงไม่ถูกทำลายด้วยกรด เบส ตัวออกซิไดส์ หรือตัวรีดิวซ์ จึงไม่เหมาะแก่การทดลองในห้องปฏิบัติการ แต่ในกระบวนการทางอุตสาหกรรมสามารถทำให้เกิดปฏิกิริยาได้

          เนื่องจากแอลเคนเป็นสารประกอบของคาร์บอนที่อิ่มตัวจึงไม่เกิดปฏิกิริยาการเติม แต่จะเกิดปฏิกิริยาการแทนที่โดยมีปฏิกิริยาที่สำคัญดังนี้

          1. ปฏิกิริยาการเผาไหม้ (combustion oxidation)

          เมื่อแอลเคนทำปฏิกิริยากับออกซิเจนจะติดไฟได้ง่าย ไม่มีเขม่าและคายความร้อนมากซึ่งเป็นเหตุผลหนึ่งที่ใช้แอลเคนเป็นเชื้อเพลิง เขียนเป็นสมการทั่ว ๆ ไปได้ดังนี้

          CxHy  +  ( x + )O2  ®  xCO2  +  H2O

          เช่น

          C5H12 + 8O2  ® 5CO2  + 6H2O  + heat

          2C2H6 + 7O2  ® 4CO2  + 6H2O  + heat

          2.ปฏิกิริยาการแทนที่ (substitution reaction) หมายถึง ปฏิกิริยาที่ ไฮโดรเจน ในแอลเคนถูกแทนที่ด้วยอะตอมหรือกลุ่มอะตอมอื่น ๆ ถ้าถูกแทนที่ด้วยธาตุเฮโลเจน เช่น Cl2 , Br2   จะเรียกว่าปฏิกิริยา  ฮาโลจิเนชัน (halogenation)  โดยถ้าใช้  Cl2  จะเรียกเป็นชื่อเฉพาะว่าปฏิกิริยา คลอริเนชัน (chlorination)  และถ้าใช้  Br2  จะเรียกปฏิกิริยา โบรมิเนชัน (bromination) สำหรับ F2 ไม่ใช้เพราะเกิดปฏิกิริยารุนแรง  I2  ไม่ใช้เพราะเป็นของแข็งซึ่งไม่ไวต่อการเกิดปฏิกิริยาทั้งนี้ปฏิกิริยาที่จะเกิดขึ้นได้ต้องมีแสงสว่างเป็นตัวช่วย

          ในปฏิกิริยาฮาโลจิเนชันของแอลเคนจะได้ผลิตภัณฑ์เป็น อัลคิลเฮไลด์ (alkyl halide) และก๊าซ ไฮโดรเจนเฮไลด์ เขียนเป็นสมการทั่ว ๆ ไปดังนี้

          CnH2n +2   +    X2       CnH2n + 1X    +    HX

          แอลเคน     ฮาโลเจน               อัลคิลเฮไลด์   ไฮโดรเจนเฮไลด์

          ตัวอย่างเช่น

          CH4   +   Cl2       CH- Cl    +    HCl

          มีเทน                             เมทิลคลอไรด์     ไฮโดรเจนคลอไรด์

          ในกรณีที่ใช้ก๊าซ  Cl2  จำนวนมากเกินพอจะเกิดปฏิกิริยาแทนที่ต่อเนื่องกันไปดังนี้

          CH4   +   Cl2       CH- Cl    +    HCl

          CH- Cl    +   Cl2       CH2-Cl2    +    HCl

          เมทิลลีนคลอไรด์

          CH-Cl2    +  Cl2       CHCl3    +    HCl

          คลอโรฟอร์ม

          CHCl3    +   Cl2       CCl4    +    HCl

          คาร์บอนเตตระคลอไรด์

          ดังนั้นเมื่อต้องการให้เกิดปฏิกิริยาแทนที่เพียงขั้นตอนเดียว จะใช้แอลเคนกับเฮโลเจนในปริมาณเท่าๆ กัน หรือใช้เฮโลเจนน้อยกว่าเล็กน้อย

          สำหรับก๊าซอื่น ๆ ก็เกิดปฏิกิริยาในทำนองเดียวกัน

          เช่น ปฏิกิริยาระหว่างอีเทนกับ  Br2

          CH3CH3   +  Br2    CH3CH2Br   +  HBr

          อย่างไรก็ตามถ้าแอลเคนมีคาร์บอนๆ เช่น CH4  และ CH3CH3  เมื่อเกิดปฏิกิริยาจะได้แอลคิลเฮไลด์เพียงชนิดเดียว แต่ถ้ามีคาร์บอนตั้งแต่ 3 อะตอมขึ้นไป คือตั้งแต่โพรเพนเป็นต้นไป เมื่อเกิดปฏิกิริยาฮาโลจิเนชัน (เฮโลจิเนชัน) จะได้ผลิตภัณฑ์เป็นแอลคิลเฮไลด์มากกว่า  1  ชนิด

          ปฏิกิริยาโบรมีเนชันจัดว่าเป็นปฏิกิริยาที่สำคัญของแอลเคน เนื่องจากใช้เป็นปฏิกิริยาทดสอบแอลเคนได้ เมื่อหยด  Br2  หรือ  Br2/CCl4  ลงในแอลเคน ถ้าทดลองในที่มืดจะไม่เกิดปฏิกิริยาแต่ถ้าทดลองในที่มีแสงสว่างจะมีปฏิกิริยาเกิดขึ้น สังเกตได้จากสีของ Br2 จะถูกฟอกจางหายไปพร้อมทั้งเกิดฟองก๊าซไฮโดรเจนไฮโดรเจนโบรไมด์ขึ้น ซึ่งเมื่อใช้กระดาษลิตมัสสีน้ำเงินชุบน้ำไปอังเหนือหลอดทดลองกระดาษลิตมัสจะเปลี่ยนจากสีน้ำเงินเป็นสีแดง เพราะมีกรดเกิดขึ้น   เช่นCH3-CH2-CH3

          C6H14  +  Br2/CCl4   C6H13Br  +  HBr

          3.ปฏิกิริยาการแตกสลาย (cracking or pyrolysis)  เป็นปฏิกิริยาที่ทำให้แอลเคนโมเลกุลใหญ่ๆ สลายตัวกลายเป็นโมเลกุลที่เล็กลง โดยการเผาแอลเคนในภาชนะที่อุณหภูมิประมาณ  400-600 0C  พร้อมทั้งมีตัวเร่งปฏิกิริยา ยิ่งโมเลกุลมีขนาดใหญ่ผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากการแตกสลายจะยิ่งมีมากมายหลายชนิด ขบวนการนี้ใช้ประโยนช์ทางด้านอุตสาหกรรมน้ำมัน เพราะเป็นขบวนการเพิ่มเลขออกเทนของน้ำมันทำให้คุณภาพของน้ำมันดีขึ้น รวมทั้งผลิตภัณฑ์ส่วนที่เป็นแอลคีนโมเลกุลเล็ก ๆ สามารถแยกออก นำไปใช้เป็นสารตั้งต้นในอุตสาหกรรมพลาสติกได้

          ประโยชน์และโทษของแอลเคน

          แอลเคนขนาดโมเลกุลเล็กๆ เช่น  CH4  ซึ่งพบในก๊าซธรรมชาติ ใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องทำความร้อน หม้อต้มน้ำร้อน โพรเพน และบิวเทนใช้เป็นก๊าซหุงต้มตามบ้านเรือน ก๊าซปิโตรเลียมเหลว (แอลพีจี)   เป็นก๊าซที่ได้จากการกลั่นปิโตรเลียม  แล้วบรรจุในถังเหล็กภายใต้ความดันสูงทำให้ได้เป็นของเหลว ก็ใช้เป็นก๊าซหุงต้มเช่นเดียวกัน นอกจากนี้ ยังใช้แอลเคนเป็นสารตั้งต้นในอุตสาหกรรมหลายชนิด เช่นอุตสาหกรรมสารซักฟอก เส้นใย  สารเคมีทางการเกษตรและยาปราบศัตรูพืช แอลเคนชนิดเหลวใช้เป็นตัวทำละลาย พวกโมเลกุลขนาดใหญ่ใช้ทำน้ำมันหล่อลื่น

          นอกจากจะมีประโยชน์แล้ว แอลเคนก็มีโทษเช่นเดียวกัน เนื่องจากสามารถละลายสารอินทรีย์ไม่มีขั้ว เช่น ไขมันและน้ำมันได้ เมื่อสูดดมไอของแอลเคนเข้าไปจะทำให้เป็นอันตรายกับเนื้อเยื่อปอด เพราะไปละลายไขมันในผนังเซลล์ที่ปอด นอกจากนี้แอลเคนบางชนิดที่ใช้เป็นตัวทำละลาย เช่น เอกเซน ทำให้ผิวหนังแห้งเจ็บ คันและแตก เพราะไปละลายน้ำมันที่ผิวหนัง ทำให้ผิวหนังขาดความชุ่มชื้นจึงแห้งและแตก

          แอลคีน (alkene)

          แอลคีน เป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัว ในโมเลกุลจะมีพันธะคู่อยู่  1  แห่ง ซึ่งทำให้มีสูตรทั่วไปเป็น  CnH2n  เมื่อ  n  =  2, 3, ……

          แอลคีนมีชื่อเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า  olefin  ซึ่งมาจากภาษาละตินว่า oleum + ficare โดยที่ oleum หมายถึง oil  และ ficare หมายถึง to make   ดังนั้นแอลคีนหรือ olefin จึงหมายถึงสารที่ทำให้เกิดน้ำมันได้

          จากสูตรทั่วไปของแอลคีน คือ CnH2n จะเห็นได้ว่าแอลคีนที่มีคาร์บอนเท่ากับแอลเคน (CnH2n+2)  จะมีไฮโดรเจนน้อยกว่าแอลเคน  2  อะตอม สารประกอบตัวแรกของแอลคีนเริ่มต้นจาก  n = 2  หรือเริ่มจากคาร์บอน  2  อะตอมคือ C2H4  เรียกว่า เอทิลีนหรือ อีทีน (ethene)

          แอลคีนเป็นโมเลกุลโคเวเลนต์ไม่มีขั้ว อัตราส่วนระหว่าง C:H  มากกว่าของแอลเคน และมีความว่องไวต่อการเกิดปฏิกิริยามากกว่าแอลเคน

          แอลคีนโมเลกุลเล็กๆ จะมีรุปร่างที่เป็นลักษณะแบบเบนราบอยู่บนระนาบเดียวกัน มุมระหว่างพันธะประมาณ  120 องศา เช่น  C2H4  และ C3H6

          การเรียกชื่อแอลคีน

          แอลคีนสามารถเรียกชื่อได้ทั้ง 2 ระบบในทำนองเดียวกับแอลเคน คือชื่อสามัญและชื่อ IUPAC

          ก.  การเรียกชื่อสามัญของแอลคีน

          แอลคีนที่นิยมเรียกชื่อสามัญมีเพียง  2 – 3 ชนิดเท่านั้น เช่น

          สูตรโครงสร้าง

          ชื่อสามัญ

          CH2 = CH2 เอทิลีน (ethylene)
          CH3 - CH = CH2 โพรพิลีน (propylene)

           

          บิวทิลีน (butylene)
          ไอโซบิวทิลีน(isoprene)

          (isobutylene) ไอโซพรีน

          (isoprene)

          ข.  การเรียกชื่อ IUPAC  ของแอลคีน

          มีหลักทั่วๆ ไปดังนี้

          1.  เลือกโครงสร้างหลักจากคาร์บอนที่ต่อกันยาวที่สุดและมีพันธะคู่ด้วย

          เช่น

          2.เรียกชื่อโครงสร้างหลักตามจำนวน C  อะตอมเหมือนกับแอลเคน  เช่น

          3.ถ้ามีพันธะคู่เพียง 1 แห่งในโมเลกุล ให้ลงท้าย -ene   ถ้ามีหลายแห่งจะต้องเปลี่ยนคำลงท้าย โดยบอกจำนวนพันธะคู่ที่มีทั้งหมดเป็นภาษาละติน  เช่น

          ·     มีพันธะคู่  2  แห่ง  คำลงท้ายเป็น  -adiene

          ·     มีพันธะคู่  3  แห่ง  คำลงท้ายเป็น  -atriene

          4.การนับจำนวนคาร์บอนในโครงสร้างหลักให้นับจากด้านที่จะทำให้ตำแหน่งของพันธะคู่เป็นเลขน้อยที่สุด  เช่น

          5.เนื่องจากแอลคีนมีไอโซเมอร์หลายชนิด ดังนั้นต้องบอกตำแหน่งของพันธะคู่ให้ถูกต้องด้วย โดยบอกตำแหน่งพันธะคู่ด้วยเลขตำแหน่งแรก (ตัวเลขน้อยกว่า) ของพันธะคู่   เช่น

          6.ถ้ามีหมู่แอลคิลมาเกาะที่โครงสร้างหลัก ให้เรียกชื่อแบบเดียวกับกรณีแอลเคน

          ตารางแสดง ตัวอย่างชื่อของแอลคีนบางชนิดที่มีโครงสร้างเป็นแบบโซ่ตรง (ระบบ IUPAC)

           

          จำนวนคาร์บอน

          สูตรโครงสร้าง

          สูตรโมเลกุล

          ชื่อ

          2

          3

          4

          5

          6

          7

          CH2 = CH2

          CH3 - CH = CH2

          CH3 - CH2 - CH = CH2

          CH3 - CH2 = CH – CH3

          CH3 - CH2 -CH2 - CH = CH2

          CH3 - CH2 - CH2 = CH – CH3

          CH3 - CH2 -CH2 - CH2 -CH = CH2

          CH3 - CH2 - CH2 -CH2 = CH – CH3

          CH3 - CH2 - CH2 = CH – CH2 - CH3

          CH3 - CH2 -CH2 - CH2 -CH2 - CH = CH2

          CH3 - CH2 - CH2 -CH2 = CH – CH2 - CH3

          C2H4

          C3H6

          C4H8

          C4H8

          C5H10

          C5H10

          C6H12

          C6H12

          C6H12

          C7H12

          C7H14

          ethane

          propene

          1-butene

          2-butene

          1-pentene

          2-pentene

          1-hexene

          2-hexene

          3-hexene

          1-heptene

          3-heptene


          ไอโซเมอร์ของแอลคีน

          แอลคีนที่มีคาร์บอนตั้งแต่ 4 อะตอมขึ้นไปจะสามารถมีไอโซเมอร์ได้ทั้ง structural isomer และ geometrical isomer

          ตัวอย่างเช่น   ไอโซเมอร์ของ  C4H8  มีดังนี้

          ก. ชนิด structural isomer มี 3 ไอโซเมอร์ได้แก่

          CH2 = CH – CH2 - CH3          1-butene

          CH3 - CH = CH – CH3           2-butene

          2-methyl-1-propene

          ข. geometrical isomer มี 2 ไอโซเมอร์คือ

          แอลคีนนอกจากจะเป็นไอโซเมอร์กับแอลคีนด้วยกันเองแล้ว ยังเป็นไอโซเมอร์กับไซโคลแอลเคนด้วย เพราะมีสูตรโมเลกุลเป็น CnH2n  เหมือนกัน

          เช่น ไอโซเมอร์ของ  C4H8  เมื่อเป็นแอลคีนมี  3  ไอโซเมอร์(structural isomer)  และเมื่อเป็นไซโคลแอลเคนมี  2 ไอโซเมอร์  คือดังนั้น C4H8 มีไอโซเมอร์แบบ structural isomer ทั้งหมด  5 ไอโซเมอร์ และ geometrical isomer อีก  2  ไอโซเมอร์ เพราะฉะนั้น  C4H8  มี ไอโซเมอร์ทั้งหมด  7 ไอโซเมอร์

          ตารางแสดง จำนวน structural isomer ของแอลคีนและไซโคลแอลเคนที่มีจำนวนคาร์บอนอะตอมเท่ากัน

          จำนวนคาร์บอน

          สูตรโมเลกุล

          จำนวนไอโซเมอร์

          แอลคีน

          ไซโคลแอลเคน

          รวม

          4

          5

          6

          C4H8

          C5H10

          C6H12

          3

          5

          13

          2

          5

          11

          5

          10

          24

          การตรียมแอลคีน

          แหล่งกำเนิดของแอลคีนในธรรมชาติได้แก่ในน้ำมันปิโตรเลียม     ดังนั้นในทางอุตสาหกรรมจึงเตรียมแอลคีนจากการกลั่นน้ำมันปิโตรเลียม และกระบวนการแตกสลายผลิตภัณฑ์ที่กลั่นได้จากน้ำมันปิโตรเลียม ซึ่งจะได้แอลคีนโมเลกุลเล็ก และแยกออกจากกันโดยการกลั่นลำดับส่วน

          การเตรียมในห้องปฏิบัติการอาจเตรียมได้หลายวิธีดังนี้

          1.Dehydration of alcohol เป็นการเตรียมแอลคีนจากแอลกอฮอล์โดยการดึงโมเลกุลของ H2O ออกจากแอลกอฮอล์ การเตรียมวิธีนี้ใช้แอลกอฮอล์ทำปฏิกิริยากับกรดแก่ เช่น H2SO4

          เขียนเป็นสมการทั่วไปได้ดังนี้

          ตัวอย่างเช่น

          ในกรณีที่แอลกอฮอล์นั้นเป็นโมเลกุลใหญ่ขึ้น มักจะได้ผลิตภัณฑ์เป็นแอลคีนมากกว่า 1 ชนิด เช่น

          2.  Dehydrohalogenation of alkyl halide  เป็นการดึงโมเลกุล HX ออกจากโมเลกุลแอลคิลเฮไลด์ (R-X)  โดยใช้ KOH  ในแอลกอฮอล์

          เขียนสมการทั่วไปได้ดังนี้

          ตัวอย่างเช่น

          สมบัติทางกายภาพของแอลคีน

          1.แอลคีนโมเลกุลเล็กๆ (มี C 2-4 อะตอม) จะเป็นก๊าซ เมื่อขนาดโมเลกุลใหญ่ขึ้น (มีจำนวนคาร์บอนมากขึ้นเป็น 5 – 18 อะตอม) จะเป็นของเหลว และถ้าขนาดใหญ่กว่านี้จะเป็นของแข็ง

          2.เป็นโมเลกุลโคเวเลนต์ไม่มีขั้ว จึงไม่ละลายในตัวทำละลายมีขั้ว เช่น น้ำ แต่ละลายได้ดีในตัวทำละลายไม่มีขั้วเช่น เบนซีน โทลูอีน

          3.ไม่นำไฟฟ้าในทุกสถานะ

          4.มีกลิ่นเฉพาะตัว เช่น  C2H4  เมื่อดมมากๆ อาจสลบได้

          5.มีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ (ความหนาแน่นสูงสุดไม่เกิน 0.8 g/cm3)  เมื่อมวลโมเลกุลเพิ่มขึ้น ความหนาแน่นจะเพิ่มขึ้น (ตารางที่ 10.15)

          6.จุดเดือดจุดหลอมเหลวต่ำ เพราะมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลเพียงชนิดเดียวคือ แรงแวนเดอร์วาลส์ เมื่อมวลโมเลกุลเพิ่มขึ้นหรือเมื่อจำนวนอะตอมของคาร์บอนเพิ่มขึ้น จุดเดือดจะเพิ่มขึ้น ทั้งนี้เพราะแรงแวนเดอร์วาลส์เพิ่มขึ้น

          7.จุดเดือดและจุดหลอมเหลวของแอลคีนที่มีคาร์บอนเท่ากับแอลเคนและมีโครงสร้างเหมือนกันจะต่ำกว่าของแอลเคน  เช่น

          มีคาร์บอน  2 อะตอม    แอลเคน    CH3 - CH3            จุดเดือด          -86.6 0C

          แอลคีน     CH3 = CH3           จุดเดือด          -103.7 0C

          มีคาร์บอน  3 อะตอม    แอลเคน    CH3 - CH2 - CH3    จุดเดือด          -42.1 0C

          แอลคีน     CH3 = CH – CH3     จุดเดือด         -47.7 0C

          กราฟแสดงจุดเดือดเปรียบเทียบระหว่างแอลเคนและแอลคีนที่มีจำนวนคาร์บอนเท่ากัน

          และมีโครงสร้างเป็นสายยาวไม่มีสาขาเหมือนกัน

          ตารางแสดง สมบัติบางประการของแอลคีน

           

          จำนวนอะตอม C

          สูตรโครงสร้างสาร

          ชื่อสาร

          จุดหลอมเหลว

          (0C)

          จุดเดือด

          (0C)

          ความหนาแน่น(g/cm3)

          2

          CH2=CH2 ethene (ethylene)

          -169

          -103.7

          -

          CH2=CH-CH3 propene

          propylene

          -185

          -47.7

          -

          4

          CH2=CH-CH2-CH3 1-butene

          -

          -6.3

          -

          5

          CH2=CH-(CH2)2-CH3 1-pentene

          -

          30

          0.643

          6

          CH2=CH-(CH2)3-CH3 1-hexene

          -138

          63.5

          0.675

          7

          CH2=CH-(CH2)4-CH3 1-heptene

          -119

          93.6

          0.698

          8

          CH2=CH-(CH2)5-CH3 1-octene

          -104

          121.3

          0.716

          9

          CH2=CH-(CH2)6-CH3 1-nonene

          -

          146

          0.731

          10

          CH2=CH-(CH2)7-CH3 1-decene

          -87

          171

          0.743

          4

          CH3-CH=CH-CH3 cis-2-butene

          -139

          4

          -

          4

          CH3-CH=CH-CH3 trans-2-butene

          -106

          1

          -

          4

          CH2=C-(CH3)2 isobutene

          -141

          -7

          -

          5

          CH3-CH=CH-CH2-CH3 cis-2-pentene

          -151

          37

          0.655

          5

          CH3-CH=CH-CH2-CH3 trans-2-pentene

          -

          36

          0.647

          5

          CH2=CH-CH-(CH3)2 3-methyl-1-butene

          -135

          25

          0.648

          5

          CH3-CH=C-(CH3)2 2-methyl-2-butene

          -123

          39

          0.660


          สมบัติทางเคมีของแอลคีน

          เนื่องจากแอลคีนมีพันธะคู่ซึ่งเกิดจากพันธะเดี่ยว  2 พันธะที่มีพลังงานไม่เท่ากัน เมื่อเกิดปฏิกิริยา พันธะเดี่ยวที่มีความแข็งแรงน้อยกว่าจะแตกสลายออกไป อะตอมหรือกลุ่มอะตอมอื่นจึงสามารถเข้าไปรวมตัวได้ ทำให้แอลคีนมีความว่องไวต่อการเกิดปฏิกิริยามากกว่าแอลเคน

          แอลคีนพันธะคู่ ปฏิกิริยาที่เกิดส่วนใหญ่จึงเป็นปฏิกิริยาการเติมโดยเกิดขึ้นที่ตำแหน่งพันธะคู่

          ปฏิกิริยาที่สำคัญมีดังนี้

          1.ปฏิกิริยาการเผาไหม้  แอลคีนติดไฟได้ง่าย เป็นปฏิกิริยาคายความร้อน ที่บรรยากาศปกติจะเกิดเขม่าหรือมีควัน แต่ถ้าเผาในบริเวณที่มีออกซิเจนจำนวนมากเกินพอจะเกิดปฏิกิริยาสมบูรณ์ไม่มีเขม่าได้  CO2 และ H2O  ซึ่งเขียนเป็นสมการทั่วไปได้ในทำนองเดียวกับแอลเคน

          2.ปฏิกิริยาการเติมหรือปฏิกิริยาการรวมตัว (addition reaction)  แอลคีนสามารถเกิดปฏิกิริยาการเติมได้ง่ายตรงบริเวณพันธะคู่ ซึ่งเขียนเป็นสมการทั่วไปได้ดังนี้

          MX  =   HCl ,  HBr,  Cl2 , Br2 ,  ……

          ปฏิกิริยาการเติมนี้มีชื่อเรียกต่างๆ กันตามชนิดของ  MX  ที่ใช้ บางปฏิกิริยาไม่ต้องใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา แต่บางปฏิกิริยาต้องใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาจึงจะเกิดได้ดี

          2.1 addition of halogens  เป็นปฏิกิริยาการเติมฮาโลเจนที่  Cl2 , Br2  สามารถรวมตัวโดยตรงกับอัลคีนตรงพันธะคู่ได้ โดยไม่ต้องมีตัวเร่งปฏิกิริยาหรือไม่ต้องใช้แสงสว่าง ถ้ารวมกับ  Cl2 เรียกว่าปฏิกิริยา Chlorination  ถ้ารวมกับ  Br2  เรียกว่า Bromination ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นจะไม่มีฟองก๊าซ

          เช่น

           

          ปฏิกิริยาดังกล่าวนี้จัดว่าเป็นปฏิกิริยาที่สำคัญของแอลคีนโดยเฉพาะปฏิกิริยา bromination  เนื่องจากสามารถใช้ทดสอบแอลคีนและใช้บอกความแตกต่างระหว่างแอลคีนกับแอลเคนได้ โดยทั่วไปจะใช้  Br2  ใน  CCl4  (Br2/CCl4)  แทน Br2  ทั้งนี้เพื่อให้เป็นการเปลี่ยนแปลงที่ชัดเจนยิ่งขึ้น

          ·     กรณีแอลเคนจะทำปฏิกิริยาหรือฟอกจางสี Br2/CCl4 ได้ต่อเมื่อมีแสงสว่างและเมื่อเกิดปฏิกิริยาจะได้  ฟอกก๊าซ  HBr  ซึ่งแสดงสมบัติเป็นกรดต่อกระดาษลิตมัส

          ·     กรณีแอลคีนจะทำปฏิกิริยาหรือฟอกจางสี Br2/CCl4 ได้ทั้งในที่มืดและในที่มีแสงสว่างโดยไม่มีฟองก๊าซของ HBr  เกิดขึ้น

          2.2 addition of hydrogen เป็นปฏิกิริยาการเติม H2 หรือเรียกว่าปฏิกิริยา ไฮโดรจิเนชัน (hydrogenation)  แอลคีนจะรวมตัวกับ  H2  ได้เป็นแอลเคน โดยมี Ni, Pt, หรือ Pd  เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา เขียนเป็นสมการได้ดังนี้

          แอลคีน   +   H2     ®      แอลเคน

          เช่น

          CH2 = CH2   +  H2     CH3 - CH3

          CH3 - CH = CH2   +  H2    CH3 - CH2 - CH3

          2.3  addition of hydrogen halide (HX) เป็นปฏิกิริยาการเติม HX เช่น เติม HCl , HBr, HI  ให้แอลคีน ซึ่งจะได้ผลิตภัณฑ์เป็นแอลคิลเฮไลด์ (alkyl halide)

          เช่น

          CH3 = CH2  +  HCl   ®   CH3 - CH2 - Cl

                      2.4. ปฏิกิริยาการเติมน้ำ (hydration) หรือ addition of water with acid เป็นปฏิกิริยาที่แอลคีนทำปฏิกิริยากับ  H2O  ในกรด  H2SO4  จะได้เป็นแอลกอฮอล์

          โดยในตอนแรกแอลคีนจะรวมตัวกับ  H2SO4 ได้เป็น alkyl hydrogen sulfate ซึ่งทำปฏิกิริยาต่อกับน้ำ ได้เป็นแอลกอฮอล์

          ตัวอย่าง

          หมายเหตุ  :  ปฏิกิริยานี้อาจจะใช้ทดสอบแอลคีนและแอนเคนหรือใช้บอกความแตกต่างของไฮโดรคาร์บอนทั้งสองชนิดได้ เนื่องจากแอลเคนไม่ทำปฏิกิริยากับกรด H2SO4 (conc)  ดังนั้นถ้าใช้แอลเคนแทนในปฏิกิริยานี้จะไม่เกิดปฏิกิริยา ไม่มีความร้อนเกิดขึ้น และสารละลายแยกเป็นสองชั้น แต่ถ้าใช้แอลคีนจะเกิดปฏิกิริยาและมีการคายความร้อน สารละลายรวมเป็นเนื้อเดียว

          2.5  hydroxylation หรือ glycol formation

          แอลคีนสามารถฟอกจางสีหรือทำปฏิกิริยากับสารละลาย  KMnO4  ที่เจือจางและเย็นจัดในกรดได้ผลิตภัณฑ์เป็นไกลคอล (glycol) นอกจากนี้ยังได้ตะกอนสีน้ำตาลเข้มของ  MnO2 เกิดขึ้นด้วย เขียนเป็นสมการทั่วๆ ไปได้ดังนี้

          หรือเขียนแบบย่อได้เป็น

          ปฏิกิริยานี้จัดว่าเป็นปฏิกิริยาออกซิเดชัน โดยแอลคีนถูกออกซิไดส์ด้วย  KMnO4

          หมายเหตุ  : ไกลคอล คือ สารประกอบแอลกอฮอล์ที่มีหมู่ -OH  2หมู่อยู่กับคาร์บอน  2  อะตอมที่อยู่ติดกัน

          ตัวอย่างปฏิกิริยา เช่น

          ในกรณีที่ใช้สารละลายเข้มข้นและใช้ความร้อนเข้าช่วย ผลิตภัณฑ์ที่เป็นไกลคอล      จะถูกออกซิไดส์ต่อทำให้บริเวณที่เป็นพันธะคู่แตกออกได้เป็นสารประกอบคาร์บอนิล

          เช่น

          ปฏิกิริยาการฟอกสีของ KMnO4  ใช้ทดสอบสารประกอบไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัว เช่น แอลคีนและแอลเคนได้ เรียกว่า Baeyer test for unsaturation  ซึ่งใช้ทดสอบแอลเคนและแอลคีนได้ ถ้าเป็นแอลเคนจะไม่ฟอกสี  KMnO4  แต่ถ้าเป็นแอลคีนจะฟอกสีได้

          2.6  Ozonolysis  แอลคีนสามารถทำปฏิกิริยากับโอโซน (O3)  โดยมีกรดและ  Zn  อยู่ด้วยได้แอลดีไฮด์ หรือคีโตน

          เช่น

                      3.  ปฏิกิริยาการเกิดพอลิเมอร์ (porimerisation reaction)

          เป็นปฏิกิริยารวมตัวอีกแบบหนึ่ง เกิดจากแอลคีนโมเลกุลเล็ก ๆ  หลายๆ โมเลกุลเกิดปฏิกิริยาการรวมตัวเป็นโมเลกุลใหญ่ ปฏิกิริยาการเกิดพอลิเมอร์จะเกิดขึ้นเมื่อใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา ความดันและความร้อน จะเกิดตรงบริเวณพันธะคู่ เนื่องจากส่วนนี้มีพลังงานสูงจึงว่องไวในการเกิดปฏิกิริยากว่าส่วนอื่น ๆ

          แอลคีนโมเลกุลเล็กๆ  ที่ใช้เป็นสารตั้งต้นเรียกว่า มอนอเมอร์ (monomer)  เช่น  CH2 = CH2 หรือ  CH3 - CH = CH2  เป็นต้น

          โมเลกุลใหญ่ที่เกิดขึ้นเรียกว่า พอลิเมอร์ (polymer) ซึ่งมีชื่อเรียกต่างๆ กันตามชนิดของมอนอเมอร์  เช่น

          ·     ถ้าใช้เอทิลีนเป็นมอนอเมอร์ จะเรียกว่า พอลิเอทิลีน

          ·     ถ้าใช้โพรพิลีนเป็นมอนอเมอร์ จะเรียกว่า พอลิโพรพิลีน   เป็นต้น

          ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นเป็นขั้นๆ ต่อกันดังนี้

          สรุป  เกี่ยวกับการทดสอบแอลคีนและข้อแตกต่างระหว่างแอลคีนกับแอนเคน

          วิธีการทดสอบทั่วๆ ไปของแอลคีน อาจจะทำได้ดังนี้

          1. ทดสอบการฟอกสี Br2/CCl2  แอลคีนจะฟอกสีของ Br2  ได้ทั้งในที่สว่างและที่มืดในขณะเกิดปฏิกริยาจะไม่มีฟองก๊าซ  HBr เกิดขึ้น

          2.  ทดสอบการฟอกสีสารละลาย KMnO4  แอลคีนจะฟอกสีของสารละลาย KMnO4 ที่เจือจางและเย็น

          3.  ทดสอบการรวมตัวกับ H2SO4  แอลคีนจะทำปฏิกิริยากับ H2SO4  ที่เข้มข้นและเย็น ได้สารละลายเนื้อเดียวและเป็นปฏิกิริยาคายความร้อน

          4.  ทดสอบการเผาไหม้ ที่บรรยากาศปกติการเผาแอลคีนจะมีเขม่าเกิดขึ้น

          ตารางแสดง ปฏิกิริยาการทดสอบแอลคีนและแอลเคน

           

          ปฏิกิริยาที่ใช้ทดสอบ

          ผลที่สังเกตได้

          แอลเคน

          แอลคีน

          1. Br2/CCl2 ฟอกสี Br2 ได้ เฉพาะในที่สว่าง และมีก๊าซ HBr  เกิดขึ้น ฟอกสี Br2ได้ทั้งในที่มืดและสว่าง และจะไม่มีก๊าซ HBr เกิดขึ้น
          2. KMnO4 ไม่เกิดปฏิกิริยา ฟอกจางสี KMnO4  ได้
          3. H2SO4  ที่เข้มข้นและเย็น ไม่เกิดปฏิกิริยาสารละลายแยกเป็น2 ชั้น เกิดปฏิกิริยาคายความร้อน ได้สารละลายเนื้อเดียว
          4. การเผาไฟ ไม่มีเขม่า มีเขม่า

          โพลิอีน (polyenes)

          โพลิอีน หมายถึง แอลคีนที่มีพันธะคู่มากกว่า 1 แห่งในโมเลกุล เช่นถ้ามี 2 แห่ง เรียกว่า ไดอีน (dienes) ถ้ามี 3 แห่ง เรียกว่า ไตรอีน (trienes) เป็นต้น

          พวกโครงสร้างโพลิอีนมักจะพบอยู่ในสารประกอบโมเลกุลใหญ่ที่มีอยู่ในธรรมชาติ เช่น ในคาโรตีน (carotene , C40H56)

          b - carotene

                    ตัวอย่างของไดอีน เช่น

          CH2 = CH – CH = CH2          1,3 – butadiene

          CH2 = CH – CH2 - CH2 - CH = CH2       1,5 – hexadiene

          ตัวอย่างไตรอีน

          CH2 = CH – CH2 = CH2 - CH = CH2       1, 3, 5 – hexadiene

          ประโยชน์ของแอลคีน

          1.เอทิลีน ที่บริสุทธิ์ใช้เป็นยาสลบใช้ผลดีกว่าอีเทอร์ เนื่องจากไม่ทำให้ผู้ถูกวางยาเกิดการแพ้ยาภายหลังฟื้นขึ้นมา

          2.เอทิลีน ใช้ในการบ่มผลไม้ทำให้ผิวมีสีเหลืองน่ารับประทาน

          3.เอทิลีน เป็นสารตั้งต้นในการเตรียมสารอื่นๆ เช่น พลาสติกพอลิเอทิลีน เอทานอล ก๊าซมัสตาร์ด (mustard gas)  ฯลฯ

          แอลไคน์ (alkyne)

          แอลไคน์ เป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัวเหมือนแอลคีน ในโมเลกุลของแอลไคน์จะต้องมีพันธะสามระหว่าง C กับ C  (C  C)

          ถ้ามีพันธะสาม  1  แห่ง จะมีสูตรทั่วไปเป็น

          CnH2n – 2  เมื่อ   n  =   2, 3, ….

          เช่น

          n = 2  คือ   C2H2

          n = 3  คือ   C3H4

          n = 4  คือ   C4H6   เป็นต้น

          เมื่อมีคาร์บอนเท่ากันแอลไคน์จะมีไฮโดรเจนน้อยกว่าแอลคีน  2  อะตอมและน้อยกว่าแอลเคน  4  อะตอม  เช่น  C2H2 , C2H4 , C2H6  ซึ่งเป็นแอลไคน์  แอลคีนและแอลเคน ตามลำดับ

          อัตราส่วนระหว่าง  C : H  ในแอลไคน์มากกว่าในแอลคีนและแอลเคน เมื่อเผาไฟแอลไคน์จึงทำให้เกิดเข่มามากกว่าแอลคีน (แอลเคนไม่เกิดเข่มา)

          สารตัวแรกในอนุกรมแอลไคน์ คือ C2H2 เรียกว่าอะเซติลีน (acetylene) หรือ อีไทน์ (ethyne) ลักษณะโมเลกุลเป็นเส้นตรงอยู่ในระนาบเดียวกันมุมระหว่างพันธะ  1800

          แอลไคน์ตัวที่ 2 คือ C3H4  เรียกว่า โพรไพน์ (propyne) หรือ methylacetylene

          การเรียกชื่อแอลไคน์

          ก. ชื่อสามัญ  ใช้เรียกชื่อแอลไคน์ในโมเลกุลเล็กๆ โดยเรียกเป็นอนุพันธ์ของอะเซทิลีน ให้โครงสร้างของอะเซทิลีนเป็นหลักและถือว่าส่วนที่ต่ออยู่กับ C  C เป็นหมู่แอลคิล การเรียกชื่อสามัญให้เรียกชื่อหมู่แอลคิลก่อนแล้วลงท้ายด้วยอะเซทิลีน  ตัวอย่างเช่น

          CHCH                           acetylene

          CHC-CH3                       methylacetylene

          CHC – CH2 - CH3             ethylacetylene

          CH3 - C C – CH3              dimethylacetylene
                         methylisopropylacetylene

          ข.  ชื่อ IUPAC  ใช้เรียกโมเลกุลที่ใหญ่และซับซ้อนได้ โดยใช้หลักการอย่างเดียวกับการเรียกชื่อแอลคีน แต่เปลี่ยนคำลงท้ายเป็น   -yne

          เลือกโครงสร้างหลักยาวที่สุดที่มีพันธะสามก่อน บอกตำแหน่งของพันธะสามด้วยเลขที่น้อยที่สุด หลังจากนั้นจึงจะพิจารณาส่วนอื่นๆ ที่มาต่อกับโครงสร้างหลัก

          ตารางแสดง ชื่อ IUPAC ของแอลไคน์บางชนิดที่โมเลกุลเป็นสายยาว

           

          จำนวนคาร์บอน

          สูตรโครงสร้าง

          สูตรโมเลกุล

          ชื่อ

          2

          3

          4

          5

          6

          7

          8

          CHCH

          CHC-CH3

          CHC – CH2 - CH3

          CHC – CH2 - CH2 - CH3

          CHC – (CH2)3 - CH3

          CHC – (CH2)4 - CH3

          CHC – (CH2)5 - CH3

          C2H2

          C3H4

          C4H6

          C5H8

          C6H10

          C7H12

          C8H14

          acetylene

          methylacetylene

          1-butyne

          1-pentyne

          1-hexyne

          1-heptyne

          1-octyne


          ไอโซเมอร์ของแอลไคน์

          แอลไคน์ที่มีคาร์บอนตั้งแต่ 4 อะตอมขึ้นไปจะสามารถเกิดไอโซเมอร์ได้ นอกจากนี้แอลไคน์ยังเป็นไอโซเมอร์กับไซโคลแอลคีนและไดอีนที่มีจำนวนคาร์บอนเท่ากันด้วย

          ตาราง แสดงไอโซเมอร์ของแอลไคน์

           

          จำนวนคาร์บอน

          สูตรโมเลกุล

          จำนวนไอโซเมอร์

          4

          5

          6

          C4H6

          C5H8

          C6H10

          2

          3

          7

          การเตรียมแอลไคน์

          1.dehydrohalogenation of alkylhalide โดยนำ alkyl dihalide ทำปฏิกิริยากับ  KOH หรือ NaOH  ในแอลกอฮอล์

          เช่น

          2.dehalogenation of tetrahalide โดยนำ tetrahalide ทำปฏิกิริยากับ  Zn

          เช่น

          3.การเตรียมอะเซทิลีน (C2H2) ในอุตสาหกรรม อาจจะทำได้หลายวิธี เช่น

          ก. การเตรียมจากก๊าซธรรมชาติซึ่งมี  CH4 อยู่เป็นส่วนใหญ่ นำ CH4 มาเผาภายใต้สภาวะที่กำหนด คือ อุณหภูมิประมาณ  15000 C ในบริเวณที่มีออกซิเจนจำกัดจะเกิดปฏิกิริยาได้  C2H2 ดังนี้

          6CH4  +  O2    2C2H2  +  2CO  +  10H2

          จะได้  C2H2  8%   CO  26%    H2  55%  โดยประมาณ  ที่เหลือเป็นก๊าซอื่นๆ  เช่น CO2 ซึ่งจะแยก C2H2 ออกได้โดยใช้อะซิโตนดูดออกไป (CO และ H2  สามารถใช้เป็นเชื้อเพลิง ตัวรีดิวซ์หรือใช้เตรียม CH3OH ได้)

          ข. เตรียมจากปฏิกิริยาระหว่าง CaC2  กับ  H2O

          โดยเริ่มต้นเตรียม CaC2  จากการเผาหินปูน (CaCO3) กับ C

          CaCO3 + 4C   CaC2  +  3CO

          CaC2  + 2H2O  ®  Ca(OH)2  +  C2H2

          สมบัติทางกายภาพของแอลไคน์

          1.เป็นโมเลกุลโคเวเลนต์ไม่มีขั้ว

          2.แอลไคน์ที่มีขนาดโมเลกุลเล็กๆ เป็นก๊าซมีกลิ่นเฉพาะตัว ไม่มีสี

          3.ไม่ละลายน้ำ แต่ละลายในตัวทำละลายไม่มีขั้ว เช่น เบนซีน โทลูอีน

          4.มีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ

          5.จุดเดือดและจุดหลอมเหลวต่ำ เพราะแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลน้อย สำหรับแอลไคน์ที่คาร์บอนต่อกันเป็นสายยาว จุดเดือดจะเพิ่มขึ้นเมื่อมวลโมเลกุลเพิ่มขึ้น

          6.จุดเดือดของแอลไคน์สูงกว่าของแอลคีนและแอลเคนที่มีคาร์บอนเท่ากัน และมีโครงสร้างลักษณะเดียวกัน โดยมีลำดับจุดเดือดเป็นดังนี้

          จุดเดือด :  แอลไคน์  >  แอลเคน   >  แอลคีน

           

          ตาราง แสดงสมบัติบางประการของแอลไคน์

           

          สูตรโครงสร้าง

          ชื่อ

          จุดเดือด(0C)

          จุดหลอมเหลว

          (0C)

          ความหนาแน่น (g/cm3)

          CHCH

          CHC-CH3

          CHC – CH2 - CH3

          CHC – CH2 - CH2 - CH3

          CHC – (CH2)3 - CH3

          CHC – (CH2)4 - CH3

          CHC – (CH2)5 - CH3

          CHC – (CH2)6 - CH3

          CHC – (CH2)7 - CH3

          CH3CCCH3

          CH3CCCH2CH3

          CH3CCCH2CH2CH3

          acetylene

          propylene

          1-butyne

          1-pentyne

          1-hexyne

          1-heptyne

          1-octyne

          1-nonyne

          1-dectyne

          2-butyne

          2-pentyne

          2-hexyne

          -75

          -23

          9

          40

          72

          100

          126

          151

          182

          27

          55

          84

          -82

          -101.5

          -122

          -98

          -124

          -80

          -70

          -65

          -36

          -24

          -101

          -92

          -

          -

          -

          0.694

          0.719

          0.733

          0.747

          0.763

          0.770

          0.694

          0.714

          0.730


          ตาราง เปรียบเทียบจุดเดือดของแอลเคน แอลคีนและแอลไคน์ที่มีจำนวนอะตอมของคาร์บอนและโครงสร้างโมเลกุลเหมือนกันบางชนิด

           

          สูตรโครงสร้าง

          จุดเดือด (0C)

          CH3 - CH2 - CH2 - CH3

          CH= CH2 - CH2 - CH3

          CH C – CH- CH3

          0

          -6

          8

          CH3 - CH2 - CH2 -CH2 -  CH3

          CH= CH2 - CH2 - CH2 - CH3

          CH C – CH- CH2 - CH3

          36

          26

          39

           

          28

          20

          29


          ปฏิกิริยาเคมีของแอลไคน์

          แอลไคน์มีพันธะสามซึ่งเป็นสารประกอบไม่อิ่มตัว จึงเกิดปฏิกิริยาการเติมคล้ายแอลคีน

          ปฏิกิริยาของแอลไคน์ที่สำคัญ ได้แก่

          1. ปฏิกิริยาการเผาไหม้  ถ้าเผาไหม้ในบรรยากาศปกติหรือในบริเวณที่มี  O2 น้อยจะให้เขม่า (มากกว่าแอลคีน) แต่ถ้าเผาในบริเวณที่มีออกซิเจนมากเกินพอ จะไม่ให้เขม่าเมื่อเกิดปฏิกิริยาสมบูรณ์จะได้  H2O และ CO2 ซึ่งเขียนเป็นสมการทั่วไปเหมือนแอลเคนและแอลคีน

          2. ปฏิกิริยาการเติม จะเกิดที่บริเวณพันธะสาม (เหมือนกับแอลคีนซึ่งเกิดที่พันธะคู่)

          ก. ปฏิกิริยาการเติมไฮโดรเจน (hydrogenation)  โดยมี  Pt, Ni, หรือ Pd  เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาจะได้ผลิตภัณฑ์เป็นแอลคีนหรือแอลเคนตามปริมาณของ H2  ที่ใช้  ถ้า  1  โมลของแอลไคน์รวมตัวกับ  H2  1  โมลจะได้แอลคีน แต่ถ้าใช้  H2  โมล จะได้แอลเคน

          - CC -   +   H2   - CH = CH -     - CH2 - CH2 -

          แอลไคน์                             แอลคีน                              แอลเคน

          หรือ

          - CC -   +   2H2       - CH2 - CH2 -

          แอลไคน์                                   แอลคีน

          เช่น

          CHCH  +  H2  CH2 = CH2       CH3 - CH3

          CH3 - CCH  +  H2  CH3 -CH = CH2     CH3 -CH2 - CH3

          ข. ปฏิกิริยาการเติมเฮโลเจน (halogenation)

          เฮโลเจนที่ใช้ (X2)  ได้แก่ Cl2  และ  Br2

          ปฏิกิริยานี้ไม่ต้องใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาหรือไม่ต้องใช้แสงสว่างเข้าช่วย และไม่มีก๊าซ HX เกิดขึ้น ผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้น ขึ้นอยู่กับปริมาณของแอลไคน์และเฮโลเจน

          ถ้าใช้  Cl2  เรียกว่า คลอรีเนชัน (chlorination)

          ถ้าใช้  Br2  เรียกว่า โบรมิเนชัน (bromination)

          ตัวอย่างเช่น

          ปฏิกิริยาโบรมิเนชัน (Br2/CCl4) ใช้ทดสอบแอลไคน์ได้ โดยดูจากการฟอกสีของ Br2/CCl4 ซึ่งเกิดขึ้นได้ทั้งในที่มืดและสว่าง รวมทั้งไม่มีฟองก๊าซ  HBr  เกิดขึ้น ลักษณะของปฏิกิริยาจะเหมือนกับแอลคีน แต่ใช้ Br2/CCl4  เป็น  2  เท่าของแอลคีน  เช่น

          แอลคีน

          แอลไคน์

          ค. ปฏิกิริยาการเติม HX

          เช่น

          ง.  ปฏิกิริยาการเติมน้ำ โดยใช้  HgSO4  และ H2SO4  เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา

          เช่น

          3. ปฏิกิริยาออกซิเดชัน โดยแอลไคน์ฟอกจางสีของ  KMnO4  ได้

          4. reaction of terminal alkyne

          แอลไคน์ที่มีโครงสร้างเป็น  R – C = CH คือพันธะสามอยู่ปลายสุดของโมเลกุล จะทำปฏิกิริยากับโลหะบางชนิดได้  เช่น

                      5. ปฏิกิริยาการเกิดโพลิเมอร์  เช่น

          ประโยชน์ของแอลไคน์

          ส่วนใหญ่เป็นประโยชน์ของอะเซทิลีน (C2H2) ดังนี้

          1.ใช้ C2H2 เป็นเชื้อเพลิงโดยผสมกับ O2 เรียกว่า  Oxyacetylene  ให้ความร้อนสูงมาก (อุณหภูมิประมาณ  3000 0C )  จึงใช้ในการเชื่อมโลหะ

          2.ใช้ C2H2 เป็นสารตั้งต้นในการเตรียมสารอื่นๆ เช่น

          ก. เตรียมพลาสติก polyvinyl chloride (P.V.C) , polyvinyl ether, polyvinyl acetate

          ข. เตรียม acetylene tetrachloride (C2H2Cl4)  และ  trichloroacetylene หรือ trilene (C2HCl3)  ซึงใช้ประโยชน์ในการซักแห้ง

          ค. เตรียมสารอื่นๆ  เช่น acetaldehyde, acetone และ acetic acid

          ง.  ใช้เร่งการออกดอกของพืชบางชนิด เช่น สับปะรด

           

           

           

          สารประกอบไฮโดรคาร์บอนแบบวง

          สารประกอบไฮโดรคาร์บอนแบบวงหรืออะลิไซคลิค ไฮโดรคาร์บอนเป็นสารที่คาร์บอนต่อกันเป็นวง อาจเป็นสามเหลี่ยม สี่เหลี่ยม ห้าเหลี่ยม หรือหกเหลี่ยม แบ่งออกเป็น

          ก. ไซโคลแอลเคน (CnH2n)  ซึ่งเป็นสารอิ่มตัว

          ข.  ไซโคลแอลคีน  (CnH2n – 2)  ซึ่งเป็นสารไม่อิ่มตัว

          ค.  ไซโคลแอลไคน์ (CnH2n – 4)  ซึ่งเป็นสารไม่อิ่มตัว

          เมื่อ  n  =  3,  4, 5,…..

          จากสูตรทั่วไปจะพบว่า

          ก.  ไซโคลแอลเคน  และแอลคีน มีสูตรโมเลกุลเหมือนกัน จึงเป็นไอโซเมอร์กัน

          ข.  ไซโคลแอลคีน แอลไคน์และไดอีน มีสูตรโมเลกุลเหมือนกัน จึงเป็นไอโซเมอร์กัน

          สารตัวแรกของไซโคลแอลเคนคือ  C3H6  เรียกว่า ไซโคลโพรเพน

          สารตัวแรกของไซโคลแอลคีนคือ C3H4  เรียกว่า  ไซโคลโพรพีน

          สารตัวแรกของไซโคลแอลไคน์คือ C3H2  เรียกว่า ไซโคลโพรไพน์

          การเรียกชื่อ

          ใช้หลักการเรียกชื่ออย่างเดียวกับแอลเคน แอลคีนและแอลไคน์เพียงแต่นำหน้าด้วยคำว่าไซโคล

          เช่น ก. CH3CH2CH2CH3    เรียกว่า  บิวเทน

          ข.  CH2=CHCH2CH3       เรียกว่า  บิวทีน

          สมบัติทางกายภาพ

          คล้ายกับสารประกอบไฮโดรคาร์บอนแบบโซ่เปิด เช่น เป็นโมเลกุลไม่มีขั้ว ไม่ละลายน้ำ ไม่มีสี ไม่นำไฟฟ้า มีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำทำให้ลอยน้ำได้ ละลายได้ดีในตัวทำละลายไม่มีขั้ว มีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวต่ำ ติดไฟได้ง่ายพวกที่อิ่มตัวจะไม่เกิดเขม่า พวกไม่อิ่มตัวจะเกิดเขม่า

          ตารางแสดง  สมบัติบางประการของสารประกอบไฮโดรคาร์บอนแบบวงบางชนิด

           

          จำนวนคาร์บอน

          สูตรโครงสร้าง

          ชื่อ

          จุดเดือด(0C)

          จุดหลอมเหลว (0C)

          3

           

          ไซโคลโพรเพน

          -32.7

          -127.6

          4

           

          ไซโคลบิวเทน

          12.0

          -50.0

          5

           

          ไซโคลเพนเทน

          49.2

          -93.9

          6

           

          ไซโคลเฮกเซน

          80.7

          6.5

          7

           

          ไซโคลเฮปเทน

          118

          -

          8

           

          ไซโคลออกเทน

          149

          -

          5

           

          ไซโคลเพนทีน

          44.2

          -135.0

          6

           

          ไซโคลเฮกซีน

          83.0

          -103.5


          ปฏิกิริยาเคมีของไฮโดรคาร์บอนแบบวง

          คล้ายกับไฮโดรคาร์บอนแบบโซ่เปิด เช่น ไซโคลแอลเคนกับแอลเคน และไซโคลแอลคีนคล้ายกับแอลคีน

          1.  ปฏิกิริยาการเผาไหม้ การเผาไหม้ไซโคลแอลเคนจะไม่เกิดเขม่า แต่ไซโคลแอลคีนและไซโคลแอลไคน์ เกิดเขม่า เขียนสมการได้ดังนี้

          2. ปฏิกิริยาการแทนที่  เกิดคล้ายกับไซโคลแอลเคน

          เช่น

          ถ้าเป็นโมเลกุลเล็กๆ เช่น ไซโคลโรเพนและไซโคลบิวเทน เมื่อเกิดปฏิกิริยาวงของคาร์บอนจะแตกออกเช่น

          3. ปฏิกิริยาการเติม เกิดขึ้นกับไซโคลแอลคีนและไซโคแอลไคน์  เช่น

          ปฏิกิริยาอื่นๆ ก็เป็นเช่นเดียวกันกับไฮโดรคาร์บอนแบบโซ่เปิด เช่น ไซโคลแอลเคนไม่ฟอกสี KMnO4  แต่ไซโคลแอลคีนฟอกสี  KMnO4  เป็นต้น

          ตัวอย่างการเรียกชื่อ

           

          โครงสร้าง

          ชื่อ

            ไซโคลเพนไทน์
            2,3-ไดเมทิลไซโคลเฮกซีน
            เอทิลไซโคลเฮกเซน
            4-เมทิลไซโคลเพนไทน์

          อะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน เป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัวประเภทหนึ่ง มีโครงสร้างหลักเป็นวงเบนซีน (benzene ring)อะโรมาติกไฮโครคาร์บอน (aromatic hydrocarbon)

          ภายในวงเบนซีน จะมีคาร์บอน  6  อะตอมต่อกันเป็นวง โดยมีพันธะเดี่ยวและพันธะคู่สลับกันไป

          อะโรมาติก ไฮโดรคาร์บอนตัวแรกคือ เบนซีน (benzene) ซึ่งมีสูตรโมเลกุลเป็น C6H6  และมีสูตรโครงสร้างดังนี้

          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

           

           

          1,4-ไดเอทิลเบนซีน

          -

          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 และได้H2O  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 1แห่ง พันธะสามอย่างน้อย1 แห่ง พันธะคู่อย่างน้อย 3แห่ง
          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

           

          ประโยชน์ของสารอะโรมาติก

          ตัวอย่างเช่น