403221เคมอนทรย แอลเคนและไซโคล อลเคน แ ผศ ดร วราภรณ พาราสข

403221เคมอนทรย แอลเคนและไซโคล อลเคน แ ผศ. ดร. วราภรณ พาราสข ภาควชาเคม คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยเกษตรศาสตร 403221 -alkane 1

โครงสรางของ แอลเคน • สารประกอบไฮโดรคารบอนอมตว • สตรทวไป Cn. H 2 n+2 โดย n เปนเลขจำนวนเตม 1, 2, 3 • คารบอนทกอะตอม เปน sp 3 -C • โครงสรางแบบโซตรง (straight chain) และโซกง (branched chain( • โครงสรางของสายโซคารบอนเปนแบบ zig-za 403221 -alkane 2

• ตวอยางสารประกอบ แอลเคน • constitutional isomer (structural isomer( 403221 -alkane 3

แหลงกำเนดและประโยชน 403221 -alkane 4

สมบตทางกายภาพ • สถานะ ทอณหภมหอง 1 บรรยากาศ และความดน – แอลเคนโซตรงทมคารบอน 1 -4 อะตอม กาซ – แอลเคนทมคารบอน 5 -17 อะตอม ของเหลว – แอลเคนทมคารบอนมากกวา 18 อะตอม ของแขง • ความหนาแนน 403221 -alkane 5

• จดเดอด – เพมขนตามจำนวนคารบอน • เพราะโมเลกลขนาดใหญจะมแรงยดเหน ยวระหวางโมเลกลมากกวาโมเลกลขนาด เลก – แอลเคนโซกงมจดเดอดตำกวา แอลเคนโซตรงทมคารบอนเทากน • โมเลกลของ แอลเคนโซกงจะมขนาดโมเล กลกระทดรดกวาโซตรง ทำใหพนทผวสมผสระหวางโมเล กลนอยลง แรง van de Waals ซงเปนแรงระหวางโมเลกลจงนอยลง 403221 -alkane 6

403221 -alkane 7

• จดหลอมเหลว – มแนวโนมเพมขนตามจำนวนอ ะตอมคารบอน • การละลาย – แอลเคนเปนสารประกอบไมมขวจ งไมละลายนำ – ละลายในตวทำละลายไมมขวเช น ether, benzene 403221 -alkane 8

but ane pentane • แอลเคนทมหม CH 2เพมขนหรอลดล งทละหมเรยกวา homologous series • แอลเคนท เปนสมาช กใน homologous series เรยก วา homologs 403221 -alkane 9

Conformations ของแอลเคน • การจดเรยงตวขอ งอะตอมหรอหมทต างกนเนองจาก การหมนรอบพนธะเดยว 403221 -alkane 10

• Stagger conformation เปน conformation ทเสถยรทสด q = dihedral angle มมระหวางพ นธะ C-H ของ C อะตอมหนาก บ C อะตอมหลง Saw horse Newman Projection 403221 -alkane 11

• Eclipsed conformation Saw horse Newman Projection 403221 -alkane 12

Newman projection แทนอะตอมหนา ท อยใกลตา แทนอะตอมหลงทอยไกลตา 403221 -alkane 13

Conformations ของแอลเคน 403221 -alkane 14

การเตรยม แอลเคน . 1 Hydrogenation ของแอลคน 403221 -alkane 15

. 2 Reduction ของแอลคล เฮไลด 2. 1 reduce ดวยโลหะ และ กรด 403221 -alkane 16

2. 2 hydrolysis ของ Grignard reagent 403221 -alkane 17

. 3 Corey-House synthesis ใช lithium dialkylcuprate 403221 -alkane 18

จำนวน C ในผลตภณฑมากกวาสา รตงตน 403221 -alkane 19

. 4ปฏกรยา Wurtz จำนวน C ในผลตภณฑเปน 2 เทาของสารตงตน 403221 -alkane 20

ปฏกรยาของ แอลเคน . 1 Halogenation ถา แอลเคนม H มากกวา 1 ชนดจะไดผลตภณฑมากก วา 1 ชนดดวย 403221 -alkane 21

กลไกปฏกรยา ขน เรม ปฏกรยา (initiation step( ขนดำเนนปฏกรยา (propagation step ขนสนสดปฏกรยา (termination step 403221 -alkane 22

• ชนดของผลตภณฑ แอลคล เฮไล ด R-X ขนกบชนดของ alkyl radical ทเกดในขน ดำเนน ปฏกร ยา • alkyl radical ทเสถยรเกดขนมากกวา • ลำดบเสถยรภาพของ radical 3 o > 2 o > 1 o > • CH 3 403221 -alkane alkyl 23

403221 -alkane 24

. 2ปฏกรยา combustion . 3ปฏกรยา cracking pyrolysis หรอ 403221 -alkane 25

โครงสรางของไซโคลแอลเคน • สารประกอบไฮโดรคารบอนอมตว งมโครงสรางเปนวง • สตรทวไป Cn. H 2 n โดย n เปนเลขจำนวนเตม 1, 2, 3 • คารบอนทกอะตอม เปน sp 3 -C 403221 -alkane ซ 26

สมบตทางกายภาพ • คลายกบ แอลเคน • ไซโคล แอลเคนทมจำนวนอะตอ มคารบอนเทากบ แอลเคนจะมจ ดเดอดและความหนาแนนสงกว า 403221 -alkane 27

เสถยรภาพของวง • พจารณาจากคา heat of combustion • ไซโคล เฮกเซนเสถยรทสด • ไซโคล โปรเปน และไซโคล เทน บว ม ความเสถยรตำ – โครงสรางของวงม ความเครยดวง (ring strain( – ความเครยดวง (ring strain) ประกอบดวย 403221 -alkane 28

angle strain • คารบอน sp 3 มมมพนธะ 109. 5 o • ไซโคล โปรเปนและไซโคล บว เทน มมมพนธะภายในวงเ ปน 60 o และ 90 o • พลงงานทสงขนเ นองจากความแตกตาง ของมมนเรยกวา 403221 -alkane มมเครยด (angle 60 o 90 o 29

torsional strain • พนธะ C-H ในไซโคล โปรเปน อยในแนวซอนทบกน (eclipsed ( • ทำใหไซโคล โปรเปนมพ ลงงานสง ข นกวาโมเล กลทวไปซงสามารถจ ดเรยงพนธะในลกษณ ะทไมซอนกน 403221 -alkane (stagger( 30

Conformations ของไซโคล เฮกเซน • ไซโคล เฮกเซนเสถยรทสดเมอ เทยบกบสารประกอบไซโคล แอลเคน อนๆ • วงหกเหลยมแบนราบมมมพนธ ะภายในวง120 o ซงตางจากมม 109. 5 o ของคารบอน sp 3 คอนขางมาก • โครงสรางของวงไซโคล เฮกเซนเปน non planar • คารบอนทง 6 403221 -alkane 31

• Chair Conformation ของไซโคล เฮกเซน Axial hydrogen Equatorial hydrogen Chair conformation เปน conformation เสถยรทสด Newman projection 403221 -alkane 32

• Boat Conformation ของไซโคล เฮกเซน Flagpole interaction Newman projection 403221 -alkane 33

Chair conformation Boat conformation 403221 -alkane 34

Chair conformation เสถยรทสดเพราะ • มมพนธะระหวางคารบอนเปน • ทกพนธะอยในตำแหนง 109. 5 o stagger Boat conformation มพลงงานสงเพราะ • มพนธะอยในลกษณะซอนกนแบบ eclipsed ทำใหม torsional strain สง • อะตอมไฮโดรเจนบนคารบอนอะตอมท เกดแรงผลก 1 และ 4 van de Waals ซงเรยกวา flagpole interaction 403221 -alkane 35

ไอโซเมอร เชงเรขาคณต (geometric isomer( • พนธะในไซโคลแอลเคนเปนพนธะท ไมสามารถหมนไดอยางอสระ • ถามหมแทนทในวง 2 หม จะมไอโซ เมอร เชงเรขาคณตไดค อ – cis- หมแทนททง 2 หมชไปดานเดยวกนของระนาบว ง 403221 -alkane – trans- หมแทนททง 2 36

cis -1, 2 -dimethylcyclopentane trans- 1, 2 -dimethylcyclopentane 403221 -alkane 37

การเตรยมไซโคลแอลเคน • วธทดดแปลงจากปฏกรยา Wurtz reaction 403221 -alkane 38

• hydrogenation ของไซโคล อลคน แ 403221 -alkane 39

• การสงเคราะห Simmons-Smith – วธนใชในการเตรยมไซโคล นจากแอลคน 403221 -alkane โปรเป 40

ปฏกรยาของไซโคลแอลเคน • ไซโคล แอลเคนวงขนาดใหญทำ ปฏกร ยาเหมอน แอลเคน • ไซโคล โปรเปน ไซโคลบวเทนทำปฏกรยาแตกตางจา กแอลเคน เพราะไมเสถยร ม ความเครยดวงสง 403221 -alkane 41

ปฏกรยาของไซโคลแอลเคน • Halogenation 403221 -alkane 42

• ปฏกรยาเปดวงของ ไซโคล บวเทน 403221 -alkane ไซโคล โปรเปน 43