Embed Size (px)
Citation preview
1
กรดคารบอกซลก (Carboxylic acid)
2
โครงสราง
Ar C OH
O
R C OH
O
H C OH
O
CH3
C OH
O
C OH
O
C OH
O
NO2
C OH
O
•หมคารบอกซล (carboxylic group) -COOH
•สตรทวไป CnH
2nO
2
C
O
O
H
sp2-C
sp2-O
~120o
~120o +
3
การเรยกชอกรดคารบอกซลก (carboxylic acid)
• ชอสามญ
– มกเรยกตามแหลงทมา ลงทายดวย -ic acid – บอกต าแหนงหมแทนทดวย a, b, g,
C
O
OHCH2CH
3CH
2CH
2
abg
C
O
OHR
4
C
O
OHCH3
acetic acid
C
O
OH
benzoic acid
C
O
OHHC
O
OHCH3CH
2CH
2
C
O
OHCH
CH3
CH3CH
2
formic acid butyric acid
a-methylbutyric acid
abg
C
O
OHCH3CH
2CH
2CH
2
valeric acid
isovaleric acid
C
O
OHCH2
CH
CH3
CH3
C
O
OH
OHsalicylic acid
5
• ชอ IUPAC
– สายโซคารบอนยาวทสดและมหม -COOH เปนชอสายโซหลก alkanoic acid โดยหม -COOH อยต าแหนงท 1 เสมอ
C
O
OHCH3
ethanoic acid
C
O
OHHC
O
OHCH3CH
2CH
2
C
O
OHCH
CH3
CH3CH
2
methanoic acid butanoic acid
2-methylbutanoic acid
6
COOH
cyclohexanecarboxylic acid
HOOCCH2CH2COOH
butanedioic acid
– หม -COOH แทนทบนวงเรยกชอวงตอดวย -carboxylic acid – สารทมหม -COOH 2 หม ลงทายชอดวย -dioic acid
7
COO
sodium benzoate
Na+-
HCOO NH4+
ammonium formate
CH COO
Br
BrCH2
K+-
potassium 2,3-dibromopropanoate
-
– เกลอของกรดคารบอกซลก เรยกสวน anion ตามชอกรดโดยเปลยน -ic acid เปน -ate
8
– ชอหม acyl เรยกตามชอกรดโดยเปลยน -ic acid เปน -yl C
O
R
C
O
CH3
ethanoyl group
acetyl group
C
O
HC
O
CH3CH
2CH
2
methanoyl group
formyl group
butanoyl group
butyryl group
C
O
benzoyl group
9
สมบตทางกายภาพ •จดเดอด
MW จดเดอด (oC)
CH3CH2COOH 74
141
CH3CH2CH2CH2OH 74 118
– กรดคารบอกซลกมจดเดอดสงกวาแอลกอฮอลเพราะม
พนธะไฮโดรเจนระหวางคโมเลกล 2 พนธะเกดเปน
cyclic dimer
CH3
C
O
O
H
CH3
C
O
O
H
10
•การละลาย – กรดคารบอกซลกทมมวลโมเลกลต า (C1-C4) ละลายน าไดเพราะเกดพนธะไฮโดรเจนกบน า
– กรดคารบอกซลกทม C มากกวา 6 อะตอมไมละลายน า – ละลายในตวท าละลายอนทรยทวไป
CH
3C
O
O
H
H
OH
H
O
H
11
•กลน
– กรดคารบอกซลก C1-C3 กลนฉน แสบจมก
– กรดคารบอกซลก C4-C6 กลนเหมน
– กรดคารบอกซลกโมเลกลใหญมกลนนอยลงเพราะการ
ระเหยเปนไอนอยลงทอณหภมหอง
12
การเตรยมกรดคารบอกซลก
1. ปฏกรยา oxidation ของ 1o alcohol หรอ aldehyde
C
O
R H
H
H
หรอ
1o alcohol aldehyde
C H
O
RK
2Cr
2O
7/H+KMnO
4C OH
O
R
carboxylic acid
หรอ
CH3(CH
2)4
C
O
OHCH3(CH
2)4
CH2OH
CH3C
O
OHCH3CH
2OH
K2Cr
2O
7/H+
KMnO4
CH3C
O
OHK
2Cr
2O
7/H+
CH3C
O
H
กรดคารบอกซลกทไดมจ านวน C เทากบสารตงตน
13
2. ปฏกรยา oxidation ของ alkylbenzene
KMnO4R C OH
O
หรอ K2Cr
2O
7/H+
KMnO4CH
2CH
3 C OH
O
KMnO4CH
2CH
3Br C OH
O
Br
CH3
CH3 COOH
COOHK
2Cr
2O
7/H+
14
3. ปฏกรยา carbonation ของ Grignard reagent
R X
Ar X
Mg
etherR MgX
CO2
R COOMgXH
+
R COOH
C Cl
CH3
CH3
CH3
Mg
ether
CO2
H+C MgCl
CH3
CH3
CH3
1.
2.C
CH3
CH3
CH3
COOH
ClCH3
Mg
ether
CO2
H+
1.
2.MgClCH
3CH
3COOH
กรดคารบอกซลกทไดมจ านวน C มากกวาสารตงตน 1 อะตอม
15
4. ปฏกรยา hydrolysis ของ nitrile
R X NaCN
SN2R CN
H2O, H+
R COOH
H2O, OH-
R COO- R COOHH+
1o, 2o RX
CH3Cl CH
3COOH
CH3
CN COOH
CH3
NaCN H+
H2SO
4
heat
CH3CN
H2O,
CH3CH
2CH
2Br CH
3CH
2CH
2COO-
NaCN
H+
CH3CH
2CH
2CN
H2O, OH-
CH3CH
2CH
2COOH
กรดคารบอกซลกทไดมจ านวน C มากกวาสารตงตน RX 1 อะตอม
16
ปฏกรยาของกรดคารบอกซลก
COHR
O
+ OH2
COR
O
+ H3O+
carboxylate ion
1. Salt formation, acidity
C OHCH3(CH
2)
10
O
+ NaOH +C OCH3(CH
2)
10
O
Na+
OH2
+ NaHCO3
+Na+
OH2C OH
O
+C O
O
CO2
17
COR
O
COR
O
carboxylate ion
COR
O-
resonance form
Carboxlylate ion เสถยรเพราะม resonance
18
C
O
G
O
-
C
O
G
O
-
•ผลของหมแทนทตอความเปนกรด
หมดงอเลกตรอน ท าให anion เสถยรขน ความเปนกรดเพม
หมใหอเลกตรอน ท าให anion ไมเสถยร ความเปนกรดลด
Ka =[RCOO-][H+]/[RCOOH]
Ka
HCOOH 17.7 *10-5
CH3COOH 1.8 *10-5
ClCH2COOH 136.0 *10-5
C
O
H
O
C
O
CH
2
O
ClC
O
CH3
O
- --
19
COHR
O
CR
O
z
2. Conversion into functional derivatives
acid derivatives
Z = -Cl acid chloride
= -OR’ ester
= -NH2 amide
20
COHR
O
CClR
OSOCl2
PCl3
PCl5
acid chloride
or
or
2.1. Acid chlorides
C OHCH3(CH
2)
10
O
C ClCH3(CH
2)
10
O
C OH
O
C Cl
O
SOCl2
PCl3
C OHCH3
O
C ClCH3
O
SOCl2
+
+
+
21
2.2. Esters
COHR
O
CClR
OSOCl
2
R'-OHC
OR'R
OH
+
H OH
COHR
OR'-OH
COR'R
O
+ +
ester
Reactivity
R’OH 1o > 2o (> 3o)
RCOOH HCOOH>CH3COOH>RCH2COOH>R2CHCOOH
22
C OH
O
C OCH3
O
CH3OH
C OHCH3
O
H+
H OH
CH2OH
H+
C OCH3
O
CH2
H OH
CCl(CH
3)3C
OSOCl
2
COH(CH
3)3C
OC
2H
5-OH
COC
2H
5(CH
3)
3C
O
+
+
+
+
23
2.3. Amides
SOCl2
COHR
O
CClR
O
acid chloride
NH3
CNH
2R
O
amide
ถาใช carboxylic acid ท าปฏกรยากบ ammonia โดยตรงจะเกดเกลอ RCOO-NH4+
C OH
O
C NH2
O
CCl(CH
3)
3C
OSOCl
2
COH(CH
3)
3C
ONH
3
CNH
2(CH
3)
3C
O
1. SOCl2
2. NH3
CClCH
3
OSOCl
2
COHCH
3
ONH
3
CNH
2CH
3
O
24
COHR
O
+ CH2N
2 COR
O
CH3
+ N2
methyl ester
3. ปฏกรยากบ diazomethane (CH2N
2)
C OHn-C17
H35
O
+ CH2N
2+C OCH
3(CH
2)
16
O
CH3
N2
+ CH2N
2+C OH
O
C O
O
CH3
N2
CO-HR
O
+ CH2
N+
NC
OR
O
CH3
+ N2
COR
O
+ CH3
N+
N
25
COHR
O
CH2
OHROH
2 1o alcohol 2.
LiAlH4
1.
4. ปฏกรยา reduction
C OHn-C17
H35
O
CH2OHCH
3(CH
2)16
C OH
O
CH3
CH2OHCH
3OH
22.
LiAlH4
1.
OH22.
LiAlH4
1.
26
CHR COOH
XOH2
a-haloacid
2.
R CH2COOH
X2, P1.
5. ปฏกรยาแทนทบนหม alkyl หรอ aryl ของกรดคารบอกซลก
5.1 a-halogenation ของ aliphatic acid
CH2
COOHClCH3COOH
Cl2, P Cl
2, P
CH COOHCl
Cl
Cl2, P
C COOHCl
Cl
Cl
CH2COOHCH
CH3
CH3
Br2, P
CH COOHCH
CH3
CH3 Br
27
5.2 ring substitution ของ aromatic acid
electrophilic aromatic substitution
-COOH deactivating, m- director group
O2N
COOHCH
3CH
2Cl
AlCl3
COOHCOOH
CH3CH
2
H2SO
4
HNO3
