บทที่ 15

กรดคารบอกซิลกิ

กรดคารบอกซิลิก (carboxylic acid) เปนสารอินทรียมีสูตรทั่วไปเปน R–COOH โดยมีหมู

คารบอกซิล (carboxyl group) ที่ประกอบดวยหมูคารบอนิลและหมูไฮดรอกซิลอยูที่อะตอมคารบอน

เดียวกันเปนหมูฟงกชัน หมูฟงกชันคารบอกซิลของกรดคารบอกซิลิกแสดงดังรูป

carboxyl group

กรดคารบอกซิลิกมีทั้งชนิดที่เปนกรดอะลิฟาติก (aliphatic acid) เชน กรดอะซีติกซึ่งมี

หมูอัลคิลเปน CH3– ที่สรางพันธะกับ COOH และชนิดที่เปนกรดอะโรเมติก (aromatic acid) ที่มีหมู

ที่มาเกิดพันธะกับ COOH เปนหมูอาริล (Ar-) เชน กรดเบนโซอิกที่มีหมูอาริลเปนหมูฟนิล (phenyl,

C6H5–, Ph) เปนตน โครงสรางแสดงดังรูป

acetic acid (aliphatic acid) benzoic acid (aromatic acid)

15.1 การเรียกชื่อกรดคารบอกซิลิก

การเรียกชื่อกรดคารบอกซิลิกสามารถเรียกได 2 แบบคือชื่อสามัญและชื่อ IUPAC ดังมี

รายละเอียดดังนี้

15.1.1 ชื่อสามัญ

กรดคารบอกซิลิกที่มีจํานวนคารบอนอะตอมไมมากนักจะพบทั่วไปในธรรมชาติ เชน

กรดอะซีติกในน้ําสม กรดฟอรมิกในมดหรือแมลง กรดบิวทีริกในเนยที่เหม็นหืน ชื่อกรดที่พบทั่วไปใน

ธรรมชาติมักเรียกดวยช่ือสามัญ ตัวอยางชื่อสามัญของกรดคารบอกซิลิกบางชนิดแสดงในตาราง 15.1

82

กรณีที่กรดคารบอกซิลิกมีหมูตาง ๆ มาแทนที่จะเรียกชื่อสามัญโดยใชอักษรกรีกเปน

ตัวบอกตําแหนงของการแทนที่นั้น โดยเริ่มจากอะตอมคารบอนที่อยูติดกับคารบอกซิลคารบอนเปน

ตําแหนงอัลฟา และเรียงตามลําดับดังรูป

ตัวอยางการเรียกชื่อสามัญของกรดคารบอกซิลิกที่มีหมูตาง ๆ มาแทนที่ เชน

- chloro – – methylvaleric acid , – dimethylbutyric acid

การเรียกชื่อสามัญของกรดอะโรเมติก (Ar-COOH) ที่มีหมูแทนที่ใหเรียกโดยถือวาเปน

อนุพันธของกรดเบนโซอิก (Ph–COOH) โดยบอกตําแหนงของหมูแทนที่ดวยคํานําหนา ไดแก คําวา

ortho (o-) meta (m-) และ para (p-) เมื่อหมูแทนที่อยูที่ตําแหนง 2, 3 และ 4 ของหมู –COOH

ตามลําดับ ดังตัวอยาง

COOH

OH

COOH

Cl

COOH

NH2

o – hydroxy benzoic acid m – chloro benzoic acid p – amino benzoic acid

ตาราง 15.1 ช่ือสามัญและชื่อ IUPAC ของกรดคารบอกซิลกิบางชนิด

α β

83

ชื่อสามัญ ชื่อ IUPAC อะตอมคารบอน สูตร

formic

acetic

propionic

acrylic

butyric

isobutyric

valeric

isovaleric

caproic

caprylic

capric

methanoic

ethanoic

propanoic

2 - propenoic

butanoic

2 - methylpropanoic

pentanoic

3 - methylbutanoic

hexanoic

octanoic

decanoic

1

2

3

3

4

4

5

5

6

8

10

HCOOH

CH3COOH

CH3CH2COOH

CH2 = CH – COOH

CH3(CH2)2COOH

(CH3)2CHCOOH

CH3(CH2)3COOH

(CH3)2CHCH2COOH

CH3(CH2)4COOH

CH3(CH2)6COOH

CH3(CH2)8COOH

15.1.2 ชื่อ IUPAC

การเรียกชื่อ IUPAC ของกรดคารบอกซิลิก เริ่มตนดวยการเลือกโซอะตอมคารบอนที่

ยาวที่สุดเปนช่ือหลัก โดยชื่อหลักเรียกตามช่ือ IUPAC ของอัลเคนโดยตัด –e ตัวสุดทายของชื่ออัลเคน

นั้นออกแลวเติมคําลงทาย –oic acid แทน ชื่อ IUPAC ของกรดคารบอกซิลิกบางชนิดแสดงในตาราง

15.1

ในกรณีที่มีหมูแทนที่อยูในโมเลกุลการกําหนดตําแหนงอะตอมคารบอนใหเริ่มจาก

อะตอมคารบอกซิล (COOH) คารบอนใหเปนตําแหนงที่ 1 เสมอและเรียงถัดไปตามลําดับดังนี้

ตัวอยางการเรียกชื่อ IUPAC ของกรดคารบอกซิลิกที่มีหมูแทนที่ตําแหนงตาง ๆ

84

4 – hydroxybutanoic acid 3 – phenyl pentanoic acid

การเรียกชื่อ IUPAC ของกรดอะโรเมติกที่มีหมูแทนที่ ใหเรียกชื่อโดยถือวาเปน

อนุพันธของกรดเบนโซอิก โดยบอกตําแหนงของหมูแทนที่ดวยตัวเลขที่นอยที่สุด ดังตัวอยาง

benzoic acid 4 – aminobenzoic acid 2 – hydroxy benzoic acid

15.2 สมบัติทางกายภาพของกรดคารบอกซิลิก

1. จุดเดือด จุดเดือดของกรดคารบอกซิลิกสูงกวาจุดเดือดของแอลกอฮอล แอลดีไฮดหรือคีโตน

เมื่อมีมวลโมเลกุลเทากันหรือใกลเคียง การที่กรดคารบอกซิลิกมีจุดเดือดสูงมีผลมาจากการเกิดพันธะ

ไฮโดรเจนระหวาง 2 โมเลกุลของกรดคารบอกซิลิก (hydrogen–bonded dimer) เกิดเปนไดเมอรที่มี

เสถียรภาพสูง เพราะมีแรงยึดเหนี่ยวดวยพันธะไฮโดรเจนถึง 2 พันธะ สงผลใหมวลโมเลกุลของกรดมี

คาเปน 2 เทาของมวลโมเลกุลเดิมจึงทําใหมีจุดเดือดสูง ไดเมอรของกรดแสดงดังรูป

ไดเมอรของกรดอะซีติก

2. จุดหลอมเหลว โดยทั่วไปกรดคารบอกซิลิกที่มีคารบอนมากกวา 8 อะตอมจะเปนของแข็ง

ยกเวนกรดที่ไมอิ่มตัวหรือมีพันธะคู สําหรับกรดที่มีพันธะคูและมีโครงสรางแบบซิส (cis–isomer) จะมี

จุดหลอมเหลวต่ําที่สุดเชน กรดสเตียริกและกรดลิโนเลอิก ซึ่งมีคารบอน 18 อะตอมเทากัน พบวา

กรดสเตียริกเปนกรดอิ่มตัวมีจุดหลอมเหลวที่ 70 C สวนลิโนเลอิกเปนกรดไมอิ่มตัวมีพันธะคูและมี

โครงสรางแบบซิส มีจุดหลอมเหลวที่ -5 C เปนตน โครงสรางเคมีแสดงดังรูป

stearic acid linoleic acid

85

3. การละลาย กรดคารบอกซิลิกสามารถเกิดพันธะไฮโดรเจนกับน้ําได ดังตัวอยางการเกิดพันธะ

ไฮโดรเจนของกรดอะซีติกกับน้ําดังรูป ทําใหกรดที่มีมวลโมเลกุลต่ํา (คารบอนไมเกิน 4 อะตอม)

ละลายไดดีในน้ํา ถากรดมีอะตอมคารบอนเพิ่มขึ้นการละลายน้ําจะคอย ๆ ลดลง เมื่อมีคารบอน

มากกวา 10 อะตอมจะไมละลายน้ํา ขอมูลจุดหลอมเหลว จุดเดือดและการละลายน้ําของกรดคารบอก

ซิลิกบางชนิดแสดงในตาราง 15.2

กรดอะซีติกสรางพันะไฮโดรเจนกับน้ํา

กรดคารบอกซิลิกละลายไดดีในแอลกอฮอล เพราะเกิดพันธะไฮโดรเจนกับแอลกอฮอลได

เนื่องจากโมเลกุลแอลกอฮอลไมมีขั้วแตกตางกับโมเลกุลของน้ําซึ่งมีขั้วมาก ดังนั้นกรดที่มีโซคารบอน

ยาว ๆ จึงสามารถละลายในแอลกอฮอลไดดีกวาน้ํา โดยทั่วไปกรดคารบอกซิลิกละลายในตัวทําละลาย

ไมมีขั้วเชน คลอโรฟอรม เปนตน

ตาราง 15.2 จุดเดือด จุดหลอมเหลวและการละลายน้ําของกรดคารบอกซิลิกบางชนิด

ชื่อกรด อะตอมคารบอน จุดหลอมเหลว

(C)

จุดเดือด

(C)

การละลายนํ้า

(g/100 g H2O)

formic

acetic

propionic

butyric

valeric

caproic

benzoic

1

2

3

4

5

6

7

8

16.6

-21

-6

-34

-3

122

100.5

118

141

164

187

205

250

ละลาย

ละลาย

ละลาย

ละลาย

3.7

1.0

0.3

86

ที่มา : T.W.Graham Solomons and Craig B. Fryhle, Organic Chemistry, 9rd Edition, 2007,

John-Wiley & Sons, Inc.

15.3 ความเปนกรดของกรดคารบอกซิลิก

กรดคารบอกซิลิกแตกตัวไดในน้ําใหโปรตอนและคารบอกซิเลตไอออน คาคงตัวสมดุลของ

ปฏิกิริยานี้เรียกวา คาคงตัวการแตกตัวของกรด (acid dissociation constant) ใชตัวยอ Ka คา pKa

ของกรดมีคาเทากับ –log Ka การแตกตัวของกรดคารบอกซิลิกและแอลกอฮอลในน้ําแสดงดังสมการ

สมการการแตกตัวของกรดคารบอกซิลิกในน้ําแสดงดังรูป

carboxylic acid carboxylate ion

คาคงตัวการแตกตัวของกรดแสดงดังสมการ

การแตกตัวของแอลกอฮอลในน้ําแสดงดังรูป

alcohol alkoxide ion

คาคงตัวการแตกตัวของแอลกอฮอลแสดงดังสมการ

pKa ของกรดคารบอกซิลิกตาง ๆ มีคาประมาณ 5 ทําใหมีความเปนกรดมากกวา

สารอินทรียอื่น ๆ เชน แอลกอฮอลและฟนอล เปนตน แอลกอฮอลมีคา pKa ในชวง 16-18 เมื่อ

เปรียบเทียบกับกรดอะซีติกซึ่งมีคา pKa 4.74 หรือมีความเปนกรดมากกวาแอลกอฮอลประมาณสิบ

เทาทั้งนี้เพราะคารบอกซิเลตไอออนของกรดมีเสถียรภาพมากกวาอัลคอกไซดไอออนของแอลกอฮอล

เนื่องจากประจุลบสามารถเคลื่อนที่บนอะตอมออกซิเจนทั้ง 2 อะตอมได ดังรูป

87

carboxylic acid carboxylate ion

การแตกตัวของกรดและแอลกอฮอลเกี่ยวของกับการแตกพันธะระหวางออกซิเจนและ

ไฮโดรเจน (O–H) กรดคารบอกซิลิกใชพลังงานในการแตกพันธะต่ํากวาแอลกอฮอล คารบอกซิเลต

ไอออนที่เกิดขึ้นมีประจุลบบนอะตอมออกซิเจนทั้ง 2 อะตอมเทากัน แตอัลคอกไซดไอออนของ

แอลกอฮอลมีประจุลบบนออกซิเจนเพียงอะตอมเดียว ทําใหประจุลบในคารบอกซิเลตไอออนมี

เสถียรภาพมากกวาในอัลคอกไซดไอออน

ถามีหมูแทนที่ ที่มีสมบัติดึงอิเล็กตรอน (electron–withdrawing group) อยูบนโมเลกุล

ของกรดทําใหกรดคารบอกซิลิกมีความเปนกรดเพิ่มขึ้น และมีผลมากเมื่อหมูแทนที่นี้อยูที่ตําแหนง

อัลฟา นอกจากนี้ถามีหมูดึงอิเล็กตรอนเพิ่มมากขึ้นความเปนกรดจะสูงขึ้นดวย ดังนั้นคา Ka สูง คา pKa

จะลดลงตามลําดับ ดังตัวอยาง

CH3COOH < ClCH2COOH < Cl2CHCOOH < Cl3CCOOH

acetic acid chloroacetic acid dichloroacetic acid trichloroacetic acid

pKa = 4.75 pKa = 2.81 pKa = 1.29 pKa = 0.7

ระยะหางจากหมูคารบอกซิลของหมูแทนที่ก็มีผลตอความแรงของกรดดวย กรดที่มีหมู

แทนที่ที่ตําแหนงอัลฟาทําใหกรดมีความแรงมากที่สุด ถาหมูแทนที่อยูหางออกไปความแรงของกรดจะ

ลดนอยลงทําใหคา Ka ลดลง คา pKa ของกรดจะเพิ่มขึ้นตามลําดับ ดังตัวอยาง

2 – chlorobutanoic acid 3 – chlorobutanoic acid 4 – chlorobutanoic acid

pKa = 2.85 pKa = 4.05 pKa = 4.52 pKa = 4.82

15.4 เกลือของกรดคารบอกซิลิก

88

เกลือของกรดคารบอกซิลิกเกิดจากเบสแกดึงโปรตอนจากกรดคารบอกซิลิก และใหผลผลิตเปน

ไอออนคารบอกซิเลต (carboxylate ion) ไอออนบวกจากเบส และน้ํา และเมื่อเกิดการรวมตัวกัน

ระหวางไอออนคารบอกซิเลตกับไอออนบวกจะไดเกลือของกรดคารบอกซิลิกเชน เมื่อเบสแกคือ

โซเดียมไฮดรอกไซดจะดึงโปรตอนของกรดอะซีติกและใหผลผลิตเปนเกลือโซเดียมอะซีเตทดังสมการ

acetic acid sodium hydroxide sodium acetate

เนื่องจากกรดแร (mineral acid) เชน กรดไฮโดรคลอริกมีความแรงมากกวากรดคารบอกซิลิก

ดังนั้นถาเติมกรดแรลงในเกลือของกรดคารบอกซิลิกจะเกิดปฏิกิริยายอนกลับได ทําใหเกลือของกรด

คารบอกซิลิกเปลี่ยนไปเปนกรดคารบอกซิลิกเหมือนเดิม ดังสมการ

sodium acetate acetic acid

ในการเรียกชื่อเกลือของกรดคารบอกซิลิกนั้น ใหเรียกไอออนบวกกอนตามดวยชื่อไอออน

คารบอกซิเลต โดยเปลี่ยนคําลงทายช่ือกรดคารบอกซิลิกจาก –ic acid เปน –ate เชน

acetic acid sodium acetate benzoic acid sodium benzoate

15.5 การสังเคราะหกรดคารบอกซิลิก

วิธีการสังเคราะหกรดคารบอกซิลิกมีหลายวิธี สารตั้งตนในการสังเคราะหอาจเปนแอลกอฮอล

ชนิดปฐมภูมิหรืออนุพันธของกรดคารบอกซิลิก เปนตน ดังรายละเอียดตอไปนี้

15.5.1 ปฏิกิริยาออกซิเดชัน

สารอินทรียหลายชนิดเมื่อเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันจะใหผลผลิตเปนกรดคารบอกซิลิก

เชน แอลกอฮอลปฐมภูมิและแอลดีไฮด อัลคีนและอัลไคน เปนตน ปฏิกิริยาออกซิเดชันของ

สารอินทรียแตละชนิดมีดังนี้

89

15.5.1.1 ปฏิกิริยาออกซิเดชันของแอลกอฮอลปฐมภูมิและแอลดีไฮด

แอลกอฮอลปฐมภูมิและแอลดีไฮดเมื่อทําปฏิกิริยากับโซเดียมไดโครเมต

(Na2Cr2O7) ในกรดซัลฟวริก หรือใชโพแตสเซียมเปอรแมงกาเนตจะไดผลผลิตเปนกรดคารบอกซิลิก

ดังตัวอยาง

butanal butanoic acid

Ph - CH2

- CH2

- CH2

- OHNa

2Cr

2O

7, H

2SO

4 Ph - CH2

- CH2

- C - OH

O

3 – phenyl propanol 3 – phenyl propanoic acid

15.5.1.2 ปฏิกิริยาออกซิเดชันของอัลคีนและอัลไคน

อัลคีนและอัลไคนเมื่อทําปฏิกิริยากับโพแตสเซียมเปอรแมงกาเนตที่เขมขน

และรอน ทําใหพันธะคูของอัลคีนและพันธะสามของอัลไคนแตกสลายใหผลผลิตเปนกรดคารบอกซิลิก

ดังตัวอยาง

2 – pentene propanoic acid acetic acid

15.5.2 ปฏิกิริยาคารบอกซิเลชัน

เมื่อใชสารกรินยารดทําปฏิกิริยากับคารบอนไดออกไซดจะไดผลผลิตเปนเกลือ

แมกนีเซียมของกรดคารบอกซิลิก เมื่อเติมกรดเจือจางลงในเกลือแมกนีเซียมนี้จะไดผลผลติสดุทายเปน

กรดคารบอกซิลิก วิธีน้ีถาใชอัลคิลเฮไลดเปนสารตั้งตนเชน เอทิลโบรไมด ในการเตรียมสารกรินยารด

ดังตัวอยางจะไดผลผลิตที่มีคารบอนมากกวาสารตั้งตนเอทิลโบรไมด 1 อะตอม

90

ethyl bromide ethyl magnesium bromide

propionic acid

15.5.3 ปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส

ปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสหรือปฏิกิริยาการแยกสลายดวยน้ําของอนุพันธของกรด

คารบอกซิลิกจะไดผลผลิตคือ กรดคารบอกซิลิก ตัวอยางอนุพันธของกรดคารบอกซิลิกเชน

สารประกอบเอซิดเฮไลด สารประกอบเอซิดแอนไฮไดรด สารประกอบเอสเทอร สารประกอบอะไมด

และสารประกอบไนไตรล เปนตน ปฏิกิริยาเกิดจากโมเลกุลของน้ําหรือหมู –OH เขาทําปฏิกิริยากับ

คารบอนอะตอมของหมูคารบอนิล หรือเขาทําปฏิกิริยากับหมู –CN ของอนุพันธนั้น ๆ และไดผลผลิต

เปนกรดคารบอกซิลิก ดังตัวอยาง

propanenitrile propionic acid

propanamide propanoic acid

propanoyl chloride propanoic acid

ethanoic anhydride acetic acid acetic acid

91

methyl propanoate propanoic acid methnol

15.6 ปฏิกิริยาของกรดคารบอกซิลิก

ปฏิกิริยาสวนใหญของกรดคารบอกซิลิกเกิดจากหมู –OH ถูกแทนที่ดวยนิวคลีโอไฟลไดผลผลิต

เปนอนุพันธกรดคารบอกซิลิกหลายชนิด เชน เอสเทอร อะไมด เอซิดคลอไรด เอซิดแอนไฮไดรด

เปนตน นอกจากนี้หมูคารบอกซิลิกยังสามารถถูกรีดิวซใหผลผลิตสุดทายเปนแอลกอฮอลปฐมภูมิอีก

ดวย ปฏิกิริยาที่สําคัญของกรดคารบอกซิลิกมีดังนี้

15.6.1 ปฏิกิริยาการเกิดเกลือ

กรดคารบอกซิลิกสามารถทําปฏิกิริยาไดทั้งเบสแกและเบสออน เชน NaOH, Ca(OH)2,

NaHCO3, NH3 เปนตน ไดผลผลิตเปนเกลือของกรดคารบอกซิลิกซึ่งละลายไดดีในน้ํา เนื่องจากกรด

คารบอกซิลิกมีความเปนกรดสูงกวาแอลกอฮอลและฟนอล ปฏิกิริยาการเกิดเกลือแสดงดังตัวอยาง

acetic acid sodium hydroxide sodium acetate

15.6.2 ปฏิกิริยาการเกิดเอสเทอร

กรดคารบอกซิลิกเมื่อใหทําปฏิกิริยากับแอลกอฮอลโดยมีกรดเปนตัวเรงเชน กรด

ซัลฟวริก กรดไฮโดรคลอริก เปนตน ไดผลผลิตคือเอสเทอรเรียกปฏิกิริยานี้วาเอสเทอริฟเคชัน

(esterification) ผลผลิตของปฏิกิริยาเกิดจากหมู –OH ของกรดถูกแทนที่ดวยหมู –OR ของ

แอลกอฮอล มีสมการทั่วไปและตัวอยางดังนี้

acid alcohol ester

92

acetic acid ethanol ethylacetate

ปฏิกิริยาเอสเทอริฟเคชันผันกลับได ดังนั้นถาตองการใหไดผลผลิตมาก ๆ จึงตองเพิ่ม

ปริมาณแอลกอฮอล หรือกลั่นเอาเอสเทอรออกไปขณะทําปฏิกิริยา

15.6.3 ปฏิกิริยาการเกิดเอซิดคลอไรด

ปฏิกิริยาการเกิดเอซิดคลอไรด เมื่อใหกรดคารบอกซิลิกทําปฏิกิริยากับไทโอนิลคลอไรด

(thionyl chloride, SOCl2) จะใหผลผลิตเปนเอซิดคลอไรด ดังตัวอยาง

butanoic acid butanoyl chloride

ไทโอนิลคลอไรด เปนรีเอเจนตที่ดีที่สุดในปฏิกิริยาการเปลี่ยนกรดคารบอกซิลิกไปเปน

เอซิดคลอไรด เพราะใหผลผลิตอื่น ๆ ที่มีสถานะเปนแกสจึงไมปนเปอนกับผลผลิตหลักที่ตองการ

15.6.4 ปฏิกิริยาการเกิดเอซิดแอนไฮไดรด

เอซิดแอนไฮไดรดเกิดจากกรดคารบอกซิลิก 2 โมเลกุลทําปฏิกิริยากันที่อุณหภูมิสูงและ

สูญเสียโมเลกุลน้ําออกไป ดังตัวอยาง

propanoic acid propanoic anhydride

ถากรดคารบอกซิลิก 2 โมเลกุลไมเหมือนกันจะไดเอซิดแอนไฮไดรดผสม (mixed acid

anhydride) ดังตัวอยาง

benzoic acid acetic acid acetic benzoic anhydride

93

กรดคารบอกซิลิกสามารถทําปฏิกิริยากับเอซิดคลอไรดไดผลผลิตเปนเอซิดแอนไฮไดรด

ซึ่งปฏิกิริยาเกิดงายกวาปฏิกิริยาระหวางกรดคารบอกซิลิก 2 โมเลกุล ดังตัวอยาง

benzoic acid acetyl chloride acetic benzoic anhydride

15.6.5 ปฏิกิริยาการเกิดอะไมด

เมื่อใหกรดคารบอกซิลิกทําปฏิกิริยากับแอมโมเนีย อะมีนปฐมภูมิหรือทุติยภูมิจะได

สารประกอบอะไมดเปนผลผลิต ดังตัวอยาง

propanoic acid ammonia propanamide

butanoic acid methylamine N – methyl butanamide

pentanoic acid dimethylamine N, N – dimethyl pentanamide

15.6.6 ปฏิกิริยาการเกิดแอลกอฮอลปฐมภูม ิ

ถารีดิวซกรดคารบอกซิลิกดวยตัวรีดิวซที่แรงเชน ลิเทียมอะลูมิเนียมไฮไดรดจะได

ผลผลิตสุดทายเปนแอลกอฮอลปฐมภูมิ ดังตัวอยาง

94

phenylethanoic acid 2 - phenylethanol

LiAl[OC(CH3)3]3H (lithium aluminium tri (t – butoxy) hydride) เปนตัวรีดิวซ

ที่ออนกวา LiAlH4 สามารถรีดิวซเอซิดคลอไรดใหเปนแอลดีไฮดได ดังนั้นถาตองการเปลี่ยน

กรดคารบอกซิลิกเปนแอลดีไฮดสามารถทําไดโดยเปลี่ยนกรดคารบอกซิลิกใหเปนเอซิดคลอไรด แลว

รีดิวซเอซิดคลอไรดดวย LiAl[OC(CH3)3]3H ดังตัวอยาง

isobutyric acid isobutyryl chloride isobutyraldehyde

15.7 อนุพันธกรดคารบอกซิลิก

อนุพันธกรดคารบอกซิลิก (carboxylic acid derivative) มีหลายชนิดเชน เอซิดเฮไลด

เอซิดแอนไฮไดรด เอสเทอร อะไมดและไนไตรล เปนตน เปนสารประกอบที่เมื่อแยกสลายดวยกรด

หรือเบสแลวไดกรดคารบอกซิลิกกลับคืนมา ดังตัวอยางวิธีการสังเคราะหกรดคารบอกซิลิกจากอนพุนัธ

กรดคารบอกซิลิก รายละเอียดของอนุพันธกรดคารบอกซิลิกแตละชนิดมีดังนี้

15.7.1 เอซิดเฮไลด

เอซิดเฮไลดหรืออาจเรียกวาเอซิลเฮไลด (acyl halide) เปนอนุพันธกรดคารบอกซิลิกที่

ใชสังเคราะหสารประกอบเอซิลตาง ๆ ไดหลายชนิดเชน เอสเทอร อะไมด และเอซิลเบนซีน เปนตน

เอซิลเฮไลดที่รูจักกันดีและนํามาใชมากที่สุดคือเอซิลคลอไรด หรือนิยมเรียกวา เอซิดคลอไรด มี

โครงสรางดังรูป

acid halide acid chloride

95

อะตอมเฮโลเจนในเอซิดเฮไลดสามารถดึงอิเล็กตรอนจากคารบอนคารบอนิลได ทําให

อะตอมคารบอนนี้มีประจุเปนบวก นิวคลีโอไฟลซึ่งเปนสารที่มีอิเล็กตรอนมากนําคูอิเล็กตรอนมาเกิด

พันธะ และทําใหเฮไลดไอออนเปนหมูที่หลุดออกไดงาย ดังรูป

15.7.1 การเรียกชื่อเอซิดเฮไลด

ในการเรียกชื่อเอซิดเฮไลดใหเรียกตามชื่อกรดคารบอกซิลิกโดยตัด –ic acid

ออกแลวเติมคําลงทาย –yl แทน และตามดวยช่ือเฮไลด ดังตัวอยาง

ชื่อ IUPAC : ethanoyl chloride propanoyl bromide

ชื่อสามัญ : acetyl chloride propionyl bromide

ในกรณีที่มีหมูแทนที่อยูในโมเลกุลของเอซิดเฮไลดการเรียกชื่อ IUPAC จะใช

ตัวเลขบอกตําแหนงของหมูแทนที่ แตถาเปนช่ือสามัญจะใชอักษรกรีก ดังตัวอยาง

ชื่อ IUPAC : 2 – chloropropanoyl chloride ชื่อสามัญ : – chloropropionyl chloride

15.7.2 การสังเคราะหเอซิดเฮไลด

เอซิดคลอไรดสังเคราะหจากกรดคารบอกซิลิกกับรีเอเจนตตาง ๆ หลายชนิด

แตรีเอเจนตที่ดีนั้นไดแก ไทโอนิลคลอไรดเพราะใหผลผลิตอื่น ๆ ที่มีสถานะเปนแกส จึงสามารถแยก

ออกจากเอซิดคลอไรดไดงาย ดังตัวอยาง

96

acetic acid acetyl chloride

15.7.3 ปฏิกิริยาของเอซิดเฮไลด

เอซิดคลอไรดเปนอนุพันธกรดคารบอกซิลิกที่มีความวองไวตอปฏิกิริยามาก

ที่สุดจึงสามารถเปลี่ยนไปเปนอนุพันธกรดคารบอกซิลิกอื่น ๆ ไดงาย ดังตัวอยางการสังเคราะหอนุพันธ

กรดคารบอกซิลิกเชน เอสเทอร อะไมด และเอซิดแอนไฮไดรด เปนตน

15.7.2 เอซิดแอนไฮไดรด

เอซิดแอนไฮไดรดเกิดจากกรดคารบอกซิลิก 2 โมเลกุลมาเชื่อมตอกันโดยสูญเสียน้ํา

ออกไป 1 โมเลกุล ดังนั้นคําวาแอนไฮไดรด (anhydride) จึงหมายถึงปราศจากน้ํา (without water)

เอซิดแอนไฮไดรดสามารถเกิดปฏิกิริยาการแทนที่ดวยนิวคลีโอไฟล ทําใหหมูคารบอกซิเลตหลุดออกไป

15.7.2.1 การเรียกชื่อเอซิดแอนไฮไดรด

ในการเรียกชื่อเอซิดแอนไฮไดรดนั้นจะเรียกตามชื่อกรดคารบอกซิลิกที่มา

เชื่อมตอกันโดยตัด –acid ออกแลวลงทายดวยคําวาแอนไฮไดรดทั้งชื่อ IUPAC และชื่อสามัญดัง

ตัวอยาง

ชื่อ IUPAC : ethanoic anhydride ชื่อสามัญ : acetic anhydride

ถาเอซิดแอนไฮไดรดประกอบดวยกรดสองชนิดที่แตกตางกันซึ่งเรียกวา

เอซิดแอนไฮไดรดผสม (acid mixed anhydride) การเรียกชื่อจะเรียกชื่อกรดแตละชนิดกอนโดย

เรียงลําดับตามตัวอักษรภาษาอังกฤษ แลวลงทายดวยคําวาแอนไฮไดรด ดังตัวอยาง

ชื่อ IUPAC : ethanoic propanoic anhydride ชื่อสามัญ : acetic propionic anhydride

97

15.7.2.2 การสังเคราะหเอซิดแอนไฮไดรด

โดยทั่วไปเอซิดแอนไฮไดรดสังเคราะหจากปฏิกิริยาระหวางเอซิดคลอไรดกับ

กรดคารบอกซิลิกหรือเกลือคารบอกซิเลต ดังตัวอยาง

acetyl chloride benzoic acid acetic benzoic anhydride

acetyl chloride sodium formate acetic formic anhydride

15.7.2.3 ปฏิกิริยาของเอซิดแอนไฮไดรด

เอซิดแอนไฮไดรดเกิดปฏิกิริยาคลายกับเอซิดคลอไรดเชน แยกสลายใน

สารละลายที่เปนกลางไดกรดคารบอกซิลิก ถาใหทําปฏิกิริยากับแอลกอฮอลไดเอสเทอรและทํา

ปฏิกิริยากับอะมีนไดอะไมด เปนตน

15.7.3 เอสเทอร

เอสเทอรเปนอนุพันธกรดคารบอกซิลิกที่เกิดจากหมูไฮดรอกซิลของกรดถูกแทนที่ดวย

หมูอัลคอกซี โดยทั่วไปเอสเทอรเกิดจากปฏิกิริยาระหวางกรดคารบอกซิลิกกับแอลกอฮอลโดยสูญเสีย

น้ําออกไป 1 โมเลกุล มีสมการทั่วไปดังนี้

acid alcohol ester

15.7.3.1 การเรยีกชื่อเอสเทอร

98

ชื่อของเอสเทอรมีองคประกอบสองสวน สวนแรกเปนชื่อหมูอัลคิลของ

แอลกอฮอล สวนที่สองเปนชื่อหมูคารบอกซิเลตของกรดคารบอกซิลิก ซึ่งทั้งชื่อ IUPAC และชื่อสามัญ

ของเอสเทอร เรียกชื่อเหมือนสวนอัลคิลของแอลกอฮอล และสวนหมูคารบอกซิเลตของกรดคารบอก-

ซิลิก ตัวอยางการสังเคราะหเอสเทอรและการเรียกชื่อมีดังนี้

ชื่อ IUPAC : ethanoic acid ethanol ethyl ethanoate

ชื่อสามัญ : acetic acid ethyl alcohol ethyl acetate

15.7.3.2 การสังเคราะหเอสเทอร

เอสเทอรสังเคราะหไดจากปฏิกิริยาเอสเทอริฟเคชันระหวางกรดคารบอกซิลิก

กับแอลกอฮอล หรือปฏิกิริยาระหวางเอซิดคลอไรดหรือเอซิดแอนไฮไดรดกับแอลกอฮอล ดังตัวอยาง

ตอไปนี้

propionic acid ethyl alcohol ethylpropionate

acetic anhydride propyl alcohol propylacetate

15.7.4 อะไมด

อะไมดเปนอนุพันธกรดคารบอกซิลิกที่เกิดจากปฏิกิริยาระหวางกรดคารบอกซิลิกกับ

แอมโมเนีย หรืออะมีนเชน เมื่อใหกรดทําปฏิกิริยากับอะมีนจะไดเกลือแอมโมเนียคารบอกซิเลต

หลังจากใหความรอนแกเกลือนี้ที่อุณหภูมิสูงกวา 100 C โมเลกุลของน้ําจะหลุดออกไปและไดผลผลิต

เปนอะไมด ดังสมการ

99

acid amine salt amide

อะไมดมี 3 ชนิดคือ อะไมดปฐมภูมิ (primary amide) ซึ่งมีคารบอนเพียงอะตอมเดียว

ที่เกิดพันธะกับไนโตรเจน อะไมดทุติยภูมิ (secondary amide) ซึ่งมีหมูอัลคิล 1 หมูเกิดพันธะกับ

ไนโตรเจน และอะไมดตติยภูมิ (tertiary amide) ซึ่งมีหมูอัลคิล 2 หมู เกิดพันธะกับไนโตรเจน

โครงสรางอะไมดทั้ง 3 ชนิดมีดังนี้

primary amide secondary amide tertiary amide

15.7.4.1 การเรียกชื่ออะไมด

การเรียกชื่ออะไมดปฐมภูมิใหเรียกตามชื่อของกรดโดยตัด –oic acid หรือ

–ic acid ออกแลวเติม –amide แทน ดังตัวอยาง

ชื่อ IUPAC : butanamide ชื่อสามัญ : butyramide

สําหรับอะไมดทุติยภูมิและตติยภูมินั้นใหเรียกชื่อโดยถือวาหมูอัลคิลที่เกิด

พันธะกับอะตอมไนโตรเจนเปนหมูแทนที่ ซึ่งจะตองเรียกชื่อกอน และใหเรียกตามหลังอะตอม

ไนโตรเจน สวนที่เหลือเรียกชื่อเชนเดียวกับอะไมดปฐมภูมิ ดังตัวอยาง

ชื่อ IUPAC : N – ethylethanamide N, N – dimethyl methanamide

ชื่อสามัญ : N – ethylacetamide N, N – dimethyl formamide

15.7.4.2 การสังเคราะหอะไมด

การสังเคราะหอะไมดสังเคราะหไดจากปฏิกิริยาระหวางเอซิดคลอไรดหรือ

เอซิดแอนไฮไดรดกับอะมีน ดังตัวอยาง

100

acetyl chloride dimethylamine N, N – dimethylacetamide

acetic anhydride methylamine N – methylacetamide

ในทางอุตสาหกรรมสังเคราะหอะไมด โดยการใหความรอนในปฏิกิริยา

ระหวางกรดคารบอกซิลกิกับอะมีน ดังตัวอยาง

2 – methyl propanoic acid ethylamine N – ethyl – 2 – methyl propanamide

15.7.4.3 ปฏิกิริยาของอะไมด

อะไมดเปนอนุพันธกรดคารบอกซิลิกที่มีเสถียรภาพมากที่สุดจึงไมสามารถ

เปลี่ยนไปเปนอนุพันธกรดคารบอกซิลิกอื่น ๆ ไดและมีความวองไวในการเกิดปฏิกิริยานอยที่สุด

ปฏิกิริยาการแยกสลายอะไมดตองใชกรดแกหรือเบสแกจึงจะเกิดปฏิกิริยาได และผลผลิตที่ไดคือ กรด

คารบอกซิลิก

15.7.5 ไนไตรล

ไนไตรลเปนสารประกอบที่มีหมูไซยาโน (cyano group, -CN) เปนหมูฟงกชันแมวา

ไนไตรลไมมีหมูคารบอนิลของกรดคารบอกซิลิกอยูในโมเลกุล แตก็จัดเปนอนุพันธกรดคารบอกซิลิก

เพราะเมื่อแยกสลายดวยน้ําจะไดกรดคารบอกซิลิก ดังสมการทั่วไปดังนี้

nitrile primary amide acid

101

15.7.5.1 การเรียกชื่อไนไตรล

สําหรับชื่อ IUPAC ใหเรียกชื่อตามจํานวนอะตอมคารบอนเชนเดียวกับ

อัลเคนลงทายดวย –nitrile สวนชื่อสามัญใหเรียกตามชื่อกรดโดยตัด –ic acid ออกแลวลงทายดวย

–onitrile ถาไนไตรลมีหมูแทนที่ใหใชอักษรกรีกบอกตําแหนงหมูแทนที่ ดังตัวอยาง

ช่ือ IUPAC : ethanenitrile 3 – bromobutanenitrile

ช่ือสามัญ : acetonitrile - bromobutyronitrile

15.7.5.2 การสังเคราะหไนไตรล

ไนไตรลสังเคราะหจากปฏิกิริยาการขจัดน้ํา (dehydration) ของอะไมด

ปฐมภูมิ โดยใหทําปฏิกิริยากับฟอสฟอริล คลอไรด (phosphorly chloride, POCl3) นอกจากนี้

ไนไตรลอาจสังเคราะหจากปฏิกิริยาระหวางอัลคิลเฮไลดกับไซยาไนดไอออน โดยไซยาไนดไอออนได

จากสารประกอบโซเดียมไซยาไนด (NaCN) หรือโพแตสเซียมไซยาไนด (KCN) ผลผลิตที่ไดเปนไนไตรล

ที่มีคารบอนเพิ่มขึ้น 1 อะตอมดังตัวอยาง

propanamide propanenitrile

propyl chloride butanenitrile

15.7.5.3 ปฏิกิริยาของไนไตรล

ไนไตรลเกิดปฏิกิริยาการแยกสลายในสารละลายกรดหรือเบสใหผลผลิต

เปนอะไมดในขั้นแรก และอะไมดเกิดปฏิกิริยาการแยกสลายตอไปจนไดกรดคารบอกซิลิกเปนผลผลิต

สุดทาย สําหรับปฏิกิริยารีดักชันของไนไตรลโดยใชลิเทียมอะลูมิเนียมไฮไดรดเปนตัวรีดิวซจะใหผลผลติ

102

เปนอะมีนปฐมภูมิ นอกจากนี้ไนไตรลยังสามารถทําปฏิกิริยากับกรินยารดรีเอเจนตไดเกลือไอมีน

เกิดข้ึนในข้ันแรกแตเมื่อแยกสลายเกลือนี้ดวยกรดจะใหผลผลิตเปนคีโตน

15.8 ปฏิกิริยารีดักชันอนุพันธกรดคารบอกซิลิก

อนุพันธกรดคารบอกซิลิกบางชนิดเชน เอสเทอร เอซิดคลอไรด สามารถถูกรีดิวซไปเปน

แอลกอฮอลได ขณะที่ไนไตรลก็สามารถถูกรีดิวซไปเปนอะมีนไดเมื่อใชตัวรีดิวซอยางแรงเชน ลิเทียม

อะลูมิเนียมไฮไดรด เมื่อใชตัวรีดิวซที่มีความรุนแรงปานกลาง เชน ลิเทียม ไตร เทอรทีอะรี บิวทอกซี

อะลูมินัม ไฮไดรด (lithium – tri – tert – butoxyaluminum hydride, LiAlH[OC(CH3)3]3)

อนุพันธกรดคารบอกซิลิก เชน เอซิดคลอไรดสามารถถูกรีดิวซไปเปนแอลดีไฮด ดังตัวอยาง

methyl phenylacetate 2 – phenylethanol methanol

benzoyl chloride benzoyl alcohol

phenylethanenitrile phenylethylamine

103

pentanoyl chloride pentanal

15.9 การแยกสลายอนุพันธของกรดคารบอกซิลิก

อนุพันธกรดคารบอกซิลิกทุกชนิดสามารถเกิดปฏิกิริยาการแยกสลายและใหผลผลิตเปนกรด

คารบอกซิลิกไดซึ่งเปนกระบวนการสังเคราะหกรดคารบอกซิลิกวิธีหนึ่ง ปฏิกิริยาเกิดไดในสารละลายที่

เปนกรดหรือเบส ดังตัวอยาง

propanoyl chloride propanoic acid

acetic anhydride acetic acid

อนุพันธกรดคารบอกซิลิกเชน เอสเทอรจะเกิดปฏิกิริยาการแยกสลายโดยมีกรดเปนตัวเรงให

ผลผลิตเปนกรดคารบอกซิลิกและแอลกอฮอล กรณีแยกสลายเอสเทอรในสารละลายเบสเรยีกปฏกิริยิา

นี้วา saponification ใหผลผลิตเปนคารบอกซิเลตและแอลกอฮอล ดังตัวอยาง

methyl acetate acetic acid methanol

methyl acetate sodium ethanoate methanol

อะไมดเกิดการแยกสลายเปนกรดคารบอกซิลิกไดทั้งในสารละลายกรดและเบส แตตองใช

สภาวะที่รุนแรงกวาการแยกสลายเอสเทอรเชน ตองใชความรอนและใชกรดซัลฟวริกหรือใชเบส

โซเดียมไฮดรอกไซด ดังตัวอยาง

104

N – methyl – 2 – phenylacetamide phenylacetic acid methylamine

เมื่อไนไตรลเกิดปฏิกิริยาการแยกสลายในสารละลายที่เปนกรดหรือเบส จะไดอะไมดเกิดขึ้นกอน

และจะเปลี่ยนไปเปนกรดคารบอกซิลิกเมื่อใหความรอนดังตัวอยาง

phenylacetonitrile phenylacetic acid

isobutyronitrile isobutyric acid