เคมีอินทรีย์ (Organic Chemistry) บทที่ 9 เอมีนและเอไมด์ ( Amines and Amides )

1. ดร.ศักดิ์ศรี สุภาษร(Ph.D. Sci. & Tech. Education) Email: ssaksri@sci.ubu.ac.thOffice: SC 1381 เคมีอินทรีย์ (Organic Chemistry) บทที่ 9 เอมีนและเอไมด์ (Amines and Amides) รศ.ดร. โชติ จิตรังษี(Ph.D. Organic Chemistry)Email: jchote@sci.ubu.ac.thOffice: Chem 1208

2. วัตถุประสงค์ (Learning Objectives) นักศึกษาสามารถ ... • อธิบายลักษณะต่างๆของเอมีนและเอไมด์ ได้แก่ โครงสร้างทั่วไป หมู่ฟังก์ชัน การเขียนชื่อ การเรียกชื่อได้ • อธิบายศึกษาสมบัติกายภาพ และสมบัติทางเคมีที่สำคัญที่นักศึกษาต้องนำไปใช้ในการเรียนวิชาขั้นสูงต่อไป • อธิบายปฏิกิริยาเคมีที่สำคัญของเอมีนและเอไมด์ โดยฉพาะที่จะต้องใช้ในวิชาที่ต้องเรียนต่อไป

3. 9.1 หมู่ฟังก์ชันและโครงสร้างของเอมีนและเอไมด์ • หมู่ฟังก์ชันของเอมีน (amine) คือ ................................ • เอไมด์ (amide) เป็นอนุพันธ์ของกรดคาร์บอกซิลิก (ในบทที่ 8) มีหมู่ฟังก์ชัน คือ ………………………. aliphatic amine aromatic amine ……………… มาจาก ………………….. มาจาก ………

4. เอไมด์ (amide) เป็นอนุพันธ์ของกรดคาร์บอกซิลิก

5. พบสารประกอบที่มีโครงสร้างของเอมีนและเอไมด์เป็นจำนวนมากในธรรมชาติ โดยเฉพาะกลุ่มสารที่เรียกว่า แอลคาลอยด์(alkaloids) ซึ่งเรานำมาบริโภคในรูปแบบต่างๆ (ดูตัวอย่าง) ตัวอย่างสารประกอบ amine และ amide ในธรรมชาติ

6. ตัวอย่างสารประกอบ amine และ amide ในยา • เอมีนเป็นสารที่มีกลิ่นแรงเฉพาะตัว เช่น ในแอมโมเนีย ปัสสาวะ และเนื้อปลา paracetamol (acetaminophen) ..................... Chlorpheniramine ............. ใช้ในยา……….. ephedrine แก้อาการ............ ใช้ในยาแก้หวัด ............. (จำคดีหมอประกิตเผ่าได้ไหม?) amphetamine .................

7. ……………… quinine Thiamine (…………….) ………….. …………….. ตัวอย่างสารประกอบ amine และ amide ในธรรมชาติ

8. 9.2 การเรียกชื่อเอมีน 1. การเรียกชื่อเอมีนแบบสามัญ • เรียกชื่อหมู่อัลคิลที่ต่อที่ไนโตรเจนอะตอม ตามลำดับอักษรตัวแรกของหมู่ และเติมคำลงท้ายว่า “amine” …………………….amine …………amine …………………….propylamine ……………amine

9. 2. การเรียกชื่อเอมีนแบบ IUPAC • ใช้หลักเกณฑ์ทั่วไป เช่นเดียวกันกับสารอื่น • ใช้ “N” นำหน้าหมู่อัลคิลอื่นที่ต่ออยู่กับ nitrogen atom คำนำหน้า (prefix) หมู่แทนที่ [substituent(s)] โครงสร้างหลัก parent structure ส่วนที่เป็น alkane คำลงท้าย (suffix) หมู่ฟังก์ชั่น [functional group(s)] alkane amine = + hexane amine = +

10. ตำแหน่งของ ………… ตำแหน่งของ amine ตำแหน่งของ ……….. ตำแหน่งของ amine ตำแหน่งของ ………… ตำแหน่งของ …….. 1-butanamine N-ethyl-3-hexanamine 3-chloro-N-methyl-1-butanamine

11. ชื่อของ aromatic amine จะเรียกเป็นอนุพันธ์ของaniline N-methylaniline (N-_____benzenamine) aniline (benzenamine) p-bromoaniline (4-_____benzenamine)

12. H-bond …………… H-bond …………… amide H-bond ……… H-bond ……….. amine H-bond 9.3 สมบัติทางกายภาพ • เอมีนและเอไมด์สามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนได้

13. จุดเดือด 137 oC • เปรียบเทียบจุดเดือดของเอมีนกับแอลกอฮอล์และสารไฮโดรคาร์บอน • เอมีนมีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวสูงกว่าสารไฮโดรคาร์บอนที่มีน้ำหนักโมเลกุลใกล้เคียงกันเนื่องจากเกิดพันธะไฮโดรเจน คำถาม เหตุใดเอมีนจึงมีจุดเดือดต่ำกว่าแอลกอฮอล์? • ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. จุดเดือด 104 oC จุดเดือด 67 oC

14. เอมีน • ส่วนใหญ่จะมี___________ • aromatic amine จะมีความ __________ ดังนั้นจะต้องระมัดระวังในการทดลอง • เอไมด์ • ส่วนใหญ่เป็นของแข็ง • มีจุดเดือดสูง • เอไมด์ที่มีขนาดเล็กจะละลายน้ำได้ดี เพราะเหตุใด? • เพราะ___________________

15. คำถาม 1) นักศึกษาคิดว่าสาร A และสาร B สารใดมีจุดเดือดสูงกว่า เพราะอะไร 2) จงเรียงลำดับจุดเดือดของสารต่อไปนี้ (จากสูงไปหาต่ำ) B A C A B

16. 9.4 สมบัติทางเคมี 9.4.1 ความเป็นกรดและเบส(acidity and basicity) • เอมีนแสดงความเป็นกรด-เบสได้เช่นเดียวกับแอลกอฮอล์แต่เนื่องจาก N มีค่า EN ต่ำกว่า O จะทำให้มีผลดังนี้ • ความเป็นกรดของเอมีน________แอลกอฮอล์มาก(20 เท่า) • แต่ความเป็นเบสของเอมีน________แอลกอฮอล์เพราะ N สามารถให้คู่อิเล็กตรอนได้___________O amine ammonium ion

17. เอไมด์ไม่แสดงความเป็นเบส • เนื่องจากlone pair electrons ของ N เคลื่อนที่ไปที่____________________ แสดงโดยการเขียนโครงสร้างเรโซแนนซ์ ดังนี้ • อะแมติกเอมีนมีความเป็นเบสน้อยกว่าอะลิเฟติกเอมีน • เนื่องจาก lone pair electrons ของไนโตนเจน_______________________ได้

18. หรือ ammonium salt + H2SO4 H HSO4 - morphine sulfate ___________ morphine ____________ 9.4.2 การเกิดเกลือของเอมีน • เอมีนทำปฏิกิริยากับกรดเกิดเกลือแอมโมเนียมซึ่งละลายน้ำได้ดี เช่นเดียวกับเกลือของกรดคาร์บอกซิลิก เช่น • ยาที่มีหมู่เอมีนในโมเลกุลมักเปลี่ยนให้อยู่ในรูปเกลือแอมโมเนียม_____________ _____________________________

19. มอร์ฟีน (Morphine) ได้จากยางของผลฝิ่น มีการสกัดมอร์ฟีนตั้งแต่ยุคอียิปต์ ใช้ในทางยา ______________ที่รุนแรงมาก • ระงับการเจ็บปวดได้ดีกว่า aspirin 50 เท่า • ต่อมานักเคมีสังเคราะห์ _______________ จากมอร์ฟีน ซึ่งมีฤทธิ์ทางชีวภาพมากกว่ามอร์ฟีน และเป็นสารเสพติดที่อันตรายมาก มอร์ฟีนเป็นสารผลิตภัณฑ์ธรรมชาติ เฮโรอีนเป็นสารสังเคราะห์ ปฏิกิริยานี้เป็นปฏิกิริยาesterification หรือไม่?

20. ปฏิกิริยาที่สำคัญที่สุดคือการเตรียมเอไมด์ โดยใช้เอมีนทำปฏิกิริยากับอนุพันธ์ของกรดคาร์บอกซิลิก 9.4.3 ปฏิกิริยาของเอมีน Acid chloride amine amide • ในธรรมชาติ มีโปรตีนต่างๆ ที่ประกอบด้วยโมเลกุลของกรดอะมิโนจำนวนมาก ต่อกันด้วย_______________ (peptide linkage) โดยเกิดจากปฏิกิริยาของหมู่__________ และหมู่_________________ ของกรดอะมิโน (amino acid) • พันธะเพปไทด์ คือ ______________ นั่นเอง • โปรตีนทำหน้าที่ที่สำคัญมากมายในสิ่งมีชีวิตต่างๆ ทั้งพืชและสัตว์ เช่น เอนไซม์ องค์ประกอบของผิวหนัง กล้ามเนื้อ ฯลฯ

21. กรดอะมิโน (amino acid) ประกอบด้วยหมู่aminoและหมู่ carboxyl ______ group _______ group

22. ในกรด ในเบส amide ammonium salt amide amine (ammonia) • เป็นปฏิกิริยาสำคัญที่สุดของเอไมด์ ซึ่งผันกลับของการเตรียมเอไมด์ • ผลที่ได้ขึ้นอยู่กับว่าทำไฮโดรไลซิสในสภาวะกรดหรือเบส 9.4.4 ปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสของเอไมด์ • เอไมด์เป็นอนุพันธ์ของกรดที่ว่องไว_________ จึงต้องให้ความร้อนแก่ปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสด้วย(นักศึกษาจำลำดับความว่องไวของอนุพันธ์กรดได้หรือไม่) • เป็นปฏิกิริยาที่สำคัญทางชีววิทยา โดยการย่อยสลายโปรตีนจัดเป็นปฏิกิริยา ____________ ของเอไมด์

23. aspartic acid phenylalanine แอสปาร์แตม (Aspartame)เป็นสารให้ความหวานที่ใช้แทนน้ำตาล ซึ่งไม่ให้พลังงาน และมีความหวานกว่าน้ำตาลทราย (ซูโครส) ถึง 160 เท่าประกอบด้วยกรดอะมิโน 2 ชนิดต่อกัน พันธะเอไมด์ในแอสปาร์แตมจะสลายตัวได้ในกระบวนการย่อยอาหาร หรือเมื่อให้ความร้อน ดังนั้นจึง__________________________________ _________________

24. 9.5 การทดสอบเพื่อบอกความแตกต่างของ 1o 2oและ 3oเอมีน 9.5.1 ปฏิกิริยากับเบนซีนซัลโฟนิลคลอไรด์ หรือ Hinsberg’s test ละลายน้ำ ทำให้สารละลายใส 1o amine benzene sulfonamide ทำให้สารละลายขุ่น benzene sulfonyl chloride 2o amine benzene sulfonamide ทำให้สารละลายขุ่น benzene sulfonyl chloride 3o amine_______________

25. 1o aliphatic แอลกอฮอล์ amine 2oamine N-nitrosamine น้ำมันสีเหลือง ไม่ละลายน้ำ 9.5.2 ปฏิกิริยาของ aliphatic amine กับกรดไนตรัส(HNO2) • กรดไนตรัสไม่เสถียร จึงต้องเตรียมที่อุณหภูมิต่ำและใช้ทันที • กรดไนตรัส (HNO2) เตรียมได้โดยเติมกรด HCl ในสารละลายโซเดียมไนไตรท์ (NaNO2) 3o amine_______________

26. 1°-Amines + HNO2 (cold soln) 2°-Amines + HNO2 (cold soln) 3°-Amines + HNO2 (cold soln) สรุป ปฏิกิริยาของ aliphatic amine กับกรดไนตรัส เกิด____________________ เกิด_____________________ (N-nitrosoamine) เกิด _____________________ (เกลือแอมโมเนียมที่ละลายน้ำ)

27. N-nitrosamine เป็นสารก่อมะเร็งที่พบในอาหารที่ใส่โซเดียมไนไตรท์เพื่อ____________ ใส่โซเดียมไนไตรท์เพื่อให้อาหารมีสี_________ และถนอมอาหาร เช่นเบคอนหรือหมูรมควัน แหนมกุนเชียง และไส้กรอก เป็นต้น เมื่อให้ความร้อนหรือในสภาวะที่มีกรด โซเดียมไนไตรท์ทำปฏิกิริยากับ 2oเอมีนจากโปรตีน ทำให้เกิด ____________

28. ปฏิกิริยาไดอะโซไทเซชัน (diazotization) เกลือ benzene diazonium chloride aniline กรดไนตรัส หมู่ ___________ หมู่ ____________ 9.5.3 ปฏิกิริยาไดอะโซไทเซชัน (diazotization) ของ aromatic amine • 1o อะโรแมติกเอมีนทำปฏิกิริยากับกรดไนตรัส เกิดเกลือเบนซีนไดอะโซเนียมคลอไรด์(benzene diazonium chloride)

29. หมู่ azo สารประกอบ azo เกลือเบนซีนไดอะโซเนียมคลอไรด์ใช้เตรียม_____________________ โดยทำปฏิกิริยาคู่ควบ (coupling reaction) กับ_____________________ บางชนิด เกิดสารประกอบ azo ที่มีสีสด นิยมใช้เป็นสีสังเคราะห์ นักศึกษาจำได้ไหมว่าสารประกอบฟีนอลมีโครงสร้างอย่างไร ? เกลือ benzene diazonium chloride aniline กรดไนตรัส เกลือ benzene diazonium chloride สารประกอบฟีนอล

30. __________ azo dye Sudan I (____) Methyl orange ตัวอย่างสารประกอบ azo