Carboxylic acid หรือกรดอินทรีย์

1. O R-C-OH Carboxylic acid หรือกรดอินทรีย์ โครงสร้างของหมู่carboxyl (-COOH) สูตรทั่วไปของกรดคาร์บอกซิลิกที่มีหมู่ carboxylเขียนเป็น RCOOH หรือ RCO2H มีโครงสร้างดังนี้ RCO2H ~1200 C ของหมู่carboxylเป็น sp2 hybridization

2. 2 1 ตำแหน่งที่2 ตำแหน่งที่5 6C CH3 CH3-CH-CH2-CH2-CHCOOH CH3 การเรียกชื่อ 1 oic acid HCOOH methane (formic acid) CH3COOH oic acid ethane (acetic acid) COOH 2,5-dimethyl hexane oic acid

3. COOH COOH COOH COOH OH NO2 NH2 การเรียกชื่อกรดคาร์บอกซิลิกที่ต่อกับเบนซิน Benzoic acid 2-hydroxybenzoic acid (Salicylic acid) 2-aminobenzoic acid (Anthranilic acid) 2-nitrobenzoic acid

4. O Na+ Sodium CH3 CH2-C-O-Na+ การเรียกชื่อCarboxylic acid salt เรียกอะตอมของโลหะขึ้นต้นแล้วตามด้วย ส่วนที่มาจากกรดคาร์บอกซิลิกให้เปลี่ยนคำ ลงท้ายจาก -ic acid เป็น -ate propanoic acid ate จงเขียนสูตรโครงสร้างของ Sodium pentanoate และ Sodium benzoate(สารกันบูด)

5. R-C R-C R-C R-C -OH -OH -OH -OH O O O O O O O R-C -OH -O-C-R อนุพันธ์ของกรดคาร์บอกซิลิก ประกอบด้วยหมู่ Acyl- R-C- อนุพันธ์ของกรดคาร์บอกซิลิก เป็นสารประกอบที่หมู่-OHในหมู่-COOHของ กรดคาร์บอกซิลิกถูกแทนที่ด้วยหมู่ฟังชันอื่น -Cl -OR Carboxylic acid Acid Chloride Ester -NH2 Amide Carboxylic acid anhydride

6. O CH3-C-OCH2CH3 O R-C-OR’ alkyl = ethyl CH2CH3 2 1 Ester การเรียกชื่อเอสเทอร์เรียกชื่อหมู่R-ที่มาจาก อัลกอฮอล์ตามด้วยส่วนที่มาจากกรดคาร์บอก ซิลิกแล้วตัด-oic acid ออกแล้วเติม -oateแทน alkanoic acid alkanoate oate ethanoic acid (ethylacetate ,EtOAc)

7. O C-OCH2CH3 = ethyl CH2CH3 O CH3CH2CH2-C-OCH3 methyl CH3 4 3 2 1 butanoic acid oate กลิ่นสับปะรด benzoic acid oate จงเขียนสูตรโครงสร้างของ methyl pentanoate , ethyl butanoate และ methyl 3-methylbutanoate

8. O R-C-NH2 O R-C-N-R H O R-C-N-R R = = = O O O CH2CH3 = = = - - CH3-C-NH2 CH3-C-NHCH3 CH3-C-NCH3 Amide เอไมด์หรือเอมีดแบ่งออกได้ 3 ชนิด 1oamide 2oamide 3oamide ตัวอย่าง 1oamide 2oamide 3oamide

9. O CH3-C-NH2 = O = 2 1 4 3 2-methyl CH3CH2CH-C-NH2 2 1 CH3 CH3 การเรียกชื่อ1oamideเรียกตามกรดคาร์บอก ซิลิกแล้วตัดคำ -oic acid ออกแล้วเติม amide ethanoic acid amide (acetamide) butanoic acid amide จงเขียนสูตรโครงสร้างของ 3-methylbutanamide, propanamide ,butanamide และ pentanamide

10. O R-C-N-R’ H = - +alkanoic acid การเรียกชื่อ 2oamideเรียกชื่อหมู่R-ที่ เกาะ ที่N-atom ขึ้นต้นเป็น N-alkylตามด้วยส่วน ที่มาจากกรดคาร์บอกซิแล้วตัด-oic acid ออก แล้วเติม amideต่อท้าย +amide N-alkyl N-alkylalkanamide

11. O = 2 1 4 3 O CH3CH2-C-NHCH3 = CH3CH2CH-C-NHCH3 CH3 3 2 1 CH3 N-methyl 2-methyl butanoic acid propanoic acid N-methyl amide amide จงเขียนสูตรโครงสร้างของ N-methylbutanamide และ N-methyl 2-methylpropanamide

12. O R-C-N-R’ R = - ,N-alkyl alkanoic acid N-alkyl การเรียกชื่อ 3oamideเรียกชื่อหมู่R ที่เกาะ ที่ N-atom ทั้ง 2 หมู่ขึ้นต้น เป็น N,N-dialkyl เมื่อหมู่R-ซ้ำกัน หรือ N-alkyl,N-alkyl เมื่อ หมู่R- ต่างชนิดกันตามด้วยส่วนที่มาจากกรด คาร์บอกซิลิกแล้วตัด-oic acid ออกแล้วเติม amideต่อท้าย amide การเรียกชื่อ 3oamide เมื่อหมู่R ต่างกัน

13. O = CH3CH2-C-N-CH3 O CH3CH2-C-NCH2CH3 = 3 2 1 N,N-dimethyl propanoic acid CH3 CH3 propanoic acid amide N-ethyl, N-methyl amide จงเขียนสูตรโครงสร้างของ N,N-diethylethanamide, N-ethyl,N-methylbutanamide และ N-ethyl,N-methyl 2-methylpropanamide

14. สมบัติทางกายภาพของ กรดคาร์บอกซิลิก • กรดคาร์บอกซิลิกที่เป็นโซ่เปิดที่มีโมเลกุล • เล็กๆจะเป็นของเหลวมีกลิ่นเฉพาะตัวและ • ที่มีC-อะตอมมากกว่า10 จะเป็นของแข็ง • แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลของกรดคาร์บอก • ซิลิกที่เรียกว่าพันธะไฮโดรเจนมีมากกว่า • แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลของอัลกอฮอล์ • กรดคาร์บอกซิลิกที่เป็นโซ่เปิดที่มีC-อะตอม • ไม่เกิน 5 อะตอมจะลายในน้ำเนื่องจากเกิด • พันธะไฮโดรเจนกับน้ำ

15. O R-C O-H H-O C-R O สมบัติทางกายภาพ ของ Carboxylic acid Hydrogen bonding ระหว่างโมเลกุล ของ Carboxylic acids จะมากกว่าของ Alcohols Hydrogen bonding สารที่มี น้ำหนักโมเลกุลพอ ๆ กันจุดเดือดของ > alcohols > aldehydes Carboxylic acids

16. สมบัติทางกายภาพของ เอไมด์ (Amides) • เอไมด์ที่มีหมู่-CO-NH- (resonance)จึงเกิด • แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลสูงกว่ากรดคาร์บอก • ซิลิก เอไมด์จึงเป็นของแข็งที่อุณหภูมิห้อง • เอไมด์ที่มี C-อะตอมน้อยๆจะละลายในน้ำ • เมื่อมี C-อะตอมมากขึ้นการละลายจะลดลง • พันธะเพปไทด์ที่เชื่อมต่อระหว่างกรดอะมิโน • ในโปรตีน ก็คือหมู่เอไมด์

17. O O H R-C R-C N-H N-H H-N C-R O O R-C N-H H H H สมบัติทางกายภาพของ Amides (Physical Properties of Amides) Hydrogen bonding - + resonance

18. สมบัติทางกายภาพของ เอสเทอร์ (Esters) • เอสเทอร์ที่มีC-อะตอมน้อยๆจะมีกลิ่นหอมจุดเดือดต่ำกว่ากรดคาร์บอกซิลิก และไม่ละลายในน้ำ (ไม่มีแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุล ที่เรียกว่าพันธะไฮโดรเจน) • เอสเทอร์ที่มีC-อะตอมมากๆ พบได้ในธรรม • ชาติ เช่น ไขมัน(fat) น้ำมัน(oil) และไข(wax) • เอสเทอร์ใช้เป็นตัวทำละลายของสารประ • กอบอินทรีย์ เช่น Ethyl acetate(EtOAc)

19. O CH3-C-N(CH3)2 O CH3-C-NH2 O CH3-C-OH O CH3-C-OCH3 O CH3-C-OCH2CH3 = = = = = O CH3CH2-C-OH = สมบัติทางกายภาพ Amides B.p. = 222 oC B.p. = 165oC Carboxylic acids B.p. = 118 oC B.p. = 141 oC Esters B.p. = 57.5 oC B.p. = 77 oC

20. Ka [CH3COO-][H3O+] [CH3COOH] สมบัติของ carboxylic acid สภาพกรดเกิดจากการสลายตัวในน้ำให้ H+สารละลายเปลี่ยนสีกระดาษลิตมัสจากน้ำเงินเป็นแดง สารที่มีค่า pKa น้อยกว่า จะเป็นกรดแก่กว่า + H2O + H3O+ - Carboxylic acid Carboxylate ion Ka = pKa = - logKa

21. R-O-H +NaOH or NaHCO3 O O Alcohol R-C-O-H +NaOH R-C-O-H + NaHCO3 O O O R-C-O-Na++ H2O R-C-O-Na++ H2O O R-C-O-Na++ H+ R-C-O-H + Na+ ปฏิกิริยาสะเทิน (Neutralization) No reaction Carboxylic acid salt Carboxylic Acid + CO2 เปลี่ยนCarboxylic acid saltกลับเป็นCarboxylic Acid

22. NaHCO3 NaHCO3 OH OH - CH3-CH-COOH CH3-CH-COOH Na+ Lactic acid

23. O O R-C-O-H+R-OH R-C-O-R+H-OH ปฏิกิริยาเตรียมเอสเทอร์(Esterification) H+ Carboxylic acid Alcohol Ester - ปฏิกิริยาควบแน่นของ Carboxylic acids Alcohols กับ ให้ Ester (alcoholysis) เกิดได้โดยมีกรดเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา - ปฏิกิริยานี้สามารถเกิดย้อนกลับจาก Estersเป็น Alcohols และ Carboxylic Acids

24. H2SO4 O O Ethyl propanoate (rum) CH3OH CH3 CH2-C-OCH2CH3 CH3 CH2-C-OH H2SO4 Propanoic acid HOCH2CH3 CH3CH2OH + + H2O + H2O Salicylic acid

25. O R-C-OH O R-C-OH = = +HOR Alcohol O R-C-NR2 O R-C-OR Ester = = + HNR2 Amine Carboxylic Acid Amide สมบัติของเอสเทอร์และเอไมด์ ปฏิกิริยาการย่อยสลายด้วยน้ำในสารละลายกรด ของ Ester และ Amide(Acid Catalyzed Hydrolysis ของ Ester และ Amide) H2O/H+

26. +HOCH2CH3 O O O O H2O / H2SO4 H2O / H2SO4 Ethyl propanoate (rum) CH3 -C-NH-CH3 CH3 -C-OH Acetic acid N-Methyl acetamide CH3 CH2-C-OCH2CH3 CH3 CH2-C-OH +HNH-CH3 Propanoic acid ตัวอย่างปฏิกิริยา AcidCatalyzed Hydrolysis ของ Ester และ Amide CH3CH2OH CH3-NH2

27. + HOCH2CH3 + NH2CH3 COOCH2CH3 COOH COOH CONHCH3 COOH COOH H2O / H2SO4 H2O / H2SO4

28. O O R-C-O-Na++ R-OH R-C-O-R+ NaOH/H2O Ester Carboxylic Acid Salt H+/ H2O O R-C-O-H Carboxylic Acid Alkaline Hydrolysis of Ester(Saponification) ปฏิกิริยาการย่อยสลาย Ester ด้วยน้ำในสารละลายเบส จะได้ผลิตผลเป็นcarboxylic acid salt ซึ่งจะถูกเปลี่ยนให้เป็น carboxylic acid โดยการปรับสารละลายให้เป็นกรด

29. Ethyl propanoate(rum) O O O H+/ H2O CH3 CH2-C-OCH2CH3 CH3 CH2-C-O-Na+ CH3 CH2-C-OH ตัวอย่างปฏิกิริยา Alkaline Hydrolysis ของ Ester (Saponification) + NaOH/H2O + HOCH2CH3 Ethanol Propanoic acid

30. CH2-OH CH2-O-C-R1 NaOH / H2O O O O O O O CH-OH CH-O-C-R2 Na+-O-C-R3 Na+-O-C-R2 Na+-O-C-R1 CH2-OH CH2-O-C-R3 ปฏิกิริยา Alkaline Hydrolysis ของ Ester ที่สำคัญคือSaponificationของ Neutral Fat glycerol Neutral Fat or Triglyceride Fatty acid Salt

31. O O O O 1oAmide R-C-NH2+ NaOH/H2O R-C-O-Na++ NH3 Carboxylic Acid Salt CH3 CH2-C-NH2 CH3 CH2-C-O-Na+ Alkaline Hydrolysis of Amide ปฏิกิริยาการย่อยสลาย 1oAmide ด้วยน้ำ ในสารละลายเบส จะได้ผลิตผลเป็น carboxylic acid salt และ Ammonia (NH3) +H2O/NaOH propanamide (1oAmide) +NH3

32. NaOH/H2O NaOH/H2O O O O O 2oAmide R-C-NHR R-C-NR2 R-C-O-Na++ NH2R R-C-O-Na++ NHR2 3oAmide ปฏิกิริยาการย่อยสลาย 2oหรือ 3oAmide ด้วยน้ำในสารละลายเบส จะได้ผลิตผลเป็น carboxylic acid salt และ 1oหรือ 2oAmine ตามลำดับ 1oAmine Carboxylic Acid Salt 2oAmine Carboxylic Acid Salt

33. O CH3CH2-C-NCH2CH3 = H2O/NaOH H2O/NaOH O CH3CH2-C-O-Na+ = NHCH2CH3 CH3 CH3 + CH3COO-Na+

34. H2O/ H+ ปฏิกิริยา hydrolysis ของ Aspirin + CH3COOH Salicilic acid Aspirin

35. H2O/ H+ Phenacetin (a pain reliever) p-ethoxyaniline ปฏิกิริยา hydrolysis ของ Phenacetin + CH3COOH

36. H2O/ H+ ปฏิกิริยา hydrolysis ของ Nitroamide (Veterinary medicine) + NH3 Nitroamide

37. H2O/ H+ ปฏิกิริยา hydrolysis ของ Acetaminophen Acetaminophen CH3COOH +

38. R-CH-C-OH R-CH-C-O- NH2 NH3+ O O สมบัติของกรดอะมิโน(Amino acid) Amino acidsมีจุดหลอมเหลวสูง ละลายน้ำได้ เนื่องจากมีโครงสร้างเป็น ion ที่มีขั้ว 2 ขั้ว (dipolar ion)เรียกว่า Zwitterionหมู่-COOH ที่มีสมบัติเป็นกรดสามารถให้H+กับ หมู่-NH2 ที่มีสมบัติเป็นด่าง basic acidic Dipolar ion (Zwitterion) Amino acids

39. NH3+ NH3+ NH3+ O O O H+ R-CH-C-O- R-CH-C-O- R-CH-C-O- OH- Amphoteric Compounds สารที่มีสมบัติเป็นทั้งกรดและด่าง เช่น กรดอะมิโน แสดงสมบัติเป็นกรดและด่าง สามารถทำปฏิกิริยาได้ทั้งด่างและกรด H H2 ในสารละลายด่าง กรดอะมิโนจะมีขั้วลบ ในสารละลายกรด กรดอะมิโนจะมีขั้วบวก

40. CH2-C-OH NH2 NH2 NH2 O O O O O CH3-CH-C-OH CH3-CH-C-OH H-NH-CH2-C-OH NH-CH2-C-OH Peptide Bond Peptide Bond เกิดจากปฏิกิริยาควบแน่นของ amino acid ทำให้เกิดหมู่ amide ถ้า amino acid 2 ชนิดรวมกันเรียกว่า dipeptide Alanine , Ala Glycine , Gly Ala-Gly จงเขียน Dipeptide ทีชื่อว่า Gly-Ala

41. CH2-C-OH CH2-C-OH NH2 CH3 NH2 CH3 NH2 O O O O O CH3-CH-C-OH NH-CH-C-OH H-NH-CH-C-OH Peptide Bond Glycine , Gly Alanine , Ala Gly-Ala

42. พอลิเพปไทด์ดังรูปประกอบด้วยกรดอะมิโน.......ชนิด มีพันธะเพปไทด์ทั้งหมด............พันธะ