Download CarboxylicacidsandDerivatives - UTCC e

บทที่ 8
Carboxylic acids and Derivatives
Carboxylic acids
2
Formic acid
Acetic acid
3
Butyric acid
“Artificial strawberry flavor”
4
Caproic acid
5
ิ ก
IUPAC Name ของกรดคาร์บอกซล
ิ
่ ย
1. เลือกสายโซท
ี่ าวทีส
่ ด
ุ และมีหมู่ COOH อยู่
่ ล ัก แล้วเรียกชอ
ื่ เหมือนอ ัลเคน
ด้วยเป็นโซห
แต่ต ัด –e ออก แล้วลงท้ายด้วยคาว่า
–oic acid
่ hexane  hexanoic acid
เชน
6
2. ไม่ตอ
้ งระบุตาแหน่งของหมู่ COOH
เนือ
่ งจากจะอยูป
่ ลายสายโซเ่ สมอ (C1)
่ ล ักเป็นหมูเ่ ดียวก ัน
3. ถ้าหมูท
่ ม
ี่ าเกาะก ับโซห
ื่ ด้วย di- , tri- , tetra-,…. เพือ
ให้นาหน้าชอ
่
บอกจานวนหมู่
่ ล ักเรียงตามลาด ับ
4. เรียกหมูท
่ ม
ี่ าเกาะก ับโซห
ต ัวอ ักษร
7
ิ ก
สมบ ัติทางกายภาพของกรดคาร์บอกซล
ิ
• Sharp smelling
• Acidity
• High boiling point
 กรดอินทรียม
์ พ
ี ันธะไฮโดรเจนยึดเหนีย
่ ว
ภายในโมเลกุล และจ ับก ับโมเลกุลของนา้ ได้
จึงทาให้ม ี B.P สูง
8
Carboxylic acid dimers
9
H2 O
H-Bond
10
Acidity of Carboxylic acids
11
Acidity of Carboxylic acids
Carboxylic Acid
Structure
pKa
Ethanoic acid
CH3CO2H
4.7
Propanoic acid
CH3CH2CO2H
4.9
Fluoroethanoic acid
CH2FCO2H
2.6
Chloroethanoic acid
CH2ClCO2H
2.9
Dichloroethanoic acid
CHCl2CO2H
1.3
Trichloroethanoic acid
CCl3CO2H
0.9
Nitroethanoic acid
O2NCH2CO2H
1.7
12
Acid-Base reactions
2 RCOOH + NaOH  2 RCOONa + H2O
2 RCOOH + Na2CO3  2 RCOONa + CO2 + H2O
RCOOH + NaHCO3  RCOONa + CO2 + H2O
13
ิ ก
การเตรียมกรดคาร์บอกซล
ิ
1. Carbonation of Grignard Reagents
2. Hydrolysis of Nitriles
3. Oxidation of Primary Alcohols
14
(1) Carbonation of Grignard Reagents
CH3CH2MgBr + CO2  CH3CH2COOH
้ 1 อะตอม **
** ผลิตภ ัณฑ์มค
ี าร์บอนเพิม
่ ขึน
15
กลไกการเกิดปฏิกริ ย
ิ า
16
(2) Hydrolysis of Nitriles
CH3CH2Br + NaCN  CH3CH2CN  CH3CH2COOH
้ 1 อะตอม **
** ผลิตภ ัณฑ์มค
ี าร์บอนเพิม
่ ขึน
17
(3) Oxidation of Primary Alcohols
Carboxylic Acid
Aldehyde
Alcohol
1
2
CH3CH2OH  CH3CHO  CH3COOH
Oxidizing agent (1)= K2Cr2O7 ; (2)= K2Cr2O7 or KMnO4
ิ ก
ปฏิกริ ย
ิ าของกรดคาร์บอกซล
ิ
1.
Formation of α-Halocarboxylic acids
2.
Reduction (Carboxylic acids  1๐Alcohol)
3.
Esterification (Carboxylic acids  Esters)
4.
Conversion to Acid derivatives
(Acid chlorides, Amides, Acid anhydrides)
19
1) Formation of α-Halocarboxylic acids
CH3CH2COOH
Cl2 /P
CH3CHCOOH
Cl
Cl
CH3 C COOH
Cl2 /P
Cl
20
CH3CHCOOH
NH3
Cl
CH3CHCOOH
NH2
NaCN
CH3CHCOOH
CN
H2O/H+
CH3CHCOOH
COOH
21
2) Reduction
(Carboxylic acids  1๐ Alcohol)
CH3CH2COOH
LiAlH4
CH3CH2CH2OH
22
23
3) Esterification
(Carboxylic acids  Esters)
RCOOH + R’OH
CH3CH2COOH
H+
CH3OH, H+
RCOOR’ + H2O
CH3CH2COOCH3
24
4) Conversion to Acid derivatives
Carboxylic acid
Acid bromide
Acid chloride
Acid anhydride
25
26
CH3CH2COOH
CH3CH2COOH
CH3CH2COOH
NH3
CH3NH2
PCl5
CH3COCl
CH3CH2COOH
CH3CH2CONH2
CH3CH2CONHCH3
CH3CH2COCl
O
O
CH3CH2C O CCH3
+ HCl
27
1
2
Carboxylic acid
Derivatives
3
4
28
Carboxylic Acid
29
ื่ ของ Acid Derivatives
การเรียกชอ
CH3CH2COOH
CH3CH2COCl
CH3CH2CONH2
CH3CH2CONHCH3
CH3CH2COOCH2CH3
Propanoic acid
Propanoyl chloride
Propanamide
N-Methylpropanamide
Ethyl propanoate
30
31
Acid/Acyl chlorides
32
33
Acyl Chlorides
34
CH3CH2COCl
CH3CH2COCl
CH3CH2COCl
NH3
CH3NH2
H2 O
CH3COOH
CH3CH2COCl
CH3CH2CONH2
CH3CH2CONHCH3
CH3CH2COOH
O
O
CH3CH2C O CH3
+ HCl
35
Acid anhydrides
Acid Anhydride
37
CH3NH2
CH3CONHCH3
+
CH3COOH
O
CH3C
O
OCCH3
CH3OH
H2 O
2 CH3COOH
CH3COOCH3 + CH3COOH
38
Esters
Isopentyl acetate
39
Ethyl methanoate
Methyl butanoate
40
“Esterification”
CH3COOH + CH3CH2OH
•
•
•
•
H+
CH3COOCH2CH3
Carboxylic acid + Alcohol  Ester
มี inorganic acid เป็น catalyst
ปฏิกริ ย
ิ าเป็น reversible reaction
ถ้าเตรียมจาก Ester + Alcohol  Ester เรียกว่า
“Trans-esterification”
CH3COOCH3 + CH3CH2OH
H+
CH3COOCH2CH3
41
1. Reduction of Acids and Esters
Carboxylic Acid
Ester
Primary Alcohol
Primary Alcohol
42
CH3CH2COOH
Carboxylic Acid
CH3OH
H2 O
LiAlH4
CH3CH2CH2OH
Primary Alcohol
CH3CH2COOCH3
Ester
43
2. Reaction with RMgX
O
RCOOR’ + R”MgX 
R C R”
Ketone
OH
RCOOR’ + 2 R”MgX 
R C R”
R”
3๐Alcohol
44
Amides
N,N-disubstituted amide
45
1. Hydrolysis of Amides
CH3CONHCH3 + H2O  CH3COOH + CH3NH2
46
2. Reduction of Amides and Acid chlorides
RCH2CONH2
RCH2COCl
LiAlH4
RCH2CH2NH2
RCH2CHO
CH3CONHCH3 + LiAlH4  CH3CH2NHCH3
CH3COCl + LiAlH4  CH3CHO
47