สารมัธยันต์เเละกลไกการเกิดปฏิกิริยาเคมีอินทรีย์

คารแ์ บนไอออน

กลไกการเกิดปฏิกริ ิยา
อนี ามนี ชนิด 1-cyclohexenylpyrrolidine ทาปฏิกริ ิยาการเตมิ หมู่เบนซลิ ท่ีตาแหน่ง

แอลฟาคารบ์ อนได้เกลืออิมมีเนียม (iminium salt) จากนน้ั ถกู ไฮโดรไลซ์ (hydrolyze) ดว้ ยกรด
ได้สารประกอบคโี ตนที่เตมิ หมเู่ บนซลิ ทตี่ าแหนง่ แอลฟาคารบ์ อน (2-benzylcyclohexanone)
เปน็ สารผลิตภัณฑ์

สังเกตไดว้ ่า ในข้ันตอนแรกจะเป็นการเติมหมู่เอมีนเข้าไปทสี่ ารประกอบแอลดีไฮด์ หรอื
คโี ตน เพื่อเปลยี่ นเป็นอีนามีน แลว้ จึงทาปฏกิ ิรยิ าแอลคิลเลชนั เพือ่ สร้างพนั ธะ CC แล้วจงึ
กาจดั หมู่เอมีนออกไป ไดส้ ารประกอบแอลดีไฮด์หรอื คโี ตนทเี่ พิม่ หมู่อะตอมท่ีแอลฟาคารบ์ อน
เปน็ สารผลิตภัณฑ์ วิธีการนี้ทาใหห้ มเู่ อมนี ทาหนา้ ท่ีเปรียบเหมอื น protecting group นั่นเอง

อย่างไรก็ตามข้อดีอีกประการหน่ึงของการเตรียมผ่านอีนามีน คือสามารถควบคุมให้
ปฏิกิริยาแอลคิลเลชันเกิดข้ึนโดยการเพ่ิมหมู่อะตอมที่แอลฟาคาร์บอนเพียงตาแหน่งเดียว และ
แทนท่ี -H 1 ครัง้ เท่าน้นั เมอื่ เปรยี บเทียบกับการเพิ่มหมู่อะตอมโดยใช้เบส LDA ซ่ึงอาจเกิดการ
ปฏิกิริยาแอลคิลเลชันได้มากกว่า 1 คร้ัง หรือแทนท่ี -H มากกว่า 1 โปรตอน และอาจเกิด
ผลิตภัณฑ์จาก OAlkylation ได้เช่นกัน ดังแสดงการเปรียบเทียบในตัวอย่างท่ี 46 และ 47 จึง
อาจกล่าวได้ว่าการเตรียมผ่านสารประกอบอีนามีนทาให้ปฏิกิริยานี้มีความจาเพาะมากข้ึนกว่า
การใช้ LDA

ตวั อย่างท่ี 46

144

คารแ์ บนไอออน

ตวั อย่างที่ 47

O O O
Cyclopentanone
1) LDA CH3 CH3 CH3
2) CH3Br
+

2-Methylcyclopentanone 2,5-Dimethylcyclopentanone

O O CH3
CH3

++
CH3

2,2-Dimethylcyclopentanone 1-Methoxycyclopent-1-ene

ปฏกิ ิริยาการเพิม่ ท่ีแอลฟาคาร์บอนผ่านอีนามีนสามารถใช้กับสารประกอบอนื่ ๆ ได้ เช่น
เอซลิ เฮไลด์ (acyl halide) ดงั ตัวอย่างการทาปฏิกิรยิ าของอนี ามีนชนิด 1-cyclohexenyl
pyrrolidine กับ benzoyl chloride จากนน้ั hydrolyze ดว้ ยกรด ได้สารประกอบคีโตนทีเ่ ติมหมู่
เบนโซอิลบนแอลฟาคาร์บอน (2-benzoylcyclohexanone) เปน็ สารผลิตภัณฑ์ แสดงดงั สมการ
ในตัวอยา่ งที่ 48

ตวั อย่างท่ี 48

145

คาร์แบนไอออน

กลไกการเกิดปฏิกิริยา

4.7 ปฏิกริ ิยาการเพม่ิ แบบไมเคิล (Michael Addition Reaction)
สารประกอบคาร์บอนิลท่ีไม่อิ่มตัวท่ีตาแหน่งแอลฟาและบีตา (,-unsaturated

carbonyl compounds) สามารถทาปฏิกิริยากับนิวคลีโอไฟล์ได้สองแบบ คือ การเพ่ิมแบบ 1,2
และการเพ่มิ แบบ 1,4

ในการเพิม่ แบบ 1,2 นิวคลีโอไฟล์จะเข้าทาปฏิกิริยาที่คาร์บอนของคาร์บอนิลตาแหน่งท่ี
2 และอิเล็กโทรไฟล์จะเข้าทาปฏิกิริยาท่ีออกซิเจนตาแหน่งที่ 1 ส่วนในการเพิ่มแบบ 1,4 น้ัน
นิวคลีโอไฟล์จะเข้าทาปฏิกิริยาที่คาร์บอนตาแหน่งที่ 4 และ อิเล็กโทรไฟล์จะเข้าทาปฏิกิริยาที่
ออกซิเจนตาแหน่งที่ 1 สาหรับการเพ่ิมแบบ 1,4 นั้นเป็นท่ีสังเกตว่าพันธะ C=C จะไม่ทา
ปฏิกิริยากับอิเล็กโทรไฟล์ (ซ่ึงโดยปกติแล้ว C=C จะอุดมด้วยอิเล็กตรอนและจะทาหน้าที่เป็น
นิวคลีโอไฟล์ เข้าทาปฏิกิริยากับอิเล็กโทรไฟล์อื่นๆ) ยกเว้นในกรณีนี้ เนื่องจาก C=C ดังกล่าว

146

คารแ์ บนไอออน

ขาดอิเล็กตรอน เพราะต่ออยู่กบั หมู่คาร์บอนิลซ่ึงเป็นหมู่ดึงอิเล็กตรอน จึงทาให้นิวคลีโอไฟล์
เข้าทาปฏกิ ิรยิ ากบั คาร์บอนตาแหน่งที่ 4 ท่ีเป็น C=C ได้ ปฏิกิริยาการเพ่ิมแบบ 1,4 เรียกอีกช่ือ
หนึ่งว่า Michael Addition Reaction ซง่ึ กลไกของปฏกิ ิรยิ าแสดงไดด้ งั น้ี

กลไกของปฏิกริ ยิ า Michael Addition Reaction

ในปฏิกริ ยิ าการเตมิ แบบไมเคลิ อนี อเลตแอนไอออนจะทาหนา้ ที่เปน็ นิวคลโี อไฟลเ์ ขา้ ทา
ปฏิกริ ิยาที่คาร์บอนอะตอมตาแหนง่ ที่ 4 ของสารประกอบคาร์บอนลิ ที่ไมอ่ ิม่ ตัวท่ีตาแหน่งแอลฟา
และบตี า ดงั เช่นปฏกิ ิรยิ าในตัวอย่างท่ี 49 ซึง่ เปน็ ปฏิกิริยาการเติมแบบไมเคิลของ ethyl
acetoacetate และ trans-chalcone โดยใช้โซเดียมไฮดรอกไซดท์ าหนา้ ท่ีเป็นเบสในปฏกิ ิริยา
และดงึ ไฮโดรเจนท่ีตาแหน่งแอลฟาออกจากเมทิลีนคาร์บอน (methylene carbon) ของ ethyl
acetoacetate เนื่องจาก -H ที่อยู่บนเมทิลีนคารบ์ อนต่ออยู่กบั หมู่ดงึ อิเล็กตรอนถงึ สองหมจู่ งึ มี
ความเป็นกรดสงู และถูกดงึ ออกได้ง่ายดว้ ยเบส เกดิ เป็นอนี อเลตแอนไอออนซง่ึ เปน็ นิวคลโี อไฟล์
จากนน้ั นิวคลีโอไฟล์เขา้ ทาปฏิกิริยาการเพ่มิ ท่ีคาร์บอนอะตอมตาแหน่งที่ 4 ของ chalcone ได้
ethyl 2-acetyl-5-oxo-3,5-diphenylpentanoate เป็นสารผลิตภณั ฑ์

ตวั อย่างที่ 49 O O O
Chalcone EtO CH3
OO NaOCH2CH3 O
EtO CH2 CH3 + CH3CH2OH

Ethyl acetoacetate

Ethyl 2-acetyl-5-oxo-3,5-diphenylpentanoate

147

คารแ์ บนไอออน

กลไกของปฏกิ ริ ิยา
ข้ันตอนที่ 1 เบสดึง -H ของ ethyl acetoacetate ได้อนี อเลตแอนไอออน

ข้นั ตอนท่ี 2 อีนอเลตแอนไอออนเข้าทาปฏิกิริยาที่คารบ์ อนตาแหนง่ ท่ี 4 ของ chalcone
จากน้ันรับโปรตอนจากเอทานอลได้ (Z)-ethyl 2-acetyl-5-hydroxy-3,5-diphenylpent-4-
enoate

ขน้ั ตอนที่ 3 (Z)-ethyl 2-acetyl-5-hydroxy-3,5-diphenylpent-4-enoate เปลย่ี นจากรปู อนี อล
เปน็ รปู คโี ตโดยการทอโทเมอไรเซชนั (tautomerization) ได้เป็น ethyl 2-acetyl-5-oxo-3,5-
diphenylpentanoate เปน็ สารผลิตภณั ฑ์

148

คาร์แบนไอออน

ตวั อย่างอน่ื ๆ ของปฏิกริ ยิ าการเพิ่มแบบไมเคลิ โดยอีนอเลตแอนไอออน เช่นปฏิกิริยาของ
2-methylcyclohexane-1,3-dione และ but-3-en-2-one ในเบส ได้ 2-methyl-2-(3-oxobutyl)
cyclohexane-1,3-dione เป็นสารผลติ ภัณฑ์ แสดงดงั สมการในตัวอย่างที่ 50

ตวั อย่างท่ี 50

O O KOH / H2O O
CH3 CH3 CH3
H+
But-3-en-2-one CH3
O
OO

2-Methylcyclohexane-1,3-dione 2-Methyl-2-(3-oxobutyl)cyclohexane-1,3-dione

ในสภาวะกรดหรือเบสที่แรง พบว่าปฏิกิริยาการเพิ่มแบบไมเคิลโดยอีนอเลตแอนไอออน
จากคีโตนได้ เดลตา-ไดคีโตน (-diketone) เป็นสารผลิตภัณฑ์นั้นสามารถเกิดปฏิกิริยาต่อไปได้
โดยการเกิดปฏิกิริยาอัลดอลภายในโมเลกุลเดียวกัน (Intramolecular Crossed Aldol
Reaction) ตามด้วยการสูญเสียน้าได้สารผลิตภัณฑ์ท่ีมีลักษณะเป็นวงหกเหล่ียมของ
cyclohexnone หรือวงแหวนโรบนิ สนั ซึ่งวิธกี ารสงั เคราะห์เชน่ น้เี รยี กว่า “Robinson Annulation”

สารผลิตภัณฑ์ชนิดเดลตา-ไดคีโตน ในตัวอย่างที่ 50 สามารถเกิดผ่าน Robinson
Annulation ได้ cyclohexenone เป็นสารผลติ ภณั ฑ์ แสดงดงั กลไกและสมการในตัวอยา่ งที่ 51

ตัวอยา่ งที่ 51

O CH3 O
CH3
O KOH / CH3OH
CH3
H + CH2 CH C CH3

O But-3-en-2-one OO

2-Methylcyclohexane-1,3-dione 2-Methyl-2-(3-oxobutyl)cyclohexane-1,3-dione

O
CH3

KOH / CH3OH

heat O
8a-Methyl-3,4,8,8a-tetrahydronaphthalene-1,6(2H,7H)-dione

(Cyclohexenone)

149

คาร์แบนไอออน

กลไกของปฏกิ ริ ยิ า
ข้ันตอนที่ 1-3 คือข้ันตอนของปฏิกิริยาการเพิ่มแบบไมเคิล ข้ันตอนที่ 4 และ 5 เป็น

ปฏกิ ิริยาอัลดอล และขั้นตอนท่ี 6 และ 7 เป็นปฏกิ ริ ิยาการขจดั น้า
ขนั้ ตอนที่ 1 เบสดงึ -H ของ 2-methylcyclohexane-1,3-dione ได้อีนอเลตแอนไอออนท่ี
เสถียร เน่ืองจากอเิ ลก็ ตรอนสามารถเกดิ การเรโซแนนซไ์ ปท่อี ะตอมออกซิเจนของคาร์บอนิลทง้ั
สองหมูไ่ ด้

ขนั้ ตอนท่ี 2 อนี อเลตแอนไอออนเขา้ ทาปฏิกิริยาทีค่ าร์บอนตาแหน่งท่ี 4 ของ but-3-en-2-one
จากนัน้ รับโปรตอนจากนา้

ขน้ั ตอนท่ี 3 เกดิ การทอโทเมอไรเซชัน (tautomerization) ได้ -diketone โดยเปลยี่ นจากรูป
อนี อลเป็นรูปคีโต และได้สารผลติ ภณั ฑ์ที่มีระบบคอนจเู กตมากข้นึ

150

คาร์แบนไอออน

ขั้นตอนท่ี 4 ในสภาวะทีเ่ ป็นเบส เบสจะดึง -H ของ -diketone ได้อีนอเลตแอนไอออน

ขั้นตอนที่ 5 อีนอเลตแอนไอออนจะทาหน้าท่เี ป็นนิวคลโี อไฟล์ท่ดี ี และเข้าทาปฏิกริ ยิ าแบบ
Intramolecular Crossed Aldol Reaction ท่ีคาร์บอนของคารบ์ อนิลซึ่งเป็นตาแหนง่ ท่ีขาด
อิเลก็ ตรอน จากนั้นรับโปรตอนจากน้าได้ -hydroxy ketone เปน็ สารผลิตภณั ฑจ์ ากปฏิกิริยา
อลั ดอล

ขน้ั ตอนท่ี 6 เบสดึง -H ของ -hydroxy ketone เกิดเปน็ อนี อเลตแอนไอออน

ขั้นตอนที่ 7 ไฮดรอกไซดไ์ อออนหลุดออกได้ cyclohexanone เป็นสารผลติ ภัณฑ์

151

คาร์แบนไอออน

ตัวอย่างอ่ืนๆของ Robinson Annulation (ปฏิกิริยาการเพิ่มแบบไมเคิลโดยอีนอเลตแอน
ไอออน ตามด้วยปฏิกิริยาอัลดอลและการสูญเสียน้า) ได้ cyclohexnone เป็นสารผลิตภัณฑ์
แสดงดงั สมการในตวั อย่างท่ี 52 และ 53

ตวั อย่างท่ี 52

O NaOCH3
+ CH2 CH C CH2CH3
CH3OH, heat CH3
O Pent-1-en-3-one

3,4-Dihydronaphthalen-2(1H)-one O
1-Methyl-4,4a,9,10-tetrahydrophenanthren-2(3H)-one

ตวั อยา่ งที่ 53

O KOH / CH3OH O
O heat CH3

+ CH2 CH C CH2CH3

Pent-1-en-3-one
Cyclopentanone

4-Methyl-2,3,7,7a-tetrahydro-1H-inden-5(6H)-one

สารประกอบอีนามีนสามารถนามาใช้ร่วมกันกับการเกิดปฏิกิริยาการเพิ่มแบบ 1,4 เพื่อ
ควบคุมให้สารประกอบคีโตนหรือแอลดีไฮด์ท่ีมีแอลฟาคาร์บอนหลายตาแหน่ง (หรืออาจมี -H
หลายโปรตอน) เกิดปฏกิ ิรยิ าแอลคลิ เลชนั หรือแทนท่ี -H เพียงครงั้ เดียว

ตัวอย่างของปฏิกิริยาการสังเคราะห์อีนามีนจากคีโตนชนิด cyclohexanone ซึ่งมี
แอลฟาคาร์บอน 2 ตาแหน่ง และมี -H จานวน 4 โปรตอน ทาปฏิกิริยากับเอมีนชนิดทุติยภูมิ
ของ pyrrolidine ได้อีนามีนชนิด 1-cyclohexenylpyrrolidine จากนั้นอีนามีนทาหน้าท่ีเป็น
นิวคลีโอไฟล์เข้าทาปฏิกิริยาท่ีอะตอมคาร์บอนตาแหน่งที่ 4 ของ but-3-en-2-one และเกิด
ปฏิกิริยาการเพิ่มแบบ 1,4 (Michael Addition Reaction) ได้ 2-(3-oxobutyl)cyclo hexanone)
เปน็ สารผลติ ภณั ฑ์ แสดงดงั สมการและกลไกในตวั อย่างที่ 54 (ส่วนกลไกการสังเคราะห์อีนามีน
ได้แสดงไว้ข้างต้นแล้วในตวั อย่างท่ี 44)

152

คาร์แบนไอออน

ตัวอย่างที่ 54

H
N

1) /H3O O O
OO CH3

2) CH3 (But-3-en-2-one)

Cyclohexanone 3) HCl, H3O 2-(3-Oxobutyl)cyclohexanone

กลไกของปฏิกริ ิยา

4.8 ปฏิกิริยา Malonic Ester Synthesis
ปฏิกิรยิ านี้เป็นการรวมกันของปฏิกิริยา 2 ชนิด ไดแ้ ก่ ปฏกิ ริ ยิ าแอลคิลเลชนั ของ

สารประกอบ malonic ester ตามดว้ ยปฏิกิริยาไฮโดรไลซสิ และกาจดั ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์
(decarboxylation, -CO2) ไดก้ รดคารบ์ อกซิลกิ เป็นสารผลติ ภณั ฑ์

153

คารแ์ บนไอออน

สมการทัว่ ไปของ Malonic Ester Synthesis แสดงได้ดงั นี้

ปฏกิ ริ ยิ านี้จะเกิดผา่ นอนี อเลตแอนไอออนของ malonic ester ซ่ึงมคี วามเสถยี รสงู และ
เปน็ นิวคลีโอไฟล์ทดี่ ี สามารถเกิดปฏกิ ริ ิยาแทนที่แบบ SN2 ได้ในขนั้ ตอนการเกิดปฏิกิรยิ า
แอลคลิ เลชัน ดังนั้นการใช้แอลคลิ เฮไลดช์ นดิ ปฐมภูมิหรอื ชนดิ ทุติยภูมิ (1o halide หรอื 2o
halide) หรือสารประกอบ tosylate เปน็ สารต้ังต้นจะเหมาะสมกับปฏิกิริยาชนิดน้ี จากนนั้ เม่ือ
เติมสารละลาย กรดและให้ความร้อนจะเกิดปฏกิ ริ ิยาไฮโดรไลซิส ตามด้วยการกาจดั ก๊าซ
คาร์บอนไดออกไซด์ (-CO2) ได้กรดคารบ์ อกซิลิกเป็นสารผลิตภณั ฑ์

กลไกและตวั อย่างปฏกิ ิรยิ า Malonic Ester Synthesis ของ dimethyl malonate และ
1-bromopropane ในเบส ได้ pentanoic acid เป็นสารผลิตภัณฑ์ แสดงดังสมการในตัวอย่างท่ี
55

ตวั อย่างที่ 55

OO 1) NaOCH2CH3, CH3CH2OH O

2) CH3CH2CH2 Br

CH3CH2O CH2 OCH2CH3 (1-Bromopropane) CH3CH2CH2CH2 OH + CO2

Diethyl malonate 3) HCl, H2O, heat Pentanoic acid + 3 CH3CH2OH
(Malonic ester) + Br

โดยปฏิกิริยา Malonic Ester Synthesis ในตัวอย่างที่ 55 มีสารผลิตภัณฑ์ต่างๆเกิดข้ึน
ในแต่ละขน้ั ตอนดงั น้ี

154

คาร์แบนไอออน

กลไกการเกิดปฏกิ ิรยิ า
ขน้ั ตอนที่ 1 เบสดงึ -H ของ dimethyl malonate ได้อนี อเลตแอนไอออนทีม่ คี วามเสถียรสงู
ซึง่ สามารถเกิดเรโซแนนซ์ได้หลายรูปแบบ และเน่อื งจากคา่ pKa ของ dimethyl malonate
เท่ากับ 13 ซง่ึ มีค่าตา่ กว่าเอทานอล (CH3CH2OH, pKa=15.9) ทาใหส้ มดุลของปฏิกริ ยิ าใน
ขัน้ ตอนนี้เกิดไปขา้ งหน้ามากกวา่

155

คาร์แบนไอออน

ขน้ั ตอนท่ี 2 อีนอเลตแอนไอออนเขา้ ทาปฏกิ ริ ิยาแทนท่ีแบบ SN2 ท่ีตาแหนง่ เมทิลนี คาร์บอนของ
1-bromopropane จากนน้ั โบรไ์ มด์ไอออนหลุดออกได้ diethyl 2-propylmalonate เปน็ สาร
ผลติ ภัณฑ์

CH3CH2CH2 Br OO
OO

CH3CH2O OCH2CH3 CH3CH2O OCH2CH3 + Br
CH2CH2CH3
H

enolate anion Diethyl 2-propylmalonate

ข้ันตอนที่ 3 ในสภาวะกรด diethyl 2-propylmalonate เกดิ ปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส ได้
2-propylmalonic acid และเอทานอล เป็นสารผลิตภณั ฑ์

156

คาร์แบนไอออน

ข้ันตอนที่ 4 ข้นั ตอนน้ีจะเกิดต่อเน่อื งจากขน้ั ตอนท่ี 3 โดยเกิดผ่าน transition state ของ
2-propylmalonic acid มกี ารจดั ตัวคล้ายวงหกเหล่ียมและกาจัดก๊าซคารบ์ อนไดออกไซด์ (-CO2)
ได้ pentanoic acid เปน็ สารผลิตภัณฑ์ ซึ่งการเกิดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะชว่ ยให้ปฏิกริ ิยาไป
ข้างหน้าได้มากข้ึนเน่ืองจากเป็นการเพ่ิมเอนโทรปี (entropy, S) ของระบบ

ปฏกิ ิริยา Malonic Ester Synthesis สามารถควบคุมให้เกดิ ปฏิกริ ิยาแอลคลิ เลชัน 2
ครงั้ ได้ ส่งผลให้สามารถออกแบบการเติมหมู่แอลคลิ ทไี่ ม่เหมือนกันสองครงั้ ได้ ตวั อย่างปฏิกริ ยิ า
Malonic Ester Synthesis ของ dimethyl malonate ท่ีเกดิ ปฏกิ ริ ิยาแอลคิลเลชัน 2 ครั้งใน
สารละลายเบส แสดงดงั สมการและกลไกในตัวอยา่ งที่ 56 (สว่ นรายละเอียดกลไกในขน้ั ตอน
ปฏิกริ ิยาไฮโดรไลซิสและการสูญเสยี กา๊ ซคารบ์ อนไดออกไซด์ (-CO2) ได้แสดงไว้ขา้ งต้นดงั
ตวั อยา่ งท่ี 55)
ตวั อย่างที่ 56

157

คาร์แบนไอออน

กลไกการเกดิ ปฏิกริ ิยา

ตัวอยา่ งอืน่ ๆ ในปฏิกิรยิ า Malonic Ester Synthesis แสดงดังตัวอย่างท่ี 57 และ 58
ตวั อยา่ งท่ี 57

158

คารแ์ บนไอออน

ตัวอย่างที่ 58

OO 1) NaOCH2CH3, CH3CH2OH O

CH3CH2O CH2 OCH2CH3 Br OH + CO2
2) 4-Phenylbutanoic acid + 3 CH3CH2OH

Diethyl malonate

1-(2-bromoethyl)benzene + Br

3) HCl, H2O, heat

นอกจากนป้ี ฏิกริ ิยา Malonic Ester Synthesis ยังมีประโยชน์ในการออกแบบการ

สงั เคราะห์ cyclobutanecarboxylic acid ซึ่งสารประกอบดังกล่าวไม่สามารถสังเคราะหไ์ ด้งา่ ย

โดยวิธกี ารสงั เคราะหแ์ บบอ่ืน เนื่องจากเกิดสารผลิตภัณฑม์ ลี กั ษณะเป็นวงสเ่ี หล่ียมที่มีความ

เครียดสงู แสดงดังสมการในตวั อยา่ งท่ี 59

ตัวอย่างที่ 59

เมอ่ื เรว็ ๆน้ี มีการรายงานวิธกี ารสังเคราะห์ 2-alkylpyridine ในปรมิ าณผลผลิตท่ีสูง
(71-96%) หลายชนิด ซ่ึงพัฒนาวธิ ีการจาก Malonic Ester Synthesis โดยใช้ 2-iodopyridine
ทาปฏกิ ิรยิ ากับ diethyl malonate ได้ malonate ester จากนน้ั นา malonate ester มาทา
ปฏิกิรยิ ากับ alkyl bromide หลายๆ ชนดิ ในสารละลายเบส potassium carbonate (K2CO3)
หรอื cesium carbonate (Cs2CO3) ตามด้วยปฏกิ ิรยิ าไฮโดรไลซิสและการกาจัดก๊าซ
คารบ์ อนไดออกไซด์ พบวา่ เมอ่ื ทาปฏกิ ิริยากับโซเดียมไฮดรอกไซด์ ท่ี 25 oซ เปน็ เวลา 16 ช่ัวโมง
จะเกิดการกาจัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 1 โมเลกลุ แตเ่ มอื่ นามาทาปฏกิ ิริยาต่ออีกข้ันหนึ่งกับ
กรดซิตริกที่ 60 oซ เปน็ เวลา 16 ชว่ั โมง จะเกดิ การกาจัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์อกี ครง้ั

159

คาร์แบนไอออน

ได้อนพุ ันธ์ของ 2-alkylpyridine ชนดิ ตา่ งๆ20 ตัวอย่างเส้นทางการสังเคราะห์ 2-alkylpyridine
แสดงดังสมการในตัวอย่างที่ 60

ตวั อยา่ งที่ 60 20

4.9 ปฏิกิริยา Acetoacetic Ester Synthesis
ปฏกิ ิริยานี้คล้ายกบั Malonic Ester Synthesis แต่เปล่ียนจากสารตง้ั ต้นชนดิ malonic

ester เปน็ สารประกอบ acetoacetic ester ทาใหไ้ ด้สารประกอบ methyl ketone เป็นสาร
ผลติ ภัณฑ์

ปฏกิ ริ ยิ า Acetoacetic Ester Synthesis เป็นการรวมกนั ของปฏิกิรยิ า 2 ปฏิกริ ิยา ได้แก่
ปฏิกริ ิยาแอลคลิ เลชันของสารประกอบ acetoacetic ester ตามดว้ ยปฏกิ ิริยาไฮโดรไลซิส และ
สญู เสยี ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (-CO2) โดยมสี มการท่ัวไปดังน้ี

OO 1) NaOCH2CH3, CH3CH2OH O
CH3 CH2 OCH2CH3 2) R Br

Ethyl 3-oxobutanoate 3) HCl, H2O, heat R CH2 CH3 + CO2
(Acetoacetic ester) + 2 CH3CH2OH
+ Br

160

คารแ์ บนไอออน

ในขัน้ ตอนแรกของปฏกิ ิรยิ า Acetoacetic Ester Synthesis น้ี เบสจะดงึ -H ของ
สารประกอบ acetoacetic ester ได้อนี อเลตแอนไอออนทมี่ ีความเสถียรสงู ซึง่ สามารถเกิด
เรโซแนนซ์ได้หลายรูปแบบ และเนอ่ื งจากในกรณีของ acetoacetic ester ชนิด ethyl 3-oxo
butanoate มคี ่า pKa เท่ากับ 11 ซงึ่ มคี า่ ตา่ กวา่ เอทานอลท่ีเป็นสารผลิตภัณฑ์ของปฏิกริ ิยาใน
ข้ันตอนน้ี (CH3CH2OH, pKa=15.9) ทาใหส้ มดุลของปฏิกิริยาในข้ันตอนน้เี กิดไปข้างหน้า

อีนอเลตแอนไอออนของ ethyl 3-oxobutanoate เป็นนิวคลโี อไฟล์ท่ีดีและจะเกิด
ปฏกิ ิรยิ าแทนทีแ่ บบ SN2 ในขนั้ ตอนการเกดิ ปฏิกริ ยิ าแอลคลิ เลชนั จากน้ันจะเกิดปฏกิ ิรยิ า
ไฮโดรไลซสิ และสูญเสยี ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (-CO2) ได้สารประกอบ methyl ketone เป็นสาร
ผลิตภณั ฑ์

ตัวอย่างปฏิกริ ิยา Acetoacetic Ester Synthesis ของ ethyl 3-oxobutanoate และ
3-bromoprop-1-ene ในเบส ได้ hex-5-en-2-one เปน็ สารผลิตภัณฑ์ แสดงดงั สมการใน
ตัวอย่างที่ 61

ตวั อยา่ งที่ 61

1) NaOCH2CH3, CH3CH2OH

OO 2) CH2 CH CH2 Br O

CH3 CH2 OCH2CH3 (3-Bromoprop-1-ene) CH2 CH CH2 CH2 CH3 + CO2

3) HCl, H2O, heat Hex-5-en-2-one + 2 CH3CH2OH
Ethyl 3-oxobutanoate
+ Br
(Acetoacetic ester)

จากปฏิกิริยา Acetoacetic Ester Synthesis ในตัวอย่างท่ี 61 จะมีสารผลิตภัณฑ์
เกดิ ขนึ้ ในแตล่ ะข้นั ตอนดงั นี้

161

คารแ์ บนไอออน

เชน่ เดียวกันกับปฏิกิริยา Malonic Ester Synthesis พบว่า Acetoacetic Ester
Synthesis สามารถควบคมุ ใหเ้ กดิ ปฏกิ ิรยิ าแอลคิลเลชัน 2 คร้งั ได้ และทาให้สามารถออกแบบ
การเตมิ หมู่แอลคลิ ที่ไมเ่ หมอื นกันสองคร้ังได้ ตัวอยา่ งเช่นปฏกิ ิริยา Acetoacetic Ester
Synthesis ของ ethyl 3-oxobutanoate ในเบสทเี่ กิดปฏิกริ ยิ าแอลคลิ เลชัน 2 คร้งั ดว้ ย methyl
bromide และ 1-(bromomethyl)benzene ได้ 3-methyl-4-phenylbutan-2-one เปน็ สาร
ผลติ ภัณฑ์ แสดงดงั สมการและกลไกในตัวอยา่ งท่ี 62 (ส่วนรายละเอียดกลไกของข้ันตอน
ปฏิกริ ยิ าไฮโดรไลซิสและการกาจัดก๊าซคารบ์ อนไดออกไซด์ (-CO2) ไดแ้ สดงไว้ขา้ งตน้ ดังขั้นตอน
ท่ี 3 และ 4 ในตัวอย่างที่ 55)

162

คารแ์ บนไอออน

ตัวอยา่ งท่ี 62
กลไกการเกิดปฏกิ ริ ิยา

ตวั อยา่ งอ่ืนๆ ในปฏิกริ ิยา Acetoacetic Ester Synthesis ทใ่ี ช้สารตั้งต้นเป็น
สารประกอบชนิดอ่นื ๆ ที่มีลักษณะคล้าย acetoacetic ester เชน่ methyl 3-oxobutanoate หรือ
ethyl 3-oxo-3-phenylpropanoate แสดงดังตัวอย่างท่ี 63-65

163

คาร์แบนไอออน

ตวั อยา่ งที่ 63
ตวั อยา่ งท่ี 64

ตัวอยา่ งท่ี 65

164

คาร์แบนไอออน

ปฏกิ ิรยิ า Acetoacetic Ester Synthesis สามารถนามาใช้ร่วมกบั ปฏกิ ริ ิยาอืน่ ๆ ได้ เช่น
การออกแบบการสงั เคราะห์ 4-methylheptan-3-one จาก methyl propionate

สารประกอบ 4-methylheptan-3-one สามารถสงั เคราะห์ไดจ้ ากปฏกิ ิริยาไคลเซนคอน-
เดนเซชนั ของ methyl propionate ตามด้วยปฏกิ ิรยิ า Acetoacetic Ester Synthesis

เนือ่ งจากสารประกอบ methyl propionate เปน็ เอสเทอร์ท่ีมีแอลฟาโปรตอน 2 โปรตอน
สามารถทาปฏกิ ริ ยิ าในสภาวะเบสได้สารประกอบบีตา-คีโตเอสเทอร์ จากนนั้ ตามด้วยปฏกิ ิริยา
Acetoacetic Ester Synthesis ในสภาวะเบส โดยการเกดิ ปฏิกิรยิ าแอลคลิ เลชันด้วย
1-bromopropane จากน้ันเกดิ ปฏกิ ิริยาไฮโดรไลซิสตามดว้ ยการสูญเสียก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์
(-CO2) ได้ 4-methyl heptan-3-one เป็นสารผลิตภัณฑ์

เสน้ ทางการสงั เคราะห์สารประกอบ 4-methylheptan-3-one แสดงดงั ตวั อย่างที่ 66
ตวั อย่างที่ 66

165

คาร์แบนไอออน

4.10 ปฏกิ ริ ิยาแอลฟา-ฮาโลจเิ นชันของแอลดีไฮด์และคีโตน
(-Halogenation of Aldehyde and Ketone)
เมอ่ื สารประกอบแอลดีไฮด์และคีโตนทมี่ ไี ฮโดรเจนอยู่ทตี่ าแหน่งแอลฟา(-H) ในสภาวะ

เบสและทาปฏกิ ริ ิยากับโบรมีน (Br2) คลอรีน (Cl2) หรอื ไอโอดีน (I2) จะทาให้ -H ถูกแทนท่ี
ด้วยฮาโลเจนอะตอมได้ ปฏิกริ ยิ านเ้ี รียกว่า ปฏกิ ิริยาฮาโลเจนบนแอลฟาคาร์บอนของแอลดีไฮด์
และคีโตน (-Halogenation of aldehyde and ketone) ปฏิกิริยาน้ีถอื ว่าเป็นปฏิกิริยาชนดิ
Base-Promoted Halogenation ซ่ึงจะใชเ้ บสปริมาณเทา่ กบั สารตัง้ ต้นเพื่อทาให้เกดิ ปฏกิ ิริยา

กลไกและตวั อยา่ งปฏกิ ริ ิยาแอลฟา-ฮาโลจเิ นชนั ของ acetophenone และโบรมีนใน
สภาวะเบสได้ 2-bromo-1-phenylethanone เป็นสารผลิตภณั ฑ์ แสดงดังตวั อย่างที่ 67

ตัวอยา่ งท่ี 67

O O + H2O
CH3 + Br2 NaOH/H2O CH2 Br + Br
(1 equivalent)

Acetophenone 2-Bromo-1-phenylethanone

กลไกการเกิดปฏิกริ ยิ า
ขนั้ ตอนที่ 1 เบสดึง -H ของ acetophenone ได้อนี อเลตแอนไอออน เน่ืองจากโปรตอน
ดังกล่าวจะถูกดึงอิเลก็ ตรอนด้วยหมู่ดงึ อิเลก็ ตรอนของหมคู่ ีโตน ทาให้มีความเป็นกรดสูง (ขาด
อเิ ลก็ ตรอน)

166

คารแ์ บนไอออน

ข้นั ตอนท่ี 2 อนี อเลตแอนไอออนเข้าทาปฏิกิริยาที่โบรมีน โบรไมด์ไอออนหลุดออก เกดิ สาร
ผลิตภณั ฑ์เปน็ 2-bromo-1-phenylethanone

O Br Br O + Br
CH2 CH2 Br

2-Bromo-1-phenylethanone

อย่างไรก็ตามปฏิกริ ิยาแอลฟา-ฮาโลจิเนชัน ยงั มีข้อจากัดอยู่ เนอ่ื งจากในกรณที สี่ าร
ผลติ ภณั ฑ์ทเี่ กิดขนึ้ ยงั มี -H เหลอื อยบู่ นแอลฟาคาร์บอน พบว่า -H จะมคี วามเปน็ กรด
เพม่ิ ขนึ้ (ขาดอิเล็กตรอนมากขึ้น) เพราะได้รบั อทิ ธพิ ลจากหมดู่ ึงอิเล็กตรอน 2 หมู่ ได้แก่ คโี ตน
และหมู่ฮาโลเจนทเ่ี พมิ่ เข้าไป จงึ ทาให้ -H ทเ่ี หลอื อยูน่ ้ีสามารถถูกดึงออกไปด้วยเบสอกี คร้งั
เกิดเปน็ อีนอเลตแอนไอออนทีเ่ สถียรมากขึ้น ดงั นน้ั ในกรณนี ที้ าให้การควบคมุ ให้เกิดการแทนที่
-H ดว้ ยหมู่ฮาโลเจนเพยี งตาแหน่งเดยี วจึงทาไดย้ าก ในทีส่ ุดอาจจะทาให้ -H ทกุ ตาแหน่งถูก
แทนทดี่ ้วยอะตอมฮาโลเจน แสดงดงั ตัวอยา่ งที่ 68

167

คารแ์ บนไอออน

ตวั อย่างท่ี 68

จากเหตุผลดงั กล่าวทาให้ปฏกิ ิรยิ าแอลฟา-ฮาโลจิเนชนั (-Halogenation) เหมาะกับ
สารประกอบแอลดีไฮด์ และ คโี ตนท่มี ีไฮโดรเจนอยู่ทตี่ าแหนง่ แอลฟาเพียง 1 อะตอมเท่าน้นั

ตัวอย่างอ่นื ๆ ของปฏกิ ริ ิยาแอลฟา-ฮาโลจิเนชัน แสดงดงั ตัวอย่างท่ี 69 และ 70

ตวั อยา่ งที่ 69

O NaOH/H2O O + Br + H2O
H + Br2 Br
(1 equivalent)
H H
CH3 CH3 CH3 CH3

Isobutyraldehyde 2-Bromo-2-methylpropanal

168

คารแ์ บนไอออน

ตวั อยา่ งท่ี 70

จากเหตุผลท่ีกลา่ วมาขา้ งตน้ ปฏกิ ิริยาแอลฟา-ฮาโลจิเนชัน สามารถทาให้ -H ทกุ
ตาแหนง่ ของสารตัง้ ตน้ ถูกแทนทีด่ ้วยอะตอมฮาโลเจน เมื่อควบคมุ ปรมิ าณโบรมีน คลอรนี หรอื
ไอโอดนี ใหม้ ีมากเกนิ พอ (excess)

ตัวอยา่ งปฏกิ ิริยา -Halogenation ของ acetophenone และ ไอโอดีนท่มี ากเกินพอ
ในสภาวะเบส ได้ 2,2,2-triiodo-1-phenylethanone เป็นสารผลติ ภัณฑ์ แสดงดงั ตัวอย่างท่ี 71

ตัวอยา่ งท่ี 71

O + I2 NaOH/H2O O +3I + 3 H2O
CH3 I
CI
(excess) I

Acetophenone 2,2,2-Triiodo-1-phenylethanone

ปฏกิ ิรยิ าการเตมิ โบรมนี อะตอมท่ีแอลฟาคาร์บอนของแอลดีไฮด์และคีโตน มปี ระโยชน์
ในการใชเ้ ป็นสารตงั้ ต้นสาหรับสงั เคราะหส์ ารอินทรยี ห์ ลายประเภท เน่ืองจากการมีหมโู่ บรมีนซึง่
เป็นหม่ดู งึ อิเลก็ ตรอนอยูท่ ี่ตาแหนง่ แอลฟาคาร์บอน จะสามารถควบคมุ คารบ์ อนอะตอมท่ี
ตาแหน่งแอลฟาใหเ้ ป็นตาแหน่งที่ขาดอเิ ลก็ ตรอน (electrophilic site) และทาใหส้ ามารถเตมิ
นวิ คลโี อไฟล์ชนดิ ตา่ งๆ ท่ีตาแหน่งแอลฟาคารบ์ อนน้ันๆ ได้ง่าย

169

คาร์แบนไอออน

เมื่อเปรยี บเทียบกบั การทาปฏกิ ริ ยิ าโดยใหเ้ บสดึง -H ของสารประกอบแอลดไี ฮด์ และ
คโี ตนทแี่ อลฟาคารบ์ อน จะทาให้คาร์บอนอะตอมที่ตาแหน่งน้ันเป็นตาแหน่งท่ีมีอิเล็กตรอนมาก
(nucleophilic site) และสามารถเติมอิเล็กโทรไฟล์ทตี่ าแหนง่ -C นน้ั ได้

ตัวอย่างการใช้ประโยชนจ์ ากปฏกิ ริ ิยาการเติมโบรมนี อะตอมท่แี อลฟาคาร์บอนของ สาร
ประกอบแอลดีไฮดแ์ ละคโี ตน เพ่อื ใชเ้ ปน็ สารตง้ั ตน้ ในการสงั เคราะห์สารอนิ ทรีย์ชนดิ ต่างๆ โดย
การเตมิ นิวคลีโอไฟล์ทต่ี าแหน่ง -C ดงั ตัวอยา่ งที่ 72 แสดงการเกิดปฏกิ ิรยิ า -bromination
ของคโี ตน ตามด้วยปฏิกริ ิยา N-alkylation ของ methylamine ซงึ่ ทาใหเ้ กิดการแทนท่ีของโบรมีน
อะตอมที่ตาแหน่งแอลฟาคารบ์ อนด้วยเอมนี

ตัวอยา่ งท่ี 72

O OO

CH3 Br2 (1 equivalent) CH3 NH2CH3 CH3
NaOH/H2O Br NHCH3
+ Br

2-Methyl-3,4-dihydro + H2O 2-Methyl-2-(methylamino)-3,4-
naphthalen-1(2H)-one dihydronaphthalen-1(2H)-one
2-Bromo-2-methyl-3,4-dihydro
naphthalen-1(2H)-one

170

คารแ์ บนไอออน

นอกจากน้ี คโี ตนซง่ึ ถกู แทนทด่ี ว้ ยโบรมีนอะตอมที่ตาแหน่งแอลฟาคาร์บอนจากปฏิกิริยา
-bromination สามารถใชเ้ ป็นสารต้งั ต้นท่ีดีในการเตรยี มสารประกอบคาร์บอนลิ ที่ไม่อิ่มตัวท่ี
ตาแหนง่ แอลฟาและบีตา (,-unsaturated carbonyl compounds) ได้เชน่ กนั โดยการนามา
ทาปฏกิ ริ ยิ ากับเบสที่มีความเกะกะสูง เช่น tert-butoxide ใน tert-butylalcohol แสดงดงั ตวั อยา่ ง
ท่ี 73
ตวั อยา่ งท่ี 73

O CH3 O
CH3 Br CH3 O
CH3
CH3 CH3
CH3
tert-BuOH 5,6-Dimethylcyclohex-2-enone

6-Bromo-2,3-dimethylcyclohexanone

4.11 ปฏิกริ ิยาแอลฟา-โบรมิเนชันของกรดอนิ ทรีย์
(-Bromination of Carboxylic Acid/The Hell-Volhard-Zelinski Reaction)
กรดอินทรยี ์ท่ีมีไฮโดรเจนอยู่ที่ตาแหน่งแอลฟา (-H) ในสภาวะเบส เบสจะดงึ โปรตอน

จากกรดอนิ ทรีย์ (-COOH) ออกก่อนที่จะดงึ โปรตอนจาก -H เน่ืองจากโปรตอนจากกรด
อนิ ทรียม์ ีความเป็นกรดสงู กว่าโปรตอนทีต่ าแหนง่ แอลฟามาก ดงั นน้ั การเตมิ โบรมนี อะตอมท่ี
แอลฟาคาร์บอนของกรดอนิ ทรยี ์ (-Bromination of carboxylic acids/The Hell-Volhard-
Zelinski Reaction) จะต้องใหก้ รดอนิ ทรียท์ าปฏกิ ิริยากับ phosphorous tribromide (PBr3) และ
โบรมีน (Br2) ได้ -bromo acyl bromide กอ่ น จากน้นั ตามด้วยปฏิกิรยิ าไฮโดรไลซิสดว้ ยน้าได้
-bromo acid เปน็ สารผลติ ภัณฑ์

O O Br O
R CH2 OH PBr3 / Br2 Br
R CH Br + Br H2O

R CH OH + HBr

-Bromo acyl bromide -Bromo acid

ตัวอย่างและกลไกของปฏกิ ิริยาแอลฟา-โบรมเิ นชัน ของ isobutyric acid ได้ 2-bromo-2-
methylpropanoic acid เปน็ สารผลติ ภณั ฑ์ แสดงดังตัวอยา่ งท่ี 74

171

คาร์แบนไอออน

ตวั อย่างที่ 74

O O

H 1) PBr3 / Br2 Br + Br + HBr
OH 2) H2O OH

CH3 CH3 CH3 CH3
Isobutyric acid
2-Bromo-2-methylpropanoic acid

กลไกการเกิดปฏกิ ริ ิยา
ขัน้ ตอนท่ี 1 isobutyric acid ทาปฏิกริ ยิ ากบั phosphorous tribromide (PBr3) ได้ acyl
bromide เป็นสารผลิตภณั ฑ์ โดย acyl bromide จะอย่ใู นสมดุลของรูปคีโต (keto form) และรปู

อนี อล (enol form)

ข้ันตอนท่ี 2 โครงสร้างอนี อลของ acyl bromide จะทาหน้าทีค่ ล้ายนิวคลีโอไฟล์เขา้ ทาปฏิกิรยิ า
กับโบรมนี โดยโบรไมด์ไอออนหลุดออก ได้ -bromo acyl bromide

ข้ันตอนที่ 3 ปฏิกริ ิยาไฮโดรไลซสิ ของ -bromo acyl bromide ด้วยน้า โดยนา้ ทาหน้าทเ่ี ปน็
นิวคลโี อไฟล์เข้าทาปฏกิ ิรยิ ากบั acyl bromide ท่ีตาแหนง่ คาร์บอนของคาร์บอนิลและโบรไมด์
ไอออนหลดุ ออก จากนน้ั โบรไมด์ไอออนจะเข้ามารับโปรตอนทเ่ี กินมา (deprotonation) ได้
2-bromo-2-methylpropanoic acid เป็นสารผลิตภัณฑ์

172

คารแ์ บนไอออน

O OH O O
Br H Br
Br OH2 Br
Br OH
CH3 CH3 CH3 Br CH3 CH3 H
CH3 + Br

O

Br + HBr
OH

CH3 CH3

2-Bromo-2-methylpropanoic acid

4.12 ปฏกิ ริ ิยาการเตมิ ฟอสฟอรัสอลิ ดิ (Wittig Reaction)
อลิ ิด (Ylide) เป็นสารประกอบทีม่ ีคาร์บอนอะตอมต่อเชื่อมดว้ ยพันธะโคเวเลนต์กับ

เฮเทอโรอะตอม เช่น ฟอสฟอรสั ซลั เฟอร์ หรือไนโตรเจน ซ่งึ คาร์บอนอะตอมและเฮเทอโรอะตอม
จะมีประจตุ รงข้ามกัน โดยมีประจุบวกอยู่ท่ีเฮเทอโรอะตอม และมปี ระจลุ บอยู่ที่คาร์บอนอะตอม
ซ่ึงประจุลบของคาร์บอนมีความเสถยี รเนื่องจากการมอี ยู่ของประจุบวกทเี่ ฮเทอโรอะตอม และทา
ให้คาร์บอนอะตอมของอิลดิ มคี ณุ สมบัติเป็นคาร์แบนไอออนและนวิ คลโี อไฟล์ทดี่ ี

ในปฏิกิรยิ า Wittig น้นั จะใช้ฟอสฟอรสั อลิ ิด (phosphorus ylide) ซ่งึ มีส่วนของคาร์แบน
ไอออนทาหน้าที่เป็นนวิ คลีโอไฟล์เข้าทาปฏกิ ริ ิยากับสารประกอบแอลดไี ฮด์และคีโตน เกดิ เปน็
สารประกอบแอลคีน ทม่ี ตี าแหน่งพันธะคู่เกดิ ขึ้นแทนพนั ธะคู่ของหมู่คารบ์ อนิลของแอลดไี ฮด์และ
คโี ตน เป็นสารผลิตภณั ฑ์

สมการทว่ั ไปในการทาปฏกิ ิริยาของสารประกอบแอลดไี ฮด์และคีโตนและฟอสฟอรสั อิลิด
ในปฏกิ ิรยิ า Wittig ไดส้ ารประกอบแอลคีน และ triphenylphosphine oxide เป็นสารผลติ ภณั ฑ์
แสดงดังสมการต่อไปน้ี

R R' Ph R R' O
O + C P Ph CC
+ Ph P Ph
R R' Ph R R' Ph

Aldehyde/Ketone Phosphorus ylide Alkene Triphenylphosphine oxide

173

คาร์แบนไอออน

ปฎิกริ ิยา Wittig สามารถควบคุมการเกิดพันธะคู่ให้เกิดในตาแหนง่ ที่แนน่ อนและมี
ความจาเพาะเจาะจงสูงและเกดิ แอลคีนตาแหนง่ เดยี วในปฏิกริ ยิ า จงึ ถือว่าเป็นปฏิกริ ิยาที่มีความ
เปน็ Regioselective โดยปกติแลว้ แอลคนี ท่ีสังเคราะห์ไดจ้ ากปฏิกิริยา Wittig จะเปน็ สารผสม
ระหวา่ ง cis- และ trans- แอลคนี

ปฏกิ ิริยา Wittig มคี วามสาคญั มากในการสังเคราะหส์ ารทางเคมีอนิ ทรยี ์ โดยสามารถ
สังเคราะห์แอลคีนได้หลายชนิดและมคี วามจาเพาะเจาะจงสูง โดยการใชส้ ารประกอบแอลดีไฮด์
หรอื คีโตนทาปฏกิ ิริยากับฟอสฟอรัสอลิ ิด ปฏิกิริยานจี้ งึ ถูกเรียกช่ือให้เป็นเกียรตแิ ก่ Georg F.K.
Wittig ผู้คน้ พบปฏิกริ ิยาในปี 1954 และไดร้ บั รางวัลโนเบลในสาขาเคมีในปี 1979

ในการเตรยี มฟอสฟอรสั อลิ ิดสามารถสงั เคราะห์ผา่ นสองขน้ั ตอน ข้ันตอนแรกนา
triphenylphosphine มาทาปฏิกริ ิยากบั สารประกอบแอลคิลเฮไลด์ (ปกติจะใช้แอลคิลเฮไลด์ท่ีมี
ความเกะกะน้อย เชน่ แอลคิลเฮไลดช์ นิดปฐมภูมิ) โดยเกดิ ปฏิกิรยิ าการแทนท่ีแบบ SN2 ของ
triphenylphosphine บนแอลคลิ เฮไลด์ (เน่อื งจาก triphenylphosphine เป็นนิวคลโี อไฟล์ท่ี
แรง) และเฮไลดห์ ลดุ ออก ได้เกลอื ฟอสฟอเนียม (phosphonium salt)

Ph H Ph H
Ph P + R CH X Ph P C H

Ph Ph R
Alkyl halide X

Triphenylphosphine Phosphonium salt

ขน้ั ตอนทส่ี อง โปรตอนของคารบ์ อนท่ีติดอยู่กบั ฟอสฟอรัสอะตอมบนเกลือฟอสฟอเนียม
จะมคี วามเป็นกรดสงู และถูกดงึ ออกได้ด้วยเบสแก่ (ปกตจิ ะใช้ butyllithium) ได้ฟอสฟอรสั อิลิด
และกา๊ ซบวิ เทนเป็นสารผลิตภณั ฑ์ ปฏิกิรยิ าชนดิ น้เี ปน็ thermodynamic control reaction และ
มีการกระต้นุ ให้ปฏิกิริยาเกิดขน้ึ ไดด้ ีเนื่องจากการเกิดฟอสฟอรัสอิลิด ส่วนการเกิดก๊าซบิวเทนเป็น
สารผลิตภัณฑ์ร่วมจะทาให้เอนโทรปี (entropy) ของระบบเพ่มิ ขึ้น (S เพิ่ม) จงึ ส่งเสรมิ ให้
ปฏกิ ริ ิยาเกิดได้ดขี ้ึน

174

คาร์แบนไอออน

โดยฟอสฟอรัสอิลดิ ทีเ่ กดิ ขึ้นมีรูปแบบเรโซแนนซ์ 2 แบบ โดยแบบแรกมีประจลุ บอยู่บน
คารบ์ อนอะตอม (ทาให้คาร์บอนอะตอมของอลิ ดิ มีคุณสมบตั ิเป็นคาร์แบนไอออน) และ มปี ระจุ
บวกอยทู่ ี่ฟอสฟอรสั อะตอม แบบทส่ี องมพี ันธะคู่ระหวา่ งคาร์บอนอะตอมและฟอสฟอรสั อะตอม
(อย่างไรก็ตามพันธะคู่น้ี เกิดจาก d-ออร์บทิ ลั ของฟอสฟอรสั อะตอม ทาใหพ้ ันธะคูด่ งั กล่าวไม่
แข็งแรงสามารถเรโซแนนซ์กลับไปเปน็ รูปแบบเรโซแนนซ์แบบแรกได)้

ตวั อย่างการสังเคราะห์ฟอสฟอรสั อลิ ิดชนิดตา่ งๆ แสดงดังสมการในตัวอย่างท่ี 75-77

ตัวอย่างท่ี 75 Ph Br Bu Li Ph
Ph P CH2
Ph Ph P CH3
Ph P + CH3 Br Ph Ph

Ph Phosphonium salt Phosphorus ylide
Bromomethane

Triphenylphosphine

ตัวอย่างท่ี 76 Ph Br Bu Li Ph
Ph P CH CH CH2
Ph Ph P CH2 CH CH2 Ph
Ph P + Br CH2 CH CH2 Ph

Ph Phosphonium salt Phosphorus ylide
3-Bromoprop-1-ene

Triphenylphosphine

175

คาร์แบนไอออน

ตัวอยา่ งท่ี 77

Ph Ph Br Bu Li Ph
Ph P CH
Ph P + CH2 Br Ph P CH2 Ph
Ph
Ph 1-(Bromomethyl)benzene

Triphenylphosphine Phosphonium salt Phosphorus ylide

เนอื่ งจากหมู่แทนท่บี นฟอสฟอรัสอลิ ิด เป็นสว่ นหนึ่งของโครงสร้างแอลคนี ท่ีต้องการจะ
สงั เคราะห์โดยปฏกิ ริ ยิ า Wittig จงึ ต้องคานึงถงึ การออกแบบการสงั เคราะห์อลิ ิด และเนื่องจาก
ปฏกิ ริ ยิ าการสงั เคราะหฟ์ อสฟอรัสอิลิดเป็นปฏิกิริยาการแทนที่แบบ SN2 ทาใหป้ ริมาณของ
ผลิตภณั ฑ์ทไี่ ดข้ ึ้นอยู่กบั ชนิดของสารประกอบแอลคลิ เฮไลด์ โดยสารประกอบแอลคิลเฮไลดช์ นิด
ปฐมภมู จิ ะให้ปริมาณผลผลิตมากกว่าชนิดทุติยภูมิ และไม่สามารถสงั เคราะหฟ์ อสฟอรสั อิลิด
ไดจ้ ากสารประกอบแอลคลิ เฮไลดช์ นดิ ตติยภมู ิ

R R' Ph R R' O
O+ C P Ph CC
+ Ph P Ph
R H Ph RH Ph

(Phosphorus ylide (Alkene)
from 1o halide)

R R' Ph R R' O
O+ C P Ph CC
+ Ph P Ph
R R'' Ph R R'' Ph

(Phosphorus ylide (Alkene)
from 2o halide)

ฟอสฟอรสั อิลิดมีคุณสมบัติของคารแ์ บนไอออนจึงเปน็ นิวคลโี อไฟล์ทดี่ ี และสามารถทา
ปฏิกิริยากบั สารประกอบแอลดีไฮด์และคีโตนได้สารประกอบแอลคีนหลายชนดิ ตวั อย่างและ
กลไกการเกิดปฏกิ ิริยา Wittig ของ acetophenone และ ฟอสฟอรสั อิลิด ในสภาวะเบส ได้
1-(prop-1-en-2-yl)benzene เป็นสารผลิตภัณฑ์ แสดงดังสมการในตัวอย่างท่ี 78

176

คารแ์ บนไอออน

ตวั อยา่ งท่ี 78

H Ph H O
O + C P Ph CC
CH3 H Ph CH3 H + Ph P Ph
Ph
Acetophenone Phosphorus ylide
1-(Prop-1-en-2-yl)benzene Triphenylphosphine oxide

กลไกการเกดิ ปฏิกิริยา
ขัน้ ตอนที่ 1 คาร์แบนไอออนของฟอสฟอรสั อิลิดทาหน้าท่ีเป็นนิวคลีโอไฟล์ เขา้ ทาปฏิกริ ิยากบั
acetophenone ทต่ี าแหนง่ คาร์บอนของคารบ์ อนิล ซ่งึ เปน็ ตาแหนง่ ทข่ี าดอเิ ลก็ ตรอน
(electrophilic site) ได้สารมธั ยนั ตร์ทม่ี ีประจุบวกท่ีฟอสฟอรสั และประจลุ บท่ีออกซเิ จนอะตอมท่ี
อยบู่ นคารบ์ อนถัดไป เรียกว่า betaine

O+ H Ph O P(Ph)3
CH3 C P Ph
C CH
H Ph CH3 H
Betaine intermediate

ขน้ั ตอนที่ 2 สารมัธยนั ตร์ betaine สรา้ งพนั ธะ PO (ซึ่งเปน็ พนั ธะที่แข็งแรงมาก) โดยผา่ นการ

สร้างวงส่เี หล่ยี มของ PO และคาร์บอนเรยี กวา่ oxaphosphetane ring ในบางคร้งั
oxaphosphetane ring อาจจะไม่เกิดผ่าน betaine แต่เกิดจาก 2+2 cycloaddition ของ
ฟอสฟอรสั อิลิด และ สารประกอบแอลดไี ฮด์หรือคีโตนในขน้ั ตอนเดียว

O P(Ph)3 O P(Ph)3

C CH C CH
CH3 H CH3 H
Betaine intermediate Oxaphosphetane ring

177

คาร์แบนไอออน

ข้ันตอนที่ 3 การเปิดวงสี่เหลย่ี มของ oxaphosphetane ring ได้แอลคีน และ triphenyl
phosphine oxide (การเกดิ triphenylphosphine oxide ทเี่ สถยี รเปน็ สารผลิตภัณฑร์ ่วม ทาให้
ปฏิกิริยาในข้นั ตอนนเ้ี กิดได้ดี)

O P(Ph)3 H + O
CC Ph P Ph
C CH CH3 H
CH3 H Ph
Oxaphosphetane ring 1-(Prop-1-en-2-yl)benzene
Triphenylphosphine oxide

ตวั อยา่ งอื่นๆ ของปฏิกริ ิยา Wittig โดยเรมิ่ จากฟอสฟอรัสอิลิด และ แอลดีไฮด์หรือคีโตน
ท่ีเหมาะสมแสดงดังสมการในตวั อยา่ งท่ี 79 และ 80 โดยในตวั อยา่ งท่ี 79 เป็นการสังเคราะห์
methylenecyclopentane ซึ่งเป็นแอลคนี ท่ีมหี มู่แทนท่ีนอ้ ย (มคี วามเสถียรตา่ กว่าเป็นแอลคีนทมี่ ี
หมแู่ ทนทม่ี าก) จึงสงั เคราะห์ได้ยากในปฏกิ ิริยาทวั่ ไป

ตวั อยา่ งท่ี 79

O+ H Ph H O
C P Ph CC
+ Ph P Ph
H Ph H Ph

Cyclopentanone Phosphorus ylide Methylenecyclopentane

Triphenylphosphine oxide

ตวั อยา่ งท่ี 80 เป็นการสงั เคราะห์ trans-stilbene เนือ่ งจากในกรณีน้ี trans-stilbene มี
ความเสถียรสูงกว่า cis-stilbene เนอ่ื งจากมีความเกะกะนอ้ ยกวา่ ในการเกิด betaine และ วง
สี่เหล่ียมของ oxaphosphetane ring (ถึงแมว้ า่ โดยปกติแลว้ แอลคีนที่สงั เคราะหไ์ ดจ้ ากปฏิกริ ิยา
Wittig จะเป็นสารผสมระหว่าง cis- และ trans- แอลคีน)

178

คารแ์ บนไอออน

ตวั อย่างท่ี 80

O+ Ph H O
H CC
C P Ph H + Ph P Ph
H Ph Ph

Benzaldehyde Phosphorus ylide Triphenylphosphine oxide

(E)-1,2-Diphenylethene

(Trans-stilbene)

ในการออกแบบการสงั เคราะห์แอลคีนด้วยปฏกิ ิริยา Wittig ต้องคานงึ ถึงการออกแบบใน
ส่วนของแอลคีนท่ีมาจากแอลดีไฮด์หรือคีโตน และฟอสฟอรัสอลิ ิดท่มี าจากสารประกอบแอลคลิ
เฮไลด์ ดงั ตัวอยา่ งท่ี 81 แสดงการออกแบบการสังเคราะห์ 1-(pent-2-en-2-yl)benzene ด้วย
ปฏกิ ิริยา Wittig สามารถสังเคราะห์ได้ 2 วิธี โดยวิธีท่ี 1 สงั เคราะหจ์ าก acetophenone และ
ฟอสฟอรัสอิลิดทมี่ าจาก 1-bromopropane (แอลคิลเฮไลดช์ นดิ ปฐมภูม)ิ ส่วนวิธที ่ี 2 สังเคราะห์
จาก butyraldehyde และฟอสฟอรัสอลิ ดิ ทมี่ าจาก 1-(1-bromoethyl) benzene (แอลคิลเฮไลด์
ชนิดทุตยิ ภมู ิ)

ตวั อย่างที่ 81
แผนการออกแบบเส้นทางการสงั เคราะห์ วธิ ีท่ี 1

179

คาร์แบนไอออน

เส้นทางการสังเคราะหใ์ นวิธที ่ี 1

แผนการออกแบบเส้นทางการสงั เคราะห์ วธิ ที ี่ 2

เสน้ ทางการสังเคราะห์ในวธิ ีที่ 2

ดังที่กลา่ วมาแล้วว่า การสงั เคราะหโ์ ดยปฏิกริ ิยา Wittig ควรคานงึ ถงึ การออกแบบการ
สังเคราะหฟ์ อสฟอรสั อิลิดซ่ึงเปน็ ปฏกิ ริ ิยาการแทนที่แบบ SN2 โดยการใช้แอลคิลเฮไลดช์ นิด
ปฐมภมู ิในวธิ ีท่ี 1 จะให้ปริมาณผลผลิตของฟอสฟอรัสอิลิดมากกว่าการใช้แอลคิลเฮไลดช์ นดิ
ทุติยภูมิในวธิ ที ่ี 2 ดังน้ันในตัวอยา่ งท่ี 81 น้แี ผนการออกแบบเสน้ ทางการสงั เคราะห์ในวิธที ี่ 1 จะ
ให้ปรมิ าณผลผลิตโดยรวมของแอลคีนชนิด 1-(pent-2-en-2-yl)benzene ท่ีสงู กว่าแผนการที่ 2

180

คารแ์ บนไอออน

4.13 ปฏิกริ ยิ าการเตมิ ของสารประกอบออร์แกโนเมทัล (Addition of Organometal)
สารประกอบออร์แกโนเมทลั (Organometallic compound) เป็นสารท่ีประกอบด้วย

คารบ์ อนท่ีสรา้ งพันธะอย่กู ับโลหะ เชน่ โลหะลเิ ทียม (Li) โลหะแมกนเี ซียม (Mg) โลหะทองแดง
(Cu) โลหะสงั กะสี (Zn) เนอ่ื งจากโลหะสว่ นมากมีคา่ อิเล็กโตรเนกาติวิตี (electronegativity, EN)
ตา่ กว่าคาร์บอน (เชน่ EN ของ Li = 1.0, Mg = 1.3, C = 2.5) ทาใหพ้ นั ธะ CM เกดิ ลกั ษณะ
ของความมีขวั้ (polarized) โดยมีลักษณะความเป็นประจบุ วกอ่อนๆ (partial positive charge)
ท่ีโลหะ และมคี วามเป็นประจุลบอ่อนๆ (partial negative charge) ท่ีคาร์บอนอะตอม จึงทาให้
คารบ์ อนอะตอมของสารประกอบออร์แกโนเมทลั มคี วามเป็นเบสแก่ และทาหน้าท่ีคล้ายคาร์แบน
ไอออนซ่ึงเป็นนวิ คลโี อไฟล์ท่ีดใี นปฏิกริ ิยา สารประกอบออรแ์ กโนเมทลั ท่ีนิยมใชใ้ นปฏิกริ ิยาเคมี
อินทรยี ์ ไดแ้ ก่ สารประกอบออรแ์ กโนลเิ ทียม (organolithium reagents) และ สารประกอบ
ออร์แกโนแมกนีเซยี ม (organomagnesium reagents)

สารประกอบออร์แกโนลเิ ทียม เป็นสารประกอบคาร์บอนท่สี ร้างพันธะโคเวเลนต์อยกู่ ับ
โลหะลเิ ทียมซ่ึงสามารถเตรยี มไดโ้ ดย การทาปฏกิ ิริยาของโลหะลิเทียม (Lio) และ แอลคลิ เฮไลด์
ไวนิลเฮไลด์ หรือ เอริลเฮไลด์ ในตัวทาละลายหลายชนิดทป่ี ราศจากนา้ (anhydrous solvents)
เช่น เฮกเซน (dry hexane) ไดออกเซน (dry dioxane) หรอื อีเทอร์ (dry ether) พบว่า
สารประกอบเฮไลดช์ นดิ ไอโอไดด์ (RI) มีความว่องไวต่อปฏกิ ิรยิ าดีกวา่ โบรไมด์ (RBr) และ
คลอไรด์ (RCl) ตามลาดับ (ส่วนสารประกอบเฮไลด์ชนิดฟลูออไรด์ (RF) โดยท่ัวไปไมว่ ่องไว
ต่อปฏิกริ ิยา) ตัวอย่างการสงั เคราะหส์ ารประกอบออรแ์ กโนลเิ ทยี มชนิดตา่ งๆแสดงดังสมการใน
ตวั อย่างที่ 82-85

ตวั อยา่ งที่ 82

181

คาร์แบนไอออน

ตัวอยา่ งที่ 83

ตวั อยา่ งท่ี 84

ตัวอย่างท่ี 85

สารประกอบออร์แกโนแมกนีเซยี ม มสี ูตร empirical formula แสดงเป็น RMgX
สารประกอบออร์แกโนแมกนีเซียมมกั ถกู เรยี กว่า สารประกอบกรนิ ยารด์ (Grignard Reagents)
เพื่อเป็นเกียรตแิ ก่ Victor Grignard ผ้คู น้ พบปฏกิ ิรยิ าในปี 1905 และ ได้รับรางวลั โนเบลในสาขา
เคมีในปี 1912 สารประกอบกรินยาร์ดเป็นสารประกอบคาร์บอนท่ีสรา้ งพันธะโคเวเลนต์อยกู่ บั
โลหะแมกนีเซียมซง่ึ สามารถเตรียมได้โดย การทาปฏกิ ิริยาของโลหะแมกนีเซียม (Mgo) และ
แอลคิลเฮไลด์ ไวนิลเฮไลด์ หรือ เอรลิ เฮไลด์ พบวา่ ตัวทาละลายทีเ่ หมาะสมกับการเตรยี ม
สารประกอบกรินยารด์ คือ ตวั ทาละลายชนิดอีเทอร์ท่ีปราศจากน้า (anhydrous ether) เชน่
ไดเอทิลอีเทอร์ (dry diethyl ether) และ dry tetrahydrofuran (THF) ซ่ึงเป็นตัวทาละลายทท่ี าให้
เกิดการละลายที่ดแี ละทาให้สารประกอบกรินยาร์ดทเี่ ตรียมข้ึนมคี วามเสถยี ร ตัวอยา่ งการ
สงั เคราะห์สารประกอบกรินยาร์ดชนิดต่างๆ แสดงดังสมการในตวั อย่างท่ี 86-88

182

คารแ์ บนไอออน

ตัวอยา่ งท่ี 86

ตวั อย่างท่ี 87

ตัวอยา่ งท่ี 88

ในขน้ั ตอนการสังเคราะห์สารประกอบออรแ์ กโนเมทัล เชน่ สารประกอบออร์แกโนลิเทยี ม
และ สารประกอบกรินยาร์ดนน้ั จะต้องคานึงถึงสภาวะในการทาปฏกิ ริ ิยา เน่ืองจากสารประกอบ
ออร์แกโนเมทลั มีความว่องไวสูงมาก และสลายตัวได้ในอากาศทมี่ ีความชน้ื สูง ดังนั้นในการทา
ปฏิกริ ยิ าจงึ ต้องใชต้ ัวทาละลายทปี่ ราศจากนา้ (anhydrous solvents) ซึง่ พบวา่ ถา้ มนี ้าใน
ปฏิกิริยา สารประกอบออร์แกโนลิเทียมและสารประกอบกรินยาร์ดซ่ึงมีความเป็นเบสแก่ จะเขา้
ทาปฏกิ ิริยาโดยจะรับโปรตอนจากน้าได้อย่างรวดเร็ว ดงั แสดงในสมการ

Br MgBr H H
CH3CH2CHCH3 + Mgo CH3CH2CHCH3
diethyl ether H O
CH3CH2CHCH3 + BrMgOH

จากเหตผุ ลข้างต้น การสงั เคราะหส์ ารประกอบออรแ์ กโนเมทัลจงึ ไม่ควรเตรียมในตวั ทา
ละลายทีม่ ีหมฟู่ งั กช์ นั ทม่ี คี วามเป็นกรดหรือตวั ทาละลายท่ีใหโ้ ปรตอนได้เชน่ แอลกอฮอล์ (R-OH)
น้า (H2O) ไทออล (R-SH) แอลไคน์ (R-CCH) กรดคาร์บอกซลิ กิ (R-COOH) เป็นตน้

183

คาร์แบนไอออน

4.13.1 ปฏิกิริยาการเตมิ ออร์แกโนลิเทยี มและสารประกอบกรินยาร์ดที่แอลดไี ฮด์
และคโี ตน (Addition of Organolithium and Grignard Reagents to Aldehyde and
Ketone Reaction)
เนื่องจากสารประกอบออร์แกโนเมทัลทาหน้าท่ีคลา้ ยคาร์แบนไอออนซ่งึ เป็นนวิ คลีโอไฟล์

และเบสทดี่ ี จงึ สามารถทาปฏิกิริยากับสารประกอบแอลดีไฮดแ์ ละคีโตนท่ตี าแหน่งคารบ์ อนของ
คารบ์ อนิลได้ เน่ืองจากในสารประกอบแอลดีไฮด์และคีโตน มีออกซิเจนอะตอมบนคารบ์ อนของ
คารบ์ อนลิ ซ่ึงมคี ่าอิเล็กโตรเนกาตวิ ิตีสูงกว่าคารบ์ อนอะตอม ทาใหเ้ กิดลักษณะของความมขี ัว้
(polarized) โดยมลี กั ษณะความเป็นประจุลบอ่อนๆเกิดข้ึน (partial negative charge) ท่ี
ออกซเิ จนอะตอม และ ประจุบวกออ่ นๆ (partial positive charge) ท่ีคาร์บอนอะตอม

ในปฏกิ ริ ิยาการเติมคารบ์ อนอะตอมของสารประกอบออร์แกโนเมทลั ซึง่ มปี ระจลุ บคล้าย
คารแ์ บนไอออนจะเข้าสร้างพันธะกับสารประกอบแอลดีไฮด์ และ คีโตน ท่ีตาแหนง่ คาร์บอนิล
คาร์บอน ซึง่ เป็นตาแหน่งที่ขาดอเิ ลก็ ตรอน ตามดว้ ยการรับโปรตอนจากนา้ หรือกรด ได้
สารประกอบแอลกอฮอล์เปน็ สารผลิตภณั ฑ์

กลไกของปฏิกริ ิยาการเตมิ ของสารประกอบออร์แกโนเมทลั กบั สารประกอบคาร์บอนิล
ชนดิ แอลดีไฮด์ และ คีโตน แสดงดงั สมการ

กลไกการเกิดปฏกิ ริ ยิ า
ขน้ั ตอนที่ 1 สารประกอบกรนิ ยาร์ดทาหน้าท่ีคล้ายคาร์แบนไอออนเขา้ ทาปฏิกริ ยิ าที่คาร์บอน
อะตอมของคาร์บอนิลของสารประกอบแอลดไี ฮด์และคโี ตน โดยเม่ือสร้างพันธะกบั คาร์บอน
อะตอมของคารบ์ อนลิ แลว้ จะไดเ้ กลอื แมกนเี ซียมแอลคอกไซด์ (magnesium alkoxide salt)

184

คารแ์ บนไอออน

ขน้ั ตอนที่ 2 เกลือแมกนเี ซยี มแอลคอกไซด์ท่เี กิดขึ้นในขัน้ ตอนแรก จะรับโปรตอนจากนา้ หรือ
กรดได้สารประกอบแอลกอฮอล์เปน็ สารผลติ ภัณฑ์

R' H R' + XMgOH
RCO HO R C OH

R' MgX R'

Magnesium alkoxide salt Alcohol

ปฏกิ ิริยาการเติมของสารประกอบออร์แกโนเมทัล กบั สารประกอบคาร์บอนลิ ชนิด
แอลดีไฮด์และคีโตน มีประโยชนใ์ นการออกแบบการสังเคราะห์แอลกอฮอล์ชนิดต่างๆ เชน่ ให้
สารประกอบออร์แกโนเมทัลทาปฏกิ ริ ิยากบั ฟอรม์ าลดไี ฮด์ จะได้สารประกอบแอลกอฮอล์ชนิด
ปฐมภมู ิเป็นสารผลติ ภัณฑ์ และเม่ือสารประกอบออร์แกโนเมทัลทาปฏิกริ ิยากับแอลดีไฮด์ และ
คีโตนจะไดส้ ารประกอบแอลกอฮอล์ชนิดทุติยภูมิ และ แอลกอฮอล์ชนิดตติยภมู ิ ตามลาดบั

185

คาร์แบนไอออน

ปฏิกิรยิ าการเตมิ ของสารประกอบออร์แกโนเมทัลกบั ฟอร์มาลดีไฮด์ ได้สารประกอบ
แอลกอฮอล์ชนิดปฐมภมู เิ ปน็ สารผลติ ภณั ฑ์แสดงดังตัวอย่างท่ี 89-92
ตัวอยา่ งท่ี 89

ตัวอยา่ งที่ 90

ตัวอยา่ งท่ี 91

ตวั อยา่ งท่ี 92

ปฏิกิริยาการเติมของสารประกอบออร์แกโนเมทัลกบั แอลดีไฮด์ ไดส้ ารประกอบ
แอลกอฮอล์ชนิดทุติยภมู ิเปน็ สารผลติ ภัณฑ์ แสดงดังตวั อย่างท่ี 93-95

186

คาร์แบนไอออน

ตัวอย่างท่ี 93
ตัวอย่างที่ 94
ตัวอย่างท่ี 95

ตวั อยา่ งปฏกิ ิริยาการเติมของสารประกอบออรแ์ กโนเมทัลกบั คีโตน ได้สารประกอบ
แอลกอฮอล์ชนิดตติยภมู เิ ปน็ สารผลิตภณั ฑ์แสดงดงั ตัวอย่างท่ี 96-98 โดยในตัวอยา่ งที่ 98
แสดงให้เห็นถึงการวางแผนการสังเคราะห์ 3 เสน้ ทางทแ่ี ตกตา่ งกัน โดยใช้ปฏกิ ิรยิ าการเติมของ
สารประกอบออร์แกโนเมทลั ที่เหมาะสมกับคโี ตนชนิดตา่ งๆ ได้แอลกอฮอล์ชนิดตติยภมู ิชนดิ
2-phenylbutan-2-ol เป็นสารผลิตภณั ฑ์

ตัวอย่างท่ี 96

187

คาร์แบนไอออน

ตัวอย่างที่ 97

ตวั อยา่ งท่ี 98

4.13.2 ปฏิกิริยาการเตมิ ออรแ์ กโนลเิ ทียมและสารประกอบกรินยารด์ ที่
สารประกอบแอซิดคลอไรด์และเอสเทอร์ (Addition of Organolithium and
Grignard Reagents to Acid Chloride and Ester)
สารประกอบแอซิดคลอไรดแ์ ละเอสเทอรเ์ ป็นอนุพันธข์ องกรดคาร์บอกซิลิกท่สี ามารถเกิด

ปฏกิ ิริยาได้กับนิวคลีโอไฟล์จากออรแ์ กโนลิเทยี มและสารประกอบกรินยาร์ด โดยใช้สารประกอบ
ออรแ์ กโนลิเทียมและสารประกอบกรินยารด์ ปริมาณ 2 เท่า ผา่ นปฏิกริ ยิ า 2 ขนั้ ตอน

188

คาร์แบนไอออน

ในขน้ั แรก ออร์แกโนเมทลั ซ่งึ ทาหนา้ ทเี่ ป็นนิวคลโี อไฟล์จะเขา้ ทาปฏกิ ริ ิยาท่ีคาร์บอน
อะตอมของคาร์บอนลิ บนแอซดิ คลอไรด์ หรือ เอสเทอร์ ไดส้ ารประกอบคีโตนเป็นสารผลติ ภณั ฑ์
จากนนั้ ในข้ันตอนทส่ี อง คีโตนทาปฏิกริ ยิ ากับออร์แกโนเมทัลอกี ครัง้ ตามด้วยการรับโปรตอนจาก
นา้ หรอื กรด ได้แอลกอฮอล์เป็นสารผลิตภณั ฑ์

ขั้นตอนการเกิดปฏิกิริยาการเติมของสารประกอบออร์แกโนเมทัลกับสารประกอบ
คาร์บอนิลชนดิ แอซิดคลอไรดแ์ ละเอสเทอร์ แสดงดังสมการ

ตวั อยา่ งและกลไกการเกิดปฏกิ ริ ยิ าการเตมิ สารประกอบกรินยาร์ดท่ีสารประกอบแอซิด
คลอไรด์ ได้ 1,1-diphenylpropan-1-ol ซึ่งเปน็ แอลกอฮอลช์ นิดตติยภมู ิเปน็ สารผลิตภัณฑ์ แสดง
ดงั สมการในตัวอยา่ งที่ 99
ตวั อย่างที่ 99

189

คาร์แบนไอออน

กลไกการเกิดปฏิกริ ิยา
ขนั้ ตอนท่ี 1 สารประกอบกรินยาร์ดทาหน้าที่คล้ายคาร์แบนไอออน เข้าทาปฏิกริ ยิ าที่คาร์บอน
อะตอมของคารบ์ อนลิ ของ propionyl chloride โดยเมอื่ สร้างพนั ธะกบั คาร์บอนอะตอมของ
คาร์บอนลิ จะได้สารตัวกลางที่ไม่เสถยี ร จากน้ันคลอไรด์ไอออนจะหลดุ ออกได้สารประกอบคีโตน
ชนดิ propiophenone เป็นสารผลิตภณั ฑใ์ นข้ันตอนแรก

ขนั้ ตอนที่ 2 สารประกอบกรนิ ยารด์ เข้าทาปฏิกิริยาท่ีคาร์บอนอะตอมของคาร์บอนลิ ของ
propiophenone โดยเมื่อสรา้ งพันธะกับคาร์บอนอะตอมของคาร์บอนลิ จะได้เกลอื แมกนีเซียม
แอลคอกไซด์ จากน้ันรับโปรตอนจากกรดได้แอลกอฮอล์ชนดิ ตติยภมู เิ ปน็ สารผลิตภัณฑ์

CH3CH2 CH2CH3 H CH2CH3
CO O C OH

CO H H
MgBr

MgBr

Magnesium alkoxide salt 1,1-Diphenylpropan-1-ol
(3o-Alcohol)

ปฏิกิริยาการเติมสารประกอบออร์แกโนเมทัลกับสารประกอบแอซิดคลอไรด์ชนิดอื่นๆ
และเอสเทอร์ ไดส้ ารประกอบแอลกอฮอล์เป็นสารผลิตภัณฑแ์ สดงดังตัวอยา่ งท่ี 100 และ 101

190

คาร์แบนไอออน

ตวั อยา่ งที่ 100

ตวั อยา่ งที่ 101

โดยท่ัวไปการใช้แอซิดคลอไรด์หรือเอสเทอร์ทาปฏิกิริยากับสารประกอบออร์แกโนเมทัล
จะได้สารประกอบแอลกอฮอล์ชนิดตตยิ ภมู เิ ป็นสารผลิตภัณฑ์ ยกเว้นในกรณีของการทาปฏิกิริยา
ของสารประกอบออร์แกโนเมทัลกับ formate ester เช่น methyl formate หรือ ethyl formate จะ
สามารถสังเคราะห์แอลกอฮอล์ชนิดทตุ ยิ ภูมิทมี่ ีหมู่แทนที่เหมือนกันสองหมู่ได้ แสดงดังตัวอย่างที่
102 และ 103
ตัวอย่างที่ 102

191

คาร์แบนไอออน

ตวั อย่างที่ 103

4.13.3 ปฏกิ ิริยาการเติมสารประกอบกรินยาร์ดท่ีสารประกอบอพิ อกไซด์
(Addition of Grignard Reagents to Epoxide)
สารประกอบอิพอกไซด์ หรือ cyclic ether สามารถเกิดปฏิกริ ิยาการเติมกับสารประกอบ

กรนิ ยาร์ดได้ โดยสารประกอบกรินยาร์ดจะทาหนา้ ที่คล้ายกับคาร์แบนไอออน หรือ นวิ คลีโอไฟล์
ทาปฏกิ ิรยิ ากับคาร์บอนอะตอมของสารประกอบอพิ อกไซด์ (คารบ์ อนอะตอมของวงอิพอกไซด์
นน้ั ขาดอิเล็กตรอน เนื่องจากอยู่ติดกับออกซิเจนทม่ี ีค่าอิเลก็ โทรเนกาติวิตสี ูงกว่าคาร์บอน) ทาให้
วงอพิ อกไซด์ท่ีมีความเครียดสูง (ring strain) แตกออก ทาใหไ้ ด้แอลกอฮอล์ชนิดปฐมภมู ทิ มี่ ีหมู่
เมทิลีน (-CH2) 2 หมู่ เป็นสารผลติ ภณั ฑ์

กลไกและตวั อยา่ งของปฏิกิริยาการเตมิ สารประกอบกรินยาร์ดกับอพิ อกไซด์ ได้สาร
ประกอบแอลกอฮอล์ชนิดปฐมภูมิ (3-phenylpropan-1-ol) เป็นสารผลิตภัณฑ์ แสดงดงั ตวั อย่าง
ท่ี 104
ตัวอยา่ งที่ 104

192

คารแ์ บนไอออน

กลไกการเกิดปฏกิ ิรยิ า
สารประกอบกรนิ ยารด์ ทาหน้าที่คล้ายคาร์แบนไอออน เข้าทาปฏกิ ริ ิยาท่ีอเิ ลก็ โทรฟิลิก

คารบ์ อนของสารประกอบอพิ อกไซด์ ทาให้วงอพิ อกไซดท์ ่มี คี วามเครียดสูงเปิดออก โดย
ออกซิเจน อะตอมซึ่งมีค่าอเิ ล็กโทรเนกาติวิตีสูงกว่าคาร์บอนอะตอมรับอเิ ลก็ ตรอนไป ได้เปน็ เกลือ
แมกนีเซียมแอลคอกไซด์ จากนั้นเกลือแมกนเี ซียมแอลคอกไซด์รับโปรตอนจากกรด ได้
สารประกอบแอลกอฮอล์ชนิดปฐมภมู เิ ปน็ สารผลิตภณั ฑ์

4.14 การสังเคราะห์แอลไคน์ผ่าน acetylide ion (Synthesis of Alkyne via Acetylide Ion)
โปรตอนท่สี รา้ งพนั ธะกับคาร์บอนอะตอมทมี่ ีไฮบริดออร์บิทัลแบบ sp ของสารประกอบ

แอลไคน์ทีม่ พี นั ธะสามอยทู่ ่ีปลายสายโซ่ (terminal acetylene) จะมีความเป็นกรด (pKa  25)
และสามารถถูกดึงออกได้ด้วยเบสแก่บางชนดิ เชน่ โซเดียมเอไมด์ (sodium amide, NaNH2)
เกิดเป็นคาร์แบนไอออนทเี่ รยี กว่า acetylide ion หรอื alkynide (อยา่ งไรกต็ ามพบวา่ ไฮดรอกไซด์
ไอออน (OH) หรอื แอลคอกไซดไ์ อออน (RO) เป็นเบสทไี่ ม่แรงพอในการดงึ โปรตอนของ
terminal acetylene)

ตวั อยา่ งการเตรยี ม acetylide ion แสดงดงั สมการในตวั อย่างที่ 105 และ 106

ตัวอยา่ งที่ 105 CH3CH2 C C Na + NH3

CH3CH2 C CH + NaNH2

ตวั อยา่ งท่ี 106

CH2 C CH + NaNH2 CH2 C C Na + NH3

193