เคมีอินทรีย์ 2

142 เคมีอนิ ทรีย์ 2 (Organic Chemistry II)

NH2 (CH3-CO)2O O O
CH3COOH NH-C-CH3 NH-C-CH3
aniline
2 H8O0oSCO2Cl

aceettaanmiliiddee p-acetamidobenzenesuSlfOon2yCl lchloride

NH2 R-NH2
O

NH-C-CH3

1. HCl, ∆
2. OH-

sulSfaOni2laNmHidRe SamOi2dNe HR

4.6.5 ปฏิกริ ิยาการกาํ จดั ของฮอฟแมน (Hofmann Elimination)

เป็นปฏิกิริยาการกําจัดหมู่แอมิโนออกจากสารประกอบควอเทอนาริแอมโมเนียมแฮไลด์

กลายเป็นแอลคีน เม่ือผ่านเกลือควอเทอนาริแอมโมเนียมแฮไลด์ (quaternary ammonium

halide) ไปท่ีสารละลายซิลเวอร์ออกไซด์ (silver oxide) ในนํ้า จะเกิดการเปล่ียนแปลงกลายเป็น

ควอเทอนาริแอแมโมเนยี มไฮดรอกไซด์ และเมื่อให้ความรอ้ นก็จะสลายตัวตอ่ ไปเป็นแอลคีน

R-CH2-CH2NR3X 1. Ag2O, H2O R-CH=CH2
2. ∆

ปฏิกิริยาดังกล่าวพบว่า กลไกการเกิดปฏิกิริยาเป็นแบบ E2 และการหลุดของไฮโดรเจน
(H) กับหมู่แอมิโน (NR3) จะตอ้ งอยตู่ รงข้ามกันเรยี กวา่ “anti-elimination”

H C AHg22OO H ∆E2 C C + R3N + H2O
C NR3 X CC
alkene
NR3 OH

quaternary ammonium quaternary ammonium
halide hydroxide

ตัวอยา่ งปฏกิ ริ ยิ าการกาํ จัดของฮอฟแมนคือ

แอมนี 143

CH3(CH2)3CH2CH2NH2 CH3I(excess) + I-
hexylamine
CH3(CH2)3CH2CH2N(CH3)3

hexyltrimethylammonium iodide

1. Ag2O , H2O

2. ∆

CH3(CH2)3CH=CH2 + N(CH3)3

1-hexene (60 %)

CH2-N+(CH3)3I- 1. A16g02oOC, H2O CH2 + (CH3)3N + H2O
2.

(cyclohexylmethyl)trimethyl methylenecyclohexane
ammonium iodide

CH3CH2CH+2CNH(CCHH33)3OH- ∆ CH3CH2CH2CH=CH2 + CH3CH2CH=CHCH3

(1-methylbutyl)trimethyl 1-pentene 2-pentene
ammoniumhydroxide (94 : 6)

4.6.6 ปฏกิ ริ ิยาการกาํ จดั ของโคบ (Cope Elimination)
3o-แอมีน สามารถถูกออกซิไดซ์ด้วยไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์ (hydrogenperoxide)

กลายเป็นแอมีนออกไซด์ (amine oxides) ซึ่งภายหลังจากการให้ความร้อนจะเกิดปฏิกิริยาการ

กําจัดหมู่แอมโิ นออก ได้ผลิตภณั ฑเ์ ปน็ แอลคีน ดงั สมการ

R-CH2-CH2NR2 H2O2 R-CH2-CH2ONR2 ∆ R-CH=CH2

3O –amine amine oxide

กลไกการเกิดปฏิกิริยาเป็นแบบ E2 ซ่ีงพบว่าการหลุดของไฮโดรเจน และหมู่แอมีน
ออกไซด์จะอยใู่ นด้านเดียวกนั ซ่ึงเรยี กวา่ “syn-elimination”

NR2 H2O2 O+ 100 150o C C C + R2NOH
CC H NR2
CC

ตัวอย่าง การสงั เคราะห์ แอลคนี บางชนิด จาก 3o-แอมีนผา่ นแอมีนออกไซด์ ดังสมการ

144 เคมอี นิ ทรีย์ 2 (Organic Chemistry II)

N(CH3)2 1. H2O2 CH3C=CH CH3 + (CH3)2NOH
CH3 CH CHCH3 C6H5
C6H5 2.
2-phenyl-2-butene
2-dimethylamino-3-phenylbutane

CH2-N(CH3)2 30% H2O2 O CH2 + (CH3)2NOH
CH3OH, 25oC CH2-N(CH3)2 100oC

N(CH3)2 methylenecyclohexane
98 %

1. H2O2
2. ∆

4.6.7 ปฏิกิรยิ าการแทนท่ีบนวงแหวนแอโรแมตกิ ด้วยอเิ ลก็ โทรไฟล์
(Electrophilic Aromatic Substitution Reactions)

แอริลแอมีนเกิดปฏิกิริยาแทนท่ีไฮโดรเจนบนวงแหวนเบนซีนด้วยอิเล็กโตรไฟล์ชนิดต่างๆ
ได้ดี โดยหมู่แอมิโนเป็นหมู่กระตุ้น “activating group” ทําให้วงแหวนเบนซีนมีความว่องไว
ต่อปฏิกิริยามากขึ้น และยังได้รับอิทธิพลของเรโซแนนซ์ (resonance effect) ทําให้อิเล็กโทรไฟล์
เข้าที่ตาํ แหนง่ ออรโ์ ท (ortho) และพารา (para) ดังนี้

NH2 NH2 NH2 NH2

NH2 NH2 E NH2
E+ +

E= electrophile

E

แอริลแอมีนจะเกิดปฏิกิริยาการแทนที่ด้วยโบรมีนและคลอรีนได้โดยไม่ต้องอาศัยตัวเร่ง
ปฏกิ ิรยิ า นอกจากนีย้ ังสามารถเกิดปฏิกริ ิยาแทนทด่ี ว้ ยหมู่ต่าง ๆ ดังตัวอย่างตอ่ ไปน้ี

แอมีน 145

NH2 Br2 Br NH2 Br
CH3COOH

CO2H CO2H

N(CH3)2 1. POCl3 N(CH3)2
+ HCON(CH3)2 2. H2O

dimethylaniline dimethylformamide CHO

p-dimethylaminobenzaldehyde

NH2 NH3+
H2SO4

180oC- 190oC

aniline SO3-
sulfanilic acid

N(CH3)2 HNO3 N(CH3)2NO2 + N(CH3)2 N(CH3)2NO2
CH3COOH 1:2 + NO2

NO2

4.7 สารประกอบแอมีนในธรรมชาติ
สารประกอบแอมนี ทั้งแอลคลิ และแอรลิ แอมีน เปน็ สารที่สกดั ไดจ้ ากธรรมชาตมิ ากมาย

และส่วนใหญจ่ ะมีฤทธิท์ างชีวภาพ บางชนดิ มผี ลทางการรกั ษา ดงั ตัวอยา่ งตอ่ ไปน้ี

MeO

NH2-(CH2)3NH-(CH2)4-NH-(CH2)3-NH2 MeO CH2CH2NH2
MeO

spermine mescaline

เปน็ พอลิแอมีนท่ีสกัดจากธรรมชาติ เปน็ สารสกดั จากแคกตสั (cactus) ชนิด
มีกลิ่นฉุนรุนแรง Lophophora williamaii

146 เคมอี นิ ทรีย์ 2 (Organic Chemistry II)

NH CH2CH2CH3 HO CH2CH2N(CH3)2

coniine hordenine
พบในตน้ hemlock เปน็ ยาพษิ พบในข้าวบาร์เลย์

HO H3C N COCH3 O
HO OCHHCH2NH2 OCPh

noradrenaline cocaine
เปน็ สารสกัดจากต้นโคคา
พบในกล้วยและมันฝรั่ง Erythroxylon coca Lan.
มีความสาํ คญั ต่อระบบสรรี วิทยาของสตั ว์ มีฤทธ์ใิ นการกระตุ้นระบบประสาท
และใช้เปน็ ยาชาเฉพาะท่ี

แอมีน 147

แบบฝกึ หัดบทที่ 4

1. จงเขียนสูตรโครงสร้างของสารประกอบแอมนี ต่อไปน้ี
ก. Cyclohexylmethylamine
ข. 2-Aminopropanol
ค. 2-(N-Ethyl-N-methylamino)pentane
ง. 4-Amino-1-butene
จ. 3-Aminopropionic acid
ฉ. (R)-2-Butanamine
ช. trans-2-Aminocyclohexanol
ซ. Tetrapropylammonium chloride
ฌ. (2-Methylcyclohexyl) amine
ญ. 1-Phenyl-2-propanamine

2. จงเรียกช่ือสารประกอบแอมีนตอ่ ไปน้ีตามระบบ IUPAC Chemical abstract หรอื ช่ือสามัญ
ตามความเหมาะสม

ก. N(CH3)2
O

ข. H2NCH2CH2CH2CH
ค. CH3CCHH-3CH2-CNHH-2CH2-CH3

ง. NCH-C3H2-CH3
จ.

N(CH3)2

ฉ. (CH3CH2CH2CH2CH2)4N+I-

Br

ช. Br NH2

148 เคมีอนิ ทรีย์ 2 (Organic Chemistry II)

ซ. NH2

H2N CH3
CH3
ฌ. H2N
NH2
ญ.

3. จงแสดงวิธกี ารสังเคราะห์สารประกอบแอมีนต่อไปนีโ้ ดยใช้บิวทลิ แอลกอฮอล์ (Butyl alcohol)
เป็นสารตั้งตน้
ก. Butylamine
ข. Propylamine
ค. Pentylamine
ง. Butylmethylamine

4. จงแสดงวิธีการสังเคราะห์แอมีนจากสารต้ังตน้ ที่กําหนดใหต้ ่อไปนี้ และเลือกใช้รีเอเจนต์อ่ืน ๆ
ตามความเหมาะสม

NH2 O

ก. จาก

ข. N(CH3)2 จาก Cl

ค. CH2-NCH(CCHH33)3 จาก O
CH2-CCH3

ง. C6H13CH2CH2NH2 จาก C6H13COOH
จ. CH3NH2 จาก CH3OH
ฉ. C6H13CH2NH2 จาก C6H13COCl

5. จงเขียนสตู รโครงสรา้ งของสารผลิตภณั ฑ์หลกั ทคี่ าดวา่ จะเกิดขนึ้ จากปฏกิ ิรยิ าตอ่ ไปนี้

ก. 1. CH3COCl

NH 2. LiAlH4

แอมีน 149

ข. NaNO2
NH HCl

ค. NH2 + CH3C6H5SO2Cl

ง. CH3NHCHO 1. HL+iA/HlH2O4
O 2.
จ.
ฉ. + (C2H5)2NH 1. NHa+B/HH23OCN 2 (CH3)3N +
Br(CH2)10Br 2.

ช. C(lCCHH32)C2HNC-2HCCC2-Hl(C2CHH32)N2 H2KHO2OH KOH
ซ. H2O

ฌ. Br 321...HLKA3NOH3+/THF
CH3CHCH2CH3

ญ. CH3CH2CH2I + NH3 (excess)

6. จงเติมรเี อเจนต์ที่เหมาะสม (a-h) เพอื่ ทําใหป้ ฏกิ ิริยาต่อไปน้ีเกดิ สมบรู ณ์

O CNHH2CH3 b

ก. a

OH c
CHCH2N(CH3)2 O

d

150 เคมอี ินทรยี ์ 2 (Organic Chemistry II)

ข. CH3 CH3 CH3 Br g CH3 Br
e f

NO2 NO2 NH2
h

CH3 Br

OH

7. จงสงั เคราะห์สารประกอบต่อไปน้ีจาก pentanoic acid
ก. Pentanamide
ข. Butylamine
ค. Pentylamine
ง. Hexanenitrile
จ. Hexylamine

8. จงพิจารณาวา่ สารประกอบใดในแต่ละคู่ตอ่ ไปน้ี มีความเป็นเบสท่แี รงกว่า

ก. CH3 NH2 กบั CH2NH2

ข. O กบั CH2NH2
CNH2

ค. NH2 กบั NC NH2

NC

9. จงเขยี นผลิตภณั ฑ์ท่ีคาดวา่ จะเกดิ ขนึ้ จากการทําปฏกิ ริ ิยาระหว่างแอมนี ต่อไปน้ีกับโซเดียมไน

ไตรต์ (sodium nitrite) และกรดไฮโดรคลอริก

ก. Propylamine

ข. N-Propylaniline

ค. N, N-Dipropylaniline

ง. p-Propylaniline

แอมนี 151

10. จงบอกความแตกต่างในการทําปฏกิ ริ ิยาการทดสอบดว้ ยฮินสเ์ บอร์กของสารแอมีนในแตล่ ะคู่
ตอ่ ไปนี้
ก. Cyclohexylamine กบั Piperidine
ข. Triethylamine กับ Diethylamine
ค. p-Toluidine กบั N-methylaniline

11. จงสังเคราะหส์ ารประกอบต่อไปนี้ โดยใช้เบนซีน (benzene) หรือโทลูอีน (toluene) เปน็ สาร
ตั้งตน้ และใหส้ ังเคราะห์ผา่ นสารมัธยันตร์ (intermediates) ชนิดเกลือไดอะโซเนยี ม
(diazonium salts)
ก. p-Cresol
ข. 4-Bromo-2-nitrotoluene

ค. H3C Br OH
NC NN

ง. H3C

จ. H3C HO
NN

CH3

12. จงเตมิ สตู รโครงสรา้ งของสาร A จนถงึ สาร V n-C1712H. .L3H5AC3HON/+Et2O Hh2ig/Nh iDP
NH3 E
ก. n-C17H35CO2H ∆ A∆ B
ข. MeOH C
ค. C6H5CH2OTs + NaN3
Na2CO3
NH2-NH2 + CH3CH2CH2I
ง. F + CH3I (CH3)4N+I-

จ. NH2CH2CH2OH + O G

ฉ. H SOCl2 CH3(CH2)10COCl I J K CH3(CH2)10CH2NHCH3

ช. L EKtONH3 CH3CH2N3 12..LHA2OH/Et2O M CH3I CH3CH2N+(CH3)3I-
excess

152 เคมอี นิ ทรีย์ 2 (Organic Chemistry II)

ซ. NH2 CH3Br N Ag2O O
ฌ. excess H2O, ∆

ญ. NH2 CH3COCl P 1. Br2 q
2. NaOH, H2O
COOH 1. LAH
S1O50ColC2 (CH3)2NH S Et2O
R benzene 2. H2O T

25oC H2O2

V 2h U
100oC

แอรลิ แฮไลด์ 153

บทที่ 5
แอรลิ แฮไลด์

(Aryl Halides)

แอริลแฮไลด์เป็นสารประกอบแอโรแมติกประเภทหนึง่ (aromatic compound) ท่ีมีหมแู่ ฮโลเจน
(halogen) เกาะอยู่บนวงแหวนเบนซีน (benzene ring) โดยอาจจะมหี มู่แฮโลเจน 1 หมหู่ รือมากกวา่ 1 หมู่
ก็ได้

X

X = halogen
= F, Cl, Br or I

ตัวอย่างของสารประกอบแอริลแฮไลดค์ ือ

F Cl I CH2OH

fluorobenzene chlorobenzene p-iodobenzyl alcohol

Cl Cl COOH
NO2 Br
Cl Br

o-chloronitrobenzene m-dichlorobenzene 2,5-dibromobenzoic acid

5.1 การเรียกช่อื (Nomenclature)

5.1.1 ระบบสากล IUPAC

การเรยี กชื่อของแอรลิ แฮไลดต์ ามระบบ IUPAC กําหนดใหใ้ ช้ benzene เป็นชอ่ื หลักคอื

“ ……..benzene ”

โดยเรยี กตําแหน่งและชอื่ ของเฮโลเจนเป็น halo ไว้ดา้ นหน้า
ในกรณที บี่ นวงเบนซีนมีหมแู่ ทนทีม่ ากกวา่ 1 หมู่ ใหเ้ รียกหมู่แทนท่ตี ามลาํ ดบั อักษร และระบตุ ําแหนง่
ของหมแู่ ทนทที่ กุ ตัวใหเ้ ป็นตัวเลขน้อยท่ีสดุ

154 เคมอี นิ ทรีย์ 2 (Organic Chemistry II)

เบนซนี ท@มี หี มแู่ ทนทเ@ี พียง 2 หมู่ สามารถระบตุ ําแหนง่ เป็ น o, m หรือ p

(ถ้าหมแู่ ทนที@ 3 หมู่ จะต้องใช้ตวั เลขเทา่ นนั. )

o คอื ออร์โท (ortho) หมแู่ ทนท@ีอยตู่ ําแหนง่ 1 กบั 2

m คอื มีตา (meta) หมแู่ ทนที@อยตู่ าํ แหนง่ 1 กบั 3

p คอื พารา (para) หมแู่ ทนที@อยตู่ ําแหนง่ 1 กบั 4

Cl Cl Cl

chlorobenzene 1-chloro-4-nNitrOo2benzene 1-chloro-4C-eHth2CylHbe3 nzene
Cl
Br Cl
NO2 Cl Cl
1,3,5-trichlorobenzene
C3H7 1-chloCroF-32-nitro-
m-bromo-(n)-propylbenzene 4-(trifluoromethyl)benzene

5.1.2 ชอื่ สามญั (Common Names)

สารประกอบแอโรแมติกหลายชนดิ มชี อ่ื สามญั เป็นทีร่ จู้ ักและยอมรบั ทวั่ ไป ดงั นัน้ ใหเ้ รยี กหมูแ่ ฮโล

เจนเปน็ หม่แู ทนท่ี ไวด้ ้านหนา้ ของชอ่ื สามัญท่ีมอี ย่แู ลว้

ในการระบตุ ําแหนง่ ของหมู่แทนท่ีบนวงแหวนเบนซนี ใหก้ าํ หนดหมู่ทเ่ี ป็นช่อื หลักของโครงสรา้ ง เปน็

ตําแหนง่ ที่ 1 เสมอ ดงั ตัวอย่างตอ่ ไปนี้ O

F C-CH3 CH=CH2
OCH3

CH3CH2 p-fluoroaFcetophenone Cl
4-ethyl-2-fluoroanisole m-chlorostyrene

(4-fluoroacetophenone) Cl
CO2H NH2 Cl

Cl Cl OH
o-chlorobenzoic acid p-chloroaniline 3,5-dichlorophenol

แอริลแฮไลด์ 155

5.2สมบตั ิทางกายภาพ (Physical Properties)

แอริลแฮไลด์เปน็ สารประกอบมขี ้วั แต่ความแรงของขัว้ จะน้อยกวา่ แอลคลิ แฮไลด์ โดยพิจารณาจาก

ค่าไดโพลโมเมนต์ (µ) ของ chlorocyclohexane สงู กว่า chlorobenzene ดงั น้ี

Cl Cl

chlorocyclohexane chlorobenzene
µ 2.2 D µ 1.7 D

โมโนแฮโลเบนซนี ทุกชนิดเปน็ ของเหลวท่ีอุณหภูมิปกติ สว่ นไดและไตรแฮโลเบนซีนบางชนิดจะเปน็
ของเหลวและบางชนดิ เปน็ ของแข็ง

จุดหลอมเหลวของไดแฮโลเบนซนี จะสงู กวา่ โมโนแฮโลเบนซีน และไดแฮโลเบนซีนชนดิ พารา-ไอโซ
เมอร์ (p-isomer) จะสงู กว่าชนดิ ออรโ์ ทและมตี า-ไอโซเมอร์ (ตาราง 5.1) เนือ่ งจากโมเลกุลของพารา-โอโซเมอร์
มสี มมาตรทําให้การจัดเรียงตวั ของอะตอมเปน็ ไปได้อยา่ งแนน่ หนา

สารในกลมุ่ นีไ้ ม่ละลายนา้ํ และมคี วามหนาแน่นมากกว่าน้ํา

ตาราง 5.1 จดุ เดอื ดและจดุ หลอมเหลวของสารประกอบแอริลแฮไลด์บางชนดิ

(Carey, 2002. p.1157) จดุ หลอมเหลว (mp.) และจุดเดอื ด (bp.) (oC)

แอรลิ แฮไลด*์ ฟลูออรนี คลอรนี โบรมนี ไอโอดนี

mp bp mp bp mp bp mp bp

C6H5X -41 85 -45 132 -31 156 -31 188
o-C6H4X2 -34 91 -17 180 7 225 27 286
35 285
m-C6H4X2 -59 83 -25 173 -7 218 129 285
184 -
p-C6H4X2 -13 89 53 174 87 218 350 -

1,3 5-C6H3X3 -5 76 63 208 121 271
C6X6 5 80 230 322 327 -

* X = ฟลูออรนี คลอรีน โบรมนี หรอื ไอโอดนี

5.3 การสงั เคราะหส์ ารประกอบแอริลแฮไลด์ (Synthesis of Aryl Halides)

การเตรียมสารในกลุม่ น้ีจะมีหลกั ใหญๆ่ คอื การแทนทไ่ี ฮโดรเจนบนวงแหวนเบนซีน ดว้ ยแฮโลเจน

(Halogenation) และการเตรยี มผ่านเกลือแอรนี ไดแอโซเนยี ม

5.3.1 ปฏกิ ิริยาแฮโลจีเนชันของเบนซีน (Halogenation of Benzene)

เบนซนี หรือแอรนี เกดิ ปฏิกริ ยิ าแทนทด่ี ้วยโบรมนี หรอื คลอรีนเรียกวา่ โบรมเิ นชนั หรือคลอรเิ นชัน

ตามลาํ ดบั โดยมกี รดลิวอสิ (Lewis acid) เป็นตวั เร่งปฏิกริ ยิ า ได้แอริลแฮไลดเ์ ปน็ ผลิตภณั ฑ์ กรดลวิ อสิ ทใ่ี ช้คือ

FeCl3, FeBr3 หรอื AlCl3 ดังสมการ oFreXFe3 X

+ X2

ตวั อยา่ งเช่น ปฏิกริ ิยาโบรมิเนชนั ของเบนซีนโดยใช้ FeBr3 เปน็ ตัวเร่งปฏิกริ ยิ า ไดb้ romobenzene
เป็นผลติ ภณั ฑด์ งั นี้

156 เคมอี นิ ทรยี ์ 2 (Organic Chemistry II)

+ Br2 FeBr3 Br

กลไกการเกดิ ปฏิกิรยิ าคือ กรดลวิ อิสจะไปดงึ โบรมีนไอออนลบ (Br-) จากโมเลกลุ ของโบรมีน (Br2)
เหลือโบรมนี ไอออนบวก (Br+) ซึ่งเปน็ อเิ ล็กโทรไฟล์ เขา้ ทาํ ปฏิกริ ิยาทวี่ งแหวนเบนซีนเกดิ โบรโมแอรลิ เนยี ม
ไอออน (bromoarylnium ion) ซ่งึ ภายหลังสญู เสียโปรตอนใหก้ ับ FeBr-4 จะกลายเป็นแอรลิ แฮไลดด์ งั น้ี

FeBr3 + Br-Br Br+ + FeBr4-

+ Br+ FeBr4- Br
+

Br H

ปฏิกิริยาแฮโลจีเนชันดังกล่าวเป็นการแbทrนoamทrี่ไyoฮlanโrดiyuรlmnเจiuiนomบnนioวnงแหวนเบนซีนด้วยอิเล็ก โทรไฟล์
ประเภทหนงึ่ (electrophilic aromatic substitution) ยังเหมาะสาํ หรบั ใชใ้ นการเตรยี ม chlorobenzene ด้วย
เชน่ การสังเคราะห์ chlorobenzene จากปฏิกริ ยิ าคลอรเิ นชนั ของเบนซีน ดังสมการ

+ Cl2 FeCl3 Cl

chlorobenzene

สารประกอบ fluorobenzene ไม่ควรเตรียมโดยวิธนี ี้ เนอื่ งจากปฏกิ ิรยิ าจะเกดิ ไดด้ มี ากจนไม่สามารถ

ควบคมุ ใหเ้ กดิ การแทนทเ่ี พยี ง 1 อะตอม สารดงั กลา่ วสามารถเตรียมไดจ้ ากเกลือ ไดแอโซเนยี ม (ตามหัวขอ้

4.6.3.4) ในทางตรงกันขา้ มการเตรยี ม iodobenzene โดยวิธีนจี้ ะช้ามาก ดงั นน้ั จะตอ้ งทาํ ในสภาวะทรี่ นุ แรงมาก

ขึน้ คือ ใช้กรดไนตริก ( HNO3) ดงั สมการ

+ I2 HNO3 I

iodob8e6n%zene
86%

ปฏกิ ริ ยิ าดงั กลา่ ว กรดไนตริกจะออกซไิ ดซไ์ อโอดีน กลายเปน็ ไอโอโดเนียมไอออน (I+) ซ่งึ เปน็ อิเลก็ โตร
ไฟล์ เขา้ ทาํ ปฏกิ ริ ยิ าทวี่ งเบนซีนกลายเป็นผลติ ภณั ฑ์ทต่ี อ้ งการ

H+ + HNO3 + 1/2 I2 I+ + NO2 + H2O

5.3.2 ปฏกิ ิริยาแฮโลจเี นชนั ของอนุพนั ธเ์ บนซนี Y
X
Y X2
X = halogen

y = electron withdrawing group
or electron donating group

แอรลิ แฮไลด์ 157

การแทนท่ไี ฮโดรเจนของอนพุ ันธเ์ บนซีนด้วยแฮโลเจน ต้องคาํ นงึ ถึงหมู่ฟังก์ชนั บนวงแหวนเบนซีน
ทมี่ ีอยู่กอ่ นแลว้ เพราะจะมผี ลตอ่ ความวอ่ งไวของวงเบนซีน และเป็นตัวกําหนดตาํ แหน่งของแฮโลเจนทจี่ ะเขา้ มา
ใหม่

ปฏกิ ิรยิ าการแทนที่ไฮโดรเจนของอนพุ นั ธเ์ บนซีนด้วยอิเลก็ โทรไฟล์

ได้รบั อิทธิพลจากหมฟู่ ังก์ชันทม่ี อี ยเู่ ดมิ บนวงเบนซีน โดยจะมผี ลตอ่ ความว่องไวของวงเบนซีน
และตําแหน่งทอ่ี เิ ลก็ โทรไฟลเ์ ข้า หมู่ฟงั กช์ ัน มี 3ประเภท คอื

O

• หมูด่ ึงอเิ ลก็ ตรอน เช่น -NO2, –CN, –SO3H, -C-Y (Y = H, OH, OR, NH2, alkyl, halogen),
CF3 และ NR3+ จะลดความวอ่ งไวของวงเบนซนี และอิเล็กโตรไฟลเ์ ข้าท่ตี าํ แหนง่ มีตา

OO

• หมู่ให้อเิ ลก็ ตรอน เชน่ NH2, NR2, OH, OR, -O-C-R, -NH-C-R (R = alkyl, aryl), alkyl
และ phenyl จะเพ่ิมความว่องไวของวงเบนซนี และอิเล็กโตรไฟลเ์ ขา้ ทต่ี าํ แหนง่ ออรโ์ ท
และพารา

• หมู่แฮโลเจน จะลดความว่องไวของเบนซีนเลก็ นอ้ ย และอิเลก็ โตรไฟลเ์ ขา้ ท่ีตาํ แหน่ง
ออร์โทและพารา

ตัวอยา่ งเชน่ ปฏิกริ ยิ าแฮโลจิเนชนั ของ nitrobenzene, acetophenone, benzoyl chloride และ
trifluorobenzene ไดผ้ ลติ ภณั ฑห์ ลักเป็นมตี า-ไอโซเมอร์เพยี งชนดิ เดยี ว คือ m-bromo nitrobenzene,
m-bromoacetophenone, m-chlorobenzoyl chloride และ m-chlorotrifluoro methylbenzene
ตามลาํ ดับ เน่อื งจากสารตัง้ ตน้ ทงั้ 4 ชนิดมหี มู่ดงึ อิเล็กตรอนอย่บู นวงเบนซีนคือ –NO2, -COCH3, –COCl และ –
CF3 ดงั นน้ั อเิ ลก็ โตรไฟล์จึงเขา้ ทตี่ าํ แหน่งมีตา ดังสมการ

NO2 + Br2 Fe NO2
135-145 oC

nitrobenzene Br

O m-bromonitobenzene
C-CH3
O
Br2 C-CH3
AlCl3

acetophenone Br
O
(59%)
C-Cl
m-bromoacetophenone
O

Cl2 C-Cl
FeCl3

benzoyl chloride Cl

(62%)

m-chlorobenzoyl chloride

158 เคมอี นิ ทรีย์ 2 (Organic Chemistry II)

CF3 Cl2 CF3
AlCl3
trifluoromethylbenzene
Cl

m-chlorotrifluoromethylbenzene

ปฏิกริ ยิ าโบรมเิ นชนั ของ phenol, anisole และ acetanilide ไดผ้ ลิตภณั ฑ์หลักเป็น พารา-ไอ

โซเมอร์ คอื p-bromophenol, p-bromoanisole และ p-bromoacetanilide ตามลําดับ เน่อื งจากสารตัง้ ต้น

ทั้ง 3 มีหมู่ใหอ้ เิ ล็กตรอนอยบู่ นวงเบนซนี คือ –OH, -OCH3 และ –NHCOCH3 ทาํ ให้อเิ ลก็ โตรไฟล์เขา้ ทีต่ าํ แหนง่
พารา OH
CS2 OH
25oC
+ Br2

phenol acetBicr2acid Br

OCH3 p-bromophenol

OCH3

anisole acetBicr2acid Br

O p-bromoanisole
NH-C-CH3
O
NH-C-CH3

acetanilide p-bromoBarcetanilide

ปฏกิ ริ ยิ าคลอรเิ นชนั และโบรมเิ นชันของ chlorobenzene ได้ผลติ ภัณฑผ์ สม โดยมผี ลิตภัณฑ์หลกั

เปน็ พารา-ไอโซเมอร์ ดังน้ี Cl Cl Cl
Cl
Cl ++
Cl2/FeCl3
∆ Cl

39% Cl 6%

55%

แอริลแฮไลด์ 159

Cl Cl Cl Cl
Br
Br2/FeCl3 ++
∆ Br

Br 2%

11% 87%

ปฏิกริ ยิ าโบรมเิ นชันของ p-nitrotoluene, m-nitrobenzamide และ 4-chloro-N-methyl aniline
ได้ 2-bromo-4-nitrotoluene, 3-bromo-5-nitrobenzamide และ 2-bromo-4-chloro-N-methylaniline
ตามลาํ ดบั ดังสมการ

CH3 CH3 Br
Br2
Fe, 80oC

NO2 NO2

p-nitrotoluene 2-bromo-4-nitrotoluene

CONH2 Br2 CONH2

NO2 FeBr3 Br NO2
m-nitrobenzamide
3-bromo-5-nitrobenzamide

NHCH3 Br2 NHCH3 Br
Fe

Cl Cl

4-chloro-N-methylaniline 2-bromo-4-chloro-N-methylaniline

160 เคมอี ินทรยี ์ 2 (Organic Chemistry II)

CH3 -CH3 มีผลให้ E+ เขา้ ท่ตี ําแหนง่ o, p (C-3, 5)
–NO2 มีผลให้ E+ เขา้ ที่ตําแหนง่ m (C-3, 5)
4 ท้งั 2 หม่ใู หผ้ ลการแทนทีใ่ นตําแหน่งเดยี วกันคอื C-3 หรอื 5

53 –CONH2 มีผล E+ เข้าที่ตาํ แหนง่ m (C-5)
–NO2 มผี ลให้ E+ เขา้ ที่ตําแหนง่ m (C-5)
62 ทงั้ 2 หมใู่ หผ้ ลการแทนทีใ่ นตําแหน่งเดยี วกันคอื C-5

1 –NHCH3 มีผลให้ E+เขา้ ทีต่ ําแหนง่ o, p (C-2, 6)
–Cl มผี ลให้ E+ เขา้ ทต่ี ําแหน่ง o, p (C-3, 5)
NO2 เนอ่ื งจาก –NHCH3 ช่วยเพิม่ ความว่องไวให้กับวงเบนซีน
จึงมีอิทธพิ ลมากกวา่ –Cl ท่ีลดความวอ่ งไว ดังนน้ั การแทนท่ีจึงเกิด
CONH2 ท่ีตาํ แหน่ง C-2 หรือ 6

1

62

5 3 NO2
4

NHCH3
1
62

53

Cl4

5.3.3 การแทนที่หมู่ไดแอโซเนยี มดว้ ยแฮโลเจน X
(Replacement of the diazonium group by halogen)

N+ N X-

diazonium salt

เกลอื แอรีนไดแอโซเนยี มของเบนซีนมีสูตรโครงสรา้ งคือ Ar-N2+X- ใชส้ าํ หรับสงั เคราะหส์ ารประกอบ
แอโรแมติกหลายประเภท เนือ่ งจากหมู่ไดแอโซเนียมของเกลือจะถกู แทนทไี่ ด้ง่าย โดยกลมุ่ อะตอมของแฮโลเจน
(X) ไซยาไนด์ (CN) ไฮดรอกไซด์ (OH) หรือโปรตอน (H+) (บทท่ี 4 หวั ขอ้ 4.6.3.4)

เกลือไดแอโซเนยี มเตรียมได้จากสารประกอบแอริลแอมีนปฐมภมู ิทาํ ปฏกิ ริ ิยากับกรดไนตรสั (เตรยี ม

จากโซเดยี มไนไตรต์ทาํ ปฏกิ ริ ยิ ากบั กรดอนินทรีย)์ โดยหมูแ่ อมิโน (NH2) จะถูกเปล่ยี นใหเ้ ป็นหมไู่ ดแอโซเนียม ดงั
สมการ

aAryrl-aNmHin2e NHaNXO2 Ar N N + X- or ArN2+X-

diazonium salt

ทอ่ี ุณหภูมสิ งู เกิน 5°C เกลอื ไดแอโซเนยี มจะไมม่ เี สถยี รภาพ ดงั นั้นเมอ่ื เตรยี มข้นึ จะตอ้ ง ทําปฏกิ ิรยิ า
แทนท่ีดว้ ยนวิ คลีโอไฟสต์ อ่ ทนั ที

ปฏิกริ ิยาการแทนท่หี มูไ่ ดแอโซเนยี มด้วยหมู่แฮโลเจน ให้กลายเปน็ ผลติ ภัณฑ์แอรลิ แฮไลด์ทําไดโ้ ดย
ปฏิกริ ยิ าดงั ตอ่ ไปนี้

แอริลแฮไลด์ 161

5.3.31 ปฏิกริ ิยาแซนดเ์ มเยอร์ (Sandmeyer Reaction)

เป็นการสังเคราะหแ์ อรลิ คลอไรดแ์ ละแอรลิ โบรไมดจ์ ากแอรลิ แอมนี ผา่ นเกลือแอรีน ไดแอโซเนยี ม
โดยวิธนี หี้ ลังจากเตรียมเกลือไดแอโซเนยี มตามวิธดี งั กลา่ วขา้ งตน้ แลว้ จะเติม cuprous chloride (CuCl) หรอื

cuprous bromide (CuBr) ลงไป เพอ่ื ให้คลอรนี หรือโบรมนี ไปแทนทห่ี มู่ไดแอโซเนียมกลายเป็นผลติ ภณั ฑแ์ อรลิ
แฮไลด์ ดงั น้ี

Ar N N + X- CuCl ArCl + N2

Ar N N + X- CuBr ArBr + N2

ตวั อย่างเช่น m-bromochlorobenzene สงั เคราะหจ์ าก m-chloroaniline ผ่านเกลอื ไดแอโซเนียม
ดงั สมการ

NH2 N2+Br- Br
m-chloroaniliCnel
NaNO2, HBr (aq) CuBr
H2O, 0-10oC
diazonium sCallt Cl
m-bromochlorobenzene

ในทํานองเดียวกัน o-chlorotoluene และ m-chloronitrobenzene สังเคราะหไ์ ดจ้ าก
o-methylaniline และ m-nitroaniline ตามลาํ ดบั ดังสมการ

CH3 NH2 NHa2NOO, 20,-5HoCCl (aq) CH3 N2+Cl- CuCl CH3 Cl
60oC

o-methylaniline o-chlorotoluene

NH2 Cl
m-nitroanilinNe O2
1. NaNO2, HCl (aq)
CHu2COl,, 0-5oC
2. ∆ m-chloronitrobenNzOen2 e

5.3.3.2 ปฏกิ ริ ิยาของ Schiemann (Schieman Reaction)
เปน็ ปฏิกิริยาการเตรยี มแอรลิ ฟลอู อไรด์จากแอนลิ ีน ผา่ นเกลือไดแอโซเนยี มเช่นกัน โดยวิธนี จ้ี ะใช้กรด
ฟลูออโรบอริก (fluoroboric acid, HBF4) เปลี่ยนเกลอื ไดแอโซเนยี มแฮไลดใ์ หเ้ ป็นเกลือไดแอโซเนยี มฟลูออโร
บอเรต (aryl diazonium fluoroborate) ซ่ึงสามารถแยกออกจากปฏิกริ ิยาได้ และเม่อื ให้ความรอ้ นเกลอื
ดังกลา่ วจะเกดิ ปฏกิ ริ ิยากลายเปน็ แอรลิ ฟลูออไรด์ ดงั นี้

Ar-NH2 NHaNXO2, H2O ArN2+X- HBF4 [ArN2+]BF4- ∆ ArF

aryl diazonium fluoroborate

162 เคมีอนิ ทรยี ์ 2 (Organic Chemistry II)

ปฏิกิรยิ าดงั กลา่ วมปี ระโยชน์มากในการเตรียมแอรลิ โมโนฟลอู อไรด์ เพราะการแทนท่ีไฮโดรเจนบนวง

แหวนเบนซนี ด้วยฟลอู อรนี 1 อะตอม ทาํ ไดย้ ากมาก ตวั อย่างเชน่ m-fluorotoluene สังเคราะหไ์ ด้จาก m-

nitroaniline ผ่านเกลอื ไดแอโซเนยี มฟลูออโรบอเรต ดงั นี้

CH3 1. HONO, H+ CH3 ∆ CH3

2. HBF4

NH2 N2+BF4- F

m-nitroaniline m-methylbenzenediazonium m-fluorotoluene
fluoroborate

m-Fluoropropiophenone สงั เคราะหไ์ ด้จาก m-aminopropiophenone ผา่ นเกลือไดแอโซเนยี ม
ฟลูออโรบอเรต

NH2 1. NaNO2, H2O, HCl F
COCH2CH3
2. HBF4 COCH2CH3
m-aminopropiophenone 3. ∆ m-Fluoropropiophenone

68%

เกลือแอรีนไดแอโซเนยี มใช้เตรยี มแอรลิ ไอโอไดดไ์ ด้เช่นกัน โดยใช้โปตสั เซยี มไอโอไดด์ (KI) เป็นรเี อ
เจนต์ไปแทนท่หี มู่ไดแอโซเนยี ม เช่น iodobenzene สังเคราะหไ์ ดจ้ าก aniline ทาํ ปฏิกิริยากบั กรดไนตรสั ใหเ้ ปน็
เกลอื ไดแอโซเนยี ม จากน้ันแทนทห่ี ม่ไู ดแอโซเนียมด้วย ไอโอไดด์ไอออน (I-) ดงั สมการ

NH2 1. HONO, 0-5oC I
2. KI

aniline iodobenzene

ในทาํ นองเดยี วกนั p-iodonitrobenzen สังเคราะห์ได้จาก p-nitroaniline และ o-
bromoiodobenzene สงั เคราะห์จาก o-bromoaniline ตามลําดบั

NO2 1. HKH2I2SOO,40, -H5oOCNO NO2
H2Np-nitroaniline 2. I
p-iodonitrobenzen

Br 1. HKHCI2,Ol,rt,N0a-N5oOC2 Br
NH2 2. I

o-bromoaniline o-bromoiodobenzene

แอรลิ แฮไลด์ 163

5.4 ปฏกิ ริ ิยาของแอรลิ แฮไลด์ (Reactions of Aryl Halides)

แอรลิ แฮไลดท์ ําปฏกิ ริ ยิ ากับรีเอเจนต์ไดม้ ากมายหลายชนดิ ในทีน่ จี้ ะแบ่งปฏิกิริยาออกเปน็ 3 ประเภท
หลักคอื การแทนที่บนวงแหวนแอโรแมติกดว้ ยนิวคลไี อไฟล์ การแทนทบี่ น วงแหวนแอโรแมตกิ ด้วยอเิ ลก็ โตร
ไฟล์ และการเตรยี มกรยิ าดร์ เี อเจนต์

5.4.1 ปฏิกริ ิยาการแทนทบ่ี นวงแอโรแมตกิ ดว้ ยนวิ คลีไอไฟล์
(Nucleophilic Aromatic Substitution Reactions)

หมู่แฮโลเจนบนวงแหวนเบนซนี สามารถถูกแทนทด่ี ว้ ยนิวคลีโอไฟลไ์ ด้ คลา้ ยคลึงกับ การแทนทใี่ น
แอลคลิ แฮไลด์แตต่ ้องใช้สภาวะทรี่ นุ แรงมากกว่า ทั้งนเ้ี น่ืองจากแอริลแฮไลด์ไม่วอ่ งไวต่อนิวคลโี อไฟล์

เมอ่ื พจิ ารณาแอลคลิ แฮไลด์ พนั ธะ C-X สามารถทจ่ี ะแตกออกได้และนิวคลโี อไฟล์ เขา้ มาแทนที่
แฮโลเจน ซึ่งกลไกการเกดิ ปฏกิ ิรยิ าอาจเป็นแบบ SN1 หรือ SN2 ขึ้นกบั ลักษณะของคารบ์ อนที่ตอ่ กับเฮโลเจน
(C-X)

R-X Nu R-Nu

SN1 R-X R+ + X- Nu- R-Nu

SN2 R-X Nu R-Nu

ในทางตรงกนั ข้ามแอรลิ แฮไลด์จะถูกแทนท่ีดว้ ยนิวคลีโอโฟล์ไดย้ ากมากไม่วา่ จะเป็นแบบ SN1
หรอื SN2 กต็ าม

พิจารณากรณี SN1
กลไกแบบ SN1 แฮโลเจนต้องหลดุ ออกจากวงเบนซีน กลายเป็นแอริลไอออนบวก จากนั้นนิวคลโี อไฟล์
จึงเขา้ มาแทนที่ ซ่ึงกรณนี เี้ ปน็ ไปไดย้ ากมาก เนือ่ งจากพันธะ C-X แขง็ แรงมากเปน็ ผลมาจากโมเลกุลสามารถ
เกดิ เรโซแนนซไ์ ด้ ทาํ ใหโ้ มเลกลุ มีเสถยี รภาพสูง ดังสมการตอ่ ไปน้ี

X - - X+ X+
X = halogen X+ -

Resonance structures of an aryl halide

นอกจากนีแ้ อริลไอออนบวกท่เี กดิ ข้ึนจากการสญู เสยี หมแู่ ฮโลเจนไมม่ ีเสถยี รภาพ จงึ เกดิ ยากมาก

XX + + X-

a(urynlstcaabtlieo)n

พิจารณากรณี SN2
กลไกแบบ SN2 นวิ คลโี อไฟล์จะตอ้ งเขา้ ชนอะตอมคารบ์ อนทีม่ แี ฮโลเจนเกาะ โดยต้องเข้าในทศิ ทาง
ตรงกนั ขา้ มกบั หมู่แฮโลเจนทจ่ี ะหลดุ ออกไป ซงึ่ ทาํ ไดย้ ากเช่นกนั เพราะวงแหวนเบนซนี จะเป็นส่งิ กีดขวางทาํ ให้
นวิ คลีโอไฟล์ไม่สามารถเข้าถงึ อะตอมคารบ์ อนทมี่ ีแฮโลเจนเกาะ

Nu X

164 เคมีอินทรยี ์ 2 (Organic Chemistry II)

เมื่อเปน็ เชน่ นี้ การแทนทีห่ ม่แู ฮโลเจนของแอริลแฮไลดด์ ้วยนิวคลโี อไฟล์ จะเปน็ ไปไดใ้ น 2 กรณีคอื
การใช้แอริลแฮไลดท์ ี่มหี มูด่ ึงอเิ ล็กตรอนบนวงแหวนเบนซีน หรือการใช้นวิ คลโี อไฟล์ที่มสี มบัติเป็นเบสทแี่ รง

5.4.1.1 การใชแ้ อริลแฮไลดท์ ี่มีหมดู่ ึงอิเล็กตรอนบนวงแหวนเบนซีน
แอริลแฮไลดท์ ่มี ีหมู่ดึงอิเลก็ ตรอน (electron withdrawing group) อยใู่ นตําแหนง่ ออร์โทหรือ
พาราจะว่องไวต่อนวิ คลโี อไฟล์มาก ดังน้ันนิวคลีโอไฟล์จะแทนทแ่ี ฮโลเจนบนวงแหวน ไดง้ า่ ยในสภาวะทไ่ี ม่รุนแรง

หมู่ NO2 ที่ตาํ แหนง่ พาราหรอื ออรโ์ ท จะดงึ อเิ ลก็ ตรอนออกจากวงแอโรแมติก
ทาํ ให้ภายในวงมคี วามเปน็ บวก ตรงคาร์บอนท่ีติดกับแฮโลเจน (C-X) นวิ คลีโอไฟล์
จึงเข้าชนได้

XX

O NO O NO
XO XO
NO
NO

ตวั อย่างเชน่ ปฏกิ ิรยิ าการแทนทหี่ มู่ Cl ของ p-chloronitrobenzene ดว้ ยหมู่ -OCH3 ได้ p-
nitroanisole รอ้ ยละ 92 ดังสมการ

Cl OCH3
NaOC8H5o3C, CH3OH

NO2 NO2
p-chloronitrobenzene p-nitroanisole

กลไกการเกิดปฏกิ ิริยาจะไม่ใช่ SN1 หรือ SN2 แตจ่ ะเปน็ แบบ 2 ขน้ั ตอนคอื การเตมิ - การกําจดั
(Addition – Elimination Mechanism) หรือเรียกวา่ กลไก SNAr (Nucleophilic aromatic substitution
mechanism) โดยมรี ายละเอียดในแต่ละขั้นตอนดังน้ี

ขั้นตอน 1 : ข้นั ตอนการเติม (Addition Step)
นวิ คลโี อไฟลค์ ือ methoxy anion (-OCH3) วง่ิ เขา้ ชนคารบ์ อนท่ีมี Cl เกาะอยู่ ไดไ้ อออนลบเปน็
สารมัธยนั ตรเ์ รียกวา่ ไซโคลเฮกซะไดอีนลิ (cyclohexadienyl anion) ขัน้ ตอนนจี้ ะดาํ เนนิ ไปอย่างชา้ ๆ

Cl CsHlo3wO- Cl OCH3

NO2 NO2

cyclohexadienyl anion

แอริลแฮไลด์ 165

สารมัธยนั ตรด์ ังกลา่ วทเ่ี กดิ ขน้ึ จะมเี สถียรภาพดเี น่ืองจากเกดิ เรโซแนนซ์ขึ้น ดังนี้

Cl OCH3 Cl OCH3 Cl OCH3

ON O ON O ON O

ขน้ั ตอน 2 : ขั้นตอนการกาํ จัด (Elimination Step)
สารมธั ยันตรท์ เ่ี กิดขน้ึ จะเกิดการสญู เสยี คลอรีนอะตอมออกไปอย่างรวดเรว็ เกดิ เป็นผลติ ภณั ฑต์ าม
สมการ

Cl OCH3 OCH3
fast

NO2 NO2

การแทนทแี่ ฮโลเจนของแอรลิ แฮไลด์ด้วยนิวคลโี อไฟล์ ผ่านกลไกการเตมิ -การกาํ จดั ดงั กล่าว นวิ คลีโอ
ไฟล์จะแทนทต่ี รงคาร์บอนเดมิ ทีแ่ ฮโลเจนหลุดออกไป

ตัวอย่างการเกดิ ปฏิกิรยิ าแทนท่ีแฮโลเจนของแอรลิ แฮไลดบ์ างชนดิ ดว้ ยนวิ คลโี อไฟลช์ นดิ ตา่ งๆ ผ่าน
กลไกการเตมิ -การกาํ จดั เช่น

F OCH3
NO2
CH3KOOHC, H253oC
NO2

Cl H2NOa,21C0O03oC OH
NO2 NO2

NO2 NO2
90%

Cl 2 NH3 NH2 NO2
NO2

NO2 NO2

68-76%

166 เคมีอินทรยี ์ 2 (Organic Chemistry II)

O NO2 O NO2

KOCH3

O Cl O OCH3

F HN N
NO2 NO2

F Br Br
HN N

F3C DMSO, K2CO3 F3C

5.4.1.2 การใชน้ วิ คลโี อไฟลท์ ีม่ สี มบตั เิ ป็นเบสแรง
การใช้นิวคลีโอไฟลท์ ่มี ีสมบตั ิเปน็ เบสแรง เช่น sodium amide หรือ potassium amide (NaNH2
หรือ KNH2) ทําปฏกิ ริ ยิ ากับแอริลแฮไลด์ พบวา่ หมู่ NH2 สามารถเขา้ ไปแทนทแี่ ฮโลเจนไดด้ ังตอ่ ไปนี้

Cl KN-3H52o,CNH3 NH2

กลไกการเกิดปฏกิ ริ ิยาจะเปน็ แบบ การกาํ จดั -การเตมิ (Elimination-Addition Mecha nism) หรือ
เรียกว่ากลไกแบบ “เบนไซน”์ (Benzyne Mechanism) ดังนี้

ขั้นตอน 1: ขน้ั ตอนการกําจัด (Elimination Step)
แอไมดไ์ อออน (NH2-) ทําหนา้ ท่เี ปน็ เบส ดึงโปรตอนออกจากวงแหวนเบนซนี และขณะเดยี วกนั กไ็ ล่
คลอรนี ออกจากวงแหวนดว้ ย ทาํ ให้เกดิ เปน็ เบนไซน์ขน้ึ (benzyne) ดังสมการ

Cl NH2- benzyne
H

ขัน้ ตอน 2 : ขัน้ ตอนการเตมิ (Addition Step)
ในข้ันน้ีแอไมดไ์ อออนลบทาํ หนา้ ทเ่ี ปน็ นวิ คลไี ฟล์เข้าไปชนเบนไซน์ ตรงคาร์บอนที่มีพันธะสาม เกดิ
เปน็ คาร์แบนไอออน (carbanion) จากนน้ั จะไปดงึ โปรตอนจากแอมโมเนยี ไดเ้ ปน็ ผลติ ภณั ฑข์ ้ึน ดงั น้ี

NH2- NH2 H-NH2 NH2
- H

แอริลแฮไลด์ 167

ปฏกิ ริ ยิ าดงั กล่าวนอกจากการใช้ sodium (potassium) amide ยงั มีการใช้ KOH หรอื t-BuOK
ซง่ึ ปฏิกิริยาก็จะเกดิ ไดใ้ นทํานองเดยี วกนั ดังตัวอยา่ งตอ่ ไปน้ี

Cl OH

KOH, H2O

Br t-BuOK O-t-Bu
t-BuOH

ตาํ แหนง่ การแทนทีบ่ นวงแอโรแมตกิ ด้วยนวิ คลโี อไฟล์ผา่ นกลไกการกําจดั -การเติม
(Regioselectivity in Nucleophilic Aromatic Substitution by the Elimination–
Addition Mechanism)
การแทนท่ีแฮโลเจนด้วยนิวคลีโอไฟล์ของแอริลแฮไลด์ท่ีมีหมู่ฟังก์ชันอ่ืนๆอยู่บนวงเบนซีนผ่านกลไก
แบบ การกําจัด-การเติม หมู่ฟังก์ชันเหล่าน้ันจะส่งผลต่อตําแหน่งการเข้าของนิวคลี โอไฟล์ (ที่มีสมบัติเป็น
เบสแรง) โดยนวิ คลโี อไฟลอ์ าจจะเข้าไปตรงคาร์บอนตําแหน่งเดิมที่แฮโลเจนหลุดไป หรืออาจจะเปล่ียนไปเข้าตรง
คารบ์ อนตําแหนง่ ออรโ์ ทกับแฮโลเจนทห่ี ลุดกไ็ ด้
แอริลแฮไลด์ทีม่ ีหมดู่ ึงอิเลก็ ตรอนอยู่บนวงแหวน จะมผี ลต่อตําแหนง่ ของนิวคลโี อไฟลเ์ ปน็ อย่างมาก
ตัวอยา่ งเชน่ chloro(trifluoromethyl)benzene ท้ังออร์โทและเมตา-ไอโซเมอร์ ทําปฏิกริ ยิ าแทนท่ดี ว้ ย
sodium amide ไดผ้ ลิตภณั ฑ์ ชนดิ เดยี วคือ m-trifluoromethyl aniline แต่พารา-ไอโซเมอรท์ ําปฏิกิรยิ า
ทํานองเดยี วกนั ไดผ้ ลติ ภณั ฑ์เปน็ ไอโซเมอรผ์ สม 2 ชนดิ คอื m- และ p-trifluoromethylaniline ดงั สมการ

CF3 Cl CF3

NNaNHH3 2 m-trifluoromethyNlaHn2iline
CF3
o-chloro(trifluoromethyl)benzene

CF3 NH2
Cl NNaNHH3 2

m-chloro(trifluoromethyl)benzene

CF3 CF3 CF3
NNaNHH3 2 + 5N0%H2

Cl NH2

50%

168 เคมอี นิ ทรีย์ 2 (Organic Chemistry II)

สารประกอบ o-chloro(trithoromethyl)benzene ถูกแทนท่ีไฮโดรเจน ด้วย sodium amide มี
กลไกการเกิดปฏกิ ิริยาแบบ การกําจดั -การเติม ดงั นี้

CF3 Cl NH2- CF3 CF3 CF3 H
H NH2- NH3 NH2

NH2

1CF3 NH2- CF3 CF3 H
2 les(sCs-t3e)ric - NH3 NH2
3 NH2

x (mCo-2re) steric cmaorrbeanstiaobnleA

CF3 NH2 CF3 NH2
-

claerssbastnaibolne B

แอไมด์ดึงโปรตอนและ Cl ออก เกิดเป็นเบนไซน์ ได้เพียงชนิดเดียว จากน้ันแอไมด์ไอออน
จะเขา้ ไปชนท่ตี ําแหน่ง C-3 หรอื C-2 เกิดเป็นคาร์แบนไอออน A หรอื คารแ์ บนไอออน B
อยา่ งไรกต็ ามพบวา่ การเข้าตําแหนง่ ที่ C-3 จะเป็นไปได้สูงเนือ่ งจากจะเกดิ คาร์แบนไอออน A
ที่มีเสถียรภาพดีกว่า เพราะมีประจุลบอยู่ใกล้กับหมู่ CF3 ทําให้ดึงเหนี่ยวนําอิเล็กตรอน
ออกจากวงเบนซีน ชว่ ยลดความเปน็ ลบภายในวงได้ ดังนน้ั จงึ เกิดผลติ ภัณฑเ์ ปน็ m-isomer

สารประกอบ m-chloro(triffluoromethyl)benzene มีกลไกการเกิดปฏิกิริยาแทนท่ีด้วย sodium
amide แบบการกาํ จัด-การเติม เชน่ กนั ดงั สมการ

CF3 CF3 CF3 NH3 CF3
NH2- NH2-

Cl NH2 NH2

แอริลแฮไลด์ 169

ขน้ั ตอนท่ี 1 จะเกิด benzyne 2 ชนิด และขั้นตอนที่ 2 แอไมด์ไอออนเข้าชนเบนไซน์ มีโอกาส
เกิดคารแ์ บนไอออน 3 ชนิดคือ คาร์แบนไอออน A, C หรือ D ซึ่งจะเห็นว่าคาร์แบนไอออน A มี
เสถยี รภาพสงู สดุ ดังน้ันผลติ ภัณฑ์จึงได้ m-isomer เป็นผลิตภณั ฑ์หลกั ดงั นี้

CF3 H CF3 more steric CF3 CF3
less steric - NH2
Cl
H NH2 product
cmaorsbtasntaiobnleA

CF3 CF3 CF3

+ -
- NH2 carbNanHio2n D
carbanion C

less stable

สารประกอบ p-chloro(triffluoromethyl)benzene มกี ลไกการเกดิ ปฏกิ ิรยิ าในทาํ นองเดยี วกัน แต่
ได้ผลติ ภณั ฑ์ผสม โดยขั้นตอนท่ี 1 เป็นการกําจดั แอไมด์ไอออนจะดึงโปรตอนออกวงเบนซีนเกดิ เบนไซน์ชนดิ เดยี ว
ดังนี้

CF3 CF3
NH2-

Cl

ในข้นั ตอนที่ 2 เปน็ การเตมิ แอไมดไ์ อออนมีโอกาสเขา้ ทาํ ปฏิกริ ยิ าท่ตี าํ แหนง่ มตี า หรือพารา ได้
พอๆกนั จงึ ไดผ้ ลติ ภณั ฑผ์ สมระหวา่ ง พาราและมตี า-ไอโซเมอรด์ งั สมการ

CF3 NH2- CF3 CF3
NH2-
- NH2 NH2

carbanion C m-isomer

CF3 CF3

- p-isNomHe2r
carbNanHio2n D

170 เคมีอนิ ทรีย์ 2 (Organic Chemistry II)

จากขา้ งตน้ พอจะสรปุ ได้วา่ ปฏกิ ริ ยิ าการแทนทแี่ ฮโลเจนด้วยนิวคลโี อไฟล์ (เบสแรง) ผ่านกลไกการ
กําจดั -การแทนท่ี ถ้าสารตั้งต้นมหี มู่ดึงอเิ ลก็ ตรอน (electron withdrawing group) อยู่ในตําแหน่งออร์โทหรอื
มีตากับแฮโลเจน จะได้ผลิตภณั ฑห์ ลกั คอื มตี าไอโซเมอร์ (m-isomer) เทา่ น้นั แต่ถ้าสารตงั้ ต้นมีหมดู่ ึงอิเล็กตรอน
อยู่ในตาํ แหนง่ พารากับแฮโลเจนจะไดผ้ ลติ ภณั ฑห์ ลัก 2 ชนิด คือ มีตาและพารา-ไอโซเมอร์ ในอตั ราสว่ น
ใกลเ้ คยี งกัน

ตัวอยา่ งอ่นื ท่เี กดิ ในทํานองเดยี วกนั คอื m-bromoanisole และ o-chloroanisole ทําปฏกิ ริ ิยากบั
sodium amide ได้ผลติ ภณั ฑห์ ลกั คือ m-isomer เทา่ น้ัน
แต่ p-bromoanisole จะไดผ้ ลิตภณั ฑ์ 2 ชนิด ในอตั ราสว่ นเท่า ๆ กนั เนือ่ งจากพบวา่ หมู่ -OCH3 (O มี
ความสามารถดึงอิเล็กตรอนมากกว่า C) มีผลตอ่ ตาํ แหน่งการแทนทดี่ ้วยนวิ คลีโอไฟล์ ในทํานองเดียวกับหมู่ -CF3
ดังสมการต่อไปนี้

OCH3 NaNH2, NH3 OCH3
Br -33oC 59% NH2
OCH3
OCH3 Cl NaNH2, NH3 58% NH2
-33oC

OCH3 OCH3 OCH3
NaNH2, NH3 +
-33oC
NH2
Br (เบสแรง) ของแอร3ลิ 1แ%ฮไลดท์ ี่มีหมแู่ อลคิลอ3Nย1Hู่บ%2นวงแหวนเบนซนี ผา่ น
ปฏกิ ิริยาแทนท่ีดว้ ยนวิ คลโี อไฟล์

กลไกการกําจัด-การแทนที่ จะไดผ้ ลิตภัณฑเ์ ป็นไอโซเมอรผ์ สม เนอ่ื งจากหมแู่ อลคลิ ไมส่ ามารถกาํ หนดใหเ้ กดิ

ผลติ ภณั ฑเ์ ฉพาะตําแหน่ง ตัวอยา่ งเช่น chlorotoluene ท้ัง 3 ไอโซเมอร์ ทําปฏิกิรยิ ากับโซเดยี มแอไมด์ ใน

แอมโมเนยี ได้ methylaniline เปน็ ไอโซเมอรผ์ สมดงั สมการ

CH3 Cl NaNH2, NH3 CH3 NH2 + CH3
-33oC 45% 55% NH2
CH3 Na-N33Ho2C, NH3 CH3 NH2 +
Cl CH3
NH2

แอรลิ แฮไลด์ 171

CH3 Na-N33Ho2C, NH3 CH3 CH3

+

Cl NH2
NH2

5.4.2 ปฏิกิรยิ าการแทนทบี่ นวงแหวนแอโรแมติกด้วยอเิ ล็กโทรไฟล์
(Electrophilic Aromatic Substitution Reactions)

แอรลิ แฮไลด์สามารถเกดิ ปฏิกริ ยิ าการแทนทไ่ี ฮโดรเจนบนวงแหวนเบนซีนดว้ ยอเิ ล็กโทรไฟลไ์ ดห้ ลาย
ชนิด

X E+ X X
+

E E
ตาํ แหน่งการแทนทข่ี องอเิ ล็กโทรไฟล์

โดยหลกั การของปฏิกริ ิยาการแทนท่ไี ฮโดรเจนบนวงแหวนเบนซนี ของแอรลิ แฮไลดด์ ้วย อเิ ล็กโทรไฟล์

หม่แู ฮโลเจนจะสง่ ผลให้อิเลก็ โทรไฟลเ์ ขา้ ที่ตําแหนง่ พาราและออร์โท โดยจะปรากฏ ท่ีตาํ แหนง่ พารามากกวา่

ปฏิกิริยาการแทนทด่ี ว้ ยอิเลก็ โทรไฟลม์ ีหลายประเภทเชน่ ไนเตรชัน (Nitration) ซลั โฟเนชนั

(sulfonation) แอลคิลเลชัน (alkylation) และแอซลิ เลชัน (acylation) ดังตัวอยา่ งต่อไปน้ี

Nitration

Cl Cl Cl
HNO3 NO2 +
H2SO4

Sulfonation 30% NO2
Br
SO3, H2SO4 Br 69%

SO3H

Fridel-Crafts Acylation

Br (CH3CO)2O Br

AlCl3 COCH3

172 เคมีอินทรยี ์ 2 (Organic Chemistry II)

Fridel-Crafts Alkylation

Br Br
CAHlC3Cl3l

CH3

ปฏิกิรยิ าการแทนทดี่ ว้ ยอเิ ล็กโทรไฟลด์ งั กลา่ วขา้ งต้น ถา้ แอรลิ แฮไลด์มีหมู่ฟงั ก์ชนั อนื่ อยู่บนวงแหวน

เบนซีนด้วย หม่ฟู งั กช์ ันนนั้ จะมผี ลตอ่ อัตราเร็วและตําแหนง่ ของอิเลก็ โทรไฟล์ (หวั ข้อ 5.3.2) ดงั ตวั อย่างต่อไปน้ี
Cl Cl Cl
HNO3
Br H2SO4 + O2N Br
Br

CH3 Cl HH2NSOO43 NO2

62% 37%

CH3 Cl CH3 Cl
+ 1N7%O2

NO2

19%

O2N CH3 Cl + CH3 Cl

21% O2N 43%

5.4.3 การเตรียมกริยาดร์ ีเอเจนต์
(Synthesis of Grignard Reagents)

แอลคลิ แฮไลดส์ ามารถเตรยี มใหเ้ ปน็ แอลคลิ แมกเนเซยี มแฮไลด์ ท่รี จู้ กั กันในชือ่ ของ“กรยิ าดร์ ีเอเจนต์”
ในทํานองเดยี วกันแอริลแฮไลด์จะทําปฏิกริ ิยากับโลหะแมกเนเซยี ม ไดส้ ารประกอบแอรลิ แมกเนเซียมแฮไลด์ ดังน้ี

X Mg MgX
dry ether

Br Mg MgBr
dry ether

F Br Mg F MgBr
dry ether

แอริลแฮไลด์ 173

กรยิ าดร์ เี อเจนต์เปน็ สารท่ีสงั เคราะห์ขึน้ เพ่อื ใชเ้ ป็นสารมัธยันตรใ์ นการเตรียมสาร อินทรีย์ประเภทอน่ื

หลายชนดิ โดยเฉพาะอยา่ งย่งิ สารประกอบแอลกอฮอล์และสารประกอบคาร์บอกซิลกิ ดังตัวอยา่ งตอ่ ไปน้ี

O 1.dry ether OH
2. H3O+ CC-HC3H2CH3
MgBr +
1.dry ether OH
O 2. H3O+ CH CH3
MgBr + CH3C-H

MgBr 1.dry ether OMgBr
+O 2. H3O+ HCl/ H2O

Br MgBr COOOHH
OCH3
Mg 1. CO2
dry ether 2. HCl, H2O
OCH3
OCH3

5.5 แอรลิ แฮไลด์ในธรรมชาติ

สารประกอบแอรลิ แฮไลดพ์ บไดใ้ นธรรมชาตทิ วั่ ไปเชน่

Cl O O O CNH3 CH3 Maytansin
N O CH3 O มีในพชื ท้องถ่ินของ Kenya
H3CO
CH3 CH3 O ใชใ้ นการรักษาโรคเนื้องอก

OCHO3H HN O

CH3 OCH3 O OCH3 O
OH O
H3CO
Cl Cl H3C

Cl

2,5-Dichlorophenol Griseofulvin
เป็นสารท่ีปลดปลอ่ ยจากการปอ้ งกันตัวของ พบได้ในส่งิ มีชวี ิตขนาดเล็กเปน็ สาร

Grasshopper ตา้ นเช้ือรา

174 เคมีอนิ ทรีย์ 2 (Organic Chemistry II)

แบบฝกึ หัดบทที่ 5

1. จงเขียนสูตรโครงสรา้ งของสารประกอบแอริลแฮไลดต์ ่อไปน้ี
ก. 2, 6-Dibromoanisole
ข. p-Fluorostyrene
ค. 2,4,6-Tribromoaniline
ง. 2-Bromonapthalene
จ. 2-Bromo-1-chloro-4-nitrobenzene
ฉ. 4-Bromo-1-methoxybenzene
ช. 2,4-Dibromostyrene
ซ. p-Bromobenzyl chloride
ฌ. 9-Fluorophenanthrene
ญ. 2,4-Difluorobenzenesulfonic acid

2. จงเขยี นชือ่ ของสารประกอบแอรลิ แฮไลดต์ ่อไปนี้

COOH Cl Cl

ก. ข.

Cl Cl
OH
ค. ง. CH3 NH2

Br Cl Cl
CH2CH2CH3 OH
OH
Cl
จ. CH3

ฉ.

I ซ. CH3
ช. CH3 NO2 OCH3 F

Br ญ. NH2
Cl
Cl
ฌ.

Cl CH3

แอรลิ แฮไลด์ 175

3. สารประกอบแอรลิ แฮไลดใ์ ดในแตล่ ะคตู่ อ่ ไปนส้ี ามารถทําปฏกิ ิริยากบั sodium methoxide ใน methanol
ที่ 50oC ได้เรว็ กว่า
ก. o-Chloronitrobenzene หรือ m-chloronitrobenzene
ข. 2-Fluoro-1,3-dinitrobenzene หรือ 1-Fluoro-3,5-dinitrobenzene
ค. 1,4-Dibromo-2-nitrobenzene หรือ 1-Bromo-2,4-dinitrobenzene
ง. 4-chloro-3-nitroacetophenone หรอื 4-chloro-3-nitrotoluene
จ. Chlorobenzene หรือ O-chloronitrobenzene

4. จงเขียนสูตรโครงสรา้ งของสารประกอบแอรลิ แฮไลด์ทไี่ ด้จากปฏกิ ิรยิ าคลอรเิ นช่ัน (Chlorination Reaction)
ของสารประกอบต่อไปนี้พรอ้ มทั้งจัดลําดบั ความว่องไวใน การเกดิ ปฏิกริ ิยาของสารประกอบดงั กลา่ ว
benzene, bromobenzene, benzaldehyde, aniline

5. จงเติมสารรเี อเจนตท์ เี่ หมาะสมในการทําปฏิกิรยิ าตอ่ ไปน้ีให้สมบรู ณ์

ก. CO2H CO2H CO2H

ข. NH2 N2+ HN CH3 I NH2
Br O Br
C2H5 NH CH3 C2H5 C2H5
O

C2H5 Br
Br
Cl Br
+ S
HS
NO2 C2H5 NO2
ค.
C2H5

6. จงทํานายผลติ ภณั ฑ์หลักจากปฏิกริ ยิ าการแทนท่ีบนวงแหวนเบนซนี ดว้ ยนวิ คลโี อไฟลต์ ่อไปน้ี

(Nucleophilic Aromatic Substitutions) พรอ้ มท้ังแสดงกลไกการเกิดปฏกิ ริ ยิ า

ก. NO2 NCaHO3COHH3
Cl

Cl

Br

ข. NO2 + HN

NO2

176 เคมีอินทรีย์ 2 (Organic Chemistry II)

ค. CH3 NaOH 350oC
H2O
+
Br

Br
ง. NO2 CH3NH2

NO2

Cl
จ. Me CH3SNa

NO2
Cl OH

ฉ. + KOH
∆

NO2

7. จงทาํ นายผลติ ภณั ฑห์ ลกั ที่จะเกดิ ข้ึนจากปฏิกริ ิยาการแทนทีบ่ นวงแหวนเบนซนี ดว้ ยอิเล็กโทรไฟล์
(Electrophilic Aromatic Substitution) ตอ่ ไปนี้

ก. I OO
CH3C-O-C-CH3

NH2 AlCl3

ข. CH3Cl
AlCl3

ClCl NO2 CH3Cl
AlCl3
ค. Cl

ง. Br OH SO3
Br H2SO3

แอริลแฮไลด์ 177

Cl

จ. CH3CH2CH2Cl
AlCl3

OH

8. จงทํานายผลติ ภณั ฑ์หลกั ทีจ่ ะเกดิ ขนึ้ จากปฏิกิรยิ าของแอรลิ แฮไลดก์ ับโซเดยี มแอไมด์ (sodium amide) ใน
แอมโมเนียเหลว ทอ่ี ณุ หภูมิ -33 o C

ก. H3C OCH3 Br ข. OCH3 Br

ค. OCH3 Cl F3C

Cl

9. จงอธบิ ายวา่ ทาํ ไมสารประกอบ 2,6-Dimethylchlorobenzene จงึ ไม่ทําปฏิกิริยากบั โซเดยี มแอไมด์
(sodium amide) ในแอมโมเนยี เหลว (liquid ammonia)

10. จงสงั เคราะหส์ ารประกอบแอรลิ แฮไลด์ตอ่ ไปนจี้ ากเบนซนี (benzene)

NO2 Br
ก.
ข.

Cl Cl
NH2 Cl
ข.
ง.

Br Br
จ. Br NH2 Br

Br
11. จงวิเคราะหส์ ตู รโครงสรา้ งของสาร A จนถึงสาร L จากปฏิกริ ิยาตอ่ ไปน้ี

ก. H3C Br A
O + NH

178 เคมอี ินทรีย์ 2 (Organic Chemistry II)

F

ข. NO2 NaN3 B
NaOH
O

ค. C + HN O DMSO N
OMe K2CO3 OMe
MeO2S

ง. Cl2 DE NH2
FeCl3
Cl

จ. NO2 + NH2-NH2 F

NO2 NC CH3

ฉ. G + NaCN

O2N NH2

FOO

F F OEt + MeN NH H
ช.

F

F

ซ. CHO OH NaH I
+ Me2N
F

Cl

ฌ. NaNH2 J

F3C CF3

Cl

ญ KOH, H2O K+L
t-Bu high T, P

ฟีนอล 179

บทที่ 6
ฟนี อล
(Phenols)

สารประกอบฟีนอล (Phenolic Compounds) เปน็ สารประกอบแอโรแมตกิ ท่ีมหี มู่
ไฮดรอกซลิ (hydroxyl groups) “OH” อย่บู นวงแหวนเบนซีน โมเลกลุ ทเี่ ลก็ ทีส่ ดุ ในกล่มุ นค้ี ือ
C6H5OH มีชอื่ วา่ ฟนี อล (phenol) ซึง่ เปน็ ช่ือของกล่มุ สารประกอบฟนี อลมีมากมายแตกต่างกัน
ออกไปตามหมู่ฟังก์ชันอ่นื ๆที่อยบู่ นวงแหวนเบนซนี ตวั อยา่ งของสารในกล่มุ น้ีคือ

OH

OH phenol H3C OH
OH
OH p-cresol
1,2-bezenediol NO2

o-nitrophenol

Cl OH OH OH
CH 3 HO OH F
1,2,3-benzentriol m-fluorophenol
4-chloro-2-methylphenol

6.1 การเรยี กชอื่ (Nomenclature)

สารในกลมุ่ นี้มวี ิธีการเรียกชื่อหลายวิธตี ามความเหมาะสม
6.1.1 การเรยี กหมไู่ ฮดรอกซีเปน็ โครงสรา้ งหลกั

ฟีนอลท่ีมี OH 1 หมู่
ช่ือสารประกอบคือ “……phenol” มีหลักการดังน้ี
เรียกตําแหนง่ และชอ่ื หมู่แทนที่ชนดิ อน่ื ท่ีอยู่บนวงแหวนเบนซนี แลว้ ลงท้ายด้วย phenol
ในการระบุตาํ แหนง่ ของหมแู่ ทนที่ ให้นับจาก carbon ตําแหน่งที่มหี มู่ OH เป็นตาํ แหน่งท่ี 1 (เสมอ)
และตาํ แหน่งอ่ืน ๆ ให้เป็นตัวเลขน้อยทีส่ ดุ

180 เคมอี ินทรยี ์ 2 (Organic Chemistry II)

OH OH OH

NO2 NO2

Br 2-nitrophenol 2,4-dinNitOro2phenol
3-bromophenol (o-nitrophenol) (o,p-dinitrophenol)
(m-bromophenol)
OH OH
OH CH 3
OCH 3 CH 2
CH Cl
2-methoxyphenol CH 3 CH 3
(o-methyoxphenol) 5-chloro-2-methylphenol
4-isobutylphenol

(p-isobutylphenol)

ฟนี อลที่มี OH 2 หมู่
ชือ่ สารประกอบคือ “……benzenediol” มีหลกั ดงั นี้
เรยี กตําแหนง่ และชอ่ื ของหมแู่ ทนท่ีชนิดอน่ื ตามดว้ ยตาํ แหน่งของหมู่ OH ทั้ง 2 หมแู่ ละ
ลงท้ายเป็น benzenediol เชน่

OH OH OH
OH OH

1,2-benzenediol OH CH3

1,4-benzenediol 4-methyl-1,2-benzenediol

ฟนี อลที่มี OH 3 หมู่

ช่อื สารประกอบคือ “……benzenetriol” มหี ลักดงั นี้

เรียกหมู่แทนทีช่ นดิ อนื่ แลว้ ตามดว้ ยตาํ แหน่งของหมู่ OH ทั้ง 3 หมู่ และลงท้ายเป็น

benzenetriol เชน่ OH HO CH3 OH

HO OH H3C OH CH3

1,3,5-benzenetriol 2,4,6-trimethyl-1,3,5-benzenetriol

ฟีนอล 181

6.1.2 การเรียกหมูไ่ ฮดรอกซีเป็นหม่แู ทนที่
ฟีนอลท่ีมีหมู่ฟังก์ชันอน่ื ในลําดับท่ีสูงกวา่ อยูบ่ นวงแหวนเบนซนี ดว้ ย เช่น หม่แู อซิล (acyl
group) หมคู่ ารบ์ อกซลิ กิ (carboxylic group) และหมซู่ ัลโฟนกิ (sulfonic group) เป็นตน้ ให้เรยี ก
หมดู่ งั กลา่ วป็นโครงสร้างหลกั และเรียกหมู่ OH ว่า “hydroxy” ไว้ขา้ งหนา้
ถา้ มีหมูแ่ ทนท่ีมากกว่า 1 หมู่ ใหเ้ รยี งตามลาํ ดับอักษร

O O SO3H
C R (H) COH

acyl group carboxylic group sulfonic group

ตวั อยา่ งการเรยี กชอ่ื โดยใหห้ มู่ OH เป็นหมูแ่ ทนท่ี คือ
COOH CHO

OH OH

p-hydroxybenzoic acid m-hydroxybenzaldehyde

SO3H COCH3OH

OH CH3

p-hydroxybenzenesulfonic acid 2-hydroxy-4-methylacetophenone

6.1.3 ชือ่ สามัญ (Common Names)
สารประกอบฟนี อลหลายชนดิ มีช่ือสามัญ เปน็ ทีร่ ู้จักกนั อย่างแพรห่ ลาย เชน่

OH OH OH
CH3

o-cresol CH3 CH3
p-cresol
OH m-cresol
OH OH
OH

Catechol OH OH

resorcinol hydroquinone

182 เคมอี นิ ทรยี ์ 2 (Organic Chemistry II)

OH OH NO2 OH
COOH O2N OCH3

salicylic acid NO2 guaiacol

picric acid

6.2 สมบัติทางกายภาพ (Physical Properties)

ฟีนอล (Phenol) เป็นผลึกใสไม่มสี ี จดุ หลอมเหลวประมาณ 40.9oC แตส่ ว่ นมากมักพบวา่
ฟีนอลเป็นสารก่ึงของแข็ง-ของเหลว เนื่องจากฟีนอลมีจุดหลอมเหลวตํา่ และดูดความช้นื ในอากาศได้
ดี

ฟนี อลมีหมู่ไฮดรอกซี ดังนั้นสมบตั สิ ่วนหนง่ึ จะคลา้ ยแอลกอฮอล์ จดุ เดือดของฟีนอลสงู และ
สงู กว่าสารประกอบแอโรแมติกบางชนดิ ทมี่ ีมวลโมเลกลุ ใกล้เคยี งกนั (ตาราง 6.1) เน่อื งจาก ฟนี อล
เกดิ พนั ธะไฮโดรเจน (Hydrogen bonding) ระหวา่ งโมเลกุลได้ ดังแสดงในรปู 6.1

OH
HO

รปู 6.1 พนั ธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกลุ ของฟีนอล

ตาราง 6.1 การเปรียบเทียบจุดเดือดฟนี อลกบั แอโรแมติกบางชนดิ

สาร มวลโมเลกลุ จดุ เดอื ด (oC)

CH3

92 111

OH

94 182

F

96 85

ฟนี อล 183

ในทาํ นองเดียวกัน ฟนี อลสามารถละลายน้ําได้และเกดิ พนั ธะไฮโดรเจนกับโมเลกลุ ของนํ้าดงั
แสดงในรูป 6.2

H H H
OH OH O

HO

รปู 6.2 พันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลของฟีนอลกับน้ํา
สารประกอบฟนี อลละลายน้ําได้มากนอ้ ยแตกต่างกัน ตามตัวอยา่ งในตาราง 6.2

ตาราง 6.2 สมบตั ิบางประการของฟีนอลบางชนดิ (Solomons and Fryhle, 2008,
p957)

ฟีนอล สตู รโมเลกลุ จุดหลอมเหลว จดุ เดอื ด การละลายน้ํา
(oC) (oC) (g/100mL)

Phenol C6H5OH 43 182 9.3
2-Methylphenol 30 191 2.5
CH3
OH

2-Chlorophenol Cl 8 176 2.8
OH 217 0.2
- 0.6
2-Nitrophenol NO2 45
2,4-Dinitrophenol O2N OH 113

NO2
OH

184 เคมอี นิ ทรยี ์ 2 (Organic Chemistry II)

6.3 สมบัติความเปน็ กรด

6.3.1 ฟีนอล
ฟนี อลเป็นกรดมีค่า ka ประมาณ 1.0 x 10-10 หรอื pka = 10.0 ซง่ึ เปน็ กรดท่ีอ่อนกวา่
กรดคารบ์ อกซลิ ิก แตแ่ รงกว่าแอลกอฮอล์

ความเป็นกรดของฟนี อลเขียนสมการได้ดังน้ี

OH O-

H2O + H3O+
pKa = 10

phenol phenoxide ion

ฟีนอลเป็นกรดท่ีแรงกว่าแอลกอฮอล์ เนื่องจากเม่ือฟีนอลสูญเสียโปรตอนจะกลายเป็น
ฟีนอกไซด์ไอออน (phenoxide ion) ท่ีมีโครงสร้างเรโซแนนซ์ จึงมีเสถียรภาพสูง ในขณะท่ี
แอลกอฮอล์ เมื่อเสียโปรตอนจะกลายเป็นแอลคอกไซด์ไอออนที่ไม่มีโครงสร้างเรโซแนนซ์ จึงมี
เสถยี รภาพต่ํากว่าฟีนอกไซด์ไอออน

โครงสรา้ งเรโซแนนซข์ องฟีนอกไซด์ไอออน เกดิ จากคอู่ ิเลก็ ตรอนโดดเด่ยี วบนอะตอม
ออกซเิ จนเกิดดีโลแคลไลเซชัน (delocalization) เขา้ ไปในวงเบนซนี ดงั นี้

O- O OO
- -

-

6.3.2 ฟีนอลที่มหี มูฟ่ ังกช์ นั อ่ืนบนวงแหวนเบนซนี
สารในกลุ่มฟีนอลมีความแรงของกรดแตกต่างกัน ข้ึนกับหมู่ฟังก์ชันอื่นที่มีอยู่บนวงแหวน
เบนซีน ซ่ึงอาจจะมีสมบัติในการดึงอิเล็กตรอน (electron withdrawing group) หรือให้
อิเล็กตรอน (electron donating group)

ฟีนอล 185

ตาราง 6.3 คา่ pKa ของฟีนอลบางชนดิ
(Carey, F.A., 2003, p. 998)

สารประกอบ pKa

Phenol 10.0

o-Cresol 10.3

m-Cresol 10.1

p-Cresol 10.3

o-Methoxyphenol 10.0

m-Methoxyphenol 9.6

p-Methoxyphenol 10.2

o-Chlorophenol 8.6

m-Chlorophenol 9.1

p-Chlorophenol 9.4

o-Nitrophenol 7.2

m-Nitrophenol 8.4

p-Nitrophenol 7.2

2,4-dinitrophenol 4.0

3,5-dinitrophenol 6.7

2,4,6-trinitrophenol 0.4

สภาพกรดของฟีนอลที่มีหมู่ฟังกช์ นั ชนดิ ต่างๆบนวงเบนซนี จะพิจารณาจากเสถียรภาพ
ของฟีนอกไซดไ์ อออนซึ่งเปน็ สารมัธยันตรท์ ี่เกดิ ข้ึนหลังจากการเสยี โปรตอน ถ้าฟนี อกไซด์ไอออน
มเี สถยี รภาพสงู แสดงว่าฟีนอลเปน็ กรดทแ่ี รง และถ้าฟีนอกไซด์มเี สถียรภาพตาํ่ แสดงวา่ เปน็ กรดท่ี
อ่อนกว่า

ฟีนอลที่มหี มู่ดึงอเิ ลก็ ตรอน
จากตาราง 6.3 ฟนี อลท่ีมีหมู่ NO2 และ Cl จะมีสภาพเป็นกรดที่แรงข้นึ มาก เนอ่ื งจากผล
ของเรโซแนนซ์และผลของการเหนีย่ วนํา
ผลของเรโซแนนซ์
สารประกอบ o- และ p-nitrophenol เมอ่ื เสยี โปรตอน กลายเปน็ ฟีนอกไซด์ไอออนที่มี
หมไู่ นโตร (NO2) คอนจเู กตกบั ประจลุ บของออกซิเจน ซ่ึงจะดโี ลแคลไลซ์เขา้ ไปในวงเบนซนี และไป
ยังหมูไ่ นโตร เกดิ โครงสรา้ งเรโซแนนซ์จาํ นวนมากขึน้ ทําให้มีเสถยี รภาพสูงมาก ส่งผลให้มีความเป็น
กรดท่แี รง ดังแสดงในสมการต่อไปนี้

186 เคมีอนิ ทรีย์ 2 (Organic Chemistry II)

O- O OO O O- O O-
N+ O- - N+ O- +N O - - N+ O

O O- O O-
- N+ O N+ O

-

Resonance Structures of o-Nitrophenoxide Ion

O- O O O
-

-

- O +N O - O N+ O - O N+ O - O N+ O -

OO
--

-

O N+ O - O N+ O -

Resonance Structures of p-Nitrophenoxide Ion

ผลของการเหนยี่ วนาํ
สารประกอบ m-nitrophenol มีหมู่ NO2 ทีไ่ ม่ได้คอนจูเกตอยกู่ ับอะตอมออกซิเจน
อย่างไรกต็ าม NO2 ยังช่วยเหนยี่ วนําอเิ ล็กตรอนออกจากวงเบนซนี ไดบ้ ้าง เสถยี รภาพของ m-nitro
phenoxide ion จงึ ต่ํากว่า o- และ p-nitrophenoxide ions เล็กน้อย ดงั นั้น m-nitrophenol
เปน็ กรดอ่อนกว่า o-nitrophenol และ p-nitrophenol แต่ก็ยงั เปน็ กรดที่แรงกวา่ phenol

O OO O

NO2 NO2 NO2 NO2

ผลของการเหน่ียวนําจะขึ้นกับระยะทางระหว่างหมู่ที่เก่ียวข้อง จากตาราง 5.3 พบว่า
o-chlorophenol จะเป็นกรดท่ีแรงกว่า m- และ p-chlorophenol

สารประกอบฟีนอลทม่ี หี มดู่ ึงอเิ ล็กตรอนจาํ นวนมาก ยงิ่ มีสภาพความเป็นกรดท่ีแรงขึ้นเช่น
2,4,6-trinitrophenol มคี ่า pKa = 0.4 เป็นกรดท่ีแรงมาก เหมือนเปน็ กรดแกช่ นดิ หน่งึ

ฟนี อล 187

ฟีนอลที่มีหมู่ให้อิเลก็ ตรอน
โดยท่ัวไปหมู่ให้อิเลคตรอน -CH3 จะมีผลให้สภาพกรดของฟนี อลเปลยี่ นไปน้อยมาก จาก
ตาราง 5.3 สารประกอบ cresol มีความเปน็ กรดออ่ นกว่า phenol เพียงเล็กนอ้ ยเทา่ นั้น เป็นผลมา
จากการเหนีย่ วนาํ อเิ ลก็ ตรอนเขา้ ไปในวงของ phenoxide ion ทําใหเ้ สถียรภาพลดลงเล็กนอ้ ย

6.4. การสงั เคราะห์สารประกอบฟีนอล (Synthesis of Phenolic Compounds)

ฟนี อลสังเคราะห์ไดจ้ ากสารต้ังต้นหลายชนิด โดยอาศัยปฏิกิรยิ าแตกต่างกนั 2 ประเภท
คือ ปฏกิ ิริยาการแทนทบ่ี นวงแหวนแอโรแมติกดว้ ยนวิ คลีโอไฟล์ และปฏิกริ ยิ าออกซเิ ดชันของคิวมีน

6.4.1 ปฏิกิรยิ าการแทนที่บนวงแหวนแอโรแมตกิ ด้วยนิวคลโี อไฟล์
(Nucleophilic Aromatic Substitution Reactions)

สารประกอบแอโรแมติกบางชนิดเช่น กรดแอรีนซัลโฟนิก แอริลแฮไลด์ และเกลอื แอรีนได
แอโซเนียม มหี มู่หลดุ ทีด่ ีคือ หมู่ซัลโฟนกิ (SO3H) แฮโลเจน (หมู่ 7) และไดแอโซเนยี มไอออน (N2+)
ตามลําดบั จงึ นยิ มใช้เป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์ฟนี อล โดยใหไ้ ฮดรอกไซดไ์ อออนซึ่งเป็นนิวคลี
โอไฟล์ ไปทาํ ปฏกิ ริ ิยาแทนทห่ี มู่หลดุ ดงั กลา่ ว กลายเปน็ สารประกอบฟนี อล

6.4.1.1 จากกรดแอรนี ซลั โฟนกิ (From Arenesulfonic acids)
เม่ือหลอมกรดแอรนี ซัลโฟนิก (arenesulfonic acid) หรอื เกลือแอรนี ซลั โฟเนตรวมกับ
โซเดยี มไฮดรอกไซด์ หรือเบสอนื่ ๆ ทีอ่ ุณหภมู สิ งู ประมาณ 200-350oC หมู่ไฮดรอกซีจากเบส
สามารถเข้าไปแทนที่หมู่ซัลโฟเนต (sulfonate group) บนวงแหวนเบนซนี กลายเป็นสารประกอบ
ฟนี อล ดงั ตัวอยา่ ง

SO3-Na+ 1. K25O0H-3-5N0aoOC,Hh,igh P OH
2. H3O+
CH3
CH3 p-cresol (63-72 %)

sodium p-toluenesulfonate

SO3H OH
1. NaOH, 350oC, high P
2. H3O+ phenol

benzenesulfonic acid

6.4.1.2 จากแอรลิ แฮไลด์ (From Aryl halides)
ปฏกิ ริ ิยาการแทนทหี่ มู่แฮโลเจนในแอรลิ แฮไลดด์ ้วยหมู่ OH ใหก้ ลายเปน็ ฟนี อล สามารถ
ทาํ ได้แต่ตอ้ งใช้สภาวะทีร่ ุนแรง คอื ใช้ความรอ้ นและความดนั สูงจึงจะสาํ เร็จ ดังแสดงในสมการ
ตอ่ ไปนี้

188 เคมอี นิ ทรยี ์ 2 (Organic Chemistry II)

Cl OH
1. NaOH, 350oC, high P
2. H3O+

ปฏิกริ ิยาดงั กล่าวจะเกิดได้ง่ายขึน้ ถา้ ในแอริลแฮลไลดม์ ีหมู่ดึงอิเล็กตรอน (electron

withdrawing group) อยู่บนวงแหวนเบนซีนในตําแหน่งออรโ์ ท (ortho) หรือพารา (para)

(ทบทวนหัวข้อ 5.4.1.1) ดังตัวอย่างต่อไปน้ี
Cl OH
NO2 a1q3.0NoCa2CO3
NO2

Cl a1q0.0NoCa2, C24O3h OH
NO2 NO2

NO2 NO2

6.4.1.3 จากเกลือแอรนี ไดแอโซเนียม (From Arenediazonium salts)

เกลือแอรนี ไดแอโซเนยี มเมือ่ ทําปฏิกิริยาไฮโดรลิซสิ โดยใช้ความรอ้ นเร่งปฏิกิริยา จะได้

ผลติ ภณั ฑฟ์ ีนอลดังนี้ H2O, ∆ Ar – OH + N2
Ar – N2+

arenediazonium salts phenols

N2+ 10H02oOC OH
NO2 NO2

กลไกการเกิดปฏิกิรยิ าคือ เม่ืออุณหภูมิสูงขึ้นเกลือแอรนี ไดแอโซเนยี มจะสูญเสียก๊าซ
ไนโตรเจน เกิดเปน็ แอรลิ ไอออนบวกท่วี ่องไว ซึ่งโมเลกลุ ของนํา้ สามารถเข้าไปทําปฏิกิรยิ าไดอ้ ยา่ ง
รวดเรว็ กลายเปน็ ฟนี อลดงั นี้

Ar – N2+ ∆ Ar+ + N2
SN1
arenediazonium salt aryl ion

Ar+ + H2O Ar – OH + H+

ฟีนอล 189

เกลอื แอรนี ไดแอโซเนยี มเตรยี มได้จากแอโรแมตกิ เอมีนทําปฏิกิรยิ ากับกรดไนตรสั (บทที่
4 หวั ข้อ 4.6.3.1) ดงั นั้นสารประกอบฟนี อลจงึ สามารถเตรยี มได้จากแอริลแอมีนนั่นเอง ดงั สมการ
และตัวอยา่ งต่อไปนี้

ArNH2 N0Ha-53NOoOC+ 2 Ar – N2+ H2O Ar – OH

amines ∆ phenols

arenediazonium salts

NH2 Br 1. NaNO2, H2SO4, H2O OH
CH3 2. H2O, ∆ Br

CH3

2-bromo-4-methylaniline 2-bromo-4-methylphenol

COOH COOH

1. NaNO2, H2SO4, H2O
2. H2O, ∆

NH2 OH
4-aminobenzoic acid 4-hydroxybenzoic acid

6.4.2 ปฏิกิรยิ าออกซเิ ดชนั ของควิ มีน (Oxidation of Cumine)
ในทางอตุ สาหกรรมจะเตรียมฟีนอลผา่ นคิวมนี ไฮโดรเพอร์ออกไซด์ เนอ่ื งจากตน้ ทุน
การผลิตไม่สูงนักจงึ เป็นที่นยิ มมาก สารต้ังต้นท่ีใช้คือเบนซีนและก๊าซโพรพนี (propene) ซึง่ การ
เกิดปฏกิ ริ ิยามี 3 ขั้นตอนดังนี้

OOH

+ CH3CH=CH2 250oC, high P 9O52-135oC
H3PO4 cumenehydroperoxide
cumene H+/H2O 50-90oC

O OH
+

190 เคมอี นิ ทรีย์ 2 (Organic Chemistry II)

กา๊ ซโพรพนี เกดิ ปฏกิ ริ ิยาแทนทใ่ี นวงแหวนเบนซนี ได้ควิ มนี (cumene) ตามด้วยปฏิกิรยิ า
ออกซิเดชันโดยออกซิเจนกลายเปน็ คิวมีนไฮโดรเพอรอ์ อกไซด์ หลังจากเติมกรดซัลฟุรกิ เข้มข้น
รอ้ ยละ 10 ลงไปจะทาํ ใหเ้ กิดการจดั เรียงตวั ใหม่กลายเปน็ ฟนี อล

6.5. ปฏกิ ิรยิ าของฟนี อล (Reactions of Phenols)

ฟีนอลเกิดปฏกิ ริ ยิ าได้ 2 ตาํ แหน่งคือที่หมู่ OH และวงเบนซีน กลายเปน็ สารอนิ ทรีย์
หลากหลายชนิด

6.5.1 การเกดิ เอสเทอร์ (Ester Formation)
ฟีนอลทําปฏิกิริยากับแอซิดคลอไรด์ (acid chloride) หรือแอซิดแอนไฮไดรด์ (acid
anhydride) ในสารละลายเบสหรือกรดอนินทรีย์ เกิดปฏิกิริยาตรงหมู่ OH ได้เอสเทอร์ (ester)
ซึ่งเรียกวา่ ปฎิกิริยาเอสเทอรฟิ เิ คชัน (esterification) ตวั อย่างตอ่ ไปนี้

O base O
OH + RC-Cl O-C-R

OO
or R-C-O-C-R
O

OH OO H2SO4 OCCH3
+ CH3-C-O-C-CH3

HO H3CCOO

hydroquinone diacetate

COOH OO H2SO4 COOH O
OH CH3-C-O-C-CH3 ∆ OCCH3
+

acetyl salicylic acid
(aspirin)

OH O NaOH (aq) O
+ C6H5-C-Cl ∆ O-CC6H5

OH O ∆ phenyl benzoate
+ CH3(CH2)6C-Cl O

O-C(CH2)6CH3

phenol octanoyl chloride phenyl octanoate (95 %)

ฟีนอล 191

OH OO O
NO2 + CH3-C-O-C-CH3 H2SO4 O-C-CHN3O2
∆
o-nitrophenol
o-nitrophenyl acetate (90 %)

6.5.2 การเกิดอีเทอร์ (Ether formation)
ฟนี อลในสารละลายเบสทาํ ปฏกิ ิรยิ ากบั แอลคลิ แฮไลด์ได้สารประกอบอีเทอร์ ซงึ่ ปฏิกิริยา
เกดิ ขึน้ ตรงหมู่ OH เชน่ กนั เรยี กปฏิกิรยิ านี้ว่า การสงั เคราะหอ์ เี ทอร์ของวิลเลียมสัน (Williamson
Ether Synthesis) ดงั น้ี

ArOH 1. NaOH ArOR
2. RX

ฟีนอลเมื่อถูกเปลี่ยนเปน็ โซเดียมฟนี อกไซด์ (sodium phenoxide) จะเป็นนิวคลโี อไฟล์
เข้าทาํ ปฏกิ ริ ิยาแทนท่หี มูแ่ ฮโลเจนของแอลคลิ แฮไลด์ได้ โดยผ่านกลไกแบบ SN2 กลายเปน็ อเี ทอร์
ดงั สมการต่อไปน้ี

Ar-OH NaOH ArO-Na+ R-X Ar-O-R + NaX

sodium phenoxide

ตวั อย่างการเกิดสารประกอบแอโรแมติกอีเทอรบ์ างชนิด คือ

OH OC2H5
+ NaI
1. NaOH
2. C2H5I CH3
CH3

ONa OCH3
acetoCneH,35I6oC + NaI

95%

OH OCH2CH2CH3
+ NaI
+ CH3CH2CH2I NaOCH2CH3
ethanol 74%