ตำราเคมีอินทรีย์ [Jadsada Ratniyom]

สเตอริโอเคมี (Stereochemistry) 173


ตัวอย่างที่ 4.12 | การหาจำนวนสเตริโอไอโซเมอร์ที่เป็นไปได้ผ่านโครงสร้างแบบฟิชเชอร์ (ต่อ)
เมื่อพิจารณาคู่อื่น ๆ เช่น A และ C ไม่ใช่ภาพสะท้อนในกระจก ซ้อนทับกันไม่สนิท
ดังนั้น A และ C เป็นไดแอสเตอริโอเมอร์กัน

ในโจทย์ข้อนี้ จึงสรุปได้ว่า
คู่อิแนนทิโอเมอร์ มี [A B] และ [C D]
คู่ไดแอสเตอริโอมอร์ มี [A C], [A D], [B C], [B D]




4.8 มีโซเมอร์
(Mesomer)

มีโซเมอร์ คือ สารที่เป็นอะไครัล แต่มีไครัลเซ็นเตอร์อย่างน้อย 2 ตำแหน่ง อยู่ในโมเลกุล หรือ
อาจกล่าวให้เข้าใจง่าย ๆ คือ โมเลกุลที่เป็นภาพสะท้อนในกระจกที่สามารถซ้อนทับกันได้สนิทและมี

ไครัลเซ็นเตอร์ในโมเลกุลด้วย เพื่อการมองเห็นภาพได้ง่ายขึ้น ลองพิจารณาตัวอย่างการหา จำนวนสเต

อริโอไอโซเมอร์ที่เป็นไปได้ทั้งหมดของสาร 2,3-dibromobutane



สารนี้มีไครัลเซ็นเตอร์ 2 ตำแหน่ง จึงควรมี สเตอริโอไอโซเมอร์

ที่เป็นไปได้ทั้งหมด 4 สเตอริโอไอโซเมอร์


สาร 2,3-dibromobutane มีไครัลเซ็นเตอร์ 2 ตำแหน่ง ดังนั้น จำนวนสเตอริโอไอโซเมอร์ที่เป็นไปได้

ทั้งหมดเท่ากับ 4 จากนั้นวาดโมเลกุลนี้เป็นสามมิติในรูปแบบ eclipsed กำหนดเป็น สเตอริโอไอโซ-
เมอร์ A แล้ววาดภาพสะท้อนในกระจก กำหนดเป็นสเตอริโอไอโซเมอร์ B ดังแสดง


















จะเห็นว่า A และ B เป็นคู่อิแนนทิโอเมอร์กัน จากนั้นสลับตำแหน่งหมู่แทนที่รอบไครัลเซ็นเตอร์หนึ่ง

ตำแหน่ง แล้วลองวาดภาพสะท้อนในกระจกขึ้นมา ตามรายละเอียดที่กล่าวไว้ในหัวข้อ 4.7 จะได้
โครงสร้าง ดังแสดง

174 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)















สลับตำแหน่ง Br กับ H ที่ไครัลเซ็นเตอร์ C และ D เหมือนกัน เป็น
หนึ่งตำแหน่ง ตัวเดียวกัน (mesomer)



จะเห็นว่าสเตอริโอไอโซเมอร์ C และ D ไม่ได้เป็นคู่อิแนนทิโอเมอร์กัน เพราะสามารถซ้อนทับกันได้
สนิทหรืออาจกล่าวได้ว่าเป็นตัวเดียวกันนั่นเอง สเตอริโอไอโซเมอร์ในลักษณะนี้จะเรียกว่า มีโซเมอร์
(mesomer) หรือ สารมีโซ (meso compound) นั่นเอง
ในการหาจำนวนสเตอริโอไอโซเมอร์ที่เป็นไปได้ทั้งหมดของตัวอย่างนี้ จะพบว่ามีเพียง 3
สเตอริโอไอโซเมอร์เท่านั้น โดยที่ คู่ A และ B เป็นอิแนนทิโอเมอร์กัน ส่วนคู่ A และ C กับ B และ C

เป็นคู่ไดแอสเตอริโอเมอร์กัน



















A และ B เป็น
ิ
ไดแอสเตอรโอเมอร์ของ C


ดังนั้น ในการพิจารณาจำนวนสเตอริโอไอโซเมอร์ที่เป็นไปได้ของโมเลกุลไครัล อาจไม่เป็นไปตามสูตร
2 เสมอไป เพราะอาจเกิดกรณี มีโซเมอร์ ที่กล่าวข้างต้นนี้ก็เป็นได้ ดังนั้น จึงควรพิจารณาสเตอริโอไอ
n
โซเมอร์อย่างละเอียดถี่ถ้วน

สเตอริโอเคมี (Stereochemistry) 175


ตัวอย่างที่ 4.13 | พิจารณามีโซเมอร์
โจทย ์ จงพิจารณาว่าโมเลกุลใดต่อไปนี้เป็น มีโซเมอร์






วิธีคิด มีโซเมอร์ หรือ meso compound คือ สารที่เป็นอะไครัลแต่มีไครัลเซ็นเตอร์อย่างน้อย
2 ตำแหน่ง อยู่ในโมเลกุล คำว่าอะไครัล อาจพิจารณาว่ามีระนาบสมมาตรในโมเลกุล
หรือไม่ก็ได้ ดังนั้นในกรณีที่ต้องการพิจารณาว่าสารใดเป็นมีโซเมอร์ อาจหาสารที่มีไครัล

เซ็นเตอร์อย่างน้อย 2 ตำแหน่งและมีระนาบสมมาตรในโมเลกุล

ดังนั้น เมื่อพิจารณาแล้วจะพบว่าโมเลกุลในข้อ (a) และ (c) เท่านั้น ที่เป็น มีโซเมอร์
ส่วนข้อ (b) ไม่เป็นมีโซเมอร์ เพราะไม่มีระนาบสมมาตร ดังแสดง











มี 2 ไครัลเซ็นเตอร์ มี 2 ไครัลเซ็นเตอร์ มี 2 ไครัลเซ็นเตอร์
มีระนาบสมมาตร ไม่มีระนาบสมมาตร มีระนาบสมมาตร
เป็นมีโซเมอร ์ ไม่เป็นมีโซเมอร์ เป็นมีโซเมอร์



ตัวอย่างที่ 4.14 | การหาจำนวนสเตอริโอที่เป็นไปได้ในกรณีที่อาจมี มีโซเมอร์

โจทย ์ จงหาจำนวนสเตอริโอไอโซเมอร์ที่เป็นไปได้ทั้งหมดของสาร CH3CH(OH)CH(OH)CH3
โดยใช้โครงสร้างแบบฟิชเชอร์

วิธีคิด [1] เปลี่ยนสูตรที่โจทย์ให้หาเป็นโครงสร้างแบบฟิชเชอร์ แล้วหาจำนวนสเตอริโอไอโซ

เมอร์ที่เป็นไปได้










มี 2 ไครัลเซ็นเตอร์ = มี 4 สเตอริโอไอโซเมอร์ที่เป็นไปได ้

176 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)


ตัวอย่างที่ 4.14 | การหาจำนวนสเตอริโอที่เป็นไปได้ในกรณีที่อาจมี มีโซเมอร์ (ต่อ)
[2] นำโครงสร้างแบบฟิชเชอร์ที่วาดนั้น กำหนดเป็นสเตอริโอไอโซเมอร์ A แล้วแสดง
ภาพสะท้อนในกระจก จากนั้นพิจารณาว่าซ้อนทับกันได้สนิทหรือไม่


















ทั้งสเตอริโอไอโซเมอร์ A และ B เป็นภาพสะท้อนในกระจกซึ่งกันและกัน แต่ซ้อนทับ
กันไม่สนิท ดังนั้น A และ B เป็นคู่อิแนนทิโอเมอร์

[3] ทำการสลับตำแหน่งของหมู่แทนที่รอบไครัลเซ็นเตอร์ของ A เพียงหนึ่งตำแหน่ง
เท่านั้น จะได้สเตอริโอไอโซเมอร์ C จากนั้นวาดภาพสะท้อนในกระจกกำหนดเป็นสเต
อริโอไอโซเมอร์ D แล้วพิจารณาว่า C กับ D ซ้อนทับกันได้สนิทหรือไม่















จะเห็นว่า เมื่อยก C มาทับ D ก็ทับกันไม่สนิท แต่เมื่อหมุน C ในระนาบ 180° มาทับ D
จะเห็นว่าทับกันได้สนิทพอดี ดังนั้น C เป็นมีโซเมอร์













ดังนั้น ในข้อนี้มีจำนวนสเตอริโอไอโซเมอร์ที่เป็นไปได้ 3 ไอโซเมอร์ และสรุปได้ว่า
คู่อิแนนทิโอเมอร์ มี [A B] และ คู่ไดแอสเตอริโอเมอร์ มี [A C], [B C]

สเตอริโอเคมี (Stereochemistry) 177


4.9 สเตอริโอไอโซเมอร์ของสารที่มีโครงสร้างเป็นวง
(Stereoisomer of Cyclic compounds)

ในหัวข้อนี้จะพิจารณาหา สเตอริโอไอโซเมอร์ของสารที่มีโครงสร้างเป็นวง ยกตัวอย่างเช่น
สาร 1,2-dichlorocyclopentane มีโครงสร้างดังแสดง



ไครัลเซ็นเตอร์ 2 ตำแหน่ง ดังนั้น จำนวนสเตอริโอไอโซเมอร์
ที่เป็นไปได้ทั้งหมดเท่ากับ 4





จะเห็นว่าสาร 1,2-dichlorocyclopentane มี ไครัลเซ็นเตอร์อยู่สองตำแหน่ง ดังนั้นจำนวนสเตอริโอ
ไอโซเมอร์ที่เป็นไปได้ทั้งหมดเท่ากับ 4
ในการหาจำนวนสเตอริโอไอโซเมอร์ที่เป็นไปได้ของสารที่เป็นวงแบบนี้มักเขียนให้อะตอมรอบ
ไครัลเซ็นเตอร์ ชี้ทิศทางเดียวกัน เป็นโครงสร้างแบบซิส (กำหนดเป็นสเตอริโอไอโซเมอร์ A) จากนั้น

วาดภาพสะท้อนในกระจก แล้วพิจารณา


mesomer


















จะเห็นว่าภาพที่สะท้อนในกระจกของ A เป็นมีโซเมอร์ เพราะโมเลกุลมีระนาบสมมาตรในโมเลกุล แต่
มีไครัลคาร์บอน 2 ตำแหน่ง สาร cis-1,2-dichlorocyclopentane จึงเป็นอะไครัล ไม่มีคู่อิแนนทิโอ-

เมอร์
แต่ถ้านำสเตอริโอไอโซเมอร์ A มาสลับตำแหน่งของอะตอมของ H ให้อยู่คนละฝั่งกัน อยู่แบบ
ทรานส์กัน (กำหนดเป็น B) แล้ววาดภาพสะท้อนในกระจกจะได้ว่า B และ C เป็นคู่อิแนนทิโอเมอร์กัน
เพราะเป็นภาพสะท้อนในกระจกและไม่สามารถซอนทับกันได้สนิท
้

178 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)





















B และ C เป็น
ไดแอสเตอรโอเมอร์ของ A
ิ


ดังนั้น ในตัวอย่างนี้ มีจำนวนสเตอริโอไอโซเมอร์ที่เป็นไปได้ 3 ไอโซเมอร์ โดยคู่ B และ C เป็นอแนนทิ
ิ
โอเมอร์กัน ส่วนคู่ A และ B กับ A และ C เป็นคู่ไดแอสเตอริโอมอร์กัน

ตัวอย่างที่ 4.15 | การหาจำนวนสเตอริโอที่เป็นไปได้ในกรณีที่สารมีโครงสร้างเป็นวง
โจทย ์ จงหาจำนวนสเตอริโอไอโซเมอร์ที่เป็นไปได้ทั้งหมดของสาร





วิธีคิด [1] พิจารณาหาไครัลเซ็นเตอร์ แล้วหาจำนวนสเตอริโอไอโซเมอร์ที่เป็นไปได้จะพบว่ามี
จำนวนสเตอริโอไอโซเมอร์ที่เป็นได้จำนวน 4 สเตอริโอไอโซเมอร์





มี 2 ไครัลเซ็นเตอร์ = มี 4 สเตอริโอไอโซเมอร์ที่เป็นไปได ้

[2] เขียนโครงสร้างสารที่เป็นวงนี้ ให้เป็นซิสหรือทรานไอโซเมอร์ (กรณีนี้กำหนดเป็นซิส
ก่อน) แล้วกำหนดเป็นสเตอริโอไอโซเมอร์ A ดังแสดง

สเตอริโอเคมี (Stereochemistry) 179


ตัวอย่างที่ 4.15 | การหาจำนวนสเตอริโอที่เป็นไปได้ในกรณีที่สารมีโครงสร้างเป็นวง (ต่อ)
ทำการวาดภาพสะท้อนในกระจกของสเตอริโอไอโซเมอร์ A จะได้

















จะเห็นว่าทั้งสเตอริโอไอโซเมอร์ A และ B เป็นภาพสะท้อนในกระจกซึ่งกันและกัน แต่

ซ้อนทับกันไม่สนิท ดังนั้น A และ B เป็นคู่อิแนนทิโอเมอร์

[3] ทำการสลับตำแหน่งของหมู่แทนที่รอบไครัลเซ็นเตอร์ของ A เพียงหนึ่งตำแหน่ง จะ
ได้สเตอริโอไอโซเมอร์ C จากนั้น วาดภาพสะท้อนในกระจกกำหนดเป็นสเตอริโอไอโซ-
เมอร์ D แล้วพิจารณาว่า C กับ D ซ้อนทับกันได้สนิทหรือไม่ ดังแสดง
















จะเห็นว่า เมื่อยก C มาทับ D ก็ทับกันไม่สนิท และเมื่อหมุน C (ไม่ว่าจะหมุนทิศทางใด

ั
ก็ตาม) C ก็ไม่สามารถทับกบ D ได้สนิท ดังนั้น C และ D เป็นคู่อิแนนทิโอเมอร์กัน

และเมื่อพิจารณาคู่อื่นๆ แล้วพบว่ามีไดแอสเตอริโอไอโซเมอร์ 4 คู่ คือ [A C], [A D],

[B C], [B D]

ดังนั้น ในข้อนี้มีจำนวนสเตอริโอไอโซเมอร์ที่เป็นไปได้ 4 ไอโซเมอร์
และสรุปได้ว่า คู่อิแนนทิโอเมอร์ มี [A B], [C D]
คู่ไดแอสเตอริโอมอร์ มี [A C], [A D], [B C], [B D]

180 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)


4.10 สมบัติทางกายภาพของสเตอริโอไอโซเมอริซึม
(Physical properties of stereoisomerism)

จากที่กล่าวมาในหัวข้อก่อนหน้าจะเห็นว่าสเตอริโอไอโซเมอร์มีสองชนิด คือ อิแนนทิโอเมอร์
และ ไดแอสเตอริโอเมอร์ เนื่องด้วยอิแนนทิโอเมอร์เป็นไอโซเมอร์ที่เป็นภาพสะท้อนในกระจกกัน

สมบัติทางกายภาพต่าง ๆ ไม่ว่าจะเป็น จุดเดือด จุดหลอมเหลว สภาพละลายได้ของสาร จะเหมือนกัน
ทั้งหมด แต่มีเพียงการเบี่ยงระนาบของแสงโพลาไรซ์ (plane-polarized light) ของอิแนนทิโอเมอร์ที่

จะต่างกัน ส่วนไดแอสเตอริโอเมอร์เนื่องจากไม่ใช่ภาพสะท้อนในกระจกกัน คุณสมบัติทางกายภาพ

ของไดแอสเตอริโอเมอร์จะต่างกันอยู่แล้ว


4.10.1 ออพติคัลแอกติวิตี
(Optical activity)
ดังที่กล่าวข้างต้น สารที่เป็นคู่อิแนนทิโอเมอร์กันจะมีคุณสมบัติทางกายภาพ
เหมือนกันทุกประการยกเว้น นำอิแนนทิโอเมอร์นั้นไปวัดการเบี่ยงระนาบแสงโพลาไรซ์ จากเครื่อง
โพลาริมิเตอร์ (polarimeter) จึงจะบอกความแตกต่างของคู่อิแนนทิโอเมอร์นั้นได้ การวัดระดับการ

เบี่ยงเบนระนาบของแสงโพลาไรซ์ จะเรียกว่า ออพติคัลแอกติวิตี (optical activitiy)

4.10.1A ระนาบแสงโพลาไรซ์คืออะไร

แสงปกติจากดวงอาทิตย์หรือหลอดไฟจะเคลื่อนที่เป็นคลื่นมีระนาบแสง
หลายระนาบตั้งฉากกับทิศทางที่แสงเดินทางไป หากผ่านแสงปกตินั้นผ่าน โพลาไรเซอร์ (polarizer) ที่
อยู่ในเครื่องโพลาริมิเตอร์ จะทำให้แสงที่ผ่านออกมามีระนาบเดียว นั่นก็คือ แสงโพลาไรซ์ นั่นเอง





















ภาพที่ 4.8 การผ่านแสงปกติผ่านโพลาไรเซอร์ให้ระนาบแสงโพลาไรซ์

สเตอริโอเคมี (Stereochemistry) 181


4.10.1B เครื่องโพลาริมิเตอร์
(polarimeter)
เครื่องโพลาริมิเตอร์จะปล่อยระนาบแสงโพลาไรซ์ผ่านช่องใส่สารตัวอย่าง
โดยหากนำสารตัวอย่างที่ต้องการวัดค่าเบี่ยงเบนระนาบแสงใส่ลงในช่องนี้ แล้วผ่านระนาบแสง

ื่
โพลาไรซ์ผ่านสารตัวอยาง ตัววัดค่าที่อยู่ในเครื่องโพลาริมิเตอร์จะหมุนเพออ่านค่าการเบี่ยงระนาบของ
แสงโพลาไรซ์ ซึ่งผลที่ได้จะมี 2 แบบ คือ
กรณีสารตัวอย่างนั้นเป็น อะไครัล ผลที่ได้ คือ ระนาบของแสงโพลาไรซ์จะ
ไม่เปลี่ยนแปลง ไม่เบี่ยงระนาบของแสง สารประกอบใด ๆ ที่ไม่เปลี่ยนระนาบของแสงโพลาไรซ์สาร

นั้นจะเรียกว่า ออพติคัลอินแอกทีพ (optically inactive)
กรณีสารตัวอย่างนั้นเป็น ไครัล ผลที่ได้ คือ ระนาบของแสงโพลาไรซ์เบี่ยง
ไปเป็นมุม  วัดค่ามุม  ในหน่วย องศา (°) ซึ่งสารประกอบใด ๆ ที่หมุนระนาบของแสงโพลาไรซ์สาร
นั้นจะเรียกว่า ออพติคัลแอกทีพ (optically active)

























ภาพที่ 4.9 แผนภาพแสดงการทำงานของเครื่องโพลาไรเซอร์

การหมุนระนาบของแสงโพลาไรซ์มี 2 ทิศทาง คือ หมุนตามเข็มนาฬิกาและหมุนทวนเข็มนาฬิกาโดย

❑ หากหมุนตามเข็มนาฬิกา สารประกอบนั้นจะเรียกว่า dextrorotatory การหมุนนี้กำหนดเป็น
d หรือ (+)
❑ หากหมุนทวนเข็มนาฬิกา สารประกอบนั้นจะเรียกว่า levorotatory การหมุนนี้กำหนดเป็น

l หรือ (-)

ชี้แจงตรงนี้ก่อนว่าการระบุเป็น d , l หรือ (+), (-) นี้ไม่มีความเกี่ยวข้องกับการระบุคอนฟิกุเรชัน R, S
ที่กล่าวมาก่อนหน้านี้ ยกตัวอย่างเช่น สาร lactic acid ที่มีคอนฟิกุเรชันเป็น S แต่มีการหมุนระนาบ
แสงโพลาไรซ์เป็น (+) ในขณะที่ สาร geceraldehyde ที่มีคอนฟิกุเรชันเป็น S แต่มีการหมุนระนาบ
แสงโพลาไรซ์เป็น (-) เราเพียงแต่ระบุ (+) (-) ในชื่อของสารดังแสดง

182 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)











ุ
หากสารตัวอย่างที่นำมาวัดออพติคัลแอกติวิตีเป็น คู่อิแนนทิโอเมอร์กัน สารที่เป็นคู่กันนั้นจะหมน
ระนาบแสงโพลาไรซ์ไปเป็นมุมเท่ากัน แต่ทิศทางตรงข้ามกัน ไอโซเมอร์หนึ่งเป็นบวก ไอโซเมอร์หนึ่ง

ต้องเป็นลบ เช่น อิแนนทิโอเมอร์ A หมุนระนาบแสงโพลาไรซ์ได้ +5° ดังนั้น อิแนนทิโอเมอร์ B ก็จะ
หมุนระนาบแสงได้ –5° ในความเข้มข้นเดียวกัน เป็นต้น


4.10.1C สารผสมเรซิมิก
(Racemic mixture)
บางครั้งเมื่อเราสังเคราะห์สารที่เป็นคู่อิแนนทิโอเมอร์กันได้ อย่างละร้อยละ
50 กล่าวคือ ได้อิแนนทิโอเมอร์ A ครึ่งหนึ่ง อิแนนทิโอเมอร์ B ครึ่งหนึ่ง ผสมปนกันอยู่ สารผสมนี้จะ
เรียกว่า สารผสมเรซิมิก อิแนนทิโอเมอร์ทั้งสองในสารผสมเรซิมิกจะหมุนระนาบแสงในมุมที่เท่ากันแต่

ทิศทางตรงข้าม ทำให้อ่านค่าที่เครื่องได้เป็น 0 ° ดังนั้นสารผสมเรซิมิกจึงจัดเป็น ออพติคัลอินแอกทีพ
(optically inactive)


4.10.1D ค่าการหมุนจำเพาะ
(specific rotation)
การเบี่ยงระนาบแสงโพลาไรซ์ของไครัลโมเลกุลเป็นมุม ° นั้นเป็นค่าที่อ่าน
ได้จากเครื่องโพลาริมิเตอร์ จะขึ้นอยู่กับจำนวนโมเลกุลของสารที่เป็นไครัลนั้นและความยาวของช่องใส่

สารตัวอย่างด้วย ดังนั้นเพื่อให้มุมการเบี่ยงระนาบของแสงโพลาไรซ์ของไครัลโมเลกุลเป็นค่ามาตรฐาน
จึงมีการกำหนดใช้ ค่าการหมุนจำเพาะ (specific rotation, []) ขึ้น ซึ่งสามารถคำนวณได้จาก
สมการ


 คือ ค่ามุมระนาบแสงโพลาไรซ์ที่เบี่ยงไปเป็นมุม
(°) เป็นค่าที่วัดจากเครื่อง
 l คือ ความยาวของช่องใส่สารตัวอย่าง หน่วยเป็น

ค่าการหมุนจำเพาะ =   =
l × c dm (ปกติมักมีค่า 1 dm)
c คือ ค่าความเข้มข้นของสาร หน่วยเป็นกรัมต่อ
มิลลิลิตร (g/mL)


ค่าการหมุนจำเพาะที่เป็นมาตรฐานจะวัดภายใต้อุณหภูมิ 25 °C นิยมใช้แสงโซเดียมที่มีความยาวคลื่น
589 nm จึงจัดเป็นค่าคงที่เฉพาะตัวของสารที่เป็นไครัลเหมือนดังเช่น จุดเดือด จุดหลอมเหลว ที่จะมี
ค่าแสดงในหนังสืออ้างอิงต่าง ๆ

สเตอริโอเคมี (Stereochemistry) 183




ตัวอย่างที่ 4.16 | สมบัติออพติคัลแอกติวิตีของสาร

โจทย ์ ในห้องปฏิบัติการแห่งหนึ่ง แยกสาร X บริสุทธิ์ออกมาได้ เมื่อทำการวัดค่ามุมระนาบ
แสงโพลาไรซ์ที่เบี่ยงไปได้เท่ากับ +10° ช่องใส่สารตัวอย่างยาว 1 dm ใช้สารตัวอย่าง
ขนาด 1 กรัม ละลายในน้ำ 10 mL จงหา
(a) ค่าการหมุนจำเพาะของสาร X นี้

(b) จุดเดือด จุดหลอมเหลว และค่าการหมุนจำเพาะของสารที่เป็นภาพสะท้อนใน

กระจกของสาร X จะเป็นอย่างไร เมื่อทำการวัดค่าภายใต้สภาวะเดียวกัน

วิธีคิด [a] หาค่า c ในหน่วย g/mL จะได้ 1g/10 mL = 0.1 g/mL จากนั้นแทนค่าลงในสูตร

เพื่อหาค่าการหมุนจำเพาะจะได้
 +10 o

  = = = +100

l × c 1 dm 0.1 g/mL

[b] เนื่องจากสาร X สามารถเบี่ยงระนาบของแสงโพลาไรซ์ได้ จึงเป็นไครัลโมเลกุล
ดังนั้นโมเลกุลที่เป็นภาพสะท้อนในกระจกของสาร X ก็คือ คู่อิแนนทิโอเมอร์ของสาร X
ท ำให้โมเลกุลที่เป็นภาพสะท้อนในกระจกของสาร X จะมีจุดเดือด จุดหลอมแหลว

เท่ากับสาร X แต่มีค่าการหมุนจำเพาะ เท่ากับ -100°



4.10.1E อิแนนทิโอเมอริกเอคเซส (enantiomeric excess, ee)
็
บางกรณีในการสังเคราะห์สารในห้องปฏิบัติการจะให้สารที่เป็นคู่อแนนทิโอ
ิ
ี
เมอร์ออกมาทั้งสองอิแนนทิโอเมอร์ในอัตราส่วนที่ไม่เท่ากัน กล่าวคือ อิแนนทิโอเมอร์หนึ่งมากกว่าอกอ ิ
แนนทิโอเมอร์หนึ่ง ค่า อิแนนทิโอเมอริกเอ็คเซส (enantiomeric excess) ตัวย่อ ee เป็นค่าที่บอก
ิ
ว่าอิแนนทิโอเมอร์ที่เกิดขึ้นนี้มีอยู่เท่าไรในสารผสมเรซิมิก ยกตัวอย่างเช่น ในสารผสมเรซิมิก มีอแนนทิ
โอเมอร์ A อยู่ 75% อิแนนทิโอเมอร์ B มีอยู่ 25% ดังนั้นอิแนนทิโอเมอริกเอ็คเซสเท่ากับ 75% - 25%
= 50%ee คำว่า 50%ee นี้หมายความว่า มีอิแนนทิโอเมอร์ A อยู่ 50% อีก 50% เป็นสารผสมเร-

ซิมิกของ A และ B แสดงว่าในสารผสมเรซิมิก มี A อยู่ 25% และ B อยู่ 25% เทียบย้อนกลับก็
หมายความว่ามีอิแนนทิโอเมอร์ A อยู่ 75% และ B อยู่ 25%
อิแนนทิโอเมอริกเอ็คเซสนี้ เรียกอีกชื่อหนึ่งว่า ออพติคัลเพียวริตี (optical
purity) เพราะค่าอิแนนทิโอเมอริกเอ็คเซสสามารถบอกได้ว่าในสารผสมมีอิแนนทิโอเมอร์ A และ B

อยู่เท่าใด ซึ่งสามารถคำนวณ ee ได้จากสูตร

 [ ] mixture

ee = 100
 [ ] pure enantiomer

184 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)



เมื่อ []mixture คือ ค่าการหมุนจำเพาะของสารผสม และ [] pure enantiomer คือ ค่าการหมุน
จำเพาะของอิแนนทิโอเมอร์บริสุทธิ์ สามารถพิจารณาการใช้สูตรการหา ee จากตัวอย่างที่ 4.17


ตัวอย่างที่ 4.17 | อิแนนทิโอเมอริกเอ็คเซส
โจทย ์ อิแนนทิโอเมอร์บริสุทธิ์ของ cholesterol A มีค่าการหมุนจำเพาะเท่ากับ -24° เมื่อทำ

การสังเคราะห์ cholesterol A นี้ในห้องปฏิบัติการพบว่า ได้อิแนนทิโอเมอร์ของทั้ง
cholesterol A และ cholesterol B ผสมกันอยู่ เมื่อนำสารผสมนี้ไปวัดค่าการหมุน
จำเพาะได้ค่า -10° จงหาค่า อิแนนทิโอเมอริกเอ็คเซส ของสารตัวอย่างนี้


วิธีคิด เราสามารถคำนวณ ee ได้จากสูตรที่ให้มา ดังแสดง
 [ ] mixture

ee = 100
 [ ] pure enantiomer
แทนค่าแล้วจะได้


-10

ee = 100 = 42%ee
-24

ดังนั้น ค่าอิแนนทิโอเมอริกเอ็คเซสของสารตัวอย่างนี้มีค่า 42%ee ซึ่งหมายความว่า มี
อิแนนทิโอเมอร์ cholesterol A อยู่ 42% ในสารผสมเรซิมิกที่มีทั้ง cholesterol A

และ cholesterol B ซึ่งใน 58% ของสารผสมเรซิมิกนั้น มี cholesterol A 29% และ
cholesterol B 29% ดังนั้น มีอิแนนทิโอเมอร์ cholesterol A อยู่จริง 42% + 29%
= 71%


4.10.2 สมบัติกายภาพของไดแอสเตอริโอเมอร์
เนื่องด้วยสารที่เป็นไดแอสเตอริโอเมอร์กันนั้น ไม่ใช่ภาพสะท้อนในกระจกซึ่งกันและ

กัน ทำให้สมบัติทางกายภาพ เช่น จุดเดือด จุดหลอมเหลว จึงต่างกันโดยสิ้นเชิง รวมทั้งคุณสมบัติการ
หมุนระนาบแสงโพลาไรซ์ของไดแอสเตอริโอเมอร์ก็ต่างกันด้วย ดังจะเห็นได้จากภาพที่ 4.10 ที่มีสเตอริ
โอไอโซเมอร์ของ tartaric acid อยู่ 3 ตัว คือ A, B, และ C โดยสเตอริโอไอโซเมอร์ A และ B เป็นอ ิ

แนนทิโอเมอร์กัน และสเตอริโอไอโซเมอร์ของ [A C] [B C] เป็นไดแอสเตอริโอเมอร์กัน จากภาพที่
4.10 จะพบว่า
o สเตอริโอไอโซเมอร์ A และ B มีสมบัติทางกายภาพเหมือนกัน แต่ค่าการหมุนจำเพาะ
มีทิศทางตรงกันข้าม โดยสมบัติทางกายภาพของ A และ B นั้นแตกต่างจาก C โดย

สิ้นเชิง

สเตอริโอเคมี (Stereochemistry) 185


o สมบัติทางกายภาพของสารผสมเรซิมิกของ A และ B แตกต่างจากอิแนนทิโอเมอร์
บริสุทธิ์โดยสิ้นเชิง และต่างจาก C ด้วย
o สเตอริโอไอโซเมอร์ C เป็น มีโซเมอร์ ดังนั้น เป็นอะไครัล จึงมีคุณสมบัติ ออพติคัล
อินแอกทีพ ค่าการหมุนจำเพาะจึงเป็น 0























คุณสมบัติ A B C A+B (1:1)

จุดหลอมเหลว (°C) 171 171 146 206
สภาพละลายได้ (g/100 mL H2O) 139 139 125 139
[] +13 -13 0 0
R, S คอนฟิกุเรชัน R, R S, S R, S -

d, l คอนฟิกุเรชัน d l - d, l


ภาพที่ 4.10 คุณสมบัติทางกายภาพของสเตอริโอไอโซเมอร์ของ tartaric acid ทั้ง 3 ชนิด

เนื่องด้วยคุณสมบัติทางกายภาพของไดแอสเตอริโอเมอร์ มีความแตกต่างกันทำให้
สามารถแยกไดแอสเตอริไอเมอร์ออกจากกันได้ง่ายโดยอาจใช้ การกลั่น (ในกรณีที่จุดเดือดต่างกัน)
ิ
เป็นต้น ส่วนการแยกอแนนทิโอเมอร์ออกจากกันนั้นดำเนินการค่อนข้างยากเพราะสมบัติทางกายภาพ
ั
เหมือนกัน แต่เนื่องด้วยสมบัติทางเคมีที่มีต่อสารไครัลของอิแนนทิโอเมอร์จะต่างกน ดังนั้นจึงสามารถ
แยกอิแนนทิโอเมอร์ออกจากกันได้โดยใช้ เอนไซม์ หรือแบคทีเรียบางชนิด ที่ไปทำลายอิแนนทิโอเมอร์
อีกอันหนึ่งแทน เพื่อให้เหลืออิแนนทิโอเมอร์เดียว หรืออาจแยกโดยใช้เทคนิคการแยกสารโคมาโทร-

กราฟี่โดยใช้ไครัลคอลัมน์ เป็นต้น อย่างไรก็ตามบางงานวิจัยจะไม่แยกอแนนทิโอเมอร์ออกมาแต่จะใช้
ิ
วิธีแสดงค่า %ee แทน ซึ่งก็เป็นอีกทางเลือกหนึ่งในการรายงานผลการทดลองในบางงานวิจัย

186 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)


4.11 สรุปสาระสำคัญประจำบท

ไอโซเมอร์ คือ สารต่างชนิดกัน แต่มีสูตรโมเลกุลเหมือนกัน

[1] Constitutional isomer เป็น ไอโซเมอร์ที่มีการต่ออะตอมแตกต่างกัน มีข้อสังเกต คือ
o ชื่อ IUPAC แตกต่างกัน
o หมู่ฟังก์ชันอาจเหมือนหรือต่างกันก็ได้

o สมบัติทางกายภาพ และสมบัติทางเคมีแตกต่างกัน
[2] สเตอริโอไอโซเมอร์ คือ ไอโซเมอร์ที่มีการจัดเรียงตัวในสามมิติแตกต่างกัน สเตอริโอไอโซ
เมอร์นี้มีหมู่ฟังก์ชันเหมือนกัน ชื่อ IUPAC เหมือนกัน ต่างกันตรงที่คำนำหน้า เช่น ซิส ทรานส์
R หรือ S เป็นต้น

o อิแนนทิโอเมอร์ คือ สเตอริโอไอโซเมอร์ที่เป็นภาพสะท้อนในกระจก แต่ซ้อนทับกัน
ไม่สนิท
o ไดแอสเตอริโอเมอร์ สเตอริโอไอโซเมอร์ที่ไม่ใช้ภาพสะท้อนในกระจก แต่ซ้อนทับกัน

ไม่สนิท

หลักการพื้นฐานของสเตอริโอเคม ี
o หากโมเลกุลที่เป็นภาพสะท้อนในกระจกซึ่งกันและกัน และซ้อนทับกันได้สนิท สาร
นั้นป็น อะไครัล หรือ สารนั้นมีระนาบสมมาตรในโมเลกุล สารนั้นเป็น อะไครัล
ั
o หากโมเลกุลที่เป็นภาพสะท้อนในกระจกซงกนและกัน แต่ซ้อนทับกันไม่สนิท สารนั้น
ึ่
เป็น ไครัล เรียกว่า อิแนนทิโอเมอร์ ซึ่งสารที่เป็นไครัล จะไม่มีระนาบสมมาตร
o ไครัลเซ็นเตอร์ คือ C อะตอมที่เป็น sp ไฮบริดออร์บิทัล เชื่อมพันธะกับหมู่แทนที่ที่
3
แตกต่างกันทั้ง 4 หมู่

n
o สามารถหาจำนวน สเตอริโอที่เป็นไปได้จากสูตร 2 เมื่อ n คือจำนวนไครัลเซ็นเตอร์


ระนาบสมมาตร
ระนาบสมมาตร







สารที่เป็นไครัล จะมี ไครัลเซ็นเตอร์

ระนาบสมมาตรทำให้สารสองตัวนี้เป็นอะไครัล

สเตอริโอเคมี (Stereochemistry) 187


ออพติคัลแอกติวิตี คือ ความสามารถของสารในการหมุนระนาบแสงโพลาไรซ์
o สารที่เป็นไครัล จะแสดงความสามารถของสารในการหมุนระนาบแสงโพลาไรซ์
เรียกว่า ออพติคัลแอกทีพ (optically active)
o สารที่เป็นอะไครัล มีโซเมอร์ และสารผสมเรซิมิก จะไม่แสดงความสามารถของสาร

ในการหมุนระนาบแสงโพลาไรซ์ เรียกว่า ออพติคัลอินแอกทีพ (optically inactive)

คอนฟิกุเรชัน R S กับ d l

• คอนฟิกุเรชัน R S ใช้ระบุคำนำหน้าในชื่อ IUPAC หลักเกณฑในการระบุ R S ดูจาก
์
หัวข้อ 4.5
o สารที่เป็นคู่อิแนนทิโอเมอร์กัน จะมีคอนฟิกุเรชันตรงข้ามกัน อิแนนทิโอเม-
อร์หนึ่งเป็น R อีกอิแนนทิโอเมอร์หนึ่งจะเป็น S

o สารที่เป็นไดแอสเตอริโอเมอร์กัน และมีไครัลเซ็นเตอร์ 2 ตำแหน่งใน
โมเลกุล หากไดแอสเตอริโอเมอร์หนึ่งมีคอนฟิกุเรชันเป็น R S อีกได-
แอสเตอริโอเมอร์หนึ่งจะเป็น R R

• คำนำหน้า d (+) หรือ l (-) บอกทิศทางในการเบี่ยงระนาบของแสงโพลาไรซ์
o Dextrorotatory (d หรือ +) สารไครัลที่หมุนระนาบแสงตามเข็มนาฬิกา
o Levorotatory (l หรือ -) สารไครัลที่หมุนระนาบแสงทวนเข็มนาฬิกา
o ไม่มีความเกี่ยวข้องกันระหว่าง R S กับ d l


สมบัติทางกายภาพของไอโซเมอร์

ชนิดของไอโซเมอร์ สมบัติทางกายภาพ
Constitutional isomer แตกต่างกัน

อิแนนทิโอเมอร์ เหมือนกัน ยกเว้น ออพติคัลแอกติวิตี
ไดแอสเตอริโอเมอร์ แตกต่างกัน
สารผสมเรซิมิก อาจแตกต่างจาก อิแนนทิโอเมอร์บริสุทธิ์


สมการที่เกี่ยวข้อง

ค่าการหมุนจำเพาะ
 คือ ค่ามุมระนาบแสงโพลาไรซ์ที่เบี่ยงไป

เป็นมุม (°) เป็นค่าที่วัดจากเครื่อง

ค่าการหมุนจำเพาะ =   =  l คือ ความยาวของช่องใส่สารตัวอย่าง
l × c หน่วยเป็น dm (ปกติมักมีค่า 1 dm)

c คือ ค่าความเข้มข้นของสาร หน่วยเป็น
กรัมต่อมิลลิลิตร (g/mL)

188 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)


อิแนนทิโอเมอริกเอ็คเซส (enantiomeric excess, ee)

%ee = %ของอิแนนทิโอเมอร์ที่มีมากกว่า - %ของอิแนนทิโอเมอร์ที่มีน้อยกว่า



 [ ] mixture

ee = 100
 [ ] pure enantiomer

สเตอริโอเคมี (Stereochemistry) 189


แบบฝึกหัดท้ายบทที่ 4
สเตอริโอเคมี




1) จงระบุไครัลเซ็นเตอร์ของสารต่อไปนี้















2) จงพิจารณาสารต่อไปนี้ แล้วระบุว่าโมเลกุลต่อไปนี้ มีไครัลเซ็นเตอร์ (ไครัลคาร์บอน) หรือไม่

ถ้ามีจงแสดงคู่อิแนนทิโอเมอร์ของสารนั้น

a. 2-bromopentane b. 2-methylbutane c. 2-fluoropropane

3) จงพิจารณาโมเลกุลต่อไปนี้ แล้วระบุว่าโมเลกุลใด คือ โมเลกุลเดียวกับ สาร A











ี
4) จงเขียนคู่อิแนนทิโอเมอร์ของสารต่อไปนี้ (ถ้าม)

190 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)


5) จงแสดงระนาบสมมาตรของโมเลกุลต่อไปนี้















6) ตามกฎการลำดับความสำคัญของหมู่แทนที่ ในการระบุ R S คอนฟิกุเรชัน จงเรียงลำดับ
้
ความสำคัญของหมู่แทนที่ในแต่ละขอต่อไปนี้ จากสำคัญมากไปน้อย












7) จงระบุ R S คอนฟิกุเรชันตรงตำแหน่งไครัลคาร์บอนของสารต่อไปนี้

สเตอริโอเคมี (Stereochemistry) 191


8) จงเขียนสเตอริโอไอโซเมอร์ที่เป็นไปได้ทั้งหมดของสารต่อไปนี้ พร้อมระบุคู่อิแนนทิโอเมอร์ ได
แอสเตอริโอเมอร์และมีโซเมอร์ (ถ้ามี)

a. CH3CH(OH)CH(OH)CH2CH3

b. CH3CH(OH)CH2CH2CH(OH)CH3
c. CH3CH(Cl)CH2CH(Br)CH3

d. CH3CH(Br)CH(Br)CH(Br)CH3












9) จงระบุความสัมพันธ์ของสารแต่ละคู่ต่อไปนี้ว่ามีความสัมพันธ์กันอย่างไร เช่น เป็นตัวเดียวกัน
เป็นอิแนนทิโอเมอร์กัน เป็นไดแอสเตอริโอเมอร์กัน เป็น constitutional isomer กัน เป็น
ต้น

192 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)


10) พิจารณาโมเลกุล A-D ต่อไปนี้แล้วตอบคำถาม









a. แต่ละคู่ต่อไปนี้มีความสัมพันธ์กันอย่างไร [A B], [A C] [B C] และ [C D]

b. จงระบุว่าโมเลกุลใดบ้างเป็นไครัลและอะไครัล
c. โมเลกุลใดบ้างมีสมบัติเป็น ออพติคัลแอกทีพ
d. จุดเดือดของสารในแต่ละคู่ต่อไปนี้เป็นอย่างไร [A B], [B C] และ [C D]
e. โมเลกุลใดเป็นมีโซเมอร์


11) (+)-tartaric acid มีค่าการหมุนจำเพาะ เท่ากับ -12° จงคำนวณค่าการหมุนจำเพาะของสาร
ผสมเรซิมิกที่มี (+)-tartaric acid อยู่ 68% และ (-)-tartaric acid อยู่ 32%


12) ค่าการหมุนจำเพาะของสาร quinine บริสุทธิ์มีค่า -165
a. จงคำนวณหา ee เมื่อค่า [] ของสารละลาย
quinine ผสม มีค่า -50, -83 และ -120

b. แต่ละ ee ที่กล่าวในข้อ (a) จงหาปริมาณของแต่
ละอิแนนทิโอเมอร์ที่เกิดขึ้นจริง
c. โมเลกุลที่เป็นภาพสะท้อนในกระจกของ

quinine มีค่า [] เท่าใด
d. ถ้าในสารละลายหนึ่งมี อิแนนทิโอเมอร์ของ (+)-
จ
quinine อยู่ 80% และ(–)-quinine อยู่ 20% ง
คำนวณหา ee ของสารละลายนี้

สเตอริโอเคมี (Stereochemistry) 193


การบ้านออนไลน์ประจำบทที่ 4 สเตอริโอเคมี

งานวิจัยของ เจษฎา ราษฎร์นิยม และคณะ (2562a, 2562b; Ratniyom et al., 2016) ค้น
พบว่าคะแนนจากการบ้านออนไลน์ที่ฝึกทำระหว่างเรียนส่งผลต่อคะแนนสอบกลางภาคและปลายภาค
ตำราเล่มนี้จึงมีการบ้านออนไลน์ประจำบทเสริมไว้ให้ทำ และเมื่อทำเสร็จสิ้นจะแสดงเฉลยในทันที














การบ้านออนไลน์
สแกนตรงนี้

194 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)


เอกสารอ้างอิง



เจษฎา ราษฎร์นิยม, สุทธิพงศ์ บุญผดุง, & ธรรศนันต์ อุนนะนันทน์. (2562a). การจัดการเรียนรู้โดยใช้
การบ้านออนไลน์ในรายวิชาเคมีอินทรีย์สำหรับ นักศึกษาครูวิทยาศาสตร์: กรณีศึกษา

ความสัมพันธ์ระหว่างคะแนน การบ้านออนไลน์และผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน. วารสารวิจัย
ทางการศึกษา คณะศึกษาศาสตร์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ, 14(2), 43–57.
เจษฎา ราษฎร์นิยม, สุทธิพงศ์ บุญผดุง, & ธรรศนันต์ อุนนะนันทน์. (2562b). ผลของการใช้การบ้าน
ออนไลน์ต่อผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนของนักศึกษาครูวิทยาศาสตร์ชั้นปีที่ 1 ในรายวิชาเคมี

ทั่วไป. วารสารครุศาสตร์อุตสาหกรรม, 18(1), 178–188.

สุนันทา วิบูลจันทร์. (2554). เคมีอินทรีย์. นนทบุรี: เอ็นดับบลิว มีเดีย จำกัด.
Clayden, J., Greeves, N., & Warren, S. (2012). Organic Chemistry. OUP Oxford.

McNaught, A. D., Wilkinson, A., Jenkins, A. D., Pure, I. U. o., & Chemistry, A. (2006). IUPAC
Compendium of Chemical Terminology: The Gold Book: International Union

of Pure and Applied Chemistry.
McMurry, J. (2011). Organic Chemistry. Brooks/Cole Cengage Learning.

Ratniyom, J., Boonphadung, S., Unnanantn, T. (2016). The Effects of Online Homework

on First Year Pre-Service Science Teachers’ Learning Achievements of Introductory
Organic Chemistry. International Journal of Environmental and Science
Education, 11(15), 8088–8099.
Smith, J. (2010). Organic Chemistry. McGraw-Hill Education.

Smith, M. B., & March, J. (2008). March’s Advanced Organic Chemistry. New York: Wiley.

Solomons, T. W. G., Fryhle, C., & Snyder, S. (2012). Organic Chemistry. Wiley.

Wade, L. G. (2013). Organic Chemistry (8th ed.). Pearson Education Limited.

บทที่ 5
กรดเบสและปฏิกิริยาเบื้องต้นของสารอินทรีย์




5.1 บทนำ

ปฏิกิริยาเคมีอินทรีย์นับเป็นหัวใจหลักในวิชาเคมีอินทรีย์ก็ว่าได้ หากใครที่เคยศึกษาเคมี
อินทรีย์และต้องท่องจำปฏิกิริยาของเคมีอินทรีย์ทุกปฏิกิริยานั้น ขอให้ปรับความเข้าใจใหม่ว่าปฏิกิริยา
เคมีอินทรีย์ไม่ใช่การท่องจำ แต่เป็นความเข้าใจในปฏิกิริยาเคมีอินทรีย์นั้น ๆ โดยในบทนี้จะรวบรวม

ความรู้ที่จะเป็นการปูพื้นฐานในการศึกษาปฏิกิริยาเคมีอินทรีย์ โดยเริ่มจากกรดเบสของสารอินทรีย์
ปัจจัยที่ใช้ทำนายความเป็นกรดเบสต่าง ๆ อาทิเช่น ทฤษฎีเรโซแนนซ์ ผลของอินดักทีฟ และผลของ
ั
ิ
ไฮบริดไดเซชัน เป็นต้น จากนั้นจะเห็นความสัมพนธ์ของกรดเบสของลิวอสกับนิวคลีโอไฟล์ อเล็กโทร-
ิ
ไฟล์ ชนิดของปฏิกิริยาเคมีอินทรีย์ ความเสถียรของสารตัวกลางต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยาเคมี และ
การเขียนลูกศรแสดงการแตกและสร้างพันธะจนนำไปสู่การทำนายสารผลิตภัณฑ์ อันเป็นพื้นฐานของ
การเขียนกลไกการเกิดปฏิกิริยาเคมี ขอให้ผู้ศึกษาตั้งใจศึกษาบทเรียนนี้อย่างละเอียด เพราะจาก
งานวิจัยของ เจษฎา ราษฎร์นิยม (2562) ค้นพบว่า ผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนจากบทเรียนนี้ จะแสดง
สหสัมพันธ์เชิงบวกกับคะแนนผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนในบทเรียนหลังจากนี้ กล่าวคือ ยิ่งคะแนน

ผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนบทนี้สูง คะแนนในบทอื่น ๆ ก็สูงตามไปด้วย ดังนั้น เมื่อศึกษาบทนี้เสร็จสิ้น
ขอให้ฝึกทำแบบฝึกหัดและตัวอย่างโจทย์ให้ครบ



5.2 ทบทวนทฤษฎีกรด-เบส


5.2.1 ทฤษฎีกรด-เบสของอาร์เรเนียส
อาร์เรเนียสได้ให้นิยามของกรด-เบสไว้ว่า กรด คือสารที่ละลายน้ำแล้วสามารถให้
-
+
โปรตอน (H ) ออกมา ส่วนเบส คือ สารที่ละลายน้ำแล้วให้ไฮดรอกไซด์ไอออนออกมา (OH)

5.2.2 ทฤษฎีกรด-เบสของ Brønsted–Lowry

ทฤษฎีกรดเบสของเบรินสเตต-เลารี กล่าวไว้ว่า กรด คือสารที่สามารถให้โปรตอนกับ
สารอื่นได้ (proton donor) ส่วนเบส คือ สารที่รับโปรตอน (proton acceptor) ในทฤษฎีกรดเบส
ของเบรินสเตต-เลารีได้รวมคำจำกัดความของทฤษฎีกรด-เบสของอาร์เรเนียส ไว้

ด้วย กล่าวคือ สารที่ละลายน้ำแล้วให้โปรตอนออกมาก็คือ proton donor นั่นเอง
ส่วนสารที่ให้ OH ออกมาก็สามารถไปรับ H ได้เช่นกัน ตัวอย่างปฏิกิริยากรดเบสที่
+
-
แสดงด้านล่างแสดงถึงสารตัวใดเป็น proton donor หรือ proton acceptor ดัง
แสดง เรียนออนไลน์เรื่องนี้
ได้ที่นี่

196 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)



























หลักของทฤษฎีกรดเบสของเบรินสเตต-เลารีที่สำคัญอีกเรื่องหนึ่ง คือ เรื่องคู่กรด–คู่เบส จากปฏิกิริยา

กรดเบสที่กล่าวข้างต้นอาจมีคู่กรด-เบส ได้สองคู่ด้วยกัน ตัวอย่างปฏิกิริยาดังแสดง








ในปฏิกิริยาไปข้างหน้า แอมโมเนีย (NH3) ทำหน้าที่เป็นเบสเพราะสามารถรับโปรตอนได้ เมื่อมันรับ
+
+
โปรตอนแล้วจะกลายเป็นคู่กรด NH4 แต่ถ้าพิจารณาปฏิกิริยาย้อนกลับ NH4 จะเป็นกรดเพราะให้
โปรตอนได้ แล้วตัวมันเองจะกลาย เป็นคู่เบส NH3 สารบางอย่างสามารถเป็นได้ทั้งกรดและเบส เช่น
น้ำ ซึ่งจะขึ้นอยู่กับแต่ละชนิดของปฏิกิริยานั้น ๆ รายละเอียดเพิ่มเติมสามารถศึกษาเพิ่มเติมได้จาก
หนังสือเคมีทั่วไป


คู่กรด: มีโปรตอนมากกว่า 1 ตัว (NH4 )
+
คู่เบส: มีโปรตอนน้อยกว่า 1 ตัว (NH3)

5.2.3 ทฤษฎีกรด- เบสของลิวอส
ิ
ิ
ลิวอสได้นิยามทฤษฎีกรด- เบส ไว้ว่า กรด คือ สารที่สามารถรับอิเล็กตรอนคู่ จาก
เบสแล้วเกิดพันธะโคเวเลนต์ ส่วนเบส คือ สารที่สามารถให้อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวในการเกิดพันธะ

โคเวเลนต์ ความสัมพันธ์ของทฤษฎีกรดเบสของลิวอิสกับความเป็นนิวคลีโอไฟล์ อิเล็กโทรไฟล์ จะ
กล่าวรายละเอียดในหัวข้อที่ 5.4

กรดเบสและปฏิกิริยาเบื้องต้นของสารอินทรีย์ 197

5.3 การทำนายความเป็นกรด-เบสของสารอินทรีย์

–
เราสามารถใช้เรื่องความเสถียรของคู่เบส (A ) ในการทำนายความเป็นกรดของ
สารอินทรีย์ได้ โดยมีหลักว่า โครงสร้างสารที่มีประจุลบที่เสถียรจะเป็นเบสที่อ่อน แสดงว่าคู่กรดของ

มันต้องเป็นกรดที่แรง ส่วนปัจจัยอื่น ๆ ที่จะส่งผลต่อความเสถียรของเบสหรือคู่เบส คือ ค่า EN, ขนาด
อะตอมและผลของเรโซแนนซ์ โดยจะกล่าวทีละปัจจัยดังต่อไปนี้

5.3.1 ค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตี

(Electronegativity, EN)
ี
ในกรณที่คู่เบสของกรดใด ๆ มีประจุลบอยู่บนอะตอมต่างชนิดกัน โดยอะตอมเหล่านั้น
อยู่ในคาบเดียวกันในตารางธาตุ ประจุลบที่อยู่บนธาตุที่มีคา EN สูง คู่เบสนั้นจะมีความเสถียรมาก ทำ
่
ให้คู่กรดของมันเป็นกรดที่แรง ค่า EN เพิ่มขึ้นจากซ้ายไปขวาของตารางธาตุ เมื่อพิจารณาสาร CH4,

–
NH3, H2O, HF แล้วลองเขียนคู่เบสของสารเหล่านี้ จะเห็นว่า F จะเป็นคู่เบสที่มีความเสถียรมากที่สุด
+
เพราะ F เป็นธาตุที่ EN สูง ดังนั้น HF จึงเป็นกรดที่แรงที่สุด อาจพิจารณาได้ว่า เมื่อ HF แตกตัวให้ H
–
และ F แล้ว ฟลูออไรด์ไอออนมีความเสถียรมาก HF จึงแตกตัวได้ดี และเป็นกรดที่แรงเมื่อเทียบกับ
H2O, NH3 และ CH4


























แหล่งที่มา: Wade, L. G. (2013). Organic Chemistry: Pearson Education, Inc, p. 29

–
ส่วนในเรื่องความเป็นเบสของสารนั้นเมื่อเห็นว่า F เป็นไอออนที่เสถียรซึ่งได้รับผล
จากค่า EN จึงให้อิเล็กตรอนได้ยากส่งผลให้เป็นเบสที่แย่ (เพราะเบส คือ สปีชีย์ที่
–
อยากให้อิเล็กตรอน) ส่วนสาร CH3 เป็นเบสที่แรงมาก เพราะประจุลบที่อยู่บน

คาร์บอนอะตอมเป็นธาตุที่มีค่า EN ต่ำ ไม่เสถียร อิเล็กตรอนที่อยู่บนคาร์บอน เรียนออนไลน์เรื่องนี้
อะตอมจึงอยากเอาอิเล็กตรอนไปให้สารอื่น จึงเป็นเบสที่แรง ได้ที่นี่

198 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)



5.3.2 ขนาด
ในกรณีที่ประจุลบของคู่เบสอยู่บนอะตอมของธาตุที่อยู่ในหมู่
เดียวกันตามตารางธาตุ ถ้าประจุลบอยู่บนอะตอมที่มีขนาดใหญ่ คู่เบสนั้นจะมีความ
เสถียรมาก อะตอมที่มีขนาดใหญ่จะมีพื้นที่ว่างเยอะ (space) เสมือนว่าประจุลบ

กระจายตัวได้ทั่วทั้งไอออน ขนาดของอะตอมเพิ่มขึ้นจากบนลงล่างตามตารางธาตุ เรียนออนไลน์เรื่องนี้
ดังนั้นหากเปรียบเทียบความกรดของ HF, HCl, HBr, HI คือเบสของสารเหล่านี้ คือ ได้ที่นี่
–
–
–
–
F , Cl , Br และ I จะมีลำดับความเสถียร และความเป็นกรด ดังแสดง














แหล่งที่มา: Wade, L. G. (2013). Organic Chemistry: Pearson Education, Inc, p. 29


5.3.3 ทฤษฎีเรโซแนนซ์
(Resonance theory)
ก่อนที่จะกล่าวถึงการทำนายความเป็นกรดเบสของสารอินทรีย์

เราต้องเรียนรู้ทฤษฎีที่จะใช้อธิบายความเสถียรของคู่เบสนั้นก่อน นั่นคือ ทฤษฎีเร- เรียนออนไลน์เรื่องนี้
โซแนนซ์ จากนั้นจึงจะเป็นการนำทฤษฎีเรโซแนนซ์ไปใช้อธิบายความสเถียรของคู่ ได้ที่นี่
เบสเพื่อทำนายความแรงของกรด
โมเลกุลของสารบางโครงสร้างไม่สามารถแสดงได้ด้วยโครงสร้างลิวอิสเพียงโครงสร้าง

เดียว การที่โครงสร้างของสารสามารถเขียนแสดงออกมาได้มากกว่า 1 โครงสร้างในโมเลกุลเดียวกัน
แต่ต่างกันเพียงการวางตำแหน่งของอิเล็กตรอน เราจะเรียกโครงสร้างลักษณะนี้ว่า โครงสร้างเรโซ-
แนนซ์ (resonance structures or resonance forms) จำไว้ว่าโครงสร้างเรโซแนนซ์แต่ละ
ั
โครงสร้างเป็นสารตัวเดียวกัน เพียงแต่วาดแสดงโครงสร้างออกมาแตกต่างกนเท่านั้น ดังแสดงตัวอย่าง
โครงสร้างเรโซแนนซ์ของสาร HCONH -

กรดเบสและปฏิกิริยาเบื้องต้นของสารอินทรีย์ 199



หลักพื้นฐานของทฤษฎีเรโซแนนซ์แสดงได้ดังนี้
❑ โครงสร้างเรโซแนนซ์ไม่ใช่โครงสร้างจริง โครงสร้างเรโซแนนซ์เดี่ยว ๆ ไม่สามารถเป็น
ตัวแทนของโครงสร้างสารได้

❑ ลูกศร ที่ปรากฏอยู่ระหว่างโครงสร้างเรโซแนนซ์ทั้งสองโครงสร้าง ไม่ได้แสดงวา
่
สารนั้นอยู่ในสมดุล
❑ โครงสร้างเรโซแนนซ์ไม่ใช่ไอโซเมอร์ เพราะไอโซเมอร์สองไอโซเมอร์จะต่างกันที่การ

จัดเรียงของอะตอมและอิเล็กตรอน แต่โครงสร้างเรโซแนนซ์ต่างกันแค่การจัดเรียงตัว
ของอิเล็กตรอนเท่านั้น


การพิจารณาแยกไอโซเมอร์ออกจากโครงสร้างเรโซแนนซ์สำหรับผู้เริ่มต้นศึกษาอาจซับซ้อน
เล็กน้อย ซึ่งจะอธิบายโดยพิจารณาจากตัวอย่างที่ 5.1


ตัวอย่างที่ 5.1 | ความแตกต่างระหว่างโครงสร้างเรโซแนนซ์และไอโซเมอร์
โจทย จงพิจารณาความสัมพันธ์ของโครงสร้างแต่ละคู่ต่อไปนี้ ว่าเป็นโครงสร้างเรโซแนนซ์กัน
์
หรือเป็น constitutional isomer กัน








วิธีคิด โครงสร้าง A และ B เป็นโครงสร้างเรโซแนนซ์กัน เพราะตำแหน่งของอะตอมอยู่กับที่ทั้ง
สองโครงสร้าง แต่คู่อิเล็กตรอนอยู่คนละตำแหน่งกันในสาร A และ B
ในทางกลับกันสาร C และ D เป็นไอโซเมอร์กัน เพราะตำแหน่งของอะตอมอยู่คนละ

ตำแหน่งกัน












อิเล็กตรอนของทั้งสองโครงสร้าง H อะตอม อยู่คนละตำแหน่งกัน
อยู่คนละตำแหน่งกัน

200 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)



5.3.3A เรโซแนนซ์ไฮบริด (Resonance hybrids)
โครงสร้างที่แท้จริงของสารที่มีโครงสร้างเรโซแนนซ์นั้นจะเรียกว่า เร
โซแนนซ์ไฮบริด (resonance hybrid) เมื่อแสดง เรโซแนนซ์ไฮบริดเสมือนเป็นการรวมโครงสร้างเร
+
โซแนนซ์เข้าด้วยกัน ดังตัวอย่างเช่น ไอออน [H2CNH2] ที่สามารถเขียนแสดงโครงสร้างเรโซแนนซ์ได้
มากกว่า 1 โครงสร้าง ดังแสดง











+
โครงสร้างที่แท้จริงของไอออน [H2CNH2] คือ การรวมโครงสร้างเรโซแนนซ์ทั้งสองเข้าด้วยกัน ใน
โมเลกุลจริง ๆ ประจุบวกจะกระจายไปทั่วทั้งที่คาร์บอนอะตอมและไนโตรเจนอะตอม โครงสร้างเร-
โซแนนซ์ด้านซ้ายมีประจุฟอร์มอลอยู่บนคาร์บอนซึ่งไม่ครบออกเตต อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว

(nonbonding electron) ที่อยู่บนไนโตรเจนอะตอมจะเคลื่อนไปที่พันธะ (แสดงดังลูกศร) ให้
โครงสร้างเรโซแนนซ์ที่สองถัดมา (โครงสร้างด้านขวา) ที่พันธะระหว่างคาร์บอนและไนโตรเจนเป็น
พันธะคู่ ประจุบวกย้ายมาอยู่ที่ไนโตรเจนอะตอม ส่งผลให้คาร์บอนมีอเล็กตรอนครบออกเตต การรวม
ิ
โครงสร้างเรโซแนนซ์ทั้งสองโครงสร้างเพื่อแสดงออกมาเป็นรูปเดียว เหมือนการที่ประจุบวกเคลื่อนไป
มาเร็วมาก ๆ จนตาเราเห็นประจุบวกมีอยู่ทั้งบนอะตอมของคาร์บอนและไนโตรเจน

การที่ประจุกระจายไปได้ทั้งสองอะตอมหรือกระจายไปได้ทั่วทั้งโมเลกุล จะทำให้
โมเลกุลนั้นมีความเสถียรมากกว่าโมเลกุลที่ประจุอยู่นิ่งกับที่ ปรากฏการณ์นี้เราเรียกว่า resonance
stabilization หรืออาจเรียกแบบเจาะจงลงไปในกรณีของการที่ประจุบวกเคลื่อนไปมาทั้งสองอะตอม

ดังที่กล่าวข้างต้น จะเรียกว่า resonance stabilized cation
ทฤษฎีเรโซแนนซ์มีความสำคัญมากในเคมีอินทรีย์ เราใช้ทฤษฎีเรโซแนนซ์เป็นหลักใน
การอธิบายปฏิกิริยาและกลไกต่างๆ ของสารอินทรีย์ การทำนายสารผลิตภัณฑ์หลัก ความเป็นกรด-
เบสของสาร ตัวอย่างเช่น ใช้อธิบายความเป็นกรดของ กรดอะซิติก (acetic acid) ดังแสดง















+
โดยเมื่อหมู่คาร์บอกซิลิกแตกตัวให้โปรตอน (H ) จะมีประจุลบเกิดขึ้นบนออกซิเจนอะตอมหมายเลข 1
เมื่ออิเล็กตรอนคู่หนึ่งเคลื่อน (electron delocalization) ไปที่พันธะเดี่ยว จากนั้นอเล็กตรอนที่อยู่ใน
ิ

กรดเบสและปฏิกิริยาเบื้องต้นของสารอินทรีย์ 201


พันธะคู่จะเคลื่อนไปที่ออกซิเจนอะตอมหมายเลข 2 ดังแสดงด้านล่าง ออกซิเจนอะตอมหมายเลข 2
จะมีประจุติดลบ (คิดประจุฟอร์มอล) เสมือนว่าประจุลบสามารถเคลื่อนที่ไปได้ทั่วทั้งออกซิเจนทั้งสอง
อะตอม ออกซิเจนอะตอมทั้งสองอะตอมเหมือนช่วยกันแบ่งครึ่งประจุลบ ทำให้ออกซิเจนแต่ละอะตอม
มีประจุ -½ การที่ประจุลบกระจายไปได้ทั้งออกซิเจนทั้งสองอะตอมนั้นทำให้ อะซิเตตไอออน มีความ

เสถียร กรดอะซิติกจึงอยากจะแตกตัวไปเป็นอะซิเตตไอออน

5.3.3B หลักการเขียนโครงสร้างเรโซแนนซ์

การเขียนโครงสร้างเรโซแนนซ์มีความสำคัญอย่างมาก
ต่อไปในการทำนายผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาเคมีอินทรีย์ ขอให้ผู้ศึกษาเรียนรู้ถึงมี
หลักการและวิธีการเขียนโครงสร้างเรโซแนนซ์ได้จากตารางที่ 5.1
เรียนออนไลน์เรื่องนี้
ได้ที่นี่
ตารางที่ 5.1 การเขียนโครงสร้างเรโซแนนซ์

[1] การเขียนโครงสร้างเรโซแนนซ์ต้องสอดคล้องกับโครงสร้างของลิวอิส เช่น เราไม่สามารถ
เขียนให้คาร์บอนอะตอมมี 5 แขนได้ เพราะเวเลนต์อิเล็กกตรอนจะเกินออกเตต และในการ
ระบุประจุใช้หลักการตามประจุฟอร์มอล







C อะตอมมี 10 อิเล็กตรอน
เกินกฎออกเตต

[2] เราจะใช้ลูกศรสองหัว (↔) แสดงความสัมพันธ์ของโครงสร้างเรโซแนนซ์ พิจารณาโครงสร้าง

ของอะซิเตตไอออน ลูกศรสองหัวที่คั่นระหว่างโครงสร้างเรโซแนนซ์ทั้งสอง แสดงถึง
โครงสร้างเรโซแนนซ์ทั้งสองจะเปลี่ยนกลับไปกลับมาได้ โปรดจำไว้ว่าลูกศรสองหัวที่ใช้แสดง
ความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างเรโซแนนซ์นี้ ไม่ใช่ลูกศรที่แสดงว่าปฏิกิริยาเข้าสู่สมดุล ( )

202 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)


ตารางที่ 5.1 การเขียนโครงสร้างเรโซแนนซ์
[3] ในการเขียนโครงสร้างเรโซแนนซ์เฉพาะอิเล็กตรอนเท่านั้นที่จะเคลื่อนที่ ตำแหน่งของอะตอม
อยู่กับที่ห้ามเปลี่ยน (อิเล็กตรอนที่จะเคลื่อนที่ไปมาในโมเลกุล ส่วนใหญ่จะเป็นพันธะคู่และ

อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว) เมื่อเคลื่อนอิเล็กตรอนแล้วให้พิจารณาประจุฟอร์มอลแต่ละอะตอม












[4] เราจะใช้ลูกศรหัวเดียวในการแสดงการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน โดยเวลาเขียนลูกศรนั้น
อิเล็กตรอนเคลื่อนจากหางลูกศรไปหัวลูกศร หางลูกศรควรเป็นแหล่งที่มีอิเล็กตรอน (อิเล็ก-
ตรอนคู่โดดเดี่ยวหรือพันธะคู่) หัวลูกศรจะชี้ไปหาสปีชีส์ที่ขาดอิเล็กตรอน (อาจเป็นพันธะ,

อะตอมหรือประจุบวก) ดังแสดง












อิเล็กตรอนเคลื่อน
ไปสร้างพันธะไพน ์



์
อิเล็กตรอนในพันธะไพนย้ายไป
เป็นอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวบน O




ตัวอย่างที่ 5.2 | การเขียนโครงสร้างเรโซแนนซ์
โจทย ์ จงเขียนโครงสร้างเรโซแนนซ์ของ



(a) CH3-O-CH2 + (b)

วิธีคิด ข้อ (a) จากตัวอย่างคาร์บอนอะตอมติดประจุบวกและไม่ครบออกเตต อิเล็กตรอนคู่โดด

ั
เดี่ยวบนออกซิเจนเคลื่อนลงมาสร้างพนธะคู่ระหว่าง C และ O จะเห็นว่าไม่มีอะตอมใด

กรดเบสและปฏิกิริยาเบื้องต้นของสารอินทรีย์ 203


ตัวอย่างที่ 5.2 | การเขียนโครงสร้างเรโซแนนซ์ (ต่อ)
เกินออกเตตเลย ซึ่งไม่ขัดกับการเขียนโครงสร้างลิวอิส หางลูกศรเคลื่อนจากแหล่งที่มี
อิเล็กตรอน (อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวบน O อะตอม) ไปสร้างพันธะไพน์ หลังจากนั้นเมื่อ

พิจารณาประจุฟอร์มอลของทุกอะตอมเท่ากับศูนย์ ยกเว้น O มีประจุ +1








อิเล็กตรอนเคลื่อนไปสร้างพันธะไพน ์
ทำให้คาร์บอนอะตอมครบ 8 อิเล็กตรอน


ข้อ (b) จากโครงสร้างที่แสดงในข้อ (b) คาร์บอนอะตอมติดประจุลบและมีอิเล็กตรอนคู่

โดดเดี่ยวอยู่บนอะตอมของคาร์บอน อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวนี้สามารถเคลื่อนลงมาสร้าง
พันธะคู่ระหว่าง C และ C และอิเล็กตรอนในพันธะคู่ระหว่าง C และ O จะเคลื่อนขึ้น
ไปบนอะตอมของออกซิเจน ออกซิเจนติดประจุลบและไม่มีอะตอมใดเกินออกเตต เมื่อ
เขียนโครงสร้างเรโซแนนซ์เสร็จเรียบร้อยทำการหาประจุฟอร์มอลของทุกอะตอม
อะตอมของออกซิเจนจะมีประจุ -1


เคลื่อนอิเล็กตรอนบน

์
C ไปสร้างพันธะไพน คิดประจุฟอร์มอล ออกซิเจนติด -1










5.3.3C โครงสร้างเรโซแนนซ์หลักและโครงสร้างเรโซแนนซ์รอง
(Major and minor resonance contributors)

เมื่อเราเขียนแสดงโครงสร้างเรโซแนนซ์ พลังงานแต่ละโครงสร้างนั้นไม่
เท่ากัน โครงสร้างที่มีพลังงานต่ำที่สุดนั้นจะเป็นโครงสร้างที่ใกล้เคียงกับโครงสร้างจริงของโมเลกุลมาก
ที่สุด โครงสร้างเรโซแนนซ์ที่มีความเสถียรมากกว่า (พลังงานต่ำกว่า) จะเรียกว่า major contributor
ส่วนโครงสร้างที่เสถียรน้อยกว่าเรียกว่า minor contributor

204 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)


หลักทั่วไปในการพิจารณาความเสถียรของโครงสร้างเรโซแนนซ์ (major contributor)
(1) อะตอมส่วนใหญ่หรือทุกอะตอมจะต้องมีอิเล็กตรอนเป็นไปตามกฎออกเตต
(2) มีจำนวนพันธะมากกว่า
(3) ประจุลบจะอยู่บนอะตอมที่มีค่า EN สูง (อะตอมที่มีค่า EN สูง

ทำให้ช่วยทำให้ประจุลบเสถียรขึ้นได้)

(4) เป็นโครงสร้างที่มีประจุบนโมเลกุลน้อยที่สุด เรียนออนไลน์เรื่องนี้ได้ที่น
ี่

+
พิจารณาตัวอย่างสาร [CH2NH2] เมื่อเขียนโครงสร้างเรโซแนนซ์จะได้ดังแสดง












แม้ว่าทั้งสองโครงสร้างจะมีประจุบวกติดอยู่ แต่โครงสร้างทางซ้าย อะตอมแต่ละตัวมีอิเล็กตรอนครบ

ออกเตต และมีจำนวนพันธะมากกว่า (มี 5 พันธะ) โครงสร้างทางขวามือซึ่งเป็นไปตามหลักการ
พิจารณาความเสถียรของโครงสร้างเรโซแนนซ์ข้อ (1), (2) และ (3) ส่วนโครงสร้างด้านขวา C ไม่ครบ
ออกเตตและจำนวนพันธะน้อยกว่า ดังนั้น โครงสร้างทางซ้ายมือจึงเป็น major contributor

พิจารณาอีกตัวอย่างหนึ่งของสารอะซิโตน (CH3COCH3) เมื่อเขียนโครงสร้างเรโซแนนซ์
แล้ว จะแทนด้วยโครงสร้างเรโซแนนซ์ X และ Y ดังแสดง













โครงสร้างเรโซแนนซ์ X มีจำนวนอิเล็กตรอนของแต่ละอะตอมครบแปด จำนวนพันธะมากกว่า และ

ประจุน้อยกว่า ดังนั้นโครงสร้างเรโซแนนซ์ X จึงเป็น major contributor

ตัวอย่างที่ 5.3 | การเขียนโครงสร้างเรโซแนนซ์และการระบุ major/minor contributor

โจทย ์ จงเขียนโครงสร้างเรโซแนนซ์ของสารต่อไปนี้ พร้อมทั้งระบุ (โครงสร้างใดเป็น major
contributor minor contributor หรือทั้งสองโครงสร้างมีพลังงานเท่ากัน
(a) [CH3OCH2] (b) CO3
2–
+

กรดเบสและปฏิกิริยาเบื้องต้นของสารอินทรีย์ 205


ตัวอย่างที่ 5.3 | การเขียนโครงสร้างเรโซแนนซ์และการระบุ major/minor contributor (ต่อ)

+
วิธีคิด (a) [CH3OCH2]
1) เขียนโครงสร้างลิวอิสพร้อมระบุประจุฟอร์มอล และเขียนโครงสร้างเรโซแนนซ์ใช้
ิ
ลูกศรแสดงการเคลื่อนที่ของอเล็กตรอนดังแสดง









2) พิจารณาโครงสร้างใดควรเป็น major/minor พบว่าโครงสร้างด้านขวาเป็น major
contributor เพราะแต่ละอะตอมเป็นไปตามกฏออกเตตและมีจำนวนพันธะมากกว่า


2–
(b) CO3
1) เขียนโครงสร้างลิวอิสพร้อมระบุประจุฟอร์มอล

2) เขียนโครงสร้างเรโซแนนซ์ ใช้ลูกศรแสดงการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน












โครงสร้างแต่ละตัว ทุกอะตอมครบออกเตต มีจำนวนพันธะเท่ากัน และมประจุลบอยู่
ี
่
บนอะตอมที่มีคา EN สูง คือ O อะตอม ดังนั้น ทั้งสามโครงสร้างมีพลังงานเท่ากัน


5.3.3D ความเสถียรเนื่องจากเรโซแนนซ์

(Resonance stabilization)
ในหัวข้อ 5.3.3A ได้กล่าวเกี่ยวกับความเสถียรของอะซิเตตไอออนอน
ั
เนื่องมาจากการที่อิเล็กตรอนเคลื่อนไปอยู่ได้ทั้ง 2 อะตอม ในกรณีที่มีคู่เบสชนิด และคู่เบสทั้งสองชนิด
สามารถเกิดเรโซแนนซ์ได้ทั้งคู่ แต่หากคู่เบสใดสามารถเขียนโครงสร้างเรโซแนนซ์

ได้มากกว่า สารนั้นจะมีพลังงานต่ำกว่าหรือเสถียรกว่านั่นเอง เพราะการที่มี
โครงสร้างเรโซแนนซ์มากกว่าเสมือนว่าประจุกระจายไปได้ทั่วโมเลกุลมากกว่า

ประจุไม่ได้กระจุกตัวอยู่เพียงที่เดียว (แสดงในตารางที่ 5.2) เรียนออนไลน์เรื่องนี้ได้ที่น ี่
จากตารางที่ 5.2 ethoxide ion เป็นเบสที่แรงที่สุด
(ethanol จึงเป็นกรดที่อ่อนที่สุด) เมื่อเทียบกับสารทั้งสาม ethoxide ion มีประจุลบอยู่บนอะตอม
ของออกซิเจนและไม่มีผลของเรโซแนนซ์มาช่วยทำให้ประจุลบเสถียรยิ่งขึ้น เมื่อเปรียบเทียบความ

206 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)


เสถียรของคู่เบสอะซิเตตและคู่เบส methanesulfonate ไอออนจะเห็นว่า methanesulfonate ion
เป็นคู่เบสที่มีความเสถียรมากกว่าเพราะมีโครงสร้างเรโซแนนซ์มากกว่าคู่เบสอะซิเตต ส่งผลให้ กรด
methanesulfonic เป็นกรดที่แรงกว่ากรดอะซิติก

ตารางที่ 5.2 โครงสร้างเรโซแนนซ์ของคู่เบสและค่า pKa ของกรดของคู่เบส

คู่เบส กรด pKa


15.9
(กรดอ่อน)



4.74
(กรดแรงปาน
กลาง)





-1.2
(กรดแก่)



แหล่งที่มา: Wade, L. G. (2013). Organic Chemistry: Pearson Education, Inc.

❑ สารใดมีโครงสร้างเรโซแนนซ์มาก สารนั้นจะมีความเสถียรมาก (พลังงานต่ำ)


ตัวอย่างที่ 5.4 | การใช้ทฤษฎีเรโซแนนซ์ในการอธิบายความแรงของกรด

โจทย ์ พันธะ C–H ในอะซิโตน [(CH3)2C=O] มีค่า pKa 19.2 แต่พันธะ C–H ใน propane มี
ค่า pKa ประมาณ 50 จากข้อมูลที่ให้มานี้ จงอธิบายว่าเพราะเหตุใดอะซิโตนจึงมีความ
เป็นกรดมากกว่า propane

วิธีคิด ลงอพิจารณาคู่เบสของทั้งอะซิโตนก่อน คู่เบสของอะซิโตนดังแสดง














จะเห็นว่าคู่เบสของอะซิโตนสามารถเขยนโครงสร้างเรโซแนนซ์ได้ 2 โครงสร้าง แสดงว่า
ี
+
คู่เบสได้รับความเสถียรจากผลของเรโซแนนซ์ ทำให้อะซิโตนอยากแตกตัวให้ H ได้

กรดเบสและปฏิกิริยาเบื้องต้นของสารอินทรีย์ 207


ตัวอย่างที่ 5.4 | การใช้ทฤษฎีเรโซแนนซ์ในการอธิบายความแรงของกรด (ต่อ)
ดีกว่า propane (พิจารณากรณีของ propane ด้านล่าง) เพราะแตกตัวแล้วมีผลของเร
โซแนนซ์ช่วย เมื่อเทียบกับ propane

ในกรณีของ propane คู่เบสของ propane ไม่สามารถเขียนโครงสร้างเรโซแนนซ์ได้
จึงไม่ได้รับความเสถียรอันเป็นผลจากเรโซแนนซ์ ทำให้ propane ไม่อยากแตกตัวให้

+
H จึงทำให้ propane เป็นกรดที่อ่อนกว่าอะซิโตน ดังแสดง











5.3.4 ผลของอินดักทีฟ

(Inductive effect)
ผลของอินดักทีฟ คือ ปรากฏการณ์ที่ในโมเลกุลมีหมู่ดึงอิเล็กตรอน
(electron-withdrawing group) ดึงความหนาแน่นของอิเล็กตรอนในโมเลกุลผ่าน
พันธะซิกมา (sigma bond) โดยปกติแล้วหมู่ดึงอิเล็กตรอนจะเป็นหมู่ที่มีค่า EN สูง

(อะตอมของ F, O, Cl, N เป็นต้น) เราสามารถใช้ผลของอินดักทีฟในการอธิบาย เรียนออนไลน์เรื่องนี้
ความเสถียรของคู่เบสได้ โดยพิจารณาตัวอย่างกรดอะซิติกที่อะตอมที่มีค่า EN สูง ได้ที่นี่
เกาะอยู่ คือ Cl อะตอม ความแรงของกรดอะซิติกจะเพิ่มขึ้นตามจำนวนคลอรีนอะตอมที่ไปแทนที่ H

อะตอม จำนวน Cl อะตอมส่งผลให้ความแรงของกรดเพิ่มมากขึ้นหรืออาจพูดอีกนัยหนึ่ง คือคู่เบสที่มี
จำนวนคลอรีนอะตอมมาก คู่เบสนั้นจะยิ่งเสถียรมาก การที่คู่เบสมีความเสถียรเพิ่มขึ้นเมื่อมีหมู่ดึง
อิเล็กตรอนเพราะประจุลบในคู่เบสถูกดึงกระจายไปได้ทั่วทั้งในโมเลกุล ประจุลบไม่ได้กระจุกตัวอยู่
เพียงที่เดียว ดังภาพที่ 5.1














คู่เบสของ trichloroacetic
acid
ความแรงของกรดเพิ่มขึ้น

ภาพที่ 5.1 (a) ความแรงของกรดอินทรีย์ที่เพิ่มขึ้นเมื่อเพิ่มจำนวนคลอรีนอะตอม (b) การดึงอิเล็กตรอนของ
คลอรีนอะตอมผ่านพันธะซิกมา

208 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)


ในบางครั้งอาจใช้ผลของอินดักทีฟอธิบายความแรงของกรดได้อีกรูปแบบคือ ถ้า
พิจารณาที่ trichloroacetic acid เลย ไม่พิจารณาที่คู่เบสของมัน จะเห็นว่ายึ่งมีหมู่ดึงอิเล็กตรอน
เยอะจะทำให้อิเล็กตรอนของทั้งโมเลกุลถูกดึงไปที่ที่มีหมู่ดึงเหล่านี้อยู่จึงเกิดสภาพขั้ว polarization
ขึ้น ทำให้พันธะ O-H ในหมู่ COOH อ่อนแอขึ้น โปรตอนจึงหลุดออกได้ง่ายขึ้น ยึ่งโปรตอนแตกตัวได้ดี

หมายความว่าสารนั้นเป็นกรดที่แรง ดังภาพที่ 5.1 (b)

❑ ถ้าในกรณีที่ในโมเลกุลนั้นมีทั้ง ผลของอินดักทีฟ และ ผลของเรโซแนนซ์ ช่วยในการเพิ่ม
ความเสถียรให้ประจุลบในคู่เบสทั้งคู่ ให้พิจารณาว่า ผลของเรโซแนนซ์ จะมีผลมากกวาผล
่
ของอินดักทีฟ



ตัวอย่างที่ 5.5 | โจทย์ฝึกใช้ผลของอินดักทีฟอธิบายความแรงของกรด
โจทย ์ พิจารณาสารในแต่ละคู่ แล้วระบุว่าสารใดเป็นกรดที่แรงกว่ากัน พร้อมระบุเหตุผลพอ
สังเขป

(a) ClCH2COOH กับ FCH2COOH (c) CH3COOH กับ NO2CH2COOH
(b) Cl2CHCH2OH กับ Cl2CHCH2CH2OH

วิธีคิด ทั้งสามข้อนี้ใช้หลักการ คือ ยิ่งมีหมู่ดึงอิเล็กตรอนมากขึ้น จะช่วยทำให้คู่เบสของกรด
เหล่านี้เสถียรขึ้น (ผลของอินดักทีฟ) คู่เบสของกรดใดเสถียรกว่า กรดนั้นจะเป็นกรดที่

แรงกว่า

(a) F มีค่า EN สูงกว่า Cl จึงดึงอิเล็กตรอนผ่านพันธะซิกมาได้ดีกว่า จึงช่วยให้คู่เบสของ
FCH2COOH เสถียรกว่า









ดังนั้น FCH2COOH จึงเป็นกรดที่แรงกว่า

(b) สารทั้งสองมี Cl จำนวน 2 อะตอม เท่ากัน แต่สารตัวแรก (Cl2CHCH2OH) ตำแหน่ง
ของ Cl อะตอมอยู่ใกล้กับหมู่ OH มากกว่าจึงส่งผลของอินดักทีฟ มากกว่า ทำให้คู่เบส
ของ Cl2CHCH2OH เสถียรกว่า

กรดเบสและปฏิกิริยาเบื้องต้นของสารอินทรีย์ 209


ตัวอย่างที่ 5.5 | โจทย์ฝึกใช้ผลของอินดักทีฟอธิบายความแรงของกรด (ต่อ)

ดังนั้น Cl2CHCH2OH จึงเป็นกรดที่แรงกว่า


(c) สารตัวที่สอง (NO2CH2COOH) มีหมู่ดึงอิเล็กตรอน คือ -NO2 (N อะตอม ติดประจุ
บวกจึงดึงอิเล็กตรอนได้ดี) จึงช่วยดึงอิเล็กตรอนผ่านพันธะซิกมาได้ดี ทำให้คู่เบสของ

NO2CH2COOH เสถียรกว่า












ดังนั้น NO2CH2COOH จึงเป็นกรดที่แรงกว่า


5.3.5 ผลของไฮบริดไดเซชัน (Hybridization Effects)

อีกปัจจัยหนึ่งที่สามารถใช้อธิบายความแรงของกรดได้ คือ ผลของไฮบริดไดเซชัน การ
จะใช้ผลนี้อธิบายความแรงของกรด ใช้หลักการเหมือนเดิม คือ พิจารณาความเสถียรของคู่เบสของ
กรดนั้น ยกตัวอย่างเช่น หากเปรียบเทียบความเป็นกรดของ ethane (CH3CH3), ethene (CH2CH2)

และ (HC≡CH) ethyne ซึ่งสารทั้ง 3 ชนิด มีพันธะ C-H ในโมเลกุล และจากการทดลองพบว่า
ethyne มีความเป็นกรดมากที่สุด ส่วน ethane มีความเป็นกรดน้อยสุด ดังแสดง





กรดอ่อนที่สุด เป็นกรดแรงสุด


ความแรงของกรดเพิ่มขึ้น

ในการพิจารณาความเป็นกรดของสารเหล่านี้ จะพิจารณาความเสถียรคู่เบสของสารทั้งสามชนิดจะได้












s-character เพิ่ม ความเสถียรเพิ่ม

210 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)


จะเห็นว่าในกรณีของ ethyne จะมีประจุลบอยู่บน C อะตอม ซึ่ง C อะตอมใน
ethyne นั้น มีไฮบริดไดเซชันแบบ sp ไฮบริดออร์บิทัล กล่าวคือ มี s-character
สูงถึง 50% การที่มี s-character สูงหมายความว่า s ออร์บิทัลใน C อะตอมนั้น
อยู่ใกล้นิวเคลียสมาก เมื่อประจุลบที่เกิดขึ้นอยู่ใกล้นิวเคลียสมากขึ้น ประจุลบนั้น

ิ
จะเสถียรขึ้นเนื่องจากได้รับอทธิพลจากความเป็นบวกในนิวเคลียส (ในนิวเคลียส เรียนออนไลน์เรื่องน ี้
ได้ที่นี่
มีโปรตอน) ดังนั้นความเสถียรสูงขึ้นตามปริมาณ s-character ซึ่งพบว่า ethene
และ ethane มี s-character 33% และ 25% ตามลำดับ ทำให้คู่เบสของ ethene เสถียรน้อยกว่าคู่
เบสของ ethyne และคู่เบสของ ethane เสถียรน้อยกว่า คู่เบสของ ethene ดังนั้น ethyne จึงเป็น

กรดที่แรงที่สุด

ตัวอย่างที่ 5.6 | ผลของไฮบริดไดเซชันต่อความแรงของกรด

โจทย ์ พิจารณาสารในแต่ละคู่ แล้วตอบคำถามต่อไปนี้ (1) ตำแหน่ง H ที่ลูกศรชี้ ของสารใด
เป็นกรดมากกว่ากัน (2) เขียนคู่เบสของกรดแต่ละตัว (3) คู่เบสใดเสถียรกว่ากัน








วิธีคิด ทั้งข้อ (a) และ (b) มีหลักการในการพิจารณา คือ พิจารณาไฮบริดไดเซชันของ C
อะตอม ที่ติดกับ H ที่ลูกศรชี้ และพิจารณาว่า C อะตอมใด มี s-character มากกว่า

สารนั้นเป็นกรดที่แรงกว่า





















ในข้อ (a) สารตัวแรกเป็นกรดที่แรงกว่า เพราะมี s-character ถึง 50% ซึ่งมากกว่า
สารตัวที่สอง

กรดเบสและปฏิกิริยาเบื้องต้นของสารอินทรีย์ 211


ตัวอย่างที่ 5.6 | ผลของไฮบริดไดเซชันต่อความแรงของกรด (ต่อ)

























ในข้อ (b) สารตัวแรกเป็นกรดที่แรงกว่า เพราะมี s-character 33% ซึ่งมากกว่าสารตัว
ที่สอง


5.3.6 สรุปปัจจัยที่มผลต่อการทำนายความแรงของกรด
ี
ปัจจัยทั้ง 5 ปัจจัยที่มีผลต่อความเสถียรของคู่เบสที่กล่าวข้างต้นนั้น

ในความเป็นจริงปัจจัยต่าง ๆ เหล่านี้สามารถใช้อธิบายการเกิดสารผลิตภัณฑ์ กลไก
การเกิดปฏิกิริยาต่าง ๆ ได้อีกมากมาย ซึ่งจะได้เห็นในบทถัด ๆ ไป จึงขอให้ผู้ศึกษา
ตั้งใจศึกษาปัจจัยที่มีผลต่อความเสถียรเหล่านี้ให้ดี อย่างไรก็ตามได้สรุปปัจจัยที่มีผล เรียนออนไลน์เรื่องน ี้
ต่อการทำนายความเป็นกรดไว้ในตารางที่ 5.3 ได้ที่นี่

หากในกรณีที่โจทย์ให้เปรียบเทียบความแรงของกรดในรูปแบบที่นำทั้ง 5 ปัจจัยมา
ประยุกต์ใช้รวมกัน เราสามารถทำทีละขั้นตอนดังนี้

[1] พิจารณาอะตอมที่เชื่อมพันธะกับ H อะตอม

ถ้า H เชื่อมกับอะตอมต่างชนิดกัน พยายามเขียนคู่เบสแล้วใช้ปัจจัยเรื่อง ค่าอิเล็ก
โทรเนกาติวิตี และขนาดอะตอม ในการพิจารณาความเสถียรของคู่เบส


[2] ถ้าในกรณีที่สารทั้งสอง มี H ที่เชื่อมพันธะกับอะตอมชนิดเดียวกัน
ให้เขียนคู่เบสของกรดนั้น แล้วค่อย ๆ ตอบคำถามนี้ตามลำดับ
o มีหมู่ดึงอิเล็กตรอน (ผลของอินดักทีฟ) ช่วยให้ความเสถียรกับคู่เบสหรือไม่
o คู่เบสเขียนโครงสร้างเรโซแนนซ์ได้หรือไม่
o คู่เบสมีไอบริดไดเซชันแบบใด

หากพิจารณาคำถามใดได้แล้ว ไม่ต้องพิจารณาคำถามถัดไป ลองพิจารณาตัวอย่างที่ 5.7 ประกอบ

212 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)


ตารางที่ 5.3 สรุปปัจจัยที่ใช้ในการทำนายความแรงของกรด
ปัจจัย ตัวอย่าง
1. ค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตี (EN): ความ

แรงของกรดเพิ่ม หากคู่เบสมีประจุ
ลบอยู่บนอะตอมที่มีค่า EN สูง




2. ขนาดอะตอม: ความแรงของกรด
เพิ่ม หากคู่เบสมีประจุลบอยู่บน
อะตอมของที่มีขนาดใหญ่







3. ผลของเรโซแนนซ์: ความแรงของ

กรดเพิ่ม หากคู่เบสมีโครงสร้างเร-
โซแนนซ์

4. ผลของอินดักทีฟ: ความแรงของ
ิ่
กรดเพม เมื่อมีหมู่ดึงอิเล็กตรอน
ปรากฏบนคู่เบส


5. ผลของไฮบริไดเซชัน: ความแรง
ของกรดเพม เมื่อมีร้อยละของ s-
ิ่
character ที่ปรากฏในคู่เบสเพิ่ม




ตัวอย่างที่ 5.7 | การแก้โจทย์ทำนายความแรงของกรดที่ใช้ทั้ง 5 ปัจจัย
โจทย ์ จงเรียงลำดับความเป็นแรงของกรดของสารต่อไปนี้





วิธีคิด [1] สาร A B และ C มี H ที่มีความเป็นกรดสูง คือ ตรงพันธะ O-H และ N-H เมื่อลอง

เขียนคู่เบสของสาร A B และ C จะพบว่า คู่เบสของสารทั้งสามมีประจุลบ อยู่บน
อะตอมที่มีค่า EN สูง ยกเว้นสาร C ที่ประจุลบอยู่บน N ที่ค่า EN ต่ำกว่า O อะตอม
ดังนั้น คู่เบสของสาร C เสถียรน้อยที่สุด สาร C จึงมีความเป็นกรดน้อยที่สุด

กรดเบสและปฏิกิริยาเบื้องต้นของสารอินทรีย์ 213


ตัวอย่างที่ 5.7 | การแก้โจทย์ทำนายความแรงของกรดที่ใช้ทั้ง 5 ปัจจัย (ต่อ)













[2] สาร A และ B ประจุลบอยู่บนอะตอมชนิดเดียวกัน แต่เมื่อพิจารณาโครงสร้างสาร
A จะพบว่าสาร A มี Cl อะตอม ที่จะช่วยดึงอิเล็กตรอนแบบอินดักทีฟ เพิ่มความเสถียร
ให้คู่เบสของสาร A ดังนั้น คู่เบสของสาร A เสถียรกว่าคู่เบสของสาร B แสดงว่า A เป็น
กรดที่แรงกว่า B จึงสามารถเรียงลำดับความเป็นกรดของสารได้ ดังแสดง













ตัวอย่างที่ 5.8 | การหาตำแหน่งของ H ที่มีความเป็นกรดมากที่สุด
์
โจทย พิจารณาสารในแต่ละข้อต่อไปนี้ พร้อมหา H ที่มีความเป็นกรดมากที่สุด









วิธีคิด ในการหา H ที่มีความเป็นกรดมากที่สุด มีหลักการ คือ ให้พิจารณาว่า หากลบ H นั้น

ออกแล้ว จะมีประจุลบเกิดขึ้นบนอะตอมที่เชื่อมพันธะกับ H แล้วประจุลบที่เกิดขึ้นนั้น มี
ปัจจัยใด ๆ มาช่วยเพิ่มความเสถียรหรือไม่ อาทิ ค่า EN ผลของอินดักทีฟ และผลของเร-
โซแนนซ์ เป็นต้น


(a) สารในข้อ (a) H ที่วงกลมนั้นมีความเป็นกรดสูงสุด เพราะประจุที่เกิดขึ้นบน O
อะตอมสามารถเกิดเรโซแนนซ์เข้าไปในวงอะโรมาติกได้ ดังแสดง

214 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)


ตัวอย่างที่ 5.8 | การหาตำแหน่งของ H ที่มีความเป็นกรดมากที่สุด (ต่อ)














(b) สารในข้อ (b) H ที่วงกลมนั้นมีความเป็นกรดสูงสุด เพราะประจุที่เกิดขึ้นบน O

อะตอมสามารถเกิดเรโซแนนซ์ตรงหมู่ฟังก์ชันของ คาร์บอกซเลทไออน ได้ ดังแสดง
ิ















5.4 กรด-เบสของลิวอิสกับนิวคลีโอไฟล์และอิเล็กโทรไฟล์
(Lewis acid and Bases vs Nucleophile and electrophile)


ิ
ดังที่ได้กล่าวไปเกี่ยวกับความหมายของกรดเบสของลิวอิสในหัวข้อ 5.2.3 ว่า กรดของลิวอส
คือ สารที่สามารถรับคู่อิเล็กตรอนเพื่อสร้างพันธะใหม่เกิดขึ้น ในวิชาเคมีอินทรีย์เราจะเรียกสารที่ทำ
ิ
หน้าที่เหมือนกรดของลิวอสนี้ว่า อิเล็กโทรไฟล์ (electrophile) คำนี้มาจากภาษา
่
กรีกที่แปลว่า ผู้รักอิเล็กตรอน (lover of electrons) ส่วนลิวอิสเบสที่ทำหน้าทีให้คู่
อิเล็กตรอน จะเรียกว่า นิวคลีโอไฟล์ (nucleophile) แปลว่า ผู้ชอบนิวเคลียส

(lover of nuclei) ในนิวเคลียสมีโปรตอนแสดงว่านิวคลีโอไฟล์ชอบประจุบวก ใน เรียนออนไลน์เรื่องน ี้
ปฏิกิริยาเคมีอินทรีย์เราจะเขียนลูกศรแสดงการให้คู่อเล็กตรอนจากนิวคลีโอไฟล์ไปอิ ได้ที่นี่
ิ
เล็กโทรไฟล์ ดังแสดงในสมการเคมีด้านล่าง

กรดเบสและปฏิกิริยาเบื้องต้นของสารอินทรีย์ 215











ในปฏิกิริยาระหว่าง NH3 กับ BF3 จะเห็นว่าอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวของ N อะตอมใน NH3 จะให้
อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวนี้ไปยัง B อะตอมใน BF3 สร้างพันธะเดี่ยวขึ้นใหม่ ทั้งอะตอมของ N และ B จะ
ติดประจุฟอร์มอล +1 และ -1 ตามลำดับ แต่ผลรวมประจุในสารผลิตภัณฑ์เป็นศูนย์ ดังนั้น อาจกล่าว

ิ
ได้ว่าในปฏิกิริยากรดเบสของลิวอสนี้ NH3 ทำหน้าที่เป็นนิวคลีโอไฟล์ ส่วน BF3 เป็นอิเล็กโทรไฟล์

❑ กรดลิวอิส ทำหน้าที่รับอิเล็กตรอน เรียกว่า อิเล็กโทรไฟล์
❑ หากลิวอิสเบสทำปฏิกิริยากับอิเล็กโทรไฟล์ จะเรียกลิวอิสเบสนั้นว่า นิวคลีโอไฟล์

❑ ความหมายของ กรดเบสของลิวอิส กับ นิวคลีโอไฟล์ อิเล็กโทรไฟล์ อาจมีความหมายเหมือนกัน
ิ
อยู่ที่ว่ามันทำหน้าที่อะไร เช่น หากเบสของลิวอิสทำปฏิกิริยากับ อเล็กโทรไฟล์ แทนโปรตอน
(H ) ทำให้เราเรียกเบสของลิวอิสว่า นิวคลีโอไฟล์
+

หากเกิดคำถามขึ้นว่าจะทราบถึงความแรงของนิวคลีโอไฟล์และอิเล็กโทรไฟล์ได้อย่างไร มันมีค่าบอก
้
เหมือน pH ของกรดเบสลิวอิสหรือไม่นั้น ขอให้ผู้ศึกษาเก็บขอสงสัยนี้ไว้ก่อน เราจะกล่าวถึง ความแรง
ของนิวคลีโอไฟล์ อิเล็กโทรไฟล์ ในบทที่ 6 ในหัวข้อนี้เพียงจำแนกได้ว่าสารใดคือนิวคลีโอไฟล์
อิเล็กโทรไฟล์และทราบความหมายของมัน ก็เพียงพอแล้วสำหรับศึกษาหัวข้ออื่น ๆ ในบทนี้


ตัวอย่างที่ 5.9 | การระบุนิวคลีโอไฟล์ อิเล็กโทรไฟล์
โจทย ์ พิจารณาปฏิกิริยาต่อไปนี้แล้วระบุว่าสารใดเป็น นิวคลีโอไฟล์ หรือ อิเล็กโทรไฟล์










วิธีคิด นิวคลีโอไฟล์ คือ สารที่ให้อิเล็กตรอนไปยังอิเล็กโทรไฟล์ ส่วนอิเล็กโทรไฟล์ คือ สารที่
รับอิเล็กตรอนจากนิวคลีโอไฟล์ เมื่อใช้หลักการนี้ สามารถพิจารณาว่าสารใดเป็นนิวคลี

โอไฟล์ อิเล็กโทรไฟล์ได้ ดังแสดง

216 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)


ตัวอย่างที่ 5.9 | การระบุนิวคลีโอไฟล์ อิเล็กโทรไฟล์ (ต่อ)
























5.5 ชนิดของปฏิกิริยาในเคมีอินทรีย์
ดังที่ได้เห็นว่าสารอินทรีย์สามารถเกดปฏิกิริยากรดเบสได้ ดังที่กล่าวในหัวข้อข้างต้น นอกจาก
ิ
ี่
ปฏิกิริยากรดเบสแล้ว สารอินทรีย์ยังสามารถเกด ปฏิกิริยาแทนท, ปฏิกิริยาการขจัด และปฏิกิริยาการ
ิ
เติมได้

5.5.1 ปฏิกิริยาแทนที่ (substitution reaction)

ื่
ปฏิกิริยาแทนที่ คือ ปฏิกิริยาที่อะตอมหรือกลุ่มของอะตอม ถูกแทนที่ด้วยอะตอมอน
หรือกลุ่มอะตอมอื่น สมการทั่วไปของปฏิกิริยาแทนที่ดังแสดง






H อะตอม
หรือ กลุ่มอะตอมอื่น
Y แทนที่ Z


ในปฏิกิริยาทั่วไปของปฏิกิริยาแทนที่ จะเห็นว่า Z ถูก Y เข้าแทนที่ จึงเรียกว่าปฏิกิริยาแทนที่ ปฏิกิริยา
นี้จะมีการสลายพันธะซิกมา (sigma bond) C—Z และสร้างพันธะซิกมาใหม่เป็นพันธะ C—Y

ตัวอย่างของปฏิกิริยาแทนที่ ส่วนใหญ่ Z จะเป็น H หรือ อะตอมที่มีค่า EN สูง ตัวอย่างปฏิกิริยาดัง
แสดง






-
ี่
Cl แทนท I
Z

กรดเบสและปฏิกิริยาเบื้องต้นของสารอินทรีย์ 217








5.5.2 ปฏิกิริยาการขจัด (Elimination reaction)
ปฏิกิริยาการขจัด คือ ปฏิกิริยาที่มีการขจัดอะตอมหรือกลุ่มของอะตอมออก แล้วมีการ

สร้างพันธะไพน์เกิดขึ้น สมการทั่วไปของปฏิกิริยาการขจัด ดังแสดง











สลาย 2 พันธะซิกมา สร้างพันธะไพน์ขึ้นใหม่


ในสมการทั่วไปของปฏิกิริยาการขจัด X และ Y จะถูกขจัดออกจากสารตั้งต้น (พันธะซิกมา 2 พันธะจะ
่
สลายตัว) และจะมีการสร้างพันธะไพน์ขึ้นมาใหม่ที่สารผลิตภัณฑ์ ปฏิกิริยาการขตจัดที่มักพบอยูเสมอ
คือ ในกรณีที่ X = H และ Y เป็นอะตอมที่มีค่า EN สูง ตัวอย่างปฏิกิริยาดังแสดง








ขจัด HBr ออก สร้างพันธะไพน ์







ขจัด H2O ออก สร้างพันธะไพน ์


5.5.3 ปฏิกิริยาการเติม (addition reaction)

ปฏิกิริยาการเติม คือ ปฏิกิริยาที่มีการเพิ่มของอะตอมหรือกลุ่มอะตอมเข้าไปที่สารตั้ง
ต้น สมการทั่วไปของ ปฏิกิริยาการเติม ดังแสดง











สลายพันธะไพน สร้างพันธะซิกมา 2 พันธะ
์

218 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)


ในปฏิกิริยาการเติม อะตอมหรือกลุ่มของอะตอม X และ Y จะถูกเติมเข้าไปที่สารตั้งต้น พันธะไพน์ใน
สารตั้งต้นจะสลายตัว แล้วสร้างพันธะซิกมาขึ้นมาใหม่เพื่อสร้างพันธะกับ X และ Y ตัวอย่างปฏิกิริยา
ดังแสดง







สลายพันธะไพน ์ HBr ถูกเติมเข้าไป









สลายพันธะไพน ์
H2O ถูกเติมเข้าไป

จะสังเกตเห็นว่า ปฏิกิริยาการเติม จะเป็นปฏิกิริยาตรงข้ามกับปฏิกิริยาการขจัด หาก
สังเกตตรงพันธะไพน์ของทั้งสองปฏิกิริยา ปฏิกิริยาการขจัดจะมีการสร้างพันธะไพน์ แต่ปฏิกิริยาการ
เติมจะมีการสลายพันธะไพน์ ดังแสดง




















ตัวอย่างที่ 5.10 | การจำแนกชนิดของปฏิกิริยา

์
โจทย จงแยกปฏิกิริยาในแต่ละข้อต่อไปนี้ เป็ ปฏิกิริยาแทนที่ ปฏิกิริยาขจัด หรือ ปฏิกิริยาการ
เติม

กรดเบสและปฏิกิริยาเบื้องต้นของสารอินทรีย์ 219


ตัวอย่างที่ 5.10 | การจำแนกชนิดของปฏิกิริยา (ต่อ)

วิธีคิด (a) ปฏิกิริยาในข้อนี้นั้น จะเห็นว่า Br อะตอม เข้าไปแทนที่ หมู่ OH ดังนั้น ปฏิกิริยานี้
คือ ปฏิกิริยาแทนที่








Br แทนที่ OH

(b) ปฏิกิริยาในข้อนี้นั้น จะเห็นว่ามีการเพิ่ม H อะตอม เข้าไป 2 อะตอม ตรงพันธะ C=O
ดังนั้น ปฏิกิริยานี้ คือ ปฏิกิริยาการเติม








(c) ปฏิกิริยาในข้อนี้นั้น จะเห็นว่า H อะตอม ตรง CH3 ถูกแทนที่ด้วย Cl อะตอม ดังนั้น
ปฏิกิริยานี้ คือ ปฏิกิริยาแทนที่







(d) ปฏิกิริยาในข้อนี้นั้น จะเห็นว่าในสารตั้งต้นจะมีอะตอมที่หายไป คือ H อะตอม และ
หมู่ OH และมีพันธะไพน์เกิดขึ้นที่สารผลิตภัณฑ์ ดังนั้นปฏิกิริยานี้ คือ ปฏิกิริยาการขจัด




สร้างพันธะไพน ์




5.6 การแตกพันธะ และการสลายพันธะ
การเข้าใจกลไกการเกิดปฏิกิริยาและการเขียนลูกศรแสดงการทำปฏิกิริยาจัดเป็นหัวใจหลัก

ของเคมีอินทรีย์ ดังนั้น ก่อนที่เราจะเรียนรู้เกี่ยวกับกลไกการเกิดปฏิกิริยาเคมี ความรู้พื้นฐานในการ
เขียนลูกศรเหล่านี้จึงสำคัญอย่างมาก โดยเฉพาะในกลไกการเกิดปฏิกิริยาเคมีอินทรีย์ต่าง ๆ จะพบการ
แตกพันธะและการสร้างพันธะ นักเคมีได้ใช้ลูกศรแสดงการเคลื่อนของอิเล็กตรอนในกลไกปฏิกิริยา
เหล่านั้น ขอให้ผู้ศึกษาเรียนรู้หัวข้อนี้อย่างละเอียด

220 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)


ี
❑ กลไกการเกิดปฏิกิริยาเคม คือ การอธิบายลงรายละเอียดของปฏิกิริยาเคมี ของการเปลี่ยนสาร
ื่
ั
ตั้งต้นไปเป็นสารผลิตภัณฑ์ ผ่านการแตกพันธะสลายพนธะเพออธิบายว่าเพราะเหตุใดจึงได้สาร
ผลิตภัณฑ์นั้น ๆ เกิดขึ้น

5.6.1 การแตกพันธะ

(bond cleavage)
ชนิดของการสลายพันธะมักแบ่งเป็น 2 แบบ คือ homolytic cleavage และ
heterolytic cleavage

5.6.1A การแตกพันธะแบบ homolytic cleavage
Homolytic cleavage หรือ Homolysis คือ การแตกพันธะที่มีการแบ่ง
อิเล็กตรอนไปยังอะตอมอย่างเท่า ๆ กัน การแตกพันธะในลักษณะนี้มักทำให้เกิดเป็นแรดิคัล (radical)

เวลาเขียนลูกศรแสดงการแตกพันธะแบบ homolytic cleavage นั้น จะใช้ลูกศรครึ่งหัว (A half-
headed curved arrow, ) เพื่อแสดงการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียว ดังแสดง









ลูกศรครึ่งหัวแสดงการเคลื่อนของอิเล็กตรอน
ขึ้นไปที่อะตอม ตัวละหนึ่งอิเล็กตรอน


5.6.1B การแตกพันธะแบบ heterolytic cleavage
Heterolytic cleavage หรือ heterolysis คือ การแตกพันธะที่มีการแบ่ง
อิเล็กตรอนไปยังอะตอมไม่เท่ากัน กล่าวคือ อิเล็กตรอนที่อยู่ในพนธะสองอิเล็กตรอนจะเคลื่อนไปอยู่ที่
ั
อะตอมใดอะตอมหนึ่ง ส่วนมากมักเคลื่อนไปอยู่ที่อะตอมที่มีค่า EN สูง ทำให้มีประจุบวกและประจุลบ

เกิดขึ้นบนอะตอม (ประจุบวกลบที่เกิดขึ้นบนอะตอมคำนวณจากประจุฟอร์มอล) เวลาเขียนลูกศร
แสดงการแตกพันธะแบบ heterolytic cleavage นั้นจะใช้ลูกศรเต็มหัว (A full-headed curved
arrow, ) เพื่อแสดงการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนทั้งสองตัว ดังแสดง













ลูกศรเต็มหัวแสดงการ
เคลื่อนของคู่อิเล็กตรอน A หรือ B ได้รับสองอิเล็กตรอน

กรดเบสและปฏิกิริยาเบื้องต้นของสารอินทรีย์ 221


ในกรณีที่มีการสลายพันธะแล้ว;
o อิเล็กตรอนหนึ่งตัวอยู่บนคาร์บอนอะตอม ( ) เราจะเรียกสปีชีส์นั้นว่า คาร์บอนแรดิคัล
(carbon radical)

o ประจุบวกอยู่บนคาร์บอนอะตอม ( ) เราจะเรียกสปีชีส์นั้นว่า คาร์โบแคทไอออน
(carbocation)

o ประจุลบอยู่บนคาร์บอนอะตอม ( ) เราจะเรียกสปีชีส์นั้นว่า คาร์แบนไอออน
(carbanion)





























คาร์บอนแรดิคัล คาร์โบแคทไอออน และคาร์แบนไอออนเหล่านี้เป็นสาร
อินเตอร์มีเดียท (intermediate) หรือ สารตัวกลาง ที่มักจะเกิดขึ้นในปฏิกิริยาเคมีอินทรีย์ทั่วไป


❑ สารอินเตอร์มีเดียท หรือ สารตัวกลาง คือ โมเลกุลที่ไม่เสถียรที่เกิดขึ้นในระยะเวลาสั้น ๆ ซึ่ง
จะเกิดขึ้นในกลไกการเกิดปฏิกิริยาเคมีเมื่อสารตั้งต้นเปลี่ยนไปเป็นสารผลิตภัณฑ์ หรือกล่าวง่าย
ๆ คือสารตัวกลางที่เกิดขึ้นในกลไกการเกิดปฏิกิริยาเคม ี


5.6.2 การสร้างพันธะ
(Bond formation)
การเขียนลูกศรแสดงการสร้างพันธะ จะคล้าย ๆ กับการเขียนลูกศรแสดงการแตก

พันธะ โดย:
o ถ้ามีแรดิคัลสองชนิดมาสร้างพันธะกัน เราจะเขียนโดยใช้ลูกศรครึ่งหัว เขียนให้
อิเล็กตรอน 1 ตัววิ่งมาชนกันตรงกลาง

222 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)


o ส่วนในกรณีของการเขียนลูกศรของการสร้างพันธะระหว่าง ไอออนลบกับไอออน
บวกจะใช้ลูกศรเต็มหัว ซึ่งหางของลูกศรจะต้องเริ่มจากอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวของ
ไอออนลบนั้น แล้วเขียนลากไปหาไอออนบวกดังแสดง























5.6.3 รูปแบบของลูกศรในปฏิกิริยาเคมีอินทรีย์
การเขียนลูกศรแบบต่าง ๆ ในการเกิดปฏิกิริยาเคมีสำคัญมากเพราะจะแสดงการ

เคลื่อนของอิเล็กตรอนไปที่จุดต่าง ๆ หรือแสดงให้เห็นถึงการที่อิเล็กตรอนจากพันธะสลายตัว หรือ
รวมตัวกัน หรือลูกศรบางแบบใช้แสดงการเปลี่ยนจากสารตั้งต้นไปเป็นสารผลิคภัณฑ์เท่านั้น ตารางที่
5.4 จะสรุปรูปแบบของลูกศรต่าง ๆ ที่ใช้ในปฏิกิริยาเคมีและกลไกการเกิดปฏิกิริยาเคมอินทรีย์
ี

ตารางที่ 5.4 สรุปรูปแบบของลูกศรในปฏิกิริยาเคม ี
ลูกศร ชื่อ การใช้งาน
ใช้คั่นระหว่างสารตั้งต้นและสารผลิตภัณฑ์ใน
ลูกศรปฏิกิริยา สมการเคม ี


double reaction arrow หรือ ใช้คั่นระหว่างสารตั้งต้นและสารผลิตภัณฑ์ใน
ลูกศรสมดุล ปฏิกิริยาที่เกิดสมดุล


Double-headed arrow ใช้คั่นระหว่างโครงสร้างเรโซแนนซ์
ลูกศรเต็มหัว (A full-headed ใช้แสดงการเคลื่อนของอิเล็กตรอน 1 คู่
curved arrow)

ลูกศรครึ่งหัว (A half-headed ใช้แสดงการเคลื่อนของอิเล็กตรอน 1 ตัว
curved arrow)