ตำราเคมีอินทรีย์ [Jadsada Ratniyom]

อัลคิลเฮไลด์ (alkyl halide) 273


–
แผนผังพลังงานของปฏิกิริยาระหว่าง (CH3)3CBr กับ CH3COO แสดงในภาพที่ 6.11 จาก
ื่
ภาพจะเห็นว่า สารตั้งต้น (CH3)3CBr จะดูดพลังงานเข้าไปเพอเกิดการสลายพันธะ C–Br (เนินพลังงาน
–
ลูกที่ 1) ไปเป็นคาร์โบแคทไอออน (transition state) ส่วนขั้นที่ 2 นิวคลีโอไฟล์ CH3COO จะเข้ามา
สร้างพันธะทึคาร์โบแคทไอออน และมีการคายพลังงานเพื่อสร้างพันธะใหม่ พันธะ C-O (เนินพลังงาน
ที่ 2) เกิดเป็นสารผลิตภัณฑ์ เนินพลังงานลูกที่ 1 จะสูงกว่าลูกที่ 2 เพราะ ขั้นที่ 1 เป็นขั้นกำหนดอตรา
ั
เกิดได้ยากที่สุด ปฏิกิริยาสุทธินั้นเป็นปฏิกิริยาคายพลังงานเพราะผลิตภัณฑ์สุดท้าย พลังงานต่ำกว่า

สารตั้งต้น





























–
ภาพที่ 6.11 แผนผังพลังงานของปฏิกิริยาแบบ SN1 ระหว่าง (CH3)3CBr กับ CH3COO


ปฏิกิริยาที่เกิดผ่านกลไกแบบ SN1 นี้ ถ้าอัลคิลเฮไลด์เป็นสารตั้งต้นที่มีสเตอริโอเคมี
หลังจากเกิดปฏิกิริยาเสร็จจะได้สารผลิตภัณฑ์ที่เป็นสารผสมเรซิมิก (racemic mixture) โดยสาร
ผสมเรซิมิกนี้ คือ สารผสมที่มีทั้ง R และ S คอนฟิกุเรชันปนกันอยู่อย่างละครึ่ง ยกตัวอย่างเช่น
์
สารอัลคิลเฮไลด์มีไครัลคาร์บอนเป็น S คอนฟิกุเรชัน หลังเกิดปฏิกิริยาแบบ SN1 สารผลิตภัณฑที่ได้จะ
สูญเสียสเตอริโอเคมีไป เกิดเป็นสารผลิตภัณฑ์ที่เป็นสารผสมเรซิมิก สาเหตุที่ได้ผลิตภัณฑ์เป็นสาร
2
ผสมเรซิมิกเพราะ 3° คาร์โอแคทไอออนมีไฮบริดไดเซชันเป็นแบบ sp ซึ่งเป็นรูปร่างสามเหลี่ยมแบน
ราบ ทำให้นิวคลีโอไฟล์สามารถเข้าทำปฏิกิริยาได้ทั้งด้านบนและด้านล่าง เกิดเป็นสารผลิตภัณฑ์ที่เป็น

สารผสมเรซิมิกขึ้น ดังแสดง

274 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)


พิจารณาปฏิกิริยาที่แสดงด้านล่างระหว่างสารอัลคิลเฮไลด์ A ที่มีไครัลคาร์บอนเป็น S
คอนฟิกุเรชัน เกิดปฏิกิริยาผ่านกลไกแบบ SN1 หลังจากเกิดการเสีย leaving group ออกไป จะได้เป็น
คาร์โบแคทไอออนที่มีรูปร่างโมเลกุลเป็นรูปร่างสามเหลี่ยมแบนราบ (ทำให้เสีย S คอนฟิกุเรชันไป)
นิวคลีโอไฟล์จะเข้าทำปฏิกิริยาได้ทั้งซ้ายและขวา ถ้านิวคลีโอไฟล์เข้าทำปฏิกิริยาด้านซ้ายจะได้สาร

ผลิตภัณฑ์เป็น B ส่วนถ้านิวคลีโอไฟล์เข้าทำปฏิกิริยาด้านขวาจะได้สารผลิตภัณฑ์เป็นสาร C สาร B
และ C เป็นอิแนนทิโอเมอร์กัน ดังนั้นสารผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นจะมีทั้งสาร B และ C เกิดขึ้นซึ่งจะ
ุ
เรียกว่าได้สารผลิตภัณฑ์เป็นสารผสมเรซิมิก คือ มีสารที่มีทั้ง R และ S คอนฟิกเรชันผสมกันอยู่



Nu เข้าด้านซ้าย












Nu เข้าด้านขวา
Nu สามารถเข้าชนได้ทั้งสองข้าง







ี
หากสารตั้งต้น (อัลคิลเฮไลด์) มีสเตอริโอเคมี (มคอนฟิกุเรชัน)
❑ กลไกการเกิดปฏิกิริยาแบบ SN1 จะมีการสูญเสียสเตอริโอเคมีไป
❑ ผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นจะเป็นสารผสมเรซิมิก คือ ของผสมทั้ง R และ S คอนฟิกุเรชัน


ตัวอย่างที่ 6.10 | การทำนายสารผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยา S N1 ในกรณีที่สารตั้งต้นมีสเตอริโอเคมี
์
โจทย จงทำนายสารผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นรวมทั้งสเตอริโอเคมีของสารผลิตภัณฑ์









-
วิธีคิด ปฏิกิริยานี้ Br เป็น leaving group ส่วน H2O เป็น นิวคลีโอไฟล์ เมื่อสลายพันธะ C–Br
ู
จะเกิดเป็นคาร์โบแคทไอออนที่มีรูปร่างสามเหลี่ยมแบนราบ ที่สามารถถกนิวคลีโอไฟล์เข้า
ชนได้จากทั้งสองฝั่ง (ฝั่งซ้ายและขวา) ดังแสดง

อัลคิลเฮไลด์ (alkyl halide) 275


ตัวอย่างที่ 6.10 | การทำนายสารผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยา S N1 ในกรณีที่สารตั้งต้นมีสเตอริโอเคมี (ต่อ)


Nu เข้าด้านซ้าย












Nu เข้าด้านขวา


เมื่อนิวคลีโอไฟล์เข้าชนคาร์โบแคทไอออน ได้ทั้ง 2 ฝั่งแล้ว ในขั้นถัดมาจะเกิดการขจัด
โปรตอนออก เพื่อให้ได้สารผลิตภัณฑ์ ซึ่งจะพบว่าสารผลิตภัณฑ์ทั้งสองเป็นคู่อิแนนทิโอ

เมอร์กัน สารผลิตภัณฑ์หนึ่งมีคอนฟิกุเรชันเป็น S ส่วนอีกผลิตภัณฑ์หนึ่งมีคอนฟิกุเรชัน
เป็น R หรืออาจกล่าวได้ว่าสารทั้งสองเป็นภาพสะท้อนในกระจกซึ่งกันและกันแต่ซ้อนทับ
กันไม่สนิท ดังแสดง

























จากกฎอัตราของปฏิกิริยาแบบ SN1 จะเห็นว่าชนิดของสารอัลคิลเฮไลด์จะส่งผลต่ออัตราเร็ว
ของปฏิกิริยาที่เกิดผ่านกลไกแบบ SN1 โดย 3° อัลคิลเฮไลด์ จะเกิดได้เร็วสุด 2° อัลคิลเฮไลด์จะเกิดได้

ช้า ส่วน 1° อัลคิลเฮไลด์จะไม่เกิดปฏิกิริยาผ่านกลไกแบบ SN1 ชนิดของสารอัลคิลเฮไลด์จะมีลำดับ ดัง
แสดงในภาพที่ 6.12

276 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)



การเพิ่มขึ้นของอัตราเร็วของการเกิดปฏิกิริยาแบบ SN1


























ความเสถียรที่เพิ่มขึ้นของคาร์โบแคทไอออน


ภาพที่ 6.12 ลำดับอัตราเร็วของปฏิกิริยาแบบ SN1 เมื่อใช้อัลคิลเฮไลด์ต่างชนิดกัน
ปรับปรุงจาก: Smith, J. (2010). Organic Chemistry: McGraw-Hill Education.


อัตราเร็วของปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้นตามจำนวนหมู่ R ที่เชื่อมพันธะอยู่กับคาร์บอนที่ติดกับ leaving
group ยิ่งหมู่ R เพิ่มขึ้นอัตราเร็วการเกิดปฏิกิริยาก็จะมากขึ้นด้วย สาเหตุเพราะในขั้นที่เกิดเป็นคาร์โบ
แคทไอออนนั้น 3° คาร์โบแคทไอออนมีความเสถียรมากที่สุด รองลงมาเป็น 2° และ 1° คาร์โบแคท

ไออนตามลำดับ (ทบทวนบทที่ 5) ซึ่งอัตราเร็วของปฏิกิริยา SN1 จะเพิ่มตามความเสถียรของคาร์โบ
แคทไอออน เมื่อคาร์โบแคทไอออนมีความเสถียรมาก พันธะของคาร์บอนกับ leaving group จะ
อยากรีบแตกพันธะออกมาเพื่อเกิดเป็นคาร์โบแคทไอออนที่เสถียร เมื่อการสลายพันธะเกิดได้อย่าง
รวดเร็วจึงทำให้ขั้นกำหนดอัตราเกิดเร็วขึ้น ส่งผลให้อัตราเร็วของปฏิกิริยา SN1 เพิ่มตามความเสถียร
ของคาร์โบแคทไอออน


❑ คาร์โบแคทไอออนที่เสถียรมากจะทำให้อัตราเร็วของปฏิกิริยาเกิดเร็วมาก
o
❑ 3 อัลคิลเฮไลด์ เกิดปฏิกิริยาผ่านกลไกแบบ SN1 ได้รวดเร็วที่สุด
o
❑ 2 อัลคิลเฮไลด์ เกิดปฏิกิริยาผ่านกลไกแบบ SN1 ได้ช้ากว่า 3 อัลคิลเฮไลด์
o
o
❑ CH3X และ 1 อัลคิลเฮไลด์ ไม่เกิดปฏิกิริยาผ่านกลไกแบบ SN1

อัลคิลเฮไลด์ (alkyl halide) 277


ตัวอย่างที่ 6.11 | การทำนายอัตราเร็วของปฏิกิริยา SN1 เมื่อใช้อัลคิลเฮไลด์ต่างชนิดกัน
โจทย ์ จงทำนายสารอัตราเร็วของสารตั้งต้นในแต่ละข้อต่อไปนี้ ต่อการเกิดปฏิกิริยา SN1












วิธีคิด ลำดับอัตราเร็วของอัลคิลเฮไลด์ในปฏิกิริยาแทนที่แบบ SN1 เพิ่มขึ้น เมื่อจำนวนหมู่
ึ้
แทนที่ R เพิ่มขน ดังนั้น ลำดับอัตราเร็วของอัลคิลเฮไลด์ คือ
o
o
o
3 อัลคิลเฮไลด์ > 2 อัลคิลเฮไลด์ > 1 อัลคิลเฮไลด์ > CH3X

a) สารตัวแรกเกิดเร็วกว่าเพราะเป็น 3 อัลคิลเฮไลด์
o








เกิดปฏิกิริยาได้เร็วกว่า


b) สารตัวที่สองเกิดเร็วกว่าเพราะเป็น 3 อัลคิลเฮไลด์
o







เกิดปฏิกิริยาได้เร็วกว่า

o
c) สารตัวแรกเกิดเร็วกว่าเพราะเป็น 3 อัลคิลเฮไลด์










เกิดปฏิกิริยาได้เร็วกว่า

278 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)


ตารางที่ 6.5 สรุปลักษณะของกลไกแบบ SN1

อัตราเร็วของปฏิกิริยา: ปฏิกิริยาอันดับ 1, Rate = k[RX]
จำนวนขั้นตอนในกลไก: เกิด 2 ขั้นตอน
สเตอริโอเคม: หากสารตั้งต้นมีสเตอริโอเคมี แต่ผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นจะเป็นสาร
ี
ผสมเรซิมิก
อัลคิลเฮไลด์ที่ใช้: คาร์โบแคทไอออนที่เสถียรมากจะทำให้อัตราเร็วของปฏิกิริยาเกิด
เร็วมาก
Rate: R3CX > R2CHX



6.7 การพิจารณาปฏิกิริยาการแทนที่ด้วยนิวคลีโอไฟล์เกิดผ่าน SN1 หรือ SN2

จากที่ได้ศึกษาลักษณะกลไกการเกิดปฏิกิริยาการแทนที่ด้วยนิวคลีโอไฟล์ มีกลไกที่เกดขึ้นสอง
ิ
แบบ คือ SN1 กับ SN2 จะเห็นได้ว่ากลไกทั้งสองแบบนี้จะให้สารผลิตภัณฑ์สุดท้ายออกมาเหมือนกัน
คือ นิวคลีโอไฟล์ไปแทนที่ leaving group ดังนั้นในห้วข้อนี้เราจะทำการศึกษาการพิจารณาปัจจัยต่าง

ๆ ที่ทำให้ตัดสินได้ว่าปฏิกิริยาเกิดผ่านกลไกแบบใด ซึ่งมีปัจจัยดังต่อไปนี้

6.7.1 ผลของสารตั้งต้น

(Effects of substrates)
ผลของสารตั้งต้นจะเป็นสิ่งแรกที่ให้พิจารณาถึงก่อน ดังนั้น เมื่อพบปฏิกิริยาให้
พิจารณาถึงสารตั้งต้นก่อนแล้วจึงไปดูที่นิวคลีโอไฟล์ ดังที่ได้กล่าวไว้ในหัวข้อ 6.6.1 และ 6.6.2 ถึงชนิด
ของอัลคิลเฮไลด์ที่เหมาะสมและอัตราเร็วของปฏิกิริยาต่อชนิดของอัลคิลเฮไลด์นั้น ในกรณีของ
ปฏิกิริยาการแทนที่ด้วยนิวคลีโอไฟล์แบบ SN1 สารตั้งต้นชนิด 3° อัลคิลเฮไลด์ จะเกิดแบบ SN1 ได้

ดีกว่าสารตั้งต้นแบบ 2° อัลคิลเฮไลด์ ส่วน 1° อัลคิลเฮไลด์และ CH3–X มักไม่เกิดปฏิกิริยาผ่านกลไก
แบบ SN1 ส่วนกรณีของปฏิกิริยาการแทนที่ด้วยนิวคลีโอไฟล์แบบ SN2 นั้น ถ้าสารตั้งต้นเป็น 3° อลคิล
ั
เฮไลด์ จะไม่เกิดปฏิกิริยาแบบ SN2 และมีอัตราเร็วของปฏิกิริยาต่อชนิดของสารตั้งต้นดังนี้

CH3–X > 1° อัลคิลเฮไลด์ > 2° อัลคิลเฮไลด์

อัลคิลเฮไลด์ (alkyl halide) 279


SN1 : 3° > 2° (1° และ CH3–X ไม่เกิด ผ่าน SN1)
SN2 : CH3–X > 1° > 2° (3° ไม่เกิดผ่าน SN2)



❑ จำนวนหมู่อลคิล R ที่เพิ่มขึ้น มีแนวโน้มจะเกิดผ่านกลไกแบบ SN1
ั

❑ จำนวนหมู่อัลคิล R ที่ลดลง มีแนวโน้มจะเกิดผ่านกลไกแบบ SN2


การพิจารณาในเบื้องต้นว่าสารตั้งต้นนั้น ๆ จะเกิดผ่านกลไกแบบใด ให้พิจารณาว่าอัลคิลเฮไลด์นั้น
เป็นชนิดใด ตัวอย่างดังแสดงในภาพที่ 6.13











เกิดผ่าน SN2

เป็นไปได้ทั้ง SN1 และ SN2 เกิดผ่าน SN1

ภาพที่ 6.13 ตัวอย่างการทำนายอัลคิลเฮไลด์แต่ละชนิดเกิดผ่านกลไกแบบใด


6.7.2 ความแรงของนิวคลีโอไฟล์
(Effects of nucleophile)

จากกฎอัตรานิวคลีโอไฟล์มีส่วนต่ออัตราเร็วของปฏิกิริยา SN2 แต่ไม่เกี่ยวข้องกับขั้น
-
-
กำหนดอัตราของ SN1 ดังนั้น นิวคลีโอไฟล์ที่แรง เช่น CH3O , OH (อาจจะเห็นว่านิวคลีโอไฟล์ที่แรง
คือพวกที่มีปะจุลบ) จะส่งเสริมให้เกิดแบบ SN2 ได้ดีขึ้น ส่วนนิวคลีโอไฟล์ที่อ่อน เช่น CH3OH , H2O
(นิวคลีโอไฟล์ที่อ่อน คือ สปีชีส์ที่เป็นกลางแต่มีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวที่สามารถให้อิเล็กตรอนได้) จะ
ส่งผลให้เกิดผ่านกลไกแบบ SN1 ถ้ากรณีที่ใช้ 2° และ 3° อัลคิลเฮไลด์เป็นสารตั้งต้น



SN1 : ใช้นิวคลีโอไฟล์ที่อ่อน

SN2 : ใช้นิวคลีโอไฟล์ที่แรง



จะเห็นว่าหากสารตั้งต้นเป็น 2° อัลคิลเฮไลด์ สามารถเกิดผ่านกลไกได้ทั้งสองแบบ
ดังนั้น ถ้าสารตั้งต้นเป็น 2° อัลคิลเฮไลด์ จะต้องพิจารณาปัจจัยอื่น ๆ ประกอบ ยกตัวอย่างเช่น

ปฏิกิริยาแทนที่ระหว่าง cis-1-bromo-4-methylcyclohexane (สาร A) ที่ถูกทำปฏิกิริยาใน 2 กรณี
-
คือ (1) ทำปฏิกิริยากับนิวคลีโอไฟล์ที่แรงอย่าง OH และ (2) ทำปฏิกิริยากับนิวคลีโอไฟล์ที่อ่อนอย่าง
H2O ดังแสดง

280 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)





กรณีที่ (1)







กรณีที่ (2)



เนื่องด้วยสารตั้งต้นเป็น 2° อัลคิลเฮไลด์ ซึ่งสามารถเกิดปฏิกิริยาแทนที่ได้ทั้งสองกลไก ดังนั้น เราต้อง
มาพิจารณาที่ความแรงของนิวคลีโอไฟล์ โดยกรณีที่ (1) เมื่อใช้นิวคลีโอไฟล์ที่แรงจะเกิดผ่านกลไก

แบบ SN2 ซึ่งนิวคลีโอไฟล์จะเข้าชนฝั่งตรงข้ามกับ leaving group ทำให้เกิดการกลับคอนฟิกุเรชัน ใน
กรณีนี้ Br ชี้พุ่งออกจากระนาบของวงไซโคลเฮกเซน นิวคลีโอไฟล์จึงเข้าชนด้านหลัง เกิดเป็นสาร
ผลิตภัณฑ์เพียงตัวเดียว คือ ผลิตภัณฑ์ B ดังแสดง


กรณีที่ (1)
จุดที่มีการกลับคอนฟิกุเรชัน














่
ส่วนกรณีที่ (2) ใช้ H2O เป็นนิวคลีโอไฟล์ซึ่งจัดเป็นนิวคลีโอไฟล์ที่ออน จึงเกิดผ่านกลไกแบบ SN1 โดย
เมื่อเกิดการขจัด leaving group ของสาร A ออก เกิดเป็นคาร์โบแคทไอออนซึ่งสามารถถูกนิวคลีโอ-
ไฟล์เข้าชนได้จากทั้งด้าน บนและล่างของระนาบของวง ทำให้เกิดผลิตภัณฑ์ 2 ผลิตภัณฑ์ คือ B และ
C ซึ่งเป็นไดแอสเตอริโอไอโซเมอร์ซึ่งกันและกัน ดังแสดง

อัลคิลเฮไลด์ (alkyl halide) 281



กรณีที่ (2) Nu เข้าด้านบน









Nu เข้าด้านล่าง
เกิดสารผลิตภัณฑ์ 2 ตัวที่เป็น

ไดแอสเตอริโอเมอร์กัน



ตัวอย่างที่ 6.12 | การพิจารณาปฏิกิริยาเกิดผ่าน SN1 หรือ SN2
์
โจทย พิจารณาปฏิกิริยาต่อไปนี้ แล้ว
[1] เขียนสารผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาแทนที่ด้วยนิวคลีโอไฟล์
[2] ทำนายว่าสารผลิตภัณฑ์นั้น ๆ เกิดผ่านกลไกใด (SN1 หรือ SN2)











วิธีคิด a) อัลคิลเฮไลด์ในข้อนี้เป็นชนิด 3° อัลคิลเฮไลด์ และนิวคลีโอไฟล์ที่ใช้เป็นนิวคลีโอไฟล์ที่
อ่อน ดังนั้น ปฏิกิริยานี้น่าจะเกิดผ่านกลไกแบบ SN1 ซึ่งได้ผลิตภัณฑ์ดังแสดง











เพื่อความเข้าใจที่มากขึ้นจะแสดงกลไกของสารผลิตภัณฑ์ที่ได้นี้ ดังแสดง

282 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)


ตัวอย่างที่ 6.12 | การพิจารณาปฏิกิริยาเกิดผ่าน SN1 หรือ SN2 (ต่อ)























b) อัลคิลเฮไลด์ในข้อนี้เป็นชนิด 2° อัลคิลเฮไลด์ และนิวคลีโอไฟล์ที่ใช้เป็นนิวคลีโอไฟล์ที่

แรง ดังนั้น ปฏิกิริยานี้น่าจะเกิดผ่านกลไกแบบ SN2 ซึ่งได้ผลิตภัณฑ์ดังแสดง





















ในบางกรณีถ้ามีการใส่ silver nitrate (AgNO3) ลงไปในปฏิกิริยาที่มีตัวทำละลายที่
เหมาะสม ตัว silver จะไปดึงหมู่ฮาโลเจนให้หลุดออกจากอัลคิลเฮไลด์เกิดเป็นตะกอน (AgX) และ

คาร์โอแคทไอออนเกิดขึ้นในปฏิกิริยา เทคนิคนี้จะทำให้ปฏิกิริยาถูกขับเคลื่อนผ่านกลไกแบบ SN1 ไม่
ว่าจะใช้สารตั้งต้นชนิดใด ยกตัวอย่างเช่น ปฏิกิริยาระหว่าง 1-iodo-2,2-dimethylpropane กับ H2O
โดยใส่ AgNO3 เข้าไปในปฏิกิริยา สมการเคมีดังแสดง

อัลคิลเฮไลด์ (alkyl halide) 283


+
AgNO3 ที่ใส่ลงไปในปฏิกิริยาจะแตกตัวให้ Ag ซึ่งจะทำปฏิกิริยากับ อะตอมของหมู่ฮาโลเจน
(ปฏิกิริยาจะคายพลังงานรุนแรง) เกิดเป็นคาร์โบแคทไอออนของหมู่อัลคิลขึ้น ทำให้ปฏิกิริยา
จำเป็นต้องเกิดผ่านกลไกแบบ SN1 ดังแสดง










o
เมื่อ 1-iodo-2,2-dimethylpropane เกิดเป็น 1 คาร์โบแคทไอออน ขึ้น ซึ่งจัดเป็นคาร์โบแคทไอออน
ที่ไม่เสถียร โมเลกุลจึงพยายามเกิดการจัดเรียงตัวใหม่ที่เรียกว่าเกิด methyl shift (คล้ายคลึงกับ H-
shift แต่หมู่ที่ย้ายตำแหน่ง คือ CH3 ทั้งหมู่) แรงขับเคลื่อนที่ทำให้เกิด methyl shift นั้น คือ การที่
o
เมื่อเกิดการย้ายหมู่ CH3 แล้วจะได้สารผลิตภัณฑ์ที่เสถียรกว่า คือ 3 คาร์โบแคทไอออน เมื่อเกิดเป็น
o
3 คาร์โบแคทไอออนแล้ว H2O ที่ทำหน้าที่เป็นนิวคลีโอไฟล์จึงเข้ามาชนที่ คาร์โบแคทไอออน แล้วเกิด
การขจัดโปรตอนได้สารผลิตภัณฑ์เป็น 2-methylbutan-2-ol กลไกดังแสดง
























6.7.3 ผลของ leaving group
(Effects of leaving group)

ในหัวข้อนี้อาจมีหลายคนสงสัยว่า leaving group ใช้ตัดสินชนิดของกลไกของปฏิกิริยา
ได้อย่างไร ในความเป็นจริงแล้วในการพิจารณาว่าปฏิกิริยาแทนที่ใดๆ จะเกิดผ่านกลไกแบบใดนั้น จะ
ั
ไม่พิจารณาที่ leaving group แต่ leaving group จะมีผลต่ออตราเร็วของทั้งปฏิกิริยาแบบ SN1 และ
SN2 โดยหาก leaving group นั้น มีความเป็น leaving group ที่ดี จะสามารถทำให้อัตราเร็วของทั้ง
ปฏิกิริยาแบบ SN1 และ SN2 เร็วขึ้นได้


❑ Leaving group ที่ดี จะช่วยเร่งอัตราเร็วของทั้งปฏิกิริยาแบบ SN1 และ SN2

284 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)


6.7.4 ชนิดของตัวทำละลาย
(Effects of solvent)
ในกลไกการเกิดปฏิกิริยาแบบ SN1 จะมีคาร์โบแคทไอออนเกิดขึ้น ถ้าคาร์โบแคท
ไอออนถูกล้อมรอบด้วยตัวทำละลายมีขั้วหรือพวก polar protic solvent (ภาพที่ 6.14) เช่น

แอลกอฮอล์และน้ำ ไอออนนั้นจะเสถียรยิ่งขึ้น เมื่อสารตัวกลางเสถียรจะทำให้ปฏิกิริยาเกิดได้ดี ดังนั้น
SN1 จะเกิดได้ดีในตัวทำละลายมีขั้ว หรือพวก polar protic solvent














ภาพที่ 6.14 คาร์โบแคทไอออนที่ถูกล้อมรอบด้วยตัวทำละลายมีขั้ว


ในกลไกแบบ SN2 อัตราเร็วของปฏิกิริยาขึ้นกับนิวคลีโอไฟล์ โดยปกตินิวคลีโอไฟล์จะมีสภาพขั้วลบ
(partial negative charge) ถ้าใช้ตัวทำละลายมีขั้ว นิวคลีโอไฟล์อาจถูกล้อมรอบ (solvate) ไว้เสมือน

กับนิวคลีโอไฟล์ถูกล็อคไว้ นิวคลีโอไฟล์จะต้องแหวกว่ายผ่านตัวทำละลายมีขั้วเพื่อเข้ามาชนกับ
คาร์บอนของอัลคิลเฮไลด์ซึ่งจะทำให้ปฏิกิริยาเกิดได้ยาก ดังนั้นจะเห็นว่าการ solvation จึงไม่จำเป็น
ในกลไกแบบ SN2 เพราะฉะนั้น ตัวทำละลายไม่มีขั้วจะทำให้เกิด SN2 ได้ดี เพราะ เมื่อใช้ตัวทำละลาย
ไม่มีขั้วจะลดการเกิด solvation เสมือนกับนิวคลีโอไฟล์ไม่ถูกตัวทำละลายล็อคไว้ จึงมีความอิสระวิ่ง

ไปทำปฏิกิริยากับอัลคิลเฮไลด์ได้ดี
ตัวทำละลายอีกประเภทหนึ่ง คือ polar aprotic solvent ก็จะสามารถช่วยทำให้
เกิดปฏิกิริยาแทนที่ผ่าน SN2 ได้ดี พวก polar aprotic solvent จะไม่ส่งผลต่อความสามารถในการให้

อิเล็กตรอนของนิวคลีโอไฟล์ แต่จะทำหน้าที่เพียงล็อคประจุบวกไว้ ในกรณีที่ใช้นิวคลีโอไฟล์ที่แรง
อย่าง Na OCH3 ตัว Na จะถูก polar aprotic solvent ล็อคไว้ ทำให้ประจุลบแสดงความเป็น
+
+-
นิวคลีโอไฟล์ออกมาได้เต็มที่


❑ SN1 : ใช้ตัวทำละลายมีขั้ว หรือ polar protic solvent
❑ SN2 : เกิดได้เร็วในตัวทำละลายไม่มีขั้ว หรือ polar aprotic solvent

อัลคิลเฮไลด์ (alkyl halide) 285



ตารางที่ 6.6 การสรุปลักษณะและปัจจัยที่มีผลต่อการเกิดปฏิกิริยาแบบ SN1 และ SN2
SN1 SN2

ปัจจัยทมีผลต่อการเกิดปฏิกิริยา
ี่
ความแรงของนิวคลีโอไฟล์ นิวคลีโอไฟล์ที่ออน นิวคลีโอไฟล์ที่แรง
่
สารตั้งต้น 3° > 2° CH3–X > 1° > 2°

ตัวทำละลาย มีขั้ว / polar protic ไม่มขั้ว / polar aprotic
ี
solvent solvent
ลักษณะของปฏิกิริยา
kinetic ปฏิกิริยาอันดับหนึ่ง, k[RX] ปฏิกิริยาอันดับสอง, k[RX][Nu]
Stereochemistry ได้สารผสมเรซิมิก เกิดการกลับคอนฟิกุเรชัน
ปรับปรุงจาก: Wade, L. G. (2013). Organic Chemistry: Pearson Education, Inc.



ตัวอย่างที่ 6.13 | การทำนายปฏิกิริยาเกิดผ่านกลไกแบบ SN1 หรือ SN2 ?
์
โจทย จงทำนายสารผลิตภัณฑ์และเขียนกลไกการเกิดปฏิกิริยาจากปฏิกิริยาแทนที่ต่อไปนี้











วิธีคิด a. สารตั้งต้นอัลคิลเฮไลด์นี้เป็น 1◦ อัลคิลเฮไลด์ ส่วนนิวคลีโอไฟล์ที่ใช้ เป็นนิวคลีโอไฟล์ที่
แรง ดังนั้น ปฏิกิริยาแทนที่นี้จะเกิดผ่านกลไกแบบ SN2 รายละเอียดดังแสดง












b. สารตั้งต้นเป็นอัลคิลเฮไลด์ชนิด 2◦ อัลคิลเฮไลด์ ซึ่งหากพิจารณาเฉพาะสารตั้งต้น
กลไกของปฏิกิริยาอาจเกิดได้ทั้งสองแบบ (SN1 และ SN2) และอัลคิลเฮไลด์นี้เป็นไครัล
ี
คาร์บอนด้วย (มีสเตอริโอเคมี) ดังนั้นตอนเขยนสารผลิตภัณฑ์ต้องพิจารณาเรื่องสเตอริโอ
เคมีด้วย เมื่อพิจารณาต่อไปที่นิวคลีโอไฟล์ พบว่า ใช้นิวคลีโอไฟล์ที่แรง พร้อมกันนั้น
DMSO จัดเป็นตัวทำละลายประเภท polar aprotic solvent ดังนั้น ปฏิกิริยาแทนที่นี้
จะเกิดผ่านกลไกแบบ SN2 รายละเอียดดังแสดง

286 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)


ตัวอย่างที่ 6.13 | การทำนายปฏิกิริยาเกิดผ่านกลไกแบบ SN1 หรือ SN2 ? (ต่อ)



















6.8 ปฏิกิริยาการขจัด

(Elimination)
ปฏิกิริยาการขจัด เป็นปฏิกิริยาที่มีการขจัด 2 อะตอมหรือธาตุ ให้หลุดออกไปจากสารตั้งต้น

แล้วเกิดเป็นพันธะไพน์เกิดขึ้นในสารผลิตภัณฑ์ อัลคิลเฮไลด์สามารถเกิดปฏิกิริยาการขจัดได้ โดยการ
ขจัด HX ออกไปจากโมเลกุลเกิดเป็นอัลคีน สมการทั่วไปดังแสดง










ตัวอย่างปฏิกิริยาการขจัดแสดงใน สมการเคมีที่ [1] และ [2] ดังแสดง

อัลคิลเฮไลด์ (alkyl halide) 287


–
เบสที่นิยมใช้ในปฏิกิริยาการขจัดส่วนใหญ่ จะเป็นเบสที่มีประจุลบ บนออกซิเจนอะตอม เช่น OH,
– OR (อัลคอกไซด์) ที่สำคัญ คือ นิยมใช้เบสที่เกะกะและเป็นเบสแรง (คำว่าเบสที่แรง คือ ติดประจุลบ

ิ
บนอะตอมของออกซเจน) ตารางที่ 6.7 แสดงเบสที่นิยมใช้ในปฏิกิริยาการขจัด


ตารางที่ 6.7 เบสที่มักนิยมใช้ในปฏิกิริยาการขจัด
โครงสร้าง ชื่อ
Na OH Sodium hydroxide
+ –
+ –
K OH Potassium hydroxide
+ –
Na OCH3 Sodium methoxide
+ –
Na OCH2CH3 Sodium ethoxide

Potassium tert-butoxide



ในการเขียนผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาการขจัดนั้นมีหลักการดังต่อไปนี้
3
[1] หา sp C อะตอมที่ติดกับอะตอมของธาตุหมู่ 7A คาร์บอนอะตอนนี้เราจะเรียกว่า 
คาร์บอน (หาพันธะ C-X)

[2] หา  คาร์บอนอะตอมกับ H อะตอมที่ติดกับ  คาร์บอน ( คาร์บอนอะตอม คือ
คาร์บอนที่ติดกับ  คาร์บอน)








[3] ขจัดอะตอม X และ H ออกจาก  คาร์บอน และ  คาร์บอน เพื่อสร้างพันธะไพน์ ดัง
แสดง

288 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)


ตัวอย่างที่ 6.14 | การเขียนสารผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาการขจัด
โจทย ์ จงระบุ  คาร์บอน และ  คาร์บอน ของสารต่อไปนี้และเขียนสารผลิตภัณฑ์ที่เกดขึ้น
ิ
+–
เมื่ออัลคิลเฮไลด์เหล่านี้ทำปฏิกิริยากับ K OC(CH3)3










วิธีคิด a. ขั้นแรกให้ระบุตำแหน่งของ  คาร์บอน และ  คาร์บอน เสียก่อน จากนั้นพยายาม
ขจัดอะตอมของ Cl กับ H ออก และเขียนพันธะไพน์เชื่อมระหว่าง  คาร์บอน และ 

คาร์บอน ดังแสดง







สร้างพันะไพน ์





b. ระบุตำแหน่งของ  คาร์บอน และ  คาร์บอน เสียก่อน จากนั้นพยายามขจัด
อะตอมของ Cl กับ H ออก (ในกรณีนี้มี  คาร์บอน 2 ตำแหน่ง กำหนดให้อะตอมใด

อะตอมหนึ่งเท่านั้นเป็น  คาร์บอน) จากนั้นเขียนพันธะไพน์เชื่อมระหว่าง  คาร์บอน
และ  คาร์บอน ดังแสดง










กลไกการเกิดปฏิกิริยาการขจัด อาจเป็นปฏิกิริยาอันดับหนึ่ง (E1) หรืออาจเป็นปฏิกิริยา

อันดับสอง (E2) ก็ได้ขึ้นอยู่กับสภาวะที่ใช้ในการทำปฏิกิริยา นั่นแสดงว่ากลไกการเกิดปฏิกิริยาการ
ขจัดจะมี 2 กลไก คือ กลไกแบบ E1 และ กลไกแบบ E2 ซึ่งจะคล้ายคลึงกับชนิดของกลไกของ
ปฏิกิริยาการแทนที่ด้วยนิวคลีโอไฟล์ (SN1 และ SN2)

อัลคิลเฮไลด์ (alkyl halide) 289


❑ กลไกแบบ E2 (bimolecular elimination)
❑ กลไกแบบ E1 (unimolecular elimination)

6.8.1 กลไกแบบ E2

(Bimolecular elimination: E2)
ในการอธิบายปฏิกิริยาที่เกิดผ่าน E2 นี้ จะใช้ปฏิกิริยา dehydrohalogenation (de
แปลว่า ขจัดออก Hydro หมายถึง H และ halo หมายถึง หมู่ 7A ความหมายโดยรวมของ
dehydrohalogenation คือ ปฏิกิริยาที่มีการขจัด HX ออกจากโมเลกุลแล้วเกิดเป็นอัลคีน) ระหว่าง

-
(CH3)3CBr และเบส OH เกิดเป็นสารผลิตภัณฑ์ (CH3)2C=CH2 เพื่ออธิบายกลไกการเกิดปฏิกิริยาการ
ขจัดแบบ E2 ดังแสดง













สำหรับกลไกการเกิดปฏิกิริยาแบบ E2 นี้ จะเกิดแบบ concerted mechanism (ภาพที่ 6.15) คือ
ขั้นแตกพันธะและสร้างพันธะเกิดขึ้นพร้อมกันในขั้นเดียว โดยจะมีรายละเอียดดังนี้
–
❑ เบส OH จะมาดึงโปรตอนที่ตำแหน่ง β คาร์บอน เกิดเป็น H2O (by products) พันธะ
ระหว่าง C(β)–H จะแตกออก อิเล็กตรอนที่อยู่ในพันธะนี้จะไปใช้สร้างพันธะไพน์เกิดขึ้นใหม่
ระหว่างเป็น C=C
❑ พันธะ C(α)–Br จะแตกออก อิเล็กตรอนที่อยู่ในพันธะนี้จะเคลื่อนไปอยู่ที่ Br เกิดเป็น Br –
(leaving group)


Mechanism | กลไกการเกิดปฏิกิริยาการขจัดของ tert-butyl bromide ผ่าน E2












H และ Br ต้องอยู่ในระนาบเดียวกันแต่ฝั่งตรงข้ามกัน

(anti-periplanar) พิจารณาภาพที่ 6.17 ประกอบ


ภาพที่ 6.15 กลไกการเกิดปฏิกิริยาการขจัดของ tert-butyl bromide ผ่าน E2

290 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)


-
แผนผังพลังงานระหว่างปฏิกิริยา tert-butyl bromide กับ OH แสดงในภาพที่
6.16 กลไกทุกอย่างเกิดขึ้นพร้อมกันในขั้นตอนเดียว จึงมีเนินพลังงานกีดขวางเพียง 1 ลูก เมื่อมีสอง
พันธะสลายตัว (C-H และ C-Br) และ สองพันธะที่สร้างขึ้นใหม่ (H-OH และพันธะไพน์) ในขั้นตอน
เดียว สภาวะทรานซิชัน (transition state) ของปฏิกิริยานี้จึงเขียนด้วยเส้นปะ 4 เส้น (แทนการสร้าง

หรือสลายพันธะ) และประจุลบกระจายไปทั่วทั้งเบสและ leaving group เมื่อเกิดเป็นสารผลิตภัณฑ์
อัลคีนพลังงานของผลิตภัณฑ์ต่ำกว่าสารตั้งต้นจึงเป็นปฏิกิริยาคายพลังงาน


























การดำเนินไปของปฏิกิริยา

-
ภาพที่ 6.16 แผนผังพลังงานระหว่างปฏิกิริยา tert-butyl bromide กับ OH


จากกลไกที่เกิดขึ้นจะเห็นว่าปฏิกิริยานี้เกี่ยวข้องกับความเข้มข้นของสารสองตัว คือ
อัลคิลเฮไลด์ [RX] และ เบส [base] นั่นแสดงว่าอันดับของปฏิกิริยานี้เป็น ปฏิกิริยาอันดับ 2 ดังนั้นกฎ
อัตราของปฏิกิริยาการขจัดของ tert-butyl bromide ที่เกิดผ่านกลไกแบบ E2 จะเขียนได้เป็น
–
E2 rate = k[(CH3)3CBr][OH ]

ตัวอย่างที่ 6.15 | การกลไกการเกิดปฏิกิริยาการขจัดแบบ E2
โจทย ์ จงเขียนลูกศรแสดงการสร้างและแตกพันธะของปฏิกิริยาการขจัดที่เกดผ่านกลไกแบบ
ิ
E2 ของปฏิกิริยาต่อไปนี้

อัลคิลเฮไลด์ (alkyl halide) 291


ตัวอย่างที่ 6.15 | การกลไกการเกิดปฏิกิริยาการขจัดแบบ E2 (ต่อ)
วิธีคิด
















-
ตอนที่เบส OH จะมาดึงโปรตอนและไล่ leaving group (Br) ออกไปนั้น อะตอมของตัวที่จะถูกขจัด
ออกไปต้องจัดเรียงตัวแบบ anti-periplanar คือ H และ Br ต้องอยู่ในระนาบเดียวกันแต่ทิศทางชี้ตรง
ข้ามกัน (θ =180°) เพราะเมื่อจัดเรียงตัวแบบ anti-periplanar แล้วไฮบริดออบิทัลจะเกิดการซ้อน
เหลื่อมได้เพื่อเกิดเป็นพันธะไพน์ได้ง่าย ดังแสดงในภาพที่ 6.17
























ภาพที่ 6.17 การจัดเรียงตัวแบบ anti-periplanar ของอัลคิลเฮไลด์
ปรับปรุงจาก: Wade, L. G. (2013). Organic Chemistry: Pearson Education, Inc.


ั
6.8.1A ความว่องไวของอลคิลเฮไลด์ต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาแบบ E2
ความว่องไวของสารตั้งต้นอัลคิลเฮไลด์ต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยา dehydro-
halogenation ที่มีกลไกการเกิดปฏิกิริยาแบบ E2 เรียงดังนี้

3° อัลคิลเฮไลด์ > 2° อัลคิลเฮไลด์ > 1° อัลคิลเฮไลด์
จะเห็นว่าลำดับความว่องไวของอัลคิลเฮไลด์นี้จะตรงข้ามกับลำดับในปฏิกิริยาแบบ SN2 โดยลำดับ
ความว่องไวของสารอัลคิลเฮไลด์ต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาแบบ E2 นี้สอดคล้องกับความเสถียรของ

สารผลิตภัณฑ์อัลคีน กล่าวคือ อัลคีนที่มีหมู่แทนที่มาเกาะที่พันธะคู่มากกว่าจะมีความเสถียร

292 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)


มากกว่า กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ หมู่อัลคิลที่มาเกาะที่พันธะคู่จะช่วยเพิ่มความเสถียรของอัลคีนได้
(รายละเอียดแสดงในหัวข้อ 6.8.1B)


ู่
❑ จำนวนหมแทนที่ของอัลคิลเฮไลด์เพิ่ม อัตราเร็วของปฏิกิริยาแบบ E2 เพิ่ม
❑ จำนวนหมู่แทนที่ที่มาเกาะรอบพันธะคู่มาก อัลคีนนั้นจะมีความเสถียรมาก


ถึงหัวข้อนี้ หลาย ๆ คนคงจะสงสัยว่าแล้วทำไม 3° อัลคิลเฮไลด์ ถึงเกิดปฏิกิริยาการขจัดแบบ E2 ได้

เร็วที่สุด ให้พิจารณาดูว่าเมื่อ 3° อัลคิลเฮไลด์เกิดปฏิกิริยาการขจัดจะให้สารผลิตภัณฑ์เป็นอัลคีนที่มี
หมู่แทนที่มากกว่า (มีหมู่ R มาเกาะที่พันธะคู่ถึง 2 หมู่) เมื่อเปรียบเทียบกับการใช้สารตั้งต้นเป็น
2° อัลคิลเฮไลด์จะมีหมู่แทนที่มาเกาะที่พนธะคู่ 1 หมู่ และหากใช้ 1° อัลคิลเฮไลด์เป็นสารตั้งต้น จะให้
ั
์
ผลิตภัณฑเป็นอัลคีนที่ไม่มีหมู่แทนที่ ดังแสดง


























เมื่อใช้ 3° อัลคิลเฮไลด์ เป็นสารตั้งต้นจะเกิดผลิตภัณฑ์ที่เสถียรที่สุด จึงทำให้เกิดปฏิกิริยาแบบ E2 ได้
อย่างรวดเร็ว ในขณะที่ 2° และ 1° อัลคิลเฮไลด์เมื่อเกิดปฏิกิริยาการขจัดแล้วจะให้ผลิตภัณฑ์
เป็นอัลคีนที่มีความเสถียรน้อยกว่า ดังนั้น กล่าวโดยสรุป คือ ปฏิกิริยา dehydrohalogenation ที่มี

กลไกการเกิดปฏิกิริยาแบบ E2 นี้จะเกิดสารผลิตภัณฑ์เป็นอัลคีนที่มีหมู่แทนที่มากกว่า


❑ ความว่องไวของอัลคิลเฮไลด์ในปฏิกิริยาแบบ E2 คือ 3° > 2° > 1°
❑ ปฏิกิริยา dehydrohalogenation ที่เกิดผ่านกลไกแบบ E2 จะเกิดสารผลิตภัณฑ์
เป็นอัลคีนที่มีหมู่แทนที่มากกว่า

อัลคิลเฮไลด์ (alkyl halide) 293


6.8.1B ความเสถียรของอัลคีน
(Stability of alkenes, Zaitsev’s rule)
จากการคำนวณพลังงานความร้อนของปฏิกิริยาการเติมไฮโดรเจน
ของอัลคีน ซึ่งจะสอดคล้องกับความเสถียรของอัลคีน กล่าวคือ ยิ่งอัลคีนที่มีหมู่แทนที่เยอะก็จะยิ่งมี

ความเสถียรมาก (ระดับพลังงานต่ำ) ความเสถียรของอัลคีนแสดงดังนี้










ความเสถียรของอัลคีนเพิ่มขึ้นตามจำนวนหมู่แทนที่ที่เพิ่มขึ้น



อัลคีนที่มีหมู่แทนที่ (หมู่ R) ที่ C=C มากจะเสถียรมากกว่าอัลคีนที่มีหมู่
แทนที่น้อยกว่า ปฏิกิริยาการขจัดที่มีการขจัดอะตอมออกไปแล้ว ได้อัลคีนที่มีหมู่แทนที่เยอะเป็นสาร

ผลิตภัณฑ์หลัก จะเรียกว่า การขจัดตามกฎของ Zaitsev
สองปัจจัยที่จะอธิบายลำดับความเสถียรของอัลคีนที่แสดงด้านบนนี้ ลำดับ
แรก คือ การที่หมู่แทนที่ที่เป็นหมู่อัลคิลซึ่งจัดเป็นหมู่ที่สามารถให้อิเล็กตรอนได้ หมู่อัลคิลนี้จะช่วยเพม
ิ่
ความหนาแน่นของอิเล็กตรอนให้กับพันธะไพน์ของอัลคีน (สาเหตุที่จำนวนหมู่อัลคิลรอบอัลคีนเพิ่ม จะ
สามารถเพมความเสถียรของอัลคีนได้นั้น คำอธิบายอาจจะซับซ้อนสำหรับรายวิชาเคมีอนทรีย์พนฐาน
ื้
ิ่
ิ
ดังนั้น อาจเข้าใจในพื้นฐานก่อนว่า จำนวนหมู่อัลคิลรอบ C=C นั้น จะสามารถเพิ่มความเสถียร
ของอัลคีนได้ แต่สำหรับผู้ที่อยากทราบในรายละเอียดสามารถศึกษาต่อได้)


❑ หมู่ R รอบ C=C เพิ่ม ความเสถียรของอัลคีลเพิ่มขึ้น


สาเหตุที่จำนวนหมู่อัลคิลรอบอัลคีนเพิ่ม จะสามารถเพิ่มความเสถียรของอัลคีนได้นั้นเป็นเพราะ

หมู่อัลคิล (-CH3) ซึ่งเป็นหมู่แทนที่ที่มาเกาะที่ C=C นั้น มีพันธะซิกมาที่สามารถซ้อนเหลื่อมเข้าไปที่

* ของอัลคีนได้ คล้าย ๆ กับการเกิดไฮเปอร์คอนจูเกชัน ที่จะช่วยให้โมเลกุลเสถียรขึ้น (ทบทวนบทที่
ั
5 เรื่อง ไฮเปอร์คอนจูเกชัน) เมื่อเกิดการซ้อนเหลื่อมของพนธะซิกมาของ C-H และ * ของ C=C ทำ
ให้พลังงานของโมเลกุลต่ำลง (เสถียรยิ่งขึ้น) แต่หากอธิบายในแง่ของระดับพลังงานของออร์บิทัล จะ
พบว่า เมื่อซิกมาออร์บิทัลของพันธะ C-H ใน CH3 ซ้อนเหลื่อม (orbital mixing) กับ * ของ C=C

ในอัลคีน จะทำให้เกิด molecular orbital อันหนึ่งพลังงานต่ำลง และอีกอันพลังงานสูงขึ้น ดังแสดง
ในภาพที่ 6.18

294 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)


เสมือนกับว่าอิเล็กตรอนในพันธะเดี่ยว ให้
อิเล็กตรอนเข้าไปใน * ของพันธะไพน ์













การซ้อนเหลื่อมของซิกมาออร์บิทัล
ของพันธะ C–H กับ * ของ C=C
ทำให้เกิด  ออร์บิทัลขึ้นมาใหม่ที่
พลังงานต่ำลง และเกิด * ออร์
บิทัลที่พลังงานสูงขึ้น

อิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะของ C–H
เติมเข้าไปใน  ออร์บิทัล ที่พลังงาน
ต่ำ ทำให้พลังงานของโมเลกุลต่ำลง


ภาพที่ 6.18 (a) โครงสร้างของ ethene และ propene ที่มีการแสดงจุดที่จะซ้อนเหลื่อมของออร์บิทัล (b)
แสดงการเกิดไฮเปอร์คอนจูเกชันของ propene และ (c) แผนภาพระดับพลังงานของออร์ทัล
เมื่อเกิดการซ้อนเหลื่อมของซิกมาออร์บิทัลของพันธะ C-H กับ * ของ C=C
ปรับปรุงจาก: Ashenhurst, J. (2020). Alkene Stability. Retrieved May 25, 2020, from https://www.masterorganicchemis-
try.com/2020/04/09/alkene-stability/#appendixone

ส่วนอีกปัจจัยหนึ่ง คือ ผลของหมู่แทนที่รอบพันะคู่ กล่าวคือ หมู่แทนที่ที่มี
จำนวนมากจะอยู่ห่างกันมากกว่าอัลคีนที่มีหมู่แทนที่น้อยกว่า เพื่อการอธิบายที่ชัดเจนขึ้นพิจารณา

ภาพที่ 6.19 ประกอบ ถ้าพิจารณาที่คาร์บอนตัวเดียวกัน อัลคีนที่มีหมู่แทนที่น้อยกว่า หมู่อัลคิลสอง
หมู่จะอยู่ห่างกันเพียง 109.5° ตามมุมพันธะของทรงสี่หน้า แต่ในอัลคีนที่มีหมู่แทนที่มาก หมู่อัลคิล
สองหมู่จะห่างกัน 120° ตามรูปร่างโมเลกุลแบบสามเหลี่ยมแบนราบ หมู่เกะกะอยู่ห่างกันมากกว่าก็จะ

มีความเสถียรกว่านั่นเอง
















ภาพที่ 6.19 แสดงความห่างของหมู่แทนที่ของอัลคีนแต่ละแบบ

อัลคิลเฮไลด์ (alkyl halide) 295


6.8.1C อิทธิพลของเบสต่อปฏิกิริยาแบบ E2
เบสเป็นอีกตัวหนึ่งที่ปรากฏอยู่ในกฎอัตราของ E2 ดังนั้น ความแรงของเบส
จึงส่งผลอย่างมากต่ออัตราเร็วของปฏิกิริยา เบสที่ใช้ในปฏิกิริยาแบบ E2 มักเป็นเบสที่แรงซึ่งมักมี
–
–
ประจุลบ เช่น OH, OR และเพื่อให้เกิดปฏิกิริยาแบบ E2 ได้ดีเบสจะต้องมีความเกะกะ สาเหตุเพราะ
หากตัวเบสมีความเกะกะ จะทำหน้าที่เพยงดึง H แต่หากเบสนั้นเป็นเบสตัวเล็กไม่เกะกะมันอาจจะทำ
ี
หน้าที่เป็นนิวคลีโอไฟล์แล้วอาจเกิดปฏิกิริยาแทนที่เป็นปฏิกิริยาแข่งขัน ซึ่งเบสที่นิยมใช้เพื่อให้
เกิดปฏิกิริยาแบบ E2 มักจะใช้ potassium tert-butoxide และ lithium diisopropylamide (LDA)
ซึ่งจัดเป็นเบสที่แรงและมีความเกะกะสูง (bulky base) มีโครงสร้างดังแสดง


เบสอินทรีย์ที่นิยมใช้ในปฏิกิริยาแบบ E2














6.8.1D อิทธิพลของตัวทำละลายต่อปฏิกิริยาแบบ E2
Polar aprotic solvent (ตัวทำละลายมีขั้วที่ไม่เกิดพันธะไฮโดรเจนระหว่าง
ตัวทำละลายด้วยกันเอง) อย่าง (CH3)2C=O จะช่วยทำให้อตราเร็วของปฏิกิริยาแบบ E2 เกิดได้เร็วขึ้น
ั
เพราะในปฏิกิริยาแบบ E2 polar aprotic solvent จะไม่ล้อมรอบเบสที่เป็นประจุลบ ทำให้เบสไม่ถูก

ตัวทำละลายล็อคไว้ ทำให้เบสมีประสิทธิภาพสูงขึ้นเกิดปฏิกิริยาได้ดีขึ้น ดังนั้น polar aprotic
solvent จึงส่งผลอย่างมากในอัตราเร็วของปฏิกิริยาแบบ E2


ตัวอย่างที่ 6.16 | การทำนายสารผลิตภัณฑ์ที่เกิดปฏิกิริยาการขจัดผ่านกลไกแบบ E2
โจทย ์ จงทำนายสารผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นของปฏิกิริยาการขจัดที่เกิดผ่านกลไกแบบ E2 ของ
ปฏิกิริยาต่อไปนี้







วิธีคิด ในข้อนี้สารตั้งต้นจะมี β ไฮโดรเจน 2 ตำแหน่ง คือ β1 และ β2 ซึ่งจะทำให้มีโอกาสเกิด
์
์
สารผลิตภัณฑ์ที่เป็นไปได้ 2 ผลิตภัณฑ โดย ผลิตภัณฑแรก จะเกิดจากการขจัด Cl และ
ออกทำให้เกิดเป็นอัลคีนที่มีหมู่แทนที่ 3 หมู่ (กำหนดเป็น
H อะตอมที่ตำแหน่ง β1
ผลิตภัณฑ์ A) ส่วนอีกผลิตภัณฑ์หนึ่งที่อาจเกิดขึ้นได้จะเกิดจากการขจัด Cl และ

296 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)


ตัวอย่างที่ 6.16 | การทำนายสารผลิตภัณฑ์ที่เกิดปฏิกิริยาการขจัดผ่านกลไกแบบ E2 (ต่อ)
ทำให้เกิดเป็นอัลคีนที่มีหมู่แทนที่ 2 หมู่ (กำหนดเป็น
ไฮโดรเจนอะตอมที่ตำแหน่ง β2
ผลิตภัณฑ์ B) ดังแสดง






















จากกฎของ Zaitsev ที่จะให้ผลิตภัณฑ์เป็นอัลคีนที่มีหมู่แทนที่มากกว่า ดังนั้น สาร

ผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยานี้ คือ สารผลิตภัณฑ์ A



ตารางที่ 6.8 จะเป็นการสรุปลักษณะและปัจจัยที่ทำให้เกิดปฏิกิริยาการขจัดผ่านกลไกแบบ E2

ตารางที่ 6.8 ลักษณะเฉพาะของปฏิกิริยาการขจัดที่เกิดผ่านกลไกแบบ E2
อัตราเร็วของปฏิกิริยา: ปฏิกิริยาอันดับ 2, Rate = k[RX][base]

จำนวนขั้นตอนในกลไก: เกิด 1 ขั้นตอน
ี
สเตอริโอเคม: H และ X ต้องอยู่ในระนาบเดียวกัน และสารผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้น
ั
เป็นอัลคีนที่มีหมู่แทนที่รอบพนธะคู่มากกว่า
ั
อัลคิลเฮไลด์ที่ใช้: อัตราเร็วของปฏิกิริยาเมื่อใช้อลคิลเฮไลด์ต่างชนิดกันเป็นดังนี้
Rate: R3CX > R2CHX > RCH2X
เบส เบสแรงและเกะกะ
Leaving group Leaving group ที่ดีทำให้ปฏิกิริยาเกิดได้เร็ว

ตัวทำละลาย Polar aprotic solvent ทำให้ปฏิกิริยาเกิดได้เร็ว

อัลคิลเฮไลด์ (alkyl halide) 297


6.8.2 กลไกแบบ E1 (unimolecular elimination)
E1 ย่อมาจาก unimolecular elimination ในที่นี้จะใช้ปฏิกิริยา dehydrohalogena-
tion ระหว่าง (CH3)3C–I กับ H2O เกิดเป็นสารผลิตภัณฑ์ (CH3)2C=CH2 เป็นตัวอย่างสาธิตและอธิบาย
ปฏิกิริยาการขจัดที่เกิดผ่านกลไกแบบ E1 ดังแสดง











กลไกการเกิดปฏิกิริยาแบบ E1 นั้นมีสองขั้นตอนหลัก ๆ คือ 1) ขั้นที่มีการหลุดออก

ของ leaving group และ 2) ขั้นในการเกิดพันธะไพน์ รายละเอียดดังแสดงในภาพที่ 6.20 โดยในขั้น
แรก (step [1]) พันธะ C–I จะแตกพันธะออกแบบ heterolysis เกิดเป็นสารคาร์โบแคทไอออน ขั้น
แรกนี้เหมือนในกลไกแบบ SN1 ขั้นแตกพันธะจะช้าที่สุด ดังนั้น อัตราเร็วของปฏิกิริยานี้จึงขึ้นอยู่กับ
สารตั้งต้นอัลคิลเฮไลด์เพียงชนิดเดียว เขียนเป็นกฎอัตราได้เป็น

E1 rate = k[(CH3)3C– I]
-
หลังจากที่เกิดเป็นคาร์โบแคทไอออนใน step [1] แล้ว ในขั้นถัดมา (step [2]) เบส (H2O หรือ I) จะ
มาดึงโปรตอนของคาร์บอนที่อยู่ถัดจากคาร์บอนที่ติดประจุบวกหรือ β คาร์บอนนั่นเอง อิเล็กตรอนที่

อยู่ในพันธะ C–H จะใช้ในการสร้างพันธะไพน์ที่เกิดขึ้นมาใหม่ เขียนลูกศรจากพันธะ C–H ไปที่พันธะ
C –C เกิดเป็นสารผลิตภัณฑ์ (CH3)2C=CH2
+

Mechanism | กลไกการเกิดปฏิกิริยาการขจัดของ tert-butyl iodide ผ่าน E1

Step [1] การแตกพันธะของ C–I










Step [2] การสลายพันธะ C–H และสร้างพันธะไพน์ C–C ขึ้นมาใหม่










ภาพที่ 6.20 กลไกการเกิดปฏิกิริยาการขจัดของ tert-butyl iodide ผ่าน E1
ปรับปรุงจาก: Smith, J. (2010). Organic Chemistry: McGraw-Hill Education.

298 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)


ทั้งกลไกแบบ E1 และ E2 มีจำนวนพันธะที่แตกและสร้างขึ้นใหม่เท่ากันแต่ต่างกันที่
ขั้นตอนการเกิดและเวลาที่เกิด กล่าวคือ E1 จะเกิดการสลายพันธะ C–X เกิดเป็นคาร์โบแคทไอออน
ั
ก่อน แล้วจึงเกิดการเสียโปรตอนเกิดเป็นผลิตภัณฑ์ แต่ E2 ขั้นสลายพันธะและสร้างพนธะไพน์เกิดขึ้น
พร้อมกัน


E1 : leaving group จะหลุดออกไปก่อน แล้ว H ของ β คาร์บอนจึงถูกดึงออก ปฏิกิริยาเกิดสอง

ขั้นตอน
E2 : leaving group หลุดออกในขณะเดียวกันที่ H ของ β คาร์บอนถูกดึงออก ปฏิกิริยาเกิดขึ้น
ในขั้นตอนเดียว





























การดำเนินไปของปฏิกิริยา

ภาพที่ 6.21 แผนภาพพลังงานของปฏิกิริยาการขจัดระหว่าง (CH3)3C–I กับ H2O


จากกลไกการเกิดปฏิกิริยาแบบ E1 จะสอดคล้องกับแผนภาพพลังงานของปฏิกิริยาการขจัด
ระหว่าง (CH3)3C–I กับ H2O ที่แสดงในภาพที่ 6.21 ที่เนินพลังงานลูกแรก (Ea1) จะมีพลังงานสูงที่สุด
เพราะเป็นขั้นกำหนดอัตรา ในขั้นแรกนี้จะเป็นปฏิกิริยาดูดพลังงานเพราะต้องใช้พลังงานในการสลาย

พนธะ C– I ส่วนในขั้นที่ 2 ที่มีเนินพลังงานลูกที่ 2 (Ea2) โดยรวมแล้วเป็นปฏิกิริยาคายพลังงานเพราะ
ั
มีการสร้างพันธะใหม่จำนวน 2 พันธะและมีการสลายพันธะ 1 พันธะ

อัลคิลเฮไลด์ (alkyl halide) 299


ั
6.8.2A ความว่องไวของอลคิลเฮไลด์ต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาแบบ E1
ความว่องไวของสารตั้งต้นอัลคิลเฮไลด์ต่อการเกิดปฏิกิริยาการขจัดแบบ E1
นี้จะเหมือนในกลไกแบบ SN1 เพราะในกลไกการเกิดปฏิกิริยามีการเกิดคาร์โบแคทไอออนเกิดขึ้น
อย่างที่กล่าวไปยิ่งคาร์โบแคทไอออนเสถียร อินเตอร์มีเดียทเสถียรส่งผลให้ปฏิกิริยาเกิดได้ดีเหมือนใน

กลไกแบบ SN1

อัตราเร็วของปฏิกิริยา E1 เพิ่มขึ้น























ความเสถียรของคาร์โบแคทไอออนเพิ่มขึ้น



6.8.2B อิทธิพลของเบสและตัวทำละลายต่อปฏิกิริยาแบบ E1
จากกฎอัตราของ E1 ไม่มีเบสแสดงอยู่ในกฎอัตรา ดังนั้น เบสที่อ่อนจึง

สนับสนุนให้เกิดแบบ E1

-
-
❑ เบสที่แรงอย่าง OR, OH จะเหนี่ยวนำให้เกิดผ่านกลไกแบบ E2 แต่เบสอ่อนอย่าง ROH
และ H2O จะทำให้เกิดผ่านกลไกแบบ E1

ส่วนตัวทำละลายที่สนับสนุนให้เกิดปฏิกิริยาแบบ E1 ได้ดีขึ้น คือ polar
protic solvent (ตัวทำละลายมีขั้วและมีไฮโดรเจนเชื่อมกับอะตอมที่มีค่า EN สูง เช่น CH3CH2OH,

H2O เป็นต้น) เพราะตัวทำละลาย polar protic จะล้อมรอบคาร์โบแคทไอออนเพื่อเพิ่มความเสถียร
ของประจุบวกของคาร์โบแคทไอออน เมื่อคาร์โบแคทไอออนเสถียรก็จะส่งเสริมให้ปฏิกิริยาเกิดได้ดี
ส่วนไฮโดรเจนของ polar protic solvent จะล้อมรอบตัว leaving group ไว้ ดังนั้น ตัวทำละลาย

polar protic จะสนับสนุนให้เกิดแบบ E1 ได้ดีขึ้น

300 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)


6.8.2C การเลือกเกิดสารผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาแบบ E1
ปฏิกิริยาการขจัดที่เกิดแบบ E1 นี้ จะเกิดสารผลิตภัณฑ์เป็นอัลคีนที่มีหมู่
แทนที่มากกว่าตามกฎของ Zaitsev (หมู่แทนที่รอบพันธะคู่มาก ผลิตภัณฑ์นั้นเสถียรมาก) เหมือนดัง
ปฏิกิริยาแบบ E2 ยกตัวอย่างเช่น ปฏิกิริยาการขจัดแบบ E1 ของ 1-bromo-1-methylcyclopen-

์
tane ที่มี β คาร์บอนอยู่สองชนิดที่แตกต่างกัน ซึ่งเมื่อเกิดการขจัด HBr ออกมาจะได้สารผลิตภัณฑที่
เป็นไปได้สองผลิตภัณฑ์ คือ A และ B แต่จะได้สารผลิตภัณฑ์ A เป็นสารผลิตภัณฑ์หลัก (สาร
ผลิตภัณฑ์ที่เกิดมากที่สุด) เพราะสาร A มีหมู่แทนที่เกาะที่อัลคีนมากกว่า B ดังแสดง













ตัวอย่างที่ 6.17 | การทำนายสารผลิตภัณฑ์ที่เกิดปฏิกิริยาการขจัดผ่านกลไกแบบ E1
โจทย ์ จงทำนายสารผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นของปฏิกิริยาการขจัดที่เกิดผ่านกลไกแบบ E1 ของ

ปฏิกิริยาต่อไปนี้







วิธีคิด อันดับแรกให้พยายามหา β ไฮโดรเจน ในแต่ละโมเลกุลให้พบก่อน แล้วพยายามขจัด H
และ X ออกจากโมเลกุล โดยเมื่อขจัดแล้วจะต้องได้สารผลิตภัณฑ์ที่เป็นอัลคีนที่มีหมู่
แทนที่มากกว่า










ไฮโดรเจน

b. ในข้อ b นั้น จะพบว่ามี β ไฮโดรเจน อยู่ถึง 3 ตำแหน่ง คือ β1 β2 และβ3
แต่หากทำการขจัด β ไฮโดรเจน ที่ตำแหน่งที่ 1 และ 3 ออกไป จะทำให้เกิดสาร

ผลิตภัณฑ์ที่ไม่เสถียร (หมู่แทนที่รอบพันธะคู่น้อยกว่า) แต่หากขจัด β ไฮโดรเจน
ตำแหน่งที่ 2 ออกไป จะได้สารผลิตภัณฑ์เป็น tetrasubstituted alkene (หมู่แทนที่ 4

หมู่ รอบพันธะคู่)

อัลคิลเฮไลด์ (alkyl halide) 301


ตัวอย่างที่ 6.17 | การทำนายสารผลิตภัณฑ์ที่เกิดปฏิกิริยาการขจัดผ่านกลไกแบบ E1 (ต่อ)



















การสรุปลักษณะเฉพาะของปฏิกิริยาการขจัดที่เกิดผ่านกลไกแบบ E1 แสดงในตารางที่ 6.9

ตารางที่ 6.9 ลักษณะเฉพาะของปฏิกิริยาการขจัดที่เกิดผ่านกลไกแบบ E1
อัตราเร็วของปฏิกิริยา: ปฏิกิริยาอันดับ 1, Rate = k[RX]

จำนวนขั้นตอนในกลไก: เกิด 2 ขั้นตอน
สเตอริโอเคม: H และ X ต้องอยู่ในระนาบเดียวกัน และสารผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้น
ี
ั
เป็นอัลคีนที่มีหมู่แทนที่รอบพนธะคู่มากกว่า
อัลคิลเฮไลด์ที่ใช้: อัตราเร็วของปฏิกิริยาเมื่อใช้อลคิลเฮไลด์ต่างชนิดกันเป็นดังนี้
ั
Rate: R3CX > R2CHX > RCH2X
เบส เบสอ่อน
Leaving group Leaving group ที่ดีทำให้ปฏิกิริยาเกิดได้เร็ว

ตัวทำละลาย Polar protic solvent ทำให้ปฏิกิริยาเกิดได้เร็ว



6.9 การแข่งขันกันระหว่าง SN1 และ E1
ทั้งกลไกแบบ E1 และ SN1 จัดเป็นปฏิกิริยาแข่งขันซึ่งกันและกัน กล่าวคือ หากตั้งใจจะทำ
ปฏิกิริยาแบบ E1 แต่จะมีสารผลิตภัณฑ์จาก S N1 รวมอยู่ด้วย ยกตัวอย่างเช่น ปฏิกิริยาระหว่าง

(CH3)3CBr กับน้ำ โดยในขั้นตอนแรกจะมีกลไกเหมือนกัน คือการสลายพันธะ C–X แล้วเกิดเป็นคาร์โบ
แคทไออน (ภาพที่ 6.22, step [1]) และหากพิจารณาสภาวะปฏิกิริยาของทั้ง E1 และ SN1 จะเห็นว่า
มีสภาวะของปฏิกิริยาเหมือนกัน คือ เกิดกับสารตั้งต้นชนิด 3° อัลคิลเฮไลด์ได้ดี ปฏิกิริยาใช้กับเบส
หรือนิวคลีโอไฟล์ที่อ่อน เป็นต้น ปัจจัยต่าง ๆ ที่ช่วยให้เกิด SN1 ได้ดีก็จะช่วยให้เกิด E1 ได้ดีด้วย

ดังนั้น เมื่อทำการตั้งปฏิกิริยาที่ใช้ 3° อัลคิลเฮไลด์กับเบสอ่อนหรือนิวคลีโอไฟล์ที่อ่อน (เบสกับนิวคลีโอ
ไฟล์ความแรงจะพิจารณาเหมือนกันแต่หน้าที่แตกต่างกัน) ทำปฏิกิริยาภายใต้สภาวะเดียวกันนี้ ทั้งสอง
ปฏิกิริยา (E1 และ SN1) จะเกิดเป็นปฏิกิริยาแข่งขัน ทำให้เกิดเป็นสารผลิตภัณฑ์สองชนิด คือ

ผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากปฏิกิริยาการขจัด (CH3)2C=CH2 [E1] และสารผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากปฏิกิริยาแทนที่

302 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)


์
(CH3)3C–OH [SN1] เป็นสารผสมกันอยู่ในปฏิกิริยา รายละเอียดของกลไกการเกิดสารผลิตภัณฑแต่ละ
ตัวดังแสดงในภาพที่ 6.22

Mechanism | กลไกการเกิดปฏิกิริยาแข่งขันระหว่าง SN1 และ E1

Step [1] การแตกพันธะของ C–Br










Step [2] ปฏิกิริยาแขงขันกันระหว่าง SN1 [2a] และ E1 [2b]
่



















ภาพที่ 6.22 กลไกการเกิดปฏิกิริยาแข่งขันระหว่าง SN1 และ E1

เนื่องด้วยปฏิกิริยาแบบ E1 นี้มักเกิดปฏิกิริยาแข่งขัน ทำให้ได้สารผลิตภัณฑ์มากกว่า 1 ชนิด จึงไมค่อย
่
นิยมใช้เตรียมอัลคีน แต่มักใช้ปฏิกิริยาแบบ E2 มากกว่า


6.10 การพิจารณาปฏิกิริยาการขจัดเกิดผ่านกลไกแบบ E1 หรือ E2

สารผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาการขจัดไม่ว่าจะเกิดผ่านกลไกแบบ E1 หรือ E2 จะให้สาร
ผลิตภัณฑ์สุดท้ายออกมาเหมือนกัน คือ อัลคีนที่มีหมู่แทนที่มากกว่า ในการตัดสินว่าปฏิกิริยาที่เห็นจะ

เกิดผ่านกลไกแบบใดค่อนข้างมีความสำคัญเพราะ หากเกิดผ่าน E1 ปฏิกิริยานั้นอาจมี by-product
(ผลิตภัณฑ์ที่ไม่ต้องการ แต่เกิดขึ้นในปฏิกิริยา) เกิดขึ้นมาก
สารตั้งต้นที่ใช้ในปฏิกิริยาการขจัดทั้งกลไกแบบ E1 และ E2 นั้น มีอัตราเร็วเพิ่มขึ้น เมื่อ
จำนวนหมู่แทนที่รอบคาร์บอนอะตอมที่ติดกับ leaving group เพิ่มจำนวนขึ้น ดังนั้น อาจใช้สารตั้งต้น
ตัดสินไม่ได้ว่ากลไกเกิดผ่านแบบใด (3˚ อัลคิลเฮไลด์ สนับสนุนให้เกิดปฏิกิริยาการขจัดทั้งแบบ E1

และ E2) ดังนั้นเหลือปัจจัยเดียวที่ใช้ได้ คือ เบส

อัลคิลเฮไลด์ (alkyl halide) 303


❑ เบสแรงและเกะกะ จะทำให้เกิดปฏิกิริยาการขจัดผ่านกลไกแบบ E2 ได้ดี แต่หากใช้เบส
อ่อนปฏิกิริยาเกิดผ่านกลไกแบบ E1 ได้ดี

ตารางที่ 6.10 จะแสดงความแตกต่างของปัจจัยที่ทำให้เกิดปฏิกิริยาแบบ E1 และ E2

ตารางที่ 6.10 สรุปปัจจัยและลักษณะของปฏิกิริยาการขจัดแบบ E1 และ E2

E1 E2
ี่
ปัจจัยทมีผลต่อการ
เกิดปฏิกิริยา

ความแรงของเบส เบสอ่อน เบสแรง (เกะกะ)
สารตั้งต้น 3° > 2° > 1° 3° > 2° > 1°

ตัวทำละลาย Polar protic solvent Polar aprotic solvent
ลักษณะของปฏิกิริยา

kinetic ปฏิกิริยาอันดับหนึ่ง, k[RX] ปฏิกิริยาอันดับสอง, k[RX][base]
สารผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้น เกิดอัลคีนที่มีหมู่แทนที่มากกว่า เกิดอัลคีนที่มีหมู่แทนที่มากกว่า

(ตามกฎของ Zaitsev) (ตามกฎของ Zaitsev)

stereochemistry - H และ X อยู่ anti-periplanar
ปรับปรุงจาก: Wade, L. G. (2013). Organic Chemistry: Pearson Education, Inc.


ตัวอย่างที่ 6.18 | การพิจารณาปฏิกิริยาเกิดผ่านกลไกแบบ E1 หรือ E2
โจทย ์ พิจารณาปฏิกิริยาต่อไปนี้ แล้วระบุว่าปฏิกิริยาควรเกิดผ่านกลไกแบบ E1 หรือ E2














วิธีคิด หากต้องการพิจารณาความแตกต่างของปฏิกิริยาการขจัดว่าเกิดผ่าน E1 หรือ E2 ให้
-
-
พิจารณาเบสที่ใช้ ว่าเป็นเบสที่แรงหรืออ่อน หากใช้เบสแรง เช่น OH, OR เกิดแบบ
E2 แต่หากใช้เบสออน เช่น H2O, ROH เกิดแบบ E1
่

304 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)


ตัวอย่างที่ 6.18 | การพิจารณาปฏิกิริยาเกิดผ่านกลไกแบบ E1 หรือ E2 (ต่อ)




เบสแรง (ประจุลบ)
เกิดผ่าน E2






เบสอ่อน (โมเลกุลเป็นกลาง)
เกิดผ่าน E1






เบสอ่อน (โมเลกุลเป็นกลาง)
เกิดผ่าน E1



6.11 การทำนายปฏิกิริยาเกิดผ่านกลไกแบบ SN1 SN2 E1 E2
ในหัวข้อก่อนหน้านี้เราเรียนรู้การแยกความแตกต่างของกลไกแบบ SN1 กับ SN2 และความ

แตกต่างระหว่าง E1 และ E2 ออกจากกัน แต่หากพิจารณาปฏิกิริยาทั้ง 4 แบบ จะมีความซับซ้อนมาก
ขึ้น อย่างไรก็ตามหากพิจารณาทีละขั้นตอน การทำนายชนิดของปฏิกิริยาของอัลคิลเฮไลด์นี้จะต้อง
สำเร็จอย่างแน่นอน หลักการพิจารณามีสองขั้นตอนใหญ่คือ

[1] พิจารณาดูว่าสารตั้งต้นเป็นอัลคิลเฮไลด์ชนิดใด 3° , 2° หรือ 1°
[2] พิจารณาเบสหรือนิวคลีโอไฟล์ที่กำหนดให้มาเป็น แบบอ่อน แบบแรง หรือเกะกะ
เมื่อพิจารณาทั้งชนิดของอัลคิลเฮไลด์และเบสเรียบร้อยแล้ว ให้พิจารณาตามแต่ละกรณีดัง
แสดงในตารางที่ 6.11 โดยสามารถดูตัวอย่างการทำนายชนิดของกลไกการเกิดปฏิกิริยาผ่านการใช้

ตารางที่ 6.11 ได้จากตัวอย่างที่ 6.19-6.21 และในตารางที่ 6.12 จะเป็นตารางสรุปจากตารางที่ 6.11
อีกทีสามารถใช้พิจารณาประกอบตัวอย่างได้

อัลคิลเฮไลด์ (alkyl halide) 305


ตารางที่ 6.11 กรณีต่างๆ สำหรับอัลคิลเฮไลด์แต่ละชนิดในการเกิดปฏิกิริยาแบบ SN1 SN2 E1 E2
กรณีที่ 1 กรณีที่สารตั้งต้นเป็น 1° อัลคิลเฮไลด์

❑ ใช้นิวคลีโอไฟล์ที่แรง ✓ เกิดแบบ SN2 ได้ดี
–
–
( OH, OEt) ✓ เหตุผล :1° อัลคิลเฮไลด์ เป็นสารตั้งต้นที่ reactive กับนิวคลีโอไฟล์
เพราะมีความเกะกะน้อยนิวคลีโอไฟล์วิ่งเข้าชนได้ง่าย
ตัวอย่าง:










❑ ใช้เบสที่แรง ✓ เกิดแบบ E2
และเกะกะ ✓ เหตุผล : เพราะเบสที่แรงและเกะกะไม่สามารถเป็นนิวคลีโอไฟล์ได้
K O C(CH3)3, DBU จึงทำตัวเป็นเบส
+ –
ตัวอย่าง:











กรณีที่ 2
❑ กรณีที่สารตั้งต้นเป็น 3° อัลคิลเฮไลด์
❑ ใช้เบสหรือนิวคลีโอไฟล์ ✓ เกิดผลิตภัณฑ์ทั้ง E1 กับ SN1 ผสมกันอยู่
ที่อ่อน ✓ เหตุผล : เบสหรือนิวคลีโอไฟล์ที่อ่อนสนับสนุนทั้ง E1 กับ SN1
ตัวอย่าง:








❑ ใช้เบสที่แรง ✓ เกิดแบบ E2
✓ เหตุผล : เบสหรือนิวคลีโอไฟล์ที่แรงสนับสนุน E2 กับ SN2 แต่ 3°
อัลคิลเฮไลด์มีความเกะกะสูงจึงไม่เกิดแบบ SN2 ดังนั้นจึงเกิดแค่ E2
ตัวอย่าง:

306 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)


ตารางที่ 6.11 กรณีต่างๆ สำหรับอัลคิลเฮไลด์แต่ละชนิดในการเกิดปฏิกิริยาแบบ S N1 S N2 E1 E2 (ต่อ)

กรณีที่ 3 กรณีที่สารตั้งต้นเป็น 2° อัลคิลเฮไลด์

❑ ใช้เบสและนิวคลีโอไฟล์ ✓ เกิดผลิตภัณฑ์ทั้ง E2 กับ SN2 ผสมกันอยู่
ที่แรง ✓ เหตุผล : เบสที่แรงก็เป็นนิวคลีโอไฟล์ที่แรงด้วยจึงทำให้เกิดทั้ง SN2
และ E2
ตัวอย่าง:










❑ ใช้เบสที่แรงและเกะกะ ✓ เกิดแค่ E2
✓ เหตุผล : เบสที่เกะกะไม่สามารถเป็นนิวคลีโอไฟล์ได้ จึงเกิดแค่ E2
ตัวอย่าง:











❑ ใช้เบสและนิวคลีโอไฟล์ ✓ เกิดผลิตภัณฑ์ทั้ง E1 กับ SN1 ผสมกันอยู่
ที่อ่อน ✓ เหตุผล : เบสหรือนิวคลีโอไฟล์ที่อ่อนสนับสนุนทั้ง E1 กับ SN1
ตัวอย่าง:










ปรับปรุงจาก: Smith, J. (2010). Organic Chemistry: McGraw-Hill Education.

อัลคิลเฮไลด์ (alkyl halide) 307


ตารางที่ 6.12 สรุปสภาวะการเกิดปฏิกิริยาแต่ละชนิด
Summary
ชนิดของอัลคิลเฮไลด์ สภาวะปฏิกิริยา กลไก

1° อัลคิลเฮไลด์ นิวคลีโอไฟล์แรง → SN2
เบสแรงและเกะกะ → E2
2° อัลคิลเฮไลด์ เบสและนิวคลีโอไฟล์ที่แรง → SN2 + E2

เบสแรงและเกะกะ → E2
เบสและนิวคลีโอไฟล์ที่อ่อน → SN1 + E1
3° อัลคิลเฮไลด์ เบสและนิวคลีโอไฟล์ที่อ่อน → SN1 + E1

เบสแรง → E2


ตัวอย่างที่ 6.19 | การทำนายปฏิกิริยาเกิดผ่านกลไกแบบใด
โจทย ์ จงทำนายชนิดของกลไกของปฏิกิริยาต่อไปนี้ พร้อมทั้งแสดงกลไกการเกิดปฏิกิริยาที่
เกิดขึ้นด้วย






วิธีคิด ในกรณีนี้สารตั้งต้นเป็น 1° อัลคิลเฮไลด์ (พิจารณาตารางที่ 6.11 หรือ 6.12) สารตั้งต้น
นี้เกิดผ่านกลไกต้องเป็นแบบอันดับสอง กล่าวคือ กลไกที่ลงท้ายด้วย 2 ปฏิกิริยานี้ใช้
–
นิวคลีโอไฟล์ที่แรงและมีขนาดเล็กคือ CH3O
ดังนั้นจึงต้องเป็นปฏิกิริยาแทนที่แบบ SN2 ผลิตภัณฑ์จะได้ดังแสดง

308 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)


ตัวอย่างที่ 6.20 | การทำนายปฏิกิริยาเกิดผ่านกลไกแบบใด
โจทย ์ จงทำนายชนิดของกลไกของปฏิกิริยาต่อไปนี้






วิธีคิด ในกรณีนี้สารตั้งต้นเป็น 3° อัลคิลเฮไลด์ เพราะฉะนั้นกลไกต้องเป็นแบบปฏิกิริยาอันดับ

หนึ่ง กล่าวคือ กลไกที่ลงท้ายด้วยเลข 1 ปฏิกิริยานี้ใช้เบสหรือนิวคลีโอไฟล์ที่อ่อน คือ
CH3OH สาร CH3OH จะเข้าชนที่คาร์โบแคทไอออนหลังจากที่ leaving group (SN1)
หลุดออก และ CH3OH อาจจะดึงโปรตอนเกิดเป็นอัลคีน (E1) ดังนั้น ปฏิกิริยานี้จะได้

ผลิตภัณฑ์ทั้ง SN1 และ E1 ดังแสดง

อัลคิลเฮไลด์ (alkyl halide) 309


ตัวอย่างที่ 6.21 | การทำนายปฏิกิริยาเกิดผ่านกลไกแบบใด
โจทย ์ จงทำนายชนิดของกลไกของปฏิกิริยาต่อไปนี้






วิธีคิด ในกรณีนี้สารตั้งต้นเป็น 1° อัลคิลเฮไลด์ Cl หลุดได้ยากเพราะ 1° คาร์โบแคทไอออนไม่
เสถียร บางคนอาจคิดว่าต้องเป็นปฏิกิริยาอันดับสอง แต่ถ้าสังเกตดี ๆ จะมี AgNO3 อยู่
+
ด้วย Ag จะดึง Cl ออก เกิดเป็น AgCl ตกตะกอน เสมือนเป็นการดึง Cl ออกจากอัลคิล
คลอไรด์เกิดเป็น 1° คาร์โบแคทไอออน

อย่างที่กล่าวไปปฏิกิริยานี้เกิดผ่าน 1° คาร์โบแคทไอออนซึ่งไม่เสถียรจะเกิด H-shift ทำ
ให้เกิดเป็น 3° คาร์โบแคทไอออนที่เสถียรกว่า สารต้งต้นจะกลายเป็นเสมือน 3° อัลคิล
เฮไลด์










ปฏิกิริยานี้ใช้เบสหรือนิวคลีโอไฟล์ที่อ่อน คือ CH3CH2OH จะทำหน้าที่ทั้งชนที่คาร์โบ-
แคทไอออน (SN1) และทั้งดึงโปรตอนเกิดเป็นอัลคีน (E1) ดังนั้น ปฏิกิริยานี้จะได้
ผลิตภัณฑ์ทั้ง SN1 และ E1 ดังแสดง

310 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)


ตัวอย่างที่ 6.21 | การทำนายปฏิกิริยาเกิดผ่านกลไกแบบใด (ต่อ)

อัลคิลเฮไลด์ (alkyl halide) 311


6.12 การเตรียมอัลคิลเฮไลด์
(Preparation of alkyl halides)

ปฏิกิริยาต่าง ๆ ที่จะกล่าวถึงในหัวข้อนี้จะเป็นปฏิกิริยาที่ใช้ในการสังเคราะห์อัลคิลเฮไลด์ โดย
ในแต่ละปฏิกิริยาอาจจะมีการแสดงกลไกการเกิดปฏิกิริยาให้เห็นว่า ในแต่ละขั้นตอนที่จะเปลี่ยนจาก
สารตั้งต้นมาเป็นผลิตภัณฑ์เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างไร อย่างไรก็ตามบางปฏิกิริยาจะเกี่ยวเนื่องกับ
บทเรียนถัดไป อาจต้องยกไปกล่าวในบทนั้น ๆ


6.12.1 ปฏิกิริยาฮาโลจิเนชันของมีเทน
(Halogenation of methane)
ปฏิกิริยาฮาโลจิเนชัน เป็นปฏิกิริยาที่มักใช้ในการสังเคราะห์อัลคิลเฮไลด์ โดยเป็น

ปฏิกิริยาการเติมอะตอมของธาตุฮาโลเจนลงไปในโมเลกุลของอัลเคน โดยมีแสงเป็นตัวกระตุ้น สมการ
ทั่วไปของปฏิกิริยาฮาโลจิเนชันดังแสดง








ปฏิกิริยาฮาโลจิเนชันของมีเทน คือ ปฏิกิริยาระหว่างมีเทน (CH4) กับฮาโลเจน (X2)
โดยมีแสง (hν) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา จะได้สารผลิตภัณฑ์เป็น methyl halide ปฏิกิริยานี้เหมือนเป็น
การแทนที่ H ของมีเทนด้วยอะตอมของหมู่ฮาโลเจน ตัวฮาโลเจนที่นิยมใช้เป็นรีเอเจนต์เข้าทำปฏิกิริยา
ได้แก่ Cl2 และ Br2 เนื่องจาก F2 จะเกิดปฏิกิริยารวดเร็วและรุนแรงเกินไป ส่วน I2 มักเกิดปฏิกิริยาช้า

เกินไป













ตัวอย่างปฏิกิริยาการแทนที่ฮาโลเจนของมีเทนเป็นปฏิกิริยาระหว่าง methane (CH4) กับ Cl2 โดยมี

แสงเป็นตัวกระตุ้นได้ chloromethane และ HCl เป็นสารผลิตภัณฑ์ดังแสดง

312 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)


6.12.2 ลักษณะทั่วไปของกลไกการเกิดปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับแรดิคัล
(General features of radical reaction)
หัวข้อนี้ถูกนำมาไว้ก่อนจะอธิบายกลไกการเกิดปฏิกิริยาฮาโลจิเนชันของมีเทนเพราะ
กลไกที่เกิดขึ้นจะเกี่ยวข้องกับแรดิคัล ซึ่งการเขียนลูกศรและลักษณะของกลไกจะแตกต่างจากปฏิกิริยา

แทนที่และปฏิกิริยาการขจัดโดยสิ้นเชิง อันที่จริงได้กล่าวไว้คร่าว ๆ เกี่ยวกับ แรดิคัล (radical) ไว้ใน
บทที่ 5 มาบ้างแล้ว แต่ในหัวข้อนี้จะลงลึกในรายละเอียด

แรดิคัล คือ อะตอมหรือโมเลกุลที่มีอิเล็กตรอนเดี่ยว (unpaired electron) เกิดขึ้นจากการแตก

พันธะแบบ homolysis แรดิคัลมักพบเป็นอินเตอร์มีเดียทที่มีความว่องไวสูงในกลไกการ
เกิดปฏิกิริยา



ใน p ออร์บิทัลที่ว่าง
มี อิเล็กตรอนเดี่ยวอยู่







ภาพที่ 6.23 การสลายพันธะแบบ homolysis เกิดเป็นคาร์บอนแรดิคัล และโครงสร้างของ
คาร์บอนแรดิคัล

แรดิคัลจะเกิดขึ้นจากการกระตุ้นด้วยแสงหรือความร้อน หรือบางปฏิกิริยาอาจต้องใช้ radical

initiator (ตัวเหนี่ยวนำให้เกิดแรดิคัล) เช่น peroxide, RO-OR มักถูกใช้เป็น radical initiator เพอ
ื่
เหนี่ยวนำให้ปฏิกิริยาเกิดผ่านแรดิคัล เนื่องจากแรดิคัลเกี่ยวข้องกับอิเล็กตรอนเดี่ยวลูกศรที่ใช้ในการ
อธิบายกลไกการเกิดปฏิกิริยาจึงเป็นลูกศรครึ่งหัว ( ) หากคาร์บอนอะตอมใด ๆ มีอิเล็กตรอนเดี่ยว

จะเรียกว่า คาร์บอนแรดิคัล คาร์บอนแรดิคัลแบ่งเป็น 1˚, 2˚ และ 3˚ คาร์บอนแรดิคัล โดยความ
เสถียรของคาร์บอนแรดิคัลแต่ละชนิด เริ่มจาก 3˚ คาร์บอนแรดิคัลจะมีความเสถียรมากที่สุด
รองลงมาคือ 2˚ คาร์บอนแรดิคัล, 1˚ คาร์บอนแรดิคัล และ methyl แรดิคัล ตามลำดับ ดังที่กล่าวไว้
ในหัวข้อ 5.6.4A


6.12.2A ปฏิกิริยาทั่วไปของแรดิคัล
ั
แรดิคัลจะทำปฏิกิริยาใน 2 รูปแบบ คือ ทำปฏิกิริยากับพนธะซิกมา ส่วน
อีกอันหนึ่งคือ ทำการเติมเข้าไปที่พันธะไพน์


[1] ปฏิกิริยาของแรดิคัล X· กับพันธะ C–H

แรดิคัล X· จะทำการดึง H จากพันธะซิกมาของ C–H เกิดเป็น HX และ

คาร์บอนแรดิคัล โดยอิเล็กตรอนหนึ่งตัวในพันธะ C–H จะนำไปสร้างพันธะกับอีกอิเล็กตรอนของ X

อัลคิลเฮไลด์ (alkyl halide) 313


จนได้เป็น 2 อิเล็กตรอน (2 อิเล็กตรอน เท่ากับ 1 พันธะ) ส่วนอิเล็กตรอนที่เหลืออีก 1 ตัว จะอยู่บน
คาร์บอนอะตอม ทำให้เกิดเป็นแรดิคัลตัวใหม่คือ คาร์บอนแรดิคัล ดังแสดง

–
1 e จากแรดิคัล
–
1 e จากพันธะ C–X









[2] ปฏิกิริยาของแรดิคัล X· กับพันธะ C=C
แรดิคัล X· จะทำการเติมเข้าไปที่พันธะไพน์ของ C=C โดยอิเล็กตรอนหนึ่ง

ี
ื่
ในพันธะไพน์จะถูกใช้เพอสร้างพันธะใหม่กับ X เกิดเป็นพันธะ C–X ส่วนอิเล็กตรอนที่เหลืออกหนึ่งตัว
ในพันธะไพน์ จะเคลื่อนเข้าไปที่คาร์บอนอะตอมข้างเคียง เกิดเป็นคาร์บอนแรดิคัลใหม่เกิดขึ้น


–
1 e จากแรดิคัล
–
1 e จากพันธะไพน ์






6.12.2B แรดิคัลสองตัวทำปฏิกิริยากัน
หากมีแรดิคัลสองตัวมาเจอกัน มันจะทำปฏิกิริยากันอย่างรวดเร็วเพื่อสร้าง

พันธะซิกมาขึ้นมาใหม่ โดยการแชร์อิเล็กตรอนอย่างละหนึ่งตัว






–
e อย่างละ 1 ตัว มาจากแต่ละแรดิคัล



ตัวอย่างที่ 6.22 | การทำนายผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาของแรดิคัล
โจทย ์ จงทำนายสารผลิตภัณฑ์และเขียนลูกศรแสดงการเกิดสารผลิตภัณฑ์นั้น เมื่อสารที่แสดง

ต่อไปนี้ ทำปฏิกิริยากับ Cl·

314 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)


ตัวอย่างที่ 6.22 | การทำนายผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาของแรดิคัล (ต่อ)

วิธีคิด





















6.12.3 กลไกการเกิดปฏิกิริยาฮาโลจิเนชันของมีเทน
กลไกการเกิดปฏิกิริยาคลอริเนชันของมีเทนแสดงในภาพที่ 6.24 กลไกนี้แบ่งออกได้
เป็นสามส่วนหลัก คือ ส่วนที่เป็น chain initiation, propagation และ chain termination โดยจะ

อธิบายที่ละส่วนดังนี้ ในส่วนของ chain initiation จะเกิดการสลายพันธะแบบ homolytic
cleavage โดยมีแสงเป็นตัวกระตุ้นได้คลอรีนแรดิคัลสองอะตอม (step [1], ภาพที่ 6.24) ในส่วนของ
propagation ใน step [2] คลอรีนแรดิคัลที่เกิดขึ้นจาก step [1] จะไปดึง H ออกจาก CH4 ทำให้
เกิดเป็น HCl และ methyl แรดิคัล (·CH3) methyl แรดิคัล จะไปดึง Cl อะตอมออกจาก Cl2 ทำให้

เกิด เป็น methylchloride และ คลอรีนแรดิคัล (step [3], ภาพที่ 6.24) คลอรีนแรดิคัลที่เกิดขึ้นใน
step [3] นี้จะถูกวนกลับมาใช้ใหม่ใน step [2] ในส่วนสุดท้าย คือ chain termination ซึ่งเป็นขั้น
หยุดปฏิกิริยา ใน step [4] อาจมีแรดิคัลสปีชีส์ใด ๆ เข้ามาเชื่อมพันธะ เพื่อขจัดแรดิคัลสปีชีส์ออกจาก

ปฏิกิริยาทำให้ปฏิกิริยาหยุดลง [4a]–[4c] เช่น ปฏิกิริยาระหว่าง methyl radical และ คลอรีนแรดิ
คัลจะมาชนกันสร้างพันธะเดี่ยวเกิดขึ้น เป็นต้น


• Initiation: เป็นขั้นแรกของกลไกการเกิดปฏิกิริยา โดยเกิดการสลายพันธะเดี่ยวแบบ
homolysis เกิดเป็นแรดิคัล

• Propagation: แรดิคัล 2 ตัวทำปฏิกิริยากันเพื่อสร้างพันธะใหม่ และเกิดแรดิคัลอีกตัวหนึ่ง
• Termination: เป็นขั้นที่แรดิคัลสองตัวทำปฏิกิริยากันเพื่อสร้างพันธะที่เสถียร หรือกล่าวอีก
นัยหนึ่งคือ เป็นขั้นที่กำจัดแรดิคัลที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยาให้หมดไป

อัลคิลเฮไลด์ (alkyl halide) 315


Mechanism | กลไกการเกิดปฏิกิริยาฮาโลจิเนชันของ CH4
Chain initiation

Step [1] ขั้นสลายพันธะเพอเกิดเป็นแรดิคัลสองอะตอม
ื่





Cl2 จะแตกตัวออกโดยใช้แสงหรือความร้อนเป็น
ตัวกระตุ้น ได้ คลอรีนแรดิคัล 2 ตัว


Propagation

Step [2] Hydrogen abstraction







Step [3] Halogen abstraction








Chain termination

Step [4] แรดิคัลสองตัวทำปฏิกิริยาเพื่อสร้างพันธะซิกมา



















ภาพที่ 6.24 กลไกการเกิดปฏิกิริยาฮาโลจิเนชันของ CH4

316 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)


6.12.4 ปฏิกิริยาคลอริเนชันของอัลเคนชนิดอื่น ๆ
(Chlorination of other alkanes)
หากเราลองเปลี่ยนจากอัลเคนที่โครงสร้างไม่ซับซ้อนอย่าง CH4 เป็น propane ที่มี
โครงสร้างที่ซับซ้อนขึ้น จากการทำการทดลองให้ propane ทำปฏิกิริยาคลอริเนชัน (ปฏิกิริยาการ

แทนที่ด้วยคลอรีนโดยมีแสงเป็นตัวกระตุ้น) พบว่าจะได้สารผลิตภัณฑ์ 2 ตัว คือ 1-chloropropane
และ 2-chloropropane หากพิจารณาแล้วจะเห็นว่าสารตั้งต้น propane มี 1° H มากถึง 6 ตัว (H
อะตอมที่ติดกับ 1° C) นักเคมีจึงคิดว่าน่าจะมีโอกาสถูกแทนที่ด้วย Cl ได้มากกว่าที่ตำแหน่ง 2° H (H
อะตอมที่ติดกับ 2° C) ที่มี H เพียงแค่สองอะตอม ดังนั้นควรเกิดสาร 1-chloropropane มากกว่า 2-

chloropropane แต่จากการทำการทดลองจริง พบว่าเกิดสารผลิตภัณฑ์ทั้งสอง ในอัตราส่วน 1: 1
เท่า ๆ ดังแสดง


Cl แทนที่ที่ 2° H

Cl แทนที่ที่ 1° H









1° H จำนวน 6 อะตอม 2° H จำนวน 2 อะตอม
อัตราส่วนที่คาดไว้ 75% : 25%
อัตราส่วนที่ได้จากการทดลอง 50% : 50%

จากผลการทดลองที่แสดงข้างต้น พบว่า ได้สารผลิตภัณฑ์ 1-chloropropane และ 2-
chloropropane ในอัตราส่วน 1 : 1 (50% : 50%) ซึ่งจะเห็นว่าผลิตภัณฑ์ 2-chloropropane ได้

ปริมาณมากกว่าที่คาดการไว้ สาเหตุที่เป็นเช่นนั้นเพราะ แม้ว่า 1° H มีมากถึง 6 อะตอม แต่ 2° H จะ
ง่ายต่อการที่ H จะหลุดออกไปได้มากที่สุด เพราะหากดึง 2° H ออกไปแล้วจะเกิดเป็น 2° คาร์บอน
แรดิคัลซึ่งจะมีความเสถียรมากกว่า 1° คาร์บอนแรดิคัล (ทบทวนบทที่ 5) ดังแสดง

อัลคิลเฮไลด์ (alkyl halide) 317


ดังนั้น ความง่ายต่อการถูกดึง H ของอัลเคนออกไปจนเกิดเป็นแรดิคัล จะขึ้นอยู่กับความเสถียรของ
คาร์บอนแรดิคัลที่เกิดขึ้น

❑ อาจคิดเสมือนว่า ดึง H ของอัลเคนตำแหน่งไหนแล้วจะได้ผลิตภัณฑ์ที่เป็นแรดิคัลที่เสถียร

กว่ากัน


ความง่ายของการที่ H ถูกดึงออกไปของชนิดของ H เรียงลำดับได้ดังแสดง












ความง่ายต่อการถูกดึง H ออก เพิ่มขึ้น



ตัวอย่างที่ 6.23 | การทำนายตำแหน่งของแรดิคัลที่เกิดขึ้นจากสารตั้งต้น
์
โจทย จงระบุตำแหน่งของพันธะ C-H ของโมเลกุลที่แสดงต่อไปนี้ ที่พร้อมจะสลายพันธะเกิดเป็น
แรดิคัล พร้อมทั้งเขียนแสดงแรดิคัลที่เกิดขึ้น






วิธีคิด ตำแหน่งพันธะ C-H ที่พร้อมจะสลายพันธะเกิดเป็นแรดิคัลหากเจอกับ radical initiator
นั้น จะพิจารณาจาก หากเกิดแรดิคัลแล้วจะเสถียรกว่า (ในเฉลยจะแสดงตำแหน่งพันธะ

C–H ที่พร้อมสลายตัวจากกรอบสีส้ม) โดยลำดับความเสถียรของคาร์บอนแรดิคัล คือ
3˚ คาร์บอนแรดิคัล > 2˚ คาร์บอนแรดิคัล > 1˚ คาร์บอนแรดิคัล

318 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)


ตัวอย่างที่ 6.23 | การทำนายตำแหน่งของแรดิคัลที่เกิดขึ้นจากสารตั้งต้น (ต่อ)










6.12.5 คลอริเนชัน กับ โบรมิเนชัน

(Chlorination Vs Bromination)
ปฏิกิริยาการแทนที่ของอัลเคนด้วย Cl จะเรียกว่า คลอริเนชัน (Chlorination) ส่วน
ปฏิกิริยาแทนที่ของอัลเคนด้วย Br จะเรียกว่า โบรมิเนชัน (Bromination) ดังแสดง
















แม้ว่าอัลเคนสามารถเกิดปฏิกิริยาการแทนที่ได้กับทั้ง Cl2 และ Br2 แต่ปฏิกิริยาคลอริเนชันและโบรมิ-
เนชัน มีข้อแตกต่างดังนี้

❑ คลอริเนชัน เกิดได้ไวกว่า โบรมิเนชัน
่
❑ คลอริเนชันเป็นปฏิกิริยาที่ไมจำเพาะเจาะจง ให้สารผลิตภัณฑ์ มากกว่าหนึ่งตัว
แต่โบรมิเนชันจะจำเพาะเจาะจงมากกว่า ให้สารผลิตภัณฑ์หลัก ตัวเดียว

เมื่อนำ propane มาทำปฏิกิริยาแทนที่โดยใช้ Cl2 มักจะไม่สามารถคาดเดาสารผลิตภัณฑ์หลักได้
เพราะ Cl2 มีความว่องไวสูง ความจำเพาะเจาะจง (selectivity) จึงต่ำ แต่ในทางกลับกันปฏิกิริยาโบร
มิเนชันให้สารผลิตภัณฑ์หลักเพียงชนิดเดียว ดังนั้นจึงหันมาใช้ Br2 ทำปฏิกิริยาแทนที่ของอัลเคนแทน

ี
สาเหตุที่ปฏิกิริยาโบรมิเนชันเกิดสารผลิตภัณฑ์หลักเพยงชนิดเดียวเพราะ Br ที่ความว่องไวต่ำกว่า Cl2
ทำให้ Br2 มีความจำเพาะเจาะจงที่ดีกว่า (เสมือนว่าทำปฏิกิริยาได้ช้าจึงมีเวลาคิดว่า ต้องทำให้แรดิคัล
ที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยาเสถียรก่อน จึงทำให้ Br เข้าแทนที่ในตำแหน่งที่เสถียร) ดังแสดงในตัวอย่าง
ปฏิกิริยาด้านล่าง

อัลคิลเฮไลด์ (alkyl halide) 319

















เมื่อ propane ทำปฏิกิริยากับ Cl2 โดยมีแสงเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาจะให้สารผลิตภัณฑ์สองตัวผสมกันใน
อัตราส่วน 1 : 1 (50% : 50%) แต่เมื่อ propane ทำปฏิกิริยากับ Br2 จะทำปฏิกิริยาได้ช้ากว่ามากแต่
จะเกิดสารผลิตภัณฑ์คือ (CH3)2CHBr ผลได้ของปฏิกิริยาสูงถึงร้อยละ 99
การที่ propane ทำปฏิกิริยากับ Br2 แล้วเกิดสารผลิตภัณฑ์หลักเป็น (CH3)2CHBr นั้น

สามารถอธิบายได้ดังนี้ เมื่อเกิดโบรมีนแรดิคัลขึ้น (·Br) จะมีโอกาสที่จะดึงโปรตอนได้สองตำแหน่ง คือ
1° H และ 2° H เมื่อ โบรมีนแรดิคัลดึงโปรตอนที่ 2° H ของ propane จะเกิดสารอินเตอร์มิเดียท

ประเภท 2° คาร์บอนแรดิคัล ซึ่งเสถียรกว่า 1° คาร์บอนแรดิคัล ที่เกิดจากการดึงที่ 1° H เมื่อเกิด 2°
คาร์บอนแรดิคัลขึ้น โบรมีนแรดิคัลก็จะเข้าชนสร้างพันธะซิกมาขึ้น เกิดผลิตภัณฑ์หลักคือ 2-
bromopropane ดังแสดง



















กลไกการเกิดปฏิกิริยาโบรมิเนชันของ propane แบบเต็ม แสดงในภาพที่ 6.25 ในขั้น
propagation จะพบว่า จะเกิดการสลายพันธะแบบ homolytic cleavage ของ Br2 โดยมีแสงเป็น

ตัวกระตุ้นได้โบรมีนแรดิคัล (·Br) สองอะตอม (step [1]) ในส่วนของ propagation ใน step [2]
โบรมีนแรดิคัลมีโอกาสดึงโปรตอนที่ 1° H และ 2° H อย่างที่ได้กล่าวไป โบรมีนแรดิคัลจะดึงโปรตอนที่
2° H เพราะเกิดคาร์บอนแรดิคัลที่เสถียรกว่า จากนั้นใน step [3] โบรมีนแรดิคัลจะเข้าชน 2°

คาร์บอนแรดิคัล เพื่อสร้างพันธะซิกมาเกิดเป็นสารผลิตภัณฑ์ 2-bromopropane ในส่วนสุดท้ายคือ
chain termination ซึ่งเป็นขั้นหยุดปฏิกิริยา ใน step [4] แรดิคัลสปีชีส์ใด ๆ ที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยา
ทั้งหมดอาจจะเข้ามาเชื่อมพันธะสร้างพันธะเดี่ยว เพื่อขจัดแรดิคัลสปีชีส์ออกจากปฏิกิริยาทำให้

ปฏิกิริยาหยุดลง [4a]–[4c] เช่น ปฏิกิริยาระหว่าง ·Br มาเชื่อมพันธะกันเกิดเป็น Br2 หรืออาจเป็น
ปฏิกิริยาระหว่าง propane แรดิคัลสองตัวมาชนสร้างพันธะกัน เป็นต้น

320 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)


Mechanism | กลไกการเกิดปฏิกิริยาโบรมิเนชันของ propane
Chain initiation

Step [1] ขั้นสลายพันธะเพอเกิดเป็นแรดิคัลสองอะตอม
ื่

Br2 จะแตกตัวออกโดยใช้แสงหรือความร้อนเป็น
ตัวกระตุ้น ได้ โบรมีนแรดิคัล 2 ตัว


Propagation

Step [2] Hydrogen abstraction




โบรมีนแรดิคัล จะ
เลือกดึง 2°H ของ
propane เพราะ
จะเกิด คาร์บอน
แรดิคัลที่เสถียรกว่า



Step [3] Halogen abstraction









Chain termination

Step [4] แรดิคัลสองตัวทำปฏิกิริยาเพื่อสร้างพันธะซิกมา ขจัดแรดิคัลสปีชีย์ออกจากปฏิกิริยา


















ภาพที่ 6.25 กลไกการเกิดปฏิกิริยาโบรมิเนชันของ propane

อัลคิลเฮไลด์ (alkyl halide) 321


ตัวอย่างที่ 6.24 | การทำนายสารผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาโบรมิเนชัน
โจทย จงเขียนสารผลิตภัณฑ์หลักจากปฏิกิริยาระหว่าง 3-ethylpentane กับ Br2
์


วิธีคิด ขั้นแรกต้องเปลี่ยนจากชื่อสารเป็นโครงสร้างสารก่อน จะได้










ถัดมาจะเห็นว่าในโมเลกุลมี 3˚H ตรงคาร์บอนตำแหน่งที่ 3 ซึ่งเมื่อเกิดแรดิคัลที่ตำแหน่งนี้

แล้ว คาร์บอนแรดิคัลที่เกิดขึ้นจะมีความเสถียรมากที่สุด ดังนั้น จึงเกิดแรดิคัลที่คาร์บอน
อะตอมตำแหน่งที่ 3 และ Br ก็จะเข้าแทนที่ที่ตำแหน่งนี้ดังแสดง













ตัวอย่างที่ 6.25 | การทำนายสารผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาโบรมิเนชัน

โจทย จงเขียนสารผลิตภัณฑ์หลักเมอสารที่แสดงด้านล่างต่อไปนี้ ทำปฏิกิริยากับ Br2
ื่
์




วิธีคิด หลักในการทำนายสารผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาโบรมิเนชัน คือ พยายามคิดว่า คาร์บอนแรดิ-
คัลเกิดขึ้นตำแหน่งใดจะเสถียรที่สุด Br จะเข้าแทนที่ที่ตำแหน่งนั้น

322 เคมีอินทรีย์ (Org. Chem.)


6.13 ปฏิกิริยาการเตรียม organometallic reagent จากอัลคิลเฮไลด์
organometallic reagent คือ สารประกอบที่มีการเชื่อมพันธะกันระหว่าง C และ โลหะ
(พันธะ C–M) organometallic reagent ยังเป็นสารที่มักใช้เป็นนิวคลีโอไฟล์ในการเตรียมสารอินทรีย์

ต่าง ๆ ซึ่งถือว่าเป็นรีเอเจนต์ที่มีประโยชน์อย่างมาก ประกอบด้วยคาร์บอนอะตอมเชื่อมพันธะกับโลหะ
สูตรทั่วไปของ organometallic reagent คือ R–M ดังแสดง












❑ Organometallic reagent ประกอบด้วย คาร์บอนอะตอมที่เชื่อมพันธะกับโลหะ


โลหะ Mg และ Li มักใช้เป็นโลหะใน organometallic reagent (ในปัจจุบันอาจมีโลหะหลาย

ตัวที่ใช้ในการเตรียม organometallic reagent แต่ในรายวิชาพื้นฐานนี้จะกล่าวถึง Mg และ Li เป็น
หลัก) หมู่ R ที่เชื่อมพันธะกับโลหะนั้น สามารถเป็นหมู่อัลคิลอะไรก็ได้ อาจเป็นหมู่ อัลคิล เอริล (aryl)
เบนซิล alkenyl alkynyl เป็นต้น เนื่องจากโลหะมีค่า EN ต่ำ จึงมีความเป็น electropositive สูง

(เป็นบวกมาก) เมื่อเทียบกับคาร์บอน คาร์บอนในหมู่ R จึงแสดงสภาพขั้วลบ (partial negative
charge) ซึ่งโดยปกติหากพันธะ C–M ใน organometallic นั้นมีขั้วมาก สารนั้นจะมีความว่องไวมาก
หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งคือมีความเป็นนิวคลีโอไฟล์มาก
สาร organometallic reagent ที่นิยมเตรียมเพื่อใช้เป็นนิวคลีโอไฟล์ มี กรินยาร์ดรีเอเจนต์
(Grignard reagent, RMgX) และ organolithium (RLi) เป็นต้น


❑ กรินยาร์ดรีเอเจนต์ คือ organometallic reagent ที่นิยมใช้เป็นนิวคลีโอไฟล์ในการเติม
คาร์บอนเข้าไปสร้างพันธะ C–C ขึ้นมาใหม่ มีสูตรทั่วไปเป็น RMgX

❑ Organolithium คือ organometallic reagent ที่มีการเชื่อมพันธะ C-Li มีสูตรทั่วไป
เป็น RLi

สารทั้งสองมีสภาพขั้วสูงมากจึงค่อนข้างว่องไวต่อการเกิดปฏิกิริยามาก (มีความเป็นนิวคลีโอไฟล์ที่สูง
มาก) โครงสร้างโดยทั่วไปของกรินยาร์ดรีเอเจนต์ และ organolithium ดังแสดงในภาพ 6.26a หาก

คาร์บอนอะตอมในหมู่อัลคิลเชื่อมพันธะกับโลหะ Mg จะเรียกว่า กรินยาร์ดรีเอเจนต์ ซึ่งถูกค้นพบโดย
Victor Grignard นักวิทยาศาสตร์รางวัลโนเบลสาขาเคมีในปี คศ.1912 ส่วนคาร์บอนอะตอมใน
หมู่อัลคิลเชื่อมพันธะกับโลหะ Li จะเรียกว่า organolithium ด้วยคุณสมบัติความเป็นนิวคลีโอไฟล์ที่

แรงมาก ทำให้เวลาทำปฏิกิริยาจะเสมือนเป็น คาร์แบนไอออนอิสระ (free carbanion) ดังนั้น จะทำ
ปฏิกิริยาเหมือนเบสและนิวคลีโอไฟล์ ดังแสดงในภาพ 6.26b