การสังเคราะห์แอลกอฮอล์ในห้องปฏิบัติการ | |
จากการศึกษาปฏิกิริยาของอัลคีน และอัลคิลแฮไลด์ พบว่าสามารถนำมาใช้ในการสังเคราะห์แอลกอฮอล์ได้ ในหัวข้อนี้จะกล่าวถึง ปฏิกิริยาเหล่านั้น อีก ครั้งและจะกล่าวถึงปฏิกิริยาสำคัญอื่นๆ ด้วย เช่น ปฏิกิริยาการสังเคราะห์แอลกอฮอล์โดยใช้ กรีญาร์ รีเอเจนต์ และปฏิกิริยาไฮโดรโบเรชั่น (hydrobomation) |
|
1) ปฏิกิริยาไฮเดรชันของอัลคีน |
|
เป็นปฏิกิริยาการเติมนํา้เข้าไปที่คาร์บอน - คาร์บอนพันธะคู่ของอัลคีนโดยมีกรดเป็นตัวเร่งกลไกของปฏิกิริยาเป็นไปตามกฎของมาร์คอฟนิคอฟ คือโปรตอน ของกรดจะก่อพัธะกับคาร์บอนพันธะคู่ อะตอมที่มีจำนวนไฮโดรเจนมากที่สุดเพื่อให้ได้คาร์โบเนียมไอออนที่เสถียรที่สด แล้วคาร์โบเนียมไออน ที่เกิดขึ้นจึงก่อพันธะ กับนํ้า หลังจากมีการกำจัดโปรตอนให้แอลกอฮอล์ |
|
สมการทั่วไป |
|
สมการทั่วไป |
|
|
|
เขียนปฏิกิริยารวมได้เป็น |
|
2) ปฏิกิริยาการแยกสลายด้วยนํ้า (Hydrolisis) ของอัลคินแฮไลด์ |
|
จากการศึกษาปฏิกิริยาการแทนที่ด้วยนิวคลีโอไฟล์ของอัลคีนแฮไลด์ พบว่าเมื่อัลคินแฮไลด์ทำปฏิกิริยาการแยกสลายด้วยนํ้าในสารละลายต่างๆ ให้ผลผลิต เป็นแอลกออล์ |
|
สมการทั่วไป |
|
ซึ่งเราสามรถนำวิธีนี้มาใช้ในการสังเคราะห์แอลกอฮอล์ชนิดต่างๆ ได้ โดยเลือกชนิดของอัลคินแฮไลด์ที่ใช้เป็นสารตั้งต้น คือ อัลคินแฮไลด ์ปฐมภูมิ อัลคิน แฮไลด์ทุติยภูมิ และตติยภูมิให้แอลกอฮอล์ทุติยภูมิ และตติยภูมิตามลำดับ |
|
สมการทั่วไป |
|
แต่ปฏิกิริยามีข้อเสียคือ เมื่อใช้สารตั้งต้นเป็นอัลคินแฮไลด์ทุติยภูมิและตติยภูมิ มักจะมีปฏิกิริยาการกำจัด ให้อัลคินเป็นปฏิกิริยาข้างเคียงเสมอ ซึ่งจะหลีกเลี่ยงได้ โดยใช้สารละลายด่างเจือจางแทน |
|
สมการทั่วไป |
|
|
|
3) ปฏิกิริยาการเติมของกรีญาร์รีเอเจนต์ที่สารประกอบคาร์บอนิล |
|
ในปี 1901 วิกเตอร์ กรีญาร์ (Victor Grignard) พบว่า เมื่อโลหะแมกนีเซียมทำปฏิกิริยากับอัลคีนหรืออะริลแฮไลด์ ให้รีเอเจนต์ที่ประกบด้วยพันธะคาร์บอน - โละที่เรียกว่า กรีญาร์รีเอเจนต์ เช่น เมื่อเมทิลไอโอไดด์ทำปฏิกิริยากับแมกนีเซียมในไดเอทิลอีเทอร์ ให้เมทิลแมกีเซียมไอโอไดด์ที่ละลายนํ้าได้ |
|
เนื่องจากคาร์บอนมีสภาพไฟฟ้าลบสูงกว่าแมกนีเซียม (ประมาณ 1.2 หน่วย) ทำให้พันธะระหว่างคาร์บอน - แมกนีเซียม เป็นพันธะที่มีขั้วเล็กน้อย โดยคาร์บอนแสดงประจุเป็นลบ |
|
จึงทำให้คาร์บอนของกรีญาร์รีเอเจนต์ ทำหน้าที่เป็นนิวคลีโอไฟล์ ทำปฏิกิริากับอิเล็กโทรไฟล์ทั้งหลายได้ เช่น เมื่อกรีญาร์รีเอเจนต์ทำปฏิกิริยากับอัลดีไฮด์และคีโทน จะให ้ผล ผลิตเป็นแอลกอฮอลปฐมภูมิ ทุติยภูมิและตติยภูมิ โดยเกิดผ่านสารมัธยันตร ์เป็นสารประกบเชิงซ้อนที่ได้จากการเติมกรีญาร์รีเอเจนต์ ที่คาร์บอนของ หมู่คาร์บอนีล ซึ่ง จะถูกเปลี่ยนให้เป็นแอลกอฮอล์เด้วยปฏิกิริยาการแยกสลายด้วยนํ้าในสารละลายกรด |
|
สมการทั่วไป |
|
R - alkyl , alkenyl , หรือ alkynyl หรือ aryl | |
R' , R'' - H , alkyl , alkynyl หรือ aryl |
|
จะเห็นว่า R' และ R'' ของสารประกอบคาร์บอนิลจะเป็นตัวกำหนดชนิดของแอลกอฮอล์ คือ ถ้า R' และ R'' เป็น H ทั้งคู่ ให้แอลกอฮอล์ปฐมภูมิ ถ้า R' หรือ R'' ตัวใดตัวหนึ่งเป็น H (อัลดีไฮด์ใดๆ ) ให้แอลกอฮอล์ทุติยภูมิ และถ้าทั้ง R' และ R"" ไม่ใช่ H ทั้งคู่ (คีโทน) ให้แอลกอฮอล์ทุติยภูมิ ดังนี้ |
|
สมการทั่วไป |
|
|
|
4) ปฏิกิริยาไฮโดรโบเรชัน - ออกซิเดชัน (Hydroboration-oxidation)ของอัลคีน |
|
เป็นวิธีสังเคราะห์แอลกอฮอล์ปฐมภูมิที่บริสุทธิ์โดยการเติมโบรอนไฮไดรด์ (BH3) เข้าไปที่คาร์บอน-คาร์บอนพันธะคู่ .ให้อนุพันธ์ของไตรอัลคิลโบรอน (trialkylboron) ซึ่ง หลังจาก ทำปฏิกิริยา ออกซิเดชันด้วยไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (H2O2) ให้ไตรอัลคิลโบเรต (trialkylborate) และเมื่อทำปฏิกิริยาการแยกสลาย ด้วยนํ้าใน สารละลาย ด่าง ให้ผลผลิตสุดท้ายเป็นแอลกอฮอล์ปฐมภูมิ |
|
ขั้นอตนการเติมโบรอนไฮไดรด์จะเป็นแบบ ต้านกฎของมาร์คอฟนิคอฟ (anti-Markownikoff) ซึ่งต่างไปจากปฏิกิริยาการสังเคราะห์แอลกอฮอล ์โดยวิธีการเติทนํ้าของอัลคีนในกรด ดังนั้นเมื่อนำสารตั้งต้นตัวเดียวกันมาทำปฏิกิริยา 2 แบบ คือ ไฮเดรชัน และไฮโดรโบเรชัน-ออกซิเดชันจะให้แอลกอฮอล์ 2 ชนิด ดังนี้ |
|
สำหรับอะโรเมติกอีเทอร์มักสังเคราะห์จากปฏิกิริยาการระหว่างโซเดียมฟีนอกไซด์กับอัลคิลแฮไลด์ปฐมภูมิ | |