อีเทอร์และอีพอกไซด์ Ether and Epoxide ผศ.ดร.ฐิติพรรณ ฉิมสุข

อีเทอร์ อีเทอร์ (ethers) เป็นสารประกอบอินทรีย์ที่มีสูตรทั่วไป R–O–R เมื่อ R และ R แทนหมู่อัลคิลหรือหมู่อาริล ถ้าหมู่อัลคิลทั้งสองนี้เหมือนกันเรียกว่า อีเทอร์สมมาตร (symmetrical ether) ถ้าแตกต่างกันเรียกว่า อีเทอร์ไม่สมมาตร (unsymmetrical ether) อีเทอร์ใช้ประโยชน์ในทางการแพทย์โดยใช้ไดเอทิลอีเทอร์ (diethyl ether) เป็นยาสลบ โดยจะออกฤทธิ์กดประสาทส่วนกลางจนทำให้หมดสติ อีเทอร์ใช้เป็นตัวทำละลายอินทรีย์ในห้องปฏิบัติการเพื่อใช้ในการสกัดสารหรือตกผลึกสาร อีเทอร์สามารถละลายสารประกอบอินทรีย์ได้หลายชนิด อีเทอร์ขจัดออกได้ง่ายเมื่อสิ้นสุดปฏิกิริยาเนื่องจากมีจุดเดือดต่ำ

อีเทอร์ สูตรโครงสร้างทั่วไปของอีเทอร์ R-O-R Ar-O-Ar Ar-O-R

อีเทอร์ diethyl ether ethyl phenyl ether ethylene oxide

การเรียกชื่ออีเทอร์ การเรียกชื่ออีเทอร์อาจเรียกชื่อสามัญว่า อัลคิล อัลคิล อีเทอร์ (alkyl alkyl ether) เรียกชื่อ IUPAC ว่า อัลคอกซีอัลเคน (alkoxy alkane)

การเรียกชื่อสามัญอีเทอร์ การเรียกชื่อสามัญของอีเทอร์จะเรียก อัลคิล อัลคิล อีเทอร์ (alkyl alkyl ether) dimethyl ether tert – butyl isopropyl ether chloromethyl methyl ether cyclohexyl isopropyl ether diphenyl ether

การเรียกชื่อ IUPAC อีเทอร์ การเรียกชื่อ IUPAC ของอีเทอร์กำหนดให้หมู่อัลคิลที่มีขนาดใหญ่กว่า (คือมีจำนวนคาร์บอนมากกว่า) ให้เป็นชื่อหลัก และจะเรียกชื่อไว้ตำแหน่งหลังสุด โดยเรียกชื่อตามจำนวนคาร์บอนเหมือนการเรียกชื่อของอัลเคน ส่วนหมู่อัลคิลขนาดเล็ก (คือมีจำนวนคาร์บอนน้อยกว่า) ให้เรียกชื่อเขียนไว้ด้านหน้าในรูปของหมู่อัลคอกซี (alkoxy group)

การเรียกชื่อ IUPAC อีเทอร์ การเรียกชื่อหมู่อัลคอกซี (R–O-) CH3 – O - methoxy CH3CH2 – O - ethoxy CH3CH2CH2 – O - n - propoxy (CH3)2CH – O - isopropoxy ตัวอย่างการเรียกชื่อ IUPAC methoxy ethane chloromethoxy methane ethoxycyclopropane

การเรียกชื่อ IUPAC อีเทอร์ 1 – butoxycyclopentane isopropoxycyclohexane methoxy benzene

ไซคลิกอีเทอร์และการเรียกชื่อ ไซคลิกอีเทอร์เป็นสารประกอบเฮเทอโรไซคลิก (heterocyclic compound) ซึ่งมีโครงสร้างเป็นวง ภายในวงมีอะตอมของธาตุอื่นที่ไม่ใช่คาร์บอนอยู่ด้วยในที่นี้คืออะตอมออกซิเจน ไซคลิกอีเทอร์แบ่งออกได้ดังนี้ อีพอกไซด์ (epoxide, oxirane)

- พันธะ C-O มีขั้ว (electronegativity of the O atom ) อีพอกไซด์ (Epoxides) - โครงสร้างเป็นวงปิด 3 อะตอม ภายในโมเลกุลประกอบด้วยคาร์บอนตั้งแต่ 2 -1O อะตอม อะตอมคาร์บอนเกาะกับอะตอมออกซิเจนด้วยพันธะเดี่ยว (sigma bond) - พันธะ C-O มีขั้ว (electronegativity of the O atom ) - อีพอกไซด์มีความเครียดสูง(highly strained)คล้ายไซโคล โพรเพน เมื่อมีนิวคลีโอไฟล์ (nucleophiles)เข้ามาทำปฏิกิริยาที่อะตอมคาร์บอนของพันธะC-O ทำให้เกิดการแตกของวงอีพอกไซด์ pimporn-1-57

โซ่หลัก = 6C ; C-C อ่านว่า hexane หมู่เกาะที่ตำแหน่ง 3 อ่าน เมททิล ที่ตำแหน่ง 3 และ 4ของโซ่หลัก อ่าน epoxy ( C-O-C) ชื่อ IUPAC : 3,4-Epoxy 3-methylhexane pimporn-1-57

ไซคลิกอีเทอร์และการเรียกชื่อ ออกซีเทน (oxetan) ฟิวราน (furan, oxolane) ไพราน (pyran, oxane) Furan tetrahydrofuran (THF) pyran tetrahydropyran (oxane)

ไซคลิกอีเทอร์และการเรียกชื่อ ไดออกเซน (dioxane) 1, 4 – dioxane

CH3-O-CH3 CH3- CH2-O-CH2-CH3 ชนิดของอีเทอร์ : อีเทอร์ชนิดสมมาตร หรืออีเทอร์เชิงเดี่ยว : อีเทอร์ชนิดอสมมาตร หรืออีเทอร์ชนิดผสม 1. อีเทอร์ชนิดสมมาตร (Symmetrical ether) : อีเทอร์ที่มีหมู่เกาะสองข้างของอะตอมออกซิเจน เหมือนกัน CH3-O-CH3 CH3- CH2-O-CH2-CH3 pimporn-1-57

2. อีเทอร์ชนิดอสมมาตร (Unsymmetrical ether) pimporn-1-57

สมบัติของอีเทอร์ อีเทอร์เป็นโมเลกุลมีขั้ว ออกซิเจนในโมเลกุลค่อนข้างมีประจุลบแต่ความเป็นขั้วน้อยกว่าแอลกอฮอล์ อีเทอร์ละลายน้ำได้เล็กน้อยหรือไม่ละลาย และมีกลิ่นเฉพาะตัว อีเทอร์ระเหยได้และติดไฟได้ จุดหลอมเหลว และจุดเดือดของอีเทอร์ต่ำ ถ้าเปรียบเทียบจุดเดือดระหว่างอีเทอร์กับแอลกอฮอล์ที่ MW เท่ากัน อีเทอร์จะมีจุดเดือดต่ำกว่าแอลกอฮอล์ อีเทอร์ระเหยและติดไฟได้ง่าย

การสังเคราะห์อีเทอร์ การสังเคราะห์อีเทอร์ด้วยวิธีของวิลเลียมสัน (Williamson ether synthesis) เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างอัลคอกไซด์ไอออนกับอัลคิลเฮไลด์ปฐมภูมิเป็นปฏิกิริยาการแทนที่แบบ SN2 methoxide ion 1 – iodopropane methyl n – propyl ether

ปฏิกิริยาของอีเทอร์ ปฏิกิริยาการแทนที่ของอีเทอร์ด้วยกรดไฮโดรเฮลิกเช่น กรดไฮโดรไอโอดิก (HI) กรดไฮโดรโบรมิก (HBr) กรดไฮโดรคลอริก เป็นต้น ได้ผลิตภัณฑ์เป็นแอลกอฮอล์และอัลคิลโบรไมด์หรืออัลคิลไอโอไดด์ อันดับความไวปฏิกิริยาการแตกอีเทอร์ของกรดไฮโดรเฮลิกจะเป็นดังนี้ HI > HBr >> HCl diethyl ether ethyl bromide ethanol

การสังเคราะห์อีพอกไซด์ อัลคีนใช้เป็นสารตั้งต้นในการเตรียมอีพอกไซด์จากปฏิกิริยาอีพอกซิเดชันด้วยกรดเปอร์ออกซี อย่างเจือจางและละลายในตัวทำละลายที่ไม่แตกตัวเช่น CH2Cl2 กรดเปอร์ออกซีที่นิยมใช้ในปฏิกิริยาอีพอกซิเดชันคือ meta–chloro peroxybenzoic acid (MCPBA) ปฏิกิริยาอีพอกซิเดชันด้วยกรดเปอร์ออกซีจะเกิดได้อย่างรวดเร็วตรงตำแหน่งพันธะคู่ของอัลคีนเพราะมีอิเล็กตรอนอยู่มาก

การสังเคราะห์อีพอกไซด์ MCPBA (meta – chloroperoxybenzoic acid)

การสังเคราะห์อีพอกไซด์ cyclohexene cyclohexene oxide (1, 2 – epoxycyclohexane)

ปฏิกิริยาของอีพอกไซด์ การเปิดวงอีพอกไซด์นั้นเป็นการเปิดวงโดยมีกรดหรือเบสเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาและปฏิกิริยาเกิดผ่านกลไก SN2 คือ นิวคลีโอไฟล์เข้าชนคาร์บอนอะตอมใดอะตอมหนึ่งของอีพอกไซด์ ตัวอย่างการเปิดวงอีพอกไซด์ด้วยนิวคลีโอไฟล์ (Nuc-) แสดงดังรูป

ปฏิกิริยาของอีพอกไซด์ ตัวอย่างการเปิดวงอีพอกไซด์ด้วยเบส ethylene oxide ethylene glycol 2 – methoxy – 1 – ethanol

ปฏิกิริยาของอีพอกไซด์ ตัวอย่างการเปิดวงอีพอกไซด์ด้วยกรด ethylene glycol 2 – chloro – 1 - ethanol

ปฏิกิริยาของอีพอกไซด์ ตัวอย่างการเปิดวงอีพอกไซด์ด้วยกรินยาร์รีเอเจนต์ กรินยาร์รีเอเจนต์สามารถเข้าทำปฏิกิริยากับวงอีพอกไซด์ได้เนื่องจากมีอะตอมคาร์บอนที่มีประจุค่อนข้างเป็นลบทำนองเดียวกับนิวคลีโอไฟล์อื่น ๆ ได้ผลผลิตเป็นเกลือแมกนีเซียมของแอลกอฮอล์ และเมื่อไฮโดรไลส์จะได้แอลกอฮอล์