Skip to content · ⁨ข้ามไปยังเนื้อหา⁩

An introduction to A Level organic chemistry · ⁨บทนำสู่เคมีอินทรีย์ระดับ A Level⁩

A-Level Chemistry · ⁨Chemistry A-Level⁩ · Topic 29 · ⁨หัวข้อ 29⁩

Video lesson for this topic · ⁨บทเรียนวิดีโอสำหรับหัวข้อนี้⁩ Open the video page · ⁨เปิดหน้าวิดีโอ⁩
8:28

บทนำสู่เคมีอินทรีย์ระดับ A Level

สองโมเลกุล อะตอมเดียวกัน พันธะเดียวกัน ความแตกต่างเพียงอย่างเดียว: หนึ่งเป็นภาพสะท้อนอีกตัวหนึ่ง เหมือนมือซ้ายและมือขวาของคุณ และแม้ว่าตัวใดตัวหนึ่ง…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨การบรรยายภาษาอังกฤษ · คำบรรยายภาษาอังกฤษ + 中文 ลอยตัวบนภาพ⁩

29.1

New functional groups and naming · ⁨กลุ่มฟังก์ชันใหม่และการตั้งชื่อ⁩

Syllabus · ⁨หลักสูตร⁩
English
  1. understand that the compounds in the table on page 47 contain a functional group which dictates their physical and chemical properties
  2. interpret and use the general, structural, displayed and skeletal formulas of the classes of compound stated in the table on page 47
  3. understand and use systematic nomenclature of simple aliphatic organic molecules (including cyclic compounds containing a single ring of up to six carbon atoms) with functional groups detailed in the table on page 47, up to six carbon atoms (six plus six for esters and amides, straight chains only for esters and nitriles)
  4. understand and use systematic nomenclature of simple aromatic molecules with one benzene ring and one or more simple substituents, for example 3-nitrobenzoic acid or 2,4,6-tribromophenol
ไทย
  1. เข้าใจว่าสารในตารางหน้า 47 มี กลุ่มฟังก์ชัน ซึ่งกำหนดคุณสมบัติทางกายภาพและเคมี
  2. ตีความและใช้สูตรทั่วไป, สูตรโครงสร้าง, สูตรแสดง และสูตรโครงร่างของคลาสสารที่กำหนดในตารางหน้า 47
  3. เข้าใจและใช้ ระบบการตั้งชื่อ สำหรับโมเลกุลอินทรีย์แอลifatic เรียบง่าย (รวมถึงสารประกอบวงแหวนที่มีวงแหวนเดียวประกอบด้วยคาร์บอนสูงสุด 6 อะตอม) ที่มีกลุ่มฟังก์ชันรายละเอียดในตารางหน้า 47, สูงสุดถึง 6 อะตอม (หกบวกหกสำหรับเอสเตอร์และแอมाइด์, สายตรงเท่านั้นสำหรับเอสเตอร์และไนไตรล์)
  4. เข้าใจและใช้ระบบการตั้งชื่อสำหรับโมเลกุล aromatic เรียบง่ายที่มี วงแหวนเบนซีน หนึ่งวงและหมู่แทนที่อย่างง่ายหนึ่งหรือมากกว่า, ตัวอย่างเช่น 3-nitrobenzoic acid หรือ 2,4,6-tribromophenol

Source: Cambridge International syllabus · ⁨แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International⁩

English

At A Level you meet more functional group 官能团 families, including the amide 酰胺 group and aromatic 芳香 compounds (those built on a benzene ring). As before, the functional group decides the properties, and you read it from the general, structural, displayed or skeletal formula.

Naming aromatic compounds

A benzene 苯 molecule is a ring of six carbons. When you name an aromatic compound, use the benzene ring 苯环 as the parent and number the positions of the substituents. For example, 3-nitrobenzoic acid has a $\text{–NO}_2$ group on carbon 3, and 2,4,6-tribromophenol has three bromine atoms on a phenol ring. You can also name cyclic compounds with a single ring of up to six carbons.

ไทย

ในระดับ A-Level คุณจะได้พบกับครอบครัว กลุ่มฟังก์ชัน มากขึ้น รวมถึงกลุ่ม amide และสาร aromatic (那些建于苯环上的). เหมือนเดิม กลุ่มฟังก์ชันกำหนดคุณสมบัติ และคุณอ่านมันได้จากสูตรทั่วไป โครงสร้าง แสดง หรือ skeletal formula

การตั้งชื่อสาร aromatic

โมเลกุลของ เบนซีน เป็นวงแหวนของคาร์บอนหกตัว เมื่อตั้งชื่อสารอะโรมาติก ให้ใช้ วงแหวนเบนซีน เป็นโครงสร้างหลักและระบุตำแหน่งของหมู่แทนที่ ตัวอย่างเช่น กรด 3-ไนโตรเบนโซอิก มีกลุ่ม $\text{–NO}_2$ ที่คาร์บอนตำแหน่งที่ 3 และ 2,4,6-ไตรโบรมิโนฟีนอล มีอะตอมบโรมีนสามตัวบนวงแหวนฟีนอล คุณยังสามารถตั้งชื่อสารประกอบวงแหวนที่มีวงแหวนเดียวซึ่งมีคาร์บอนไม่เกินหกตัวได้

วงแหวนเบนซีนสองวงที่มีหมายเลข: กรด 3-ไนโตรเบนโซอิกที่มี COOH ที่ตำแหน่งที่ 1 และมีหมู่ไนโทรที่ตำแหน่งที่ 3 และ 2,4,6-ไตรโบรมิโนฟีนอลที่มี OH ที่ตำแหน่งที่ 1 และบ롬ที่ตำแหน่งที่ 2, 4 และ 6
กำหนดหมายเลขวงแหวนจากหมู่หลัก (คาร์บอน 1); ตำแหน่งของหมู่แทนที่จึงให้ชื่อ
Explore · ⁨สำรวจ⁩

Aromatic naming lab · ⁨ห้องปฏิบัติการตั้งชื่อสารอะโรมาติก⁩

Classify aromatic substituents by how they are named. · ⁨จำแนกหมู่แทนที่ของสารอะโรมาติกตามวิธีการตั้งชื่อ⁩

Vocabulary · ⁨คำศัพท์⁩ Train · ⁨ฝึกฝน⁩
English ไทย
functional group/ˈfʌŋkʃənl ɡruːp/ กลุ่มฟังก์ชัน
amide/əˈmaɪd/ แอมाइด์
aromatic/ərəʊˈmætɪk/ อะโรมาติก
29.2

Two new types of mechanism · ⁨กลไกใหม่สองประเภท⁩

Syllabus · ⁨หลักสูตร⁩
English
  1. understand and use the following terminology associated with types of organic mechanisms: (a) electrophilic substitution (b) addition–elimination
ไทย
  1. เข้าใจและใช้คำศัพท์ที่เกี่ยวข้องกับประเภทของกลไกอินทรีย์ต่อไปนี้: (a) electrophilic substitution (b) addition–elimination

Source: Cambridge International syllabus · ⁨แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International⁩

English
  • electrophilic substitution 亲电取代: an electrophile replaces a hydrogen atom on a benzene ring (this is how benzene reacts).
  • addition–elimination 加成消去: a molecule first adds on, then a small molecule is removed (seen with 2,4-DNPH and with acyl chlorides).
ไทย
  • การแทนที่อิเล็กโทรฟิล: อิเล็กโทรฟิลแทนที่อะตอมไฮโดรเจนบนวงแหวนเบนซีน (นี่คือวิธีที่เบนซีนทำปฏิกิริยา)
  • การบวก–กำจัด: โมเลกุลหนึ่งเพิ่มเข้าไปก่อน แล้วจึงมีการกำจัดโมเลกุลขนาดเล็กออก (พบใน 2,4-DNPH และในอะซิลคลอไรด์)
การแทนที่อิเล็กโทรฟิลและการบวก-กำจัด
Two aromatic mechanisms: electrophilic substitution and addition-elimination
Explore · ⁨สำรวจ⁩

Electrophilic substitution on benzene · ⁨การแทนที่ด้วยอิเล็กโทรฟิลบนเบนซีน⁩

Step through how benzene reacts. An electrophile swaps for a hydrogen — keeping the stable ring — instead of adding across it. · ⁨อธิบายขั้นตอนปฏิกิริยาของเบนซีน อิเล็กโทรฟิลจะแทนที่ไฮโดรเจน — รักษาวงแหวนที่เสถียรไว้ — แทนที่จะเติมเข้าไปทั่วทั้งวงแหวน⁩

Vocabulary · ⁨คำศัพท์⁩ Train · ⁨ฝึกฝน⁩
English ไทย
electrophilic substitution/ɪˌlektrəʊˈfɪlɪk ˌsʌbstɪˈtjuːʃn/ การแทนที่แบบอิเล็กโทรฟิลิก
addition–elimination/əˈdɪʃn ɪˌlɪmɪˈneɪʃn/ การเติม-กำจัด
29.3

The shape of benzene · ⁨รูปร่างของเบนซีน⁩

Syllabus · ⁨หลักสูตร⁩
English
  1. describe and explain the shape of benzene and other aromatic molecules, including $\text{sp}^2$ hybridisation, in terms of $\sigma$ bonds and a delocalised $\pi$ system
ไทย
  1. อธิบายและอธิบายรูปร่างของ เบนซีน และโมเลกุล aromatic อื่นๆ, بما包括 $\text{sp}^2$ hybridisation, ใน terms of $\sigma$ bonds และ delocalised $\pi$ system

Source: Cambridge International syllabus · ⁨แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International⁩

English

Benzene is a flat, regular hexagon. Each carbon is sp² hybridised, using its three hybridisation 杂化 orbitals to make sigma bonds σ键 to two neighbouring carbons and one hydrogen. This gives the ring of σ bonds.

Each carbon also has one electron left in a p orbital, standing up at right angles to the ring. These p orbitals overlap sideways all the way round, making a single delocalised 离域 pi bond π键 system — a ring of electrons above and below the plane. Because the electrons are shared evenly, all six C–C bonds are the same length, and benzene is very stable.

How do we know benzene really is delocalised? One strong piece of evidence is its enthalpy change of hydrogenation 氢化焓变. Adding hydrogen to one C=C double bond (as in cyclohexene) releases about $120\ \text{kJ}\,\text{mol}^{-1}$, so a Kekulé ring of three separate double bonds should release about $3 \times 120 = 360\ \text{kJ}\,\text{mol}^{-1}$. Real benzene releases only $208\ \text{kJ}\,\text{mol}^{-1}$ — it is about $152\ \text{kJ}\,\text{mol}^{-1}$ more stable than the model predicts.

ไทย

เบนซีนเป็นรูปหกเหลี่ยมแบนเรียบ Each carbon is sp² hybridised, using its three hybridisation orbitals to make sigma bonds σ to two neighbouring carbons and one hydrogen. This gives the ring of σ bonds.

แต่ละคาร์บอนยังมีอิเล็กตรอนหนึ่งตัวเหลืออยู่ใน p orbital ซึ่งตั้งฉากกับวงแหวน p orbitals เหล่านี้จะทับซ้อนกันด้านข้างรอบวงทั้งหมด ทำให้เกิดระบบ pi bond π แบบ delocalised เดียว — ซึ่งเป็นวงแหวนของอิเล็กตรอนเหนือและใต้ระนาบ เนื่องจากอิเล็กตรอนถูกแบ่งปันอย่างเท่าเทียมกัน จึงทำให้ทุก C–C bond ทั้งหกมีความยาวเท่ากัน และเบนซีนมีความเสถียรสูงมาก

รูปหกเหลี่ยมเบนซีนที่มี p orbital ตั้งขึ้นที่คาร์บอนแต่ละตัว ทับซ้อนกันเป็นเมฆ delocalised ที่ทึบแสงเหนือและใต้วงแหวน
การจับตัวของเบนซีน: กรอบ sp$^2$ $\sigma$ ทำให้เกิดรูปหกเหลี่ยมแบน ในขณะที่ p orbitals ซ้อนทับกันเป็นระบบ $\pi$ แบบดีโลคาไลซ์เหนือและใต้วงแหวน

เราจะรู้ได้อย่างไรว่าเบนซีนเป็น delocalised จริง? หลักฐานหนึ่งที่สำคัญคือการ enthalpy change ของการไฮโดรเจเนชัน การเพิ่มไฮโดรเจนลงใน C=C double bond หนึ่งคู่ (เช่นในไซโคลเฮกซีน) จะปล่อยพลังงานประมาณ $120\ \text{kJ}\,\text{mol}^{-1}$ ดังนั้น Kekulé ring ที่มี double bond แยกกันสามคู่ควรปล่อยพลังงานประมาณ $3 \times 120 = 360\ \text{kJ}\,\text{mol}^{-1}$ เบนซีนจริงปล่อยเพียง $208\ \text{kJ}\,\text{mol}^{-1}$ — มันมีความเสถียรมากกว่าที่โมเดลทำนายไว้ประมาณ $152\ \text{kJ}\,\text{mol}^{-1}$ more stable

แผนภูมิระดับพลังงาน: การไฮโดรเจเนชันโมเดล Kekulé จะปล่อยพลังงาน 360 kJ/mol แต่เบนซีนจริงปล่อยเพียง 208 ดังนั้นเบนซีนจริงจึงมีพลังงานต่ำกว่าโมเดลประมาณ 152 kJ/mol
หลักฐานของการดีโลคาไลซ์: เบนซีนจริงปล่อยความร้อนในการ hydrogenation น้อยกว่ามาก ($-208\ \text{kJ}\,\text{mol}^{-1}$) เมื่อเทียบกับที่ Kekulé model คาดการณ์ ($-360 = 3\times$(datocyclohexene)), ดังนั้นมันเสถียรกว่าที่คาดไว้ประมาณ $152\ \text{kJ}\,\text{mol}^{-1}$
Explore · ⁨สำรวจ⁩

Benzene bonding lab · ⁨ห้องปฏิบัติการพันธะของเบนซีน⁩

Follow the evidence for a planar delocalised benzene ring. · ⁨ติดตามหลักฐานของวงแหวนเบนซีนแบบระนาบที่กระจายตัว⁩

Vocabulary · ⁨คำศัพท์⁩ Train · ⁨ฝึกฝน⁩
English ไทย
benzene/ˈbenziːn/ benzene
benzene ring/ˈbenziːn rɪŋ/ วงแหวนเบนซีน
hybridisation/ˌhaɪbrɪdaɪˈzeɪʃn/ การผสมข้าม
sigma bond/ˈsɪɡmə bɒnd/ พันธะซิกมา
delocalised/dɪˈlɒkəlaɪzd/ เดโลคาไลซ์
pi bond/paɪ bɒnd/ พันธะไพ
enthalpy change of hydrogenation/enˈθælpi tʃeɪndʒ ɒv haɪˈdrɒdʒəneɪʃn/ การเปลี่ยนแปลงเอนثالปีของการไฮโดรเจน
29.4

Optical isomerism · ⁨Isomerism ทางแสง⁩

Syllabus · ⁨หลักสูตร⁩
English
  1. understand that enantiomers have identical physical and chemical properties apart from their ability to rotate plane polarised light and their potential biological activity
  2. understand and use the terms optically active and racemic mixture
  3. describe the effect on plane polarised light of the two optical isomers of a single substance
  4. explain the relevance of chirality to the synthetic preparation of drug molecules including: (a) the potential different biological activity of the two enantiomers (b) the need to separate a racemic mixture into two pure enantiomers (c) the use of chiral catalysts to produce a single pure optical isomer (Candidates should appreciate that compounds can contain more than one chiral centre, but knowledge of meso compounds and nomenclature such as diastereoisomers is not required.)
ไทย
  1. เข้าใจว่า enantiomers มีคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีเหมือนกันยกเว้นความสามารถในการหมุนแสง plane polarised light และศักยภาพด้านชีวภาพ
  2. เข้าใจและใช้คำศัพท์ optically active และ racemic mixture
  3. อธิบายผลต่อแสง plane polarised light ของ two optical isomers ของสารชนิดเดียวกัน
  4. อธิบายความสำคัญของ chirality ต่อการสังเคราะห์สารยา—including: (a) potential different biological activity ของ enantiomers ทั้งสอง (b) ความจำเป็นในการแยก racemic mixture ออกเป็น two pure enantiomers (c) การใช้ chiral catalysts เพื่อผลิต single pure optical isomer (ผู้สอบควรตระหนักว่าสารประกอบสามารถมี chiral centre มากกว่าหนึ่ง แต่ความรู้เกี่ยวกับ meso compounds และ nomenclature เช่น diastereoisomers ไม่จำเป็น)

Source: Cambridge International syllabus · ⁨แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International⁩

English

Two enantiomers 对映体 (mirror-image isomers) have identical physical and chemical properties, with two exceptions:

  • they rotate plane polarised light 平面偏振光 in opposite directions. A substance that does this is optically active 旋光活性.
  • they may have different effects in living things (biological activity).

A racemic mixture 外消旋混合物 is a 50:50 mix of the two enantiomers. It does not rotate plane polarised light, because the two opposite rotations cancel out.

Why chirality matters for drugs

Chirality 手性 is important when making medicines. A molecule with a chiral centre 手性中心 has two enantiomers, and they can behave very differently in the body — one may cure while the other does harm. So drug makers either:

  • separate a racemic mixture into the two pure enantiomers, or
  • use a chiral catalyst 手性催化剂 to make just the single enantiomer they want.

Worked example. Which of butan-1-ol, butan-2-ol and 2-methylpropan-2-ol is chiral? A molecule is chiral if it has a carbon carrying four different groups. Take the carbons one at a time. In butan-2-ol, $\text{CH}_3\text{CH(OH)CH}_2\text{CH}_3$, carbon 2 carries $\text{OH}$, $\text{H}$, $\text{CH}_3$ and $\text{C}_2\text{H}_5$ - four different groups, so it is a chiral centre and butan-2-ol exists as two optical isomers. Butan-1-ol's carbon 1 carries two hydrogens, and the central carbon of 2-methylpropan-2-ol carries two identical methyl groups, so neither is chiral. It takes only one repeated group on a carbon to destroy the chirality there - and compare groups properly: $\text{CH}_3$ and $\text{C}_2\text{H}_5$ differ, but only once you look past the first atom.

ไทย

Enantiomers (isomers แบบภาพสะท้อน) ทั้งสองชนิดมีคุณสมบัติทางกายภาพและเคมี identical เหมือนกัน มีข้อยกเว้นสองกรณี:

  • พวกมันหมุน plane polarised light ในทิศทางตรงกันข้าม สารที่ทำแบบนี้เรียกว่า optically active
  • พวกมันอาจมีผลต่างกันต่อสิ่งมีชีวิต (biological activity)

Racemic mixture คือส่วนผสม比例为 50:50 ของ enantiomers ทั้งสองชนิด มันไม่หมุน plane polarised light เพราะการหมุนทั้งสองทิศทางตรงกันข้ามจะหักล้างกันเอง

แสงแบบ polarised ผ่านแต่ละ enantiomer: ตัวหนึ่งหมุนระนาบตามเข็มนาฬิกา ส่วน enantiomer ภาพสะท้อนหมุนทวนเข็มนาฬิกา
เอนาเนโอเมอร์ทั้งสองหมุนแสงโพลาไรซ์ระนาบไปในทิศทางตรงข้าม;混合物 50:50 จะไม่มีการหมุนสุทธิ

ทำไม chirality ถึงสำคัญต่อยา

Chirality สำคัญมากในการผลิตยา โมเลกุลที่มี chiral centre จะมี enantiomers สองชนิด และพวกมันอาจ behaving ต่างกันในร่างกายมาก — ตัวหนึ่งอาจรักษาโรคได้ ในขณะที่อีกตัวอาจ gây hại ดังนั้นผู้ผลิตยานั้นหรือ:

  • แยก racemic mixture ออกเป็น enantiomers บริสุทธิ์ทั้งสองชนิด หรือ
  • ใช้ chiral catalyst เพื่อผลิตเฉพาะ single enantiomer ที่ต้องการเท่านั้น

ตัวอย่างวิธีทำ. Which of butan-1-ol, butan-2-ol and 2-methylpropan-2-ol is chiral? A molecule is chiral if it has a carbon carrying four different groups. Take the carbons one at a time. In butan-2-ol, $\text{CH}_3\text{CH(OH)CH}_2\text{CH}_3$, carbon 2 carries $\text{OH}$, $\text{H}$, $\text{CH}_3$ และ $\text{C}_2\text{H}_5$ - สี่กลุ่มที่แตกต่างกัน ดังนั้นจึงเป็น chiral centre และ butan-2-ol จึงมีอยู่เป็น optical isomers สองชนิด แต่ butan-1-ol's carbon 1 มี two hydrogens, และคาร์บอนกลางของ 2-methylpropan-2-ol มี two identical methyl groups, ดังนั้นทั้งสองจึงไม่ใช่ chiral. ต้องมีกลุ่มซ้ำกันเพียง หนึ่ง กลุ่มบนคาร์บอนก็ทำลายความ chiral ที่นั่นได้แล้ว - และเปรียบเทียบกลุ่มให้ถูกต้อง: $\text{CH}_3$ และ $\text{C}_2\text{H}_5$ แตกต่างกัน แต่ต้องมองผ่านอะตอมแรกเท่านั้น

Explore · ⁨สำรวจ⁩

Optical isomerism lab · ⁨ห้องปฏิบัติการไอโซเมอร์เชิงแสง⁩

Identify when a molecule can have non-superimposable mirror images. · ⁨ระบุเมื่อใดที่โมเลกุลสามารถมีภาพสะท้อนที่ไม่ซ้อนทับกันได้⁩

Vocabulary · ⁨คำศัพท์⁩ Train · ⁨ฝึกฝน⁩
English ไทย
enantiomers/eˈnæntɪəməz/ เอนาเนئิเมอร์
plane polarised light/pleɪn ˈpəʊləraɪzd laɪt/ แสงโพลาไรซ์ระนาบ
optically active/ˈɒptɪkli ˈæktɪv/ optically active
racemic mixture/rəˈsiːmɪk ˈmɪkstʃə/ สารผสมเรซิมิก
chirality/kaɪˈrælɪti/ ความไม่สมมาตรทางมือ (chirality)
chiral centre/ˈkaɪrəl ˈsentə/ ศูนย์คิรัล
chiral catalyst/ˈkaɪrəl ˈkætəlɪst/ ตัวเร่งปฏิกิริยาไครัล
29.4

Exam tips · ⁨ข้อแนะนำสำหรับการสอบ⁩

English
  • Optical isomers need a chiral carbon (four different groups); they are non-superimposable mirror images that rotate plane-polarised light oppositely.
  • A racemic mixture forms when a planar intermediate (carbocation or $\text{C}=\text{O}$) is attacked equally from both sides.
  • Benzene's delocalised ring (equal bond lengths, planar) explains its stability versus the Kekulé model.
  • Learn the two new mechanisms — electrophilic substitution of arenes, and nucleophilic addition-elimination.
ไทย
  • Optical isomers ต้องการ chiral carbon (สี่กลุ่มที่แตกต่างกัน);它们是 non-superimposable mirror images ที่หมุนแสงแบบ polarised ในทิศทางตรงกันข้าม
  • Racemic mixture เกิดขึ้นเมื่อ planar intermediate (carbocation หรือ $\text{C}=\text{O}$) ถูกโจมตีจากทั้งสองด้านอย่างเท่าเทียมกัน
  • วงแหวน delocalised ของเบนซีน (ความยาว bond เท่ากัน, planar) อธิบายถึงความเสถียรของมันเมื่อเทียบกับโมเดล Kekulé
  • เรียนรู้กลไกใหม่สองชนิด — electrophilic substitution ของ arenes และการ nucleophilic addition-elimination

Interactive lessons on this topic · ⁨บทเรียนเชิงโต้ตอบสำหรับหัวข้อนี้⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨ทำทีละขั้นตอน พร้อมแบบฝึกหัดตรวจสอบผลทันที⁩

Past Papers · ⁨ข้อสอบย้อนหลัง⁩

More topics in A-Level Chemistry · ⁨Chemistry A-Level⁩ · ⁨หัวข้อเพิ่มเติมใน A-Level Chemistry · ⁨Chemistry A-Level⁩⁩

Log in or create account · ⁨เข้าสู่ระบบหรือสร้างบัญชี⁩

IGCSE, A-Level & AP