เอไมด์

โครงสร้างทั่วไปของเอไมด์
ฟอร์มาไมด์ เอไมด์ที่เล็กที่สุด
ไฟล์:Asparagine_w_functional_group_highlighted.png|right|thumb| แอสพาราจีน (รูปแบบไอออนขั้วคู่) กรดอะมิโนที่มีสายโซ่ด้านข้าง (ไฮไลต์) ที่มีกลุ่มเอไมด์
ในเคมีอินทรีย์ เอไมด์ หรือที่เรียกว่าคาร์บอกซาไมด์ เป็นสารประกอบที่มีสูตรทั่วไป R\sC(\dO)\sNR′R″ โดยที่ R, R' และ R″ เป็นตัวแทนของหมู่ใดๆ ซึ่งโดยทั่วไปคือกลุ่มอัลคิลหรืออะตอม ไฮโดรเจน หมู่เอไมด์เรียกว่าพันธะเปปไทด์เมื่อเป็นส่วนหนึ่งของสายโซ่หลักในโปรตีน และเรียกว่าพันธะไอโซเปปไทด์เมื่อเกิดขึ้นในโซ่ข้าง เช่นในแอสพาราจีนและกลูตามีน เอไมด์เป็นอนุพันธ์ของกรดคาร์บอกซิลิก (R\sC(\dO)\sOH ) ซึ่งหมู่ไฮดรอกซิล (\sOH ) จะถูกแทนที่ด้วยหมู่เอมีน (\sNR′R″ )
เอไมด์โดยทั่วไปที่รู้จักคือ ฟอร์มาไมด์ (H\sC(\dO)\sNH2 ), อะซีตาไมด์ (H3C\sC(\dO)\sNH2 ), เบนซาไมด์ (C6H5\sC(\dO)\sNH2 ) และไดเมทิลฟอร์มาไมด์ (H\sC(\dO)\sN(\sCH3)2 ) ตัวอย่างอื่น ๆ เช่น N -คลอโรอะเซทาไมด์ (H3C\sC(\dO)\sNH\sCl ) และคลอโรฟอร์มาไมด์ (Cl\sC(\dO)\sNH2 )
เอไมด์มีแบ่งเป็นเป็น ปฐมภูมิ ทุติยภูมิ และตติยภูมิ ขึ้นอยู่กับที่อะตอมไนโตรเจนมีรูปแบบ\sNH2 ,\sNHR หรือ\sNRR' โดยที่ R และ R' คือกลุ่มอื่นที่ไม่ใช่ไฮโดรเจน

**การอ่านชื่อสารประกอบเอไมด์**
จะเรียกว่า กลุ่มเอไมด์
ในระบบการตั้งชื่อตามปกติ จะมีการเติมคำว่า "amide" ที่ส่วนท้ายของชื่อกรดต้นกำเนิด ตัวอย่างเช่น เอไมด์ที่ได้มาจาก acetic acid มีชื่อว่า acetamide (CH3CONH2) IUPAC แนะนำให้ใช้ ethanamide แต่ไม่เป็นที่นิยม เมื่อเอไมด์ได้มาจากเอมีนปฐมภูมิหรือทุติยภูมิ หมู่แทนที่ของไนโตรเจนจะถูกระบุเป็นอันดับแรกในชื่อ ดังนั้นเอไมด์ที่เกิดจากไดเมทิลลามีนและกรดอะซิติก คือ N,N-dimethylacetamide (CH3CONMe2 โดยที่ Me = CH3) โดยปกติแล้วแม้แต่ชื่อนี้ก็ทำให้ง่ายขึ้นเป็น dimethylacetamide ส่วน Cyclic amides เรียกว่า lactam ซึ่งต้องเป็นเอไมด์ทุติยภูมิหรือตติยภูมิ 

**การใช้งาน**
เอไมด์พบได้ในธรรมชาติและเทคโนโลยี โปรตีนและพลาสติกที่สำคัญ เช่น Nylons, Aramid, Twaron และ Kevlar เป็นพอลิเมอร์ที่มีหน่วยเชื่อมต่อกันด้วยหมู่เอไมด์ (polyamide) ซึ่งทำให้เกิดความแข็งแรงและทนทานต่อการเกิด hydrolysis เอไมด์ยังพบในสารประกอบทางชีวภาพที่สำคัญอื่นๆ อีกมากมาย เช่นเดียวกับยาหลายชนิด เช่น พาราเซตามอล เพนิซิลลิน และ แอลเอสดี เอไมด์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ เช่น ไดเมทิลฟอร์มาไมด์ เป็นตัวทำละลายทั่วไป

**โครงสร้างและพันธะ**
ไฟล์:CSD_CIF_ACEMID06.jpg|thumb|288x288px| โครงสร้างของไดเมอร์ที่เกิดจากพันธะไฮโดรเจนของอะซิตาไมด์จาก X-ray crystallography.ระยะห่าง: C-O: 1.243, C-N, 1.325, N---O, 2.925 Å. สีอะตอม: แดง = O, น้ำเงิน = N, เทา = C, ขาว = H
อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวบนอะตอมไนโตรเจนจะเกิดเรโซแนนซ์กับหมู่คาร์บอนิล ซึ่งทำให้เกิดพันธะคู่บางส่วนระหว่างไนโตรเจนและคาร์บอน ในความเป็นจริง อะตอม O, C และ N มีออร์บิทัลโมเลกุลที่ถอิเล็กตรอนสามารถเคลื่อนที่ได้ ก่อให้เกิดระบบคอนจูเกต ดังนั้นพันธะทั้งสามของไนโตรเจนในเอไมด์จึงไม่ใช่เป็นพีระมิดฐานสามเหลี่ยนเหมือนเอมีน แต่เป็นระนาบแบนราบ ทำให้พันธะ C-N ไม่สามารถหมุนได้ สิ่งนี้ส่งผลต่อคุณสมบัติของโมเลกุลขนาดใหญ่ที่สร้างขึ้นโดยพันธะดังกล่าวด้วย การไม่สามารถหมุนได้จะทำให้กลุ่มเอไมด์แตกต่างจากกลุ่มเอสเทอร์ ซึ่งทำให้สามารถหมุนได้
แนวพันธะ CC(O)NR 2 ของเอไมด์เป็นแบบระนาบแบนราบ ระยะ C=O สั้นกว่าระยะ C-N เกือบ 10% โครงสร้างของเอไมด์สามารถอธิบายได้ว่าเป็นเรโซแนนซ์ระหว่างโครงสร้างสองแบบ: เป็นกลาง (A) และ ไอออนขั้วคู่ (B)
 300x300px
เป็นที่คาดกันว่าในอะซิตาไมด์ จะเกิดโครงสร้างแบบ A ประมาณ 62% ในขณะที่โครงสร้างแบบ B พบได้ 28% (ตัวเลขเหล่านี้รวมกันไม่เป็น 100% เนื่องจากมีรูปแบบการเรโซแนนซ์เพิ่มเติมที่ไม่ได้อธิบายไว้ข้างต้น) นอกจากนี้ยังมีพันธะไฮโดรเจนระหว่างอะตอมไฮโดรเจนและไนโตรเจน 
ในสเปกตรัม IR นั้น เอไมด์มีแถบ νCO ที่มีความเข้มปานกลางใกล้ 1650 cm−1 พลังงานของแถบนี้ต่ำกว่าค่า νCO ของเอสเทอร์และคีโตนประมาณ 60 cm−1 ความแตกต่างนี้สะท้อนถึงการเกิดโครงสร้างเรโซแนนซ์

**ความเป็นเบส**
เมื่อเปรียบเทียบกับเอมีน เอไมด์เป็นเบสที่อ่อนกว่ามาก ในขณะที่คู่กรดของเอมีน มีค่า pKa ประมาณ 9.5 แต่คู่กรดของเอไมด์มีค่า pKa ประมาณ −0.5 ดังนั้น เมื่อเปรียบเทียบกับเอมีน เอไมด์จึงมีคุณสมบัติเป็นกลางในน้ำ สิ่งนี้อธิบายได้จากการดึงอิเล็กตรอนออกจากเอมีนโดยคาร์บอนิล ในทางกลับกันเอไมด์เป็นเบสที่แรงกว่า กรดคาร์บอกซิลิก เอสเทอร์ อัลดีไฮด์ และคีโตนมาก (pKa ของกรดคอนจูเกตอยู่ระหว่าง −6 ถึง −10)
โปรตอนของเอไมด์ปฐมภูมิหรือทุติยภูมิไม่สามารถแยกตัวออกได้อย่างง่าย pKa จะสูงถึง 15 ในทางกลับกัน ภายใต้สภาวะที่เป็นกรดจัด ออกซิเจนที่หมู่คาร์บอนิลสามารถจับกับโปรตอนโดยมี Ka ประมาณ −1 ไม่เพียงเพราะประจุบวกของไนโตรเจนเท่านั้น แต่ยังเป็นเพราะประจุลบของออกซิเจนเกิดเรโซแนนซ์อีกด้วย

**พันธะไฮโดรเจนและการละลายของสาร**
เนื่องจากอิเล็กโตรเนกาติวีตีของออกซิเจนมากกว่าไนโตรเจน คาร์บอนิล (C=O) จึงเป็นมีขั้วที่แรงกว่า C-N ทำให้เอไมด์ทำหน้าที่เป็นตัวรับพันธะไฮโดรเจน ส่วนการมีอยู่ของ N–H ทำให้เอไมด์ทำหน้าที่เป็นผู้ให้พันธะไฮโดรเจนได้เช่นกัน ดังนั้นเอไมด์จึงสามารถเกิดพันธะไฮโดรเจนกับน้ำและตัวทำละลายโปรติกอื่นๆ อะตอมออกซิเจนสามารถรับพันธะไฮโดรเจนจากน้ำได้ จากผลของปฏิกิริยาเช่นนี้ ความสามารถในการละลายน้ำของเอไมด์จึงมากกว่าความสามารถในการละลายน้ำของสารประกอบไฮโดรคาร์บอน พันธะไฮโดรเจนเหล่านี้มีบทบาทสำคัญในโครงสร้างทุติยภูมิของโปรตีนด้วย
ความสามารถในการละลายของเอไมด์และเอสเทอร์ใกล้เคียงกัน โดยทั่วไปเอไมด์จะละลายได้น้อยกว่าเอมีนและกรดคาร์บอกซิลิก เนื่องจากสารประกอบเหล่านี้สามารถบริจาคและรับพันธะไฮโดรเจนได้ เอไมด์ระดับตติยภูมิ เช่น N,N -dimethylformamide มีความสามารถในการละลายน้ำต่ำ เพราะเกิดพันธะไฮโดรเจนได้น้อยกว่า

**ปฏิกิริยา**
  กลไกของการเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสในสภาวะกรดของเอไมด์ 
เอไมด์เกิดปฏิกิริยาเคมีหลายอย่าง แม้ว่าจะมีมีความว่องไวต่อปฏิกิริยาน้อยกว่าเอสเทอร์ก็ตาม เอไมด์จะถูกไฮโดรไลซ์ในสภาวะที่เป็นด่างเมื่อให้ความร้อนและในสภาวะกรดแก่ สภาวะที่เป็นกรดจะให้กรดคาร์บอกซิลิกและแอมโมเนียมไอออน ในขณะที่ไฮโดรไลซิสในเบสจะให้คาร์บอกซิเลทไอออนและแอมโมเนีย

**การสังเคราะห์เอไมด์**

**จากกรดคาร์บอกซิลิกและสารประกอบที่เกี่ยวข้อง**
โดยปกติเอไมด์จะถูกเตรียมโดยการรวมกรดคาร์บอกซิลิกเข้ากับเอมีน ปฏิกิริยาโดยตรงโดยทั่วไปต้องใช้อุณหภูมิสูง:
 RCO2H + R'2NH → RCO2-  +  R'2NH2+
 RCO2-  +  R'2NH2 → RC(O)NR'2 + H2O
เอสเทอร์ เป็นสารตั้งต้นที่ดีกว่ามากเมื่อเทียบกับกรดคาร์บอกซิลิก
นอกจากนี้ acid chlorides (Schotten-Baumann reaction) และ anhydrides (Lumière–Barbier method) ทำปฏิกิริยากับเอมีนแล้วได้เอไมด์เช่นกัน:
 RCO2R" + R'2NH → RC(O)NR'2  +  R"OH
 RCOCl + 2R'2NH → RC(O)NR'2  +  R'2NH2+Cl-
 (RCO)2O + R'2NH → RC(O)NR'2  +  RCO2H
การสังเคราะห์เปปไทด์ ใช้สารเชื่อมต่อ เช่น HATU HOBt หรือ PyBOP

**จากไนไตรล์**
การไฮโดรไลซิสของไนไตรล์ ดำเนินการในระดับอุตสาหกรรมเพื่อผลิต fatty amides

**เส้นทางพิเศษ**
เอไมด์สามารถสังเคราะห์จากปฏิกิริยาอื่น ๆ ด้วย รีเอเจนต์หลายชนิด เช่น tris(2,2,2-trifluoroethyl) borate ได้รับการพัฒนาสำหรับการโดยเฉพาะ

**อ้างอิง**
หมวดหมู่:หมู่ฟังก์ชัน