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【大学受験】アルコールとエーテルはこれだけ知っておけば大丈夫【有機化学】

大学受験 化学

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今日はアルコールとエーテルやるよ!


f:id:kigawashuusaku:20170110223055p:plain



ということで、今日は有機化学の中のアルコールエーテルです。



この2つは非常に関連性が強いので、一緒に覚えてしまうのがいいです。



まず、アルコールの一般式は

 C_n H_{2n+2} O



と表されます。

f:id:kigawashuusaku:20170110223344p:plain



んで、これの並び順がちょっと変わると、エーテルになります。

なので、エーテルの一般式はアルコールと変わらずに

 C_n H_{2n+2} O



ということになります。



例を見てみましょう。



n = 2の場合です。



f:id:kigawashuusaku:20170111135152p:plain



n = 2のとき、アルカンの名前はエタンですから、アルコールはその語尾に『-ol』をつけてエタノールということになります。



f:id:kigawashuusaku:20170111135630p:plain



で、Cの並びかたは一通りしかないわけですが、どこにOを入れるかは2通りありますよね




端っこのCにOをつける(余ったOの手にはHをつけてあげる)

2つのCでOを挟んであげる




の2通り。



前者は-OH(ヒドロキシ基)ができるのでアルコールとなりますし、後者はC-O-Cができるのでエーテルとなります。



なので、分子式が同じなのにもかかわらず、構造式だけはしっかり違っているアルコールとエーテルは同時に出題される可能性が高いことがわかっていただけたかと思います。





-OH の検出(Naとの反応)



さて、そんなわけでヒドロキシ基-OHをもつアルコールなのですが、これはナトリウムと反応させることができます。



f:id:kigawashuusaku:20170111140212p:plain



というのも、実はこのヒドロキシ基、OとHが微妙に電離しているので、水素イオンがイオン化傾向の強いナトリウムから放出された電子と簡単にくっついてしまいます。



イオン化傾向



f:id:kigawashuusaku:20170111140405p:plain



一般式はこんな感じです



f:id:kigawashuusaku:20170111140512g:plain



こうしてアルコールR-OHとNaが反応して作られたR-ONaのことを、ナトリウムアルコキシドと呼ぶことまでは押さえておきましょう。



アルコールの脱水

さて、そんなアルコールですが、濃硫酸に入れることで脱水反応が起きるんですね。

濃硫酸であることに特に意味はありません。

もちろん、濃硫酸に脱水作用があることもあるのですが、それ以上に大きいのは、100℃以上の高温でも濃硫酸が構造を崩さないということです。



さて、そんな脱水には2種類あります。



低温での分子間脱水高温での分子内脱水です。





低温(130 ~ 140℃)での分子間脱水



f:id:kigawashuusaku:20170111143332j:plain



まずは一般式はこんな感じです。

2つのアルコールのヒドロキシ基がぶつかることで、エーテルが生成されているのがわかるかと思います。

ここでポイントになってくるのは、2つのヒドロキシ基がぶつかっているということ。

これが何を意味するかというと、Cの数が大きくなるにつれて-OHを探しにくくなってきますよね?

だから、Cの数が大きくなると、それだけ分子間脱水は起こりにくくなるということです。

高温(160 ~ 170℃)での分子内脱水



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そしたら、次はアルコールの分子内脱水です。



先ほども話しましたが、Cの数が大きくなればなるほどに分子間脱水は起こりにくくなるので、逆に分子内脱水は相対的に起こりやすいことになります。



そして実際に、試験でよく出るのは分子内脱水の方。迷ったらこっち選んどきましょう。

ザイツェフ則



そして、分子内脱水で知っとかなきゃいけないことが一つありまして、それがザイツェフ則ってやつです。



簡単にいうと、分子の中でHが取れるのはわかったけど、どっちのHから取れるの?ってこと。



例をあげましょう。n=4のときのアルコール、つまりブタノールの場合(ここでは、2-ブタノールとします)、構造式はこんな感じですよね(構造式を作るのが面倒なので、ネットに落ちてたやつを拾ってきましたw)



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さて、脱水なわけですから、水が取れるわけです。



つまり、-Hと-OHが取れる、ということですね。



-OHは1つしかないので、どれをとるか選ぶまでもありません。



問題は、Hの方ですね。これは、-OHを持っていたCから取るのではありません。距離的に近いもの、つまり隣り合っている水素から一つ頂戴します。



んで、どっちの隣から-Hをいただくの?



という話になるのですが、これはマルコフニコフ則の逆で、Hの少ないCからHを奪います。



マルコフニコフ則

より多くの水素が結合しているsp2炭素(二重結合を持つ炭素)にハロゲン化水素由来の水素が結合するというものである。一般的に、非対称形の反応剤が非対称形のアルケンに付加するときは、二重結合の二個の炭素のうち水素原子数の多いほうの炭素に反応剤の電気的に陽性な部分が結合する、という規則に拡張できる。



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ですから、今回の場合ですと、右から二番目の炭素についているHが取れることになりますね。