alcohol-ether

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アルコール\ce{R-OH}の構造}} (\ce{R}:炭化水素基) \\[.5zh]  炭化水素の\ce{H}原子を\ce{OH}基(ヒドロキシ基)で置換}}したもの. \\[.2zh]   名称は, \textbf{アルカンの語尾(-e)を\textcolor{red}{オール}(-ol)に変え,\ \ce{OH}基の位置番号を示す.} \\[.2zh]     \rei\ \ \ce{C3H7-H}\ (プロパン)\CH3-CH2-CH2}\ce{-}\textcolor{red}{\ce{OH}}\ (\textcolor{red}{1–プロパノール}) \\\\\\  \textcolor{blue}{\textbf{アルコールの分類}} \\[.5zh] OH}基の数}による分類} \\ \hline \textcolor{magenta}{2価}アルコール3価}アルコール\\ \hline エチレングリコール} \\ \text{{\small (エタンジオール)}} \\ \textcolor{cyan}{グリセリン} \\ \text{{\small (プロパントリオール)}} エチレングリコール}} 自動車の不凍液, 合成繊維, 合成樹脂. \\[.2zh]        \textbf{\textcolor{cyan}{グリセリン}}     爆薬の原料. \\\\ OH}基をもつ\ce{C}原子}に結合している\textcolor{green}{\ce{C}原子の数}で3つに分類} \\ \hline {第一級}アルコール {第二級}アルコール  第三級}アルコール  \\ \hline \ce{OH}基が2個以上あるアルコールを\bm{多価アルコール}という. \\[.2zh] また,\ 炭素数の少ないアルコールを\bm{低級アルコール},\ 多いもの(\ce{C}_6\,以上)を\bm{高級アルコール}という. \\[.2zh] 要は,\ 有機化学における\bm{低級・高級は炭素数が少ない・多い}を意味する. \\[.2zh] \ce{OH}基が複数あるときの名称は,\ オールの前に数詞をつける.  \rei\ \ 2個ならば\dot{ジ}オール \\[.2zh] 多価アルコールは,\ エチレングリコールとグリセリン(慣用名が重要)のみ覚えておけば済む. アルコールの酸化}}  主な酸化剤:過マンガン酸カリウム(\ce{KMnO4}) \\[.5zh] 第一級}アルコール} アルデヒド}} {酸化}}][\textbf{\textcolor{red}{+\ce{O}}}]} カルボン酸}} 第二級}アルコール{酸化}}][ ケトン}} {第三級}アルコール} 第1段階の酸化では,\ \bm{1個の\ce{C}原子から2個の\ce{H}原子が失われ,\ 二重結合ができる.} \\[1zh] \rei\ \ 第一級アルコールである1-プロパノールの酸化(\ce{R}=\ce{C2H5}). \\[.2zh]        \ \bm{\ce{C3H7-OH}\ \ [酸化][-2\ce{H}]}\ \ \ce{C2H5-CHO}[酸化][+\ce{O}]}\ \ \ce{C2H5-COOH}} \\[1zh]   次のように,\ \ce{OH}基が\ce{CHO}基に置換すると\bm{誤解}している人が多いので\bm{注意!} \\[0zh]    \bm{間違い} \ce{C3H7-OH}\ [酸化][-2\ce{H}]}\ \ \ce{C3H7-CHO} (\ce{C}が増えるはずはない) \\[.2zh]    \bm{正解}  \bm{\ce{C2H5}\ce{-}\textcolor{cyan}{\ce{CH2-OH}}[酸化][-2\ce{H}]}\ \ \ce{C2H5}\ce{-}\textcolor{cyan}{\ce{CHO}}} \\[.5zh]   第2段階の酸化では単純に\ce{CHO}基が\ce{COOH}基に置換すると考えてよい. \\[1zh] \rei\ \ 第二級アルコールである2-プロパノールの酸化(\ce{R}=\ce{CH3},\ \ce{R}’=\ce{CH3}). \\[.2zh]    \ \bm{\ce{CH3}\ce{-}\textcolor{cyan}{\ce{CH(OH)}}\ce{-}\ce{CH3}\ [酸化][-2\ce{H}]}\ \ \ce{CH3}\ce{-}\textcolor{cyan}{\ce{CO}}\ce{-}\ce{CH3}} アルコールの脱水}} \\[1zh]   比較的\textbf{\textcolor{magenta}{低温}}では\分子間脱水}}(2分子から水1分子が失われる)され,\ \textbf{\textcolor{blue}{エーテル}}が生じる. \\[.2zh] OH}}\ \ +\ \ \textcolor{red}{\ce{H}}\ce{O-R}’\R-O-R}’}\ \ +\ \ \textcolor{red}{\ce{H2O}}}$} \\[2zh]   比較的\textbf{\textcolor{magenta}{高温}}では\分子内脱水}}(1分子から水1分子が失われる)され,\ \textbf{\textcolor{blue}{アルケン}}が生じる. \\[.2zh] 2\ — ブタノール}}} 2\ — ブテン}} (\textbf{主生成物})} 2\ — ブタノール}}} 1\ — ブテン}} (\textbf{副生成物})} 分子内脱水では,\ \bm{\ce{OH}基とその隣の\ce{C}についている\ce{H}が失われる.} \\[.2zh] 2-ブタノールなどでは,\ 右隣の\ce{C}から失われるか左隣の\ce{C}から失われるかの2通りが考えられる. \\[.2zh] このとき,\ どちらのアルケンが主生成物になるかは,\ \bm{ザイチェフ則}に従う. \\[.2zh] ザイチェフ則 \bm{\ce{H}が少ないほうの\ce{C}からさらに\ce{H}が失われやすい.} \\[.2zh] ちなみに,\ 2-ブテンにはシス-トランス異性体が存在する. アルコールの性質}} \\[1zh] 水に溶ける}(\textcolor{red}{中性}) \ce{CH3OH},\ \ce{C2H5OH},\ \ce{C3H7OH} 親水性の\ce{OH}基}の影響大}) \\[.2zh] \textcolor{purple}{水に溶けない}   \ \ \ce{C4H9OH}\ ~疎水性の炭化水素基}の影響大}) 沸点}} OH}基による水素結合}}ができるため, \textbf{\textcolor{red}{同じ分子量のエーテルよりかなり高い.}} \\[.5zh]    \ \  \rei\ \ 分子式 \ce{C2H6O}\ C2H5OH}}\,(エタノール)}常温で\textcolor{red}{液体.}}\ \ (沸点\,78℃) \\[.3zh] \textbf{\ce{CH3OCH3}\,(ジメチルエーテル)}常温で\textcolor{orange}{気体.}}\ \ (沸点\,-25℃) \end{cases}$ \\[1.5zh]   \maru3\ \ \textbf{\textcolor{red}{\ce{Na}}}を加えると\textbf{\textcolor{red}{水素が発生}}する.  $\bm{\underset{\textcolor{cyan}{メタ}ノール}{\ce{2CH3OH}} + \ce{2Na \hspace{-1zw}\underset{ナトリウムメトキシド}{\ce{2CH3ONa}}\hspace{-1zw} + \ce{OH}基の特徴は\bm{極性が大きい}ことである.\ よって,\ 極性分子である水と混ざりやすい. \\[.2zh] おおよその目安として,\ \ce{OH}基1つにつき\ce{C}\,3個までなら水と任意の割合で混ざり合う. \\[.2zh] \ce{OH}基が多い多価アルコール(エチレングリコール, グリセリンなど)も水によく溶ける. \\[.2zh] アルコールはわずかに\ce{H+}を電離するが,\ 水よりも\ce{H+}を電離しにくいために中性とみなされる. \\[.5zh] 右のように,\ 他分子の\ce{OH}基との間に水素結合ができる アルコールと\ce{Na}が作る塩\ce{R-ONa}の総称を\bm{ナトリウムアルコキシド}という. \\[.2zh] ナトリウムアルコキシドは,\ \bm{加水分解して強塩基性}を示す. \ce{R – ONa + H2O R – OH} + \bm{\ce{NaOH}} エーテル \ce{R-O-R}$’$}} \\ [1zh]   \textbf{\textcolor{cyan}{1個の酸素原子に2個の炭化水素基が結合}}した化合物. \\[.2zh]   名称は,\ 2個の炭化水素基を\textbf{\textcolor{magenta}{アルファベット順}}に並べてからエーテルをつける. \\[.5zh]     \rei\ \ \ce{C2H5 – O – CH3} エチルメチルエーテル} \\ × メチルエチルエーテル アルコールとは異なり},\ \ $\begin{cases} \maru1\ \ \bm{\textcolor{red}{水に溶けない.}} \\[.2zh] \maru2\ \ \bm{\textcolor{red}{沸点は低い.}} \\[.2zh] \maru3\ \ \bm{\textcolor{red}{\ce{Na}と反応しない.}} \\[.2zh] \maru4\ \ \bm{\textcolor{red}{酸化されない.}} ジエチルエーテル\ \ \ce{C2H5 – O – C2H5}}} \\[.5zh]   \maru1\ \ \textbf{\textcolor{red}{揮発性・引火性・麻酔性}}のある\textbf{\textcolor{red}{液体}}{水よりも軽い}}).  \maru2\ \ \textbf{\textcolor{cyan}{有機溶媒}}として利用. \\\\\\ C4H10O}\ の異性体の構造式と名称をすべて示せ.\ ただし,\ \ce{H}は示さなくてよい. \\ 最大炭素鎖4}1–ブタノール}\ \ } 2–ブタノール}\ \ } 2–メチル–1–プロパノール}     } {2–メチル–2–プロパノール}     } \メチルプロピルエーテル}} イソプロピルメチルエーテル}  } {\small  \textbf{ジエチルエーテル} } \bm{不飽和度を確認}する.\ \ce{O}は無視してよく,\ \ce{H}\,10\,(=2\times4+2)個は4個の\ce{C}につく最大数である. \\[.2zh] よって,\ 不飽和度は0であるから,\ すべて単結合である. \\[.2zh] さらに,\ \bm{単結合かつ\ce{O}を1個含む}ことから,\ \bm{ヒドロキシ基またはエーテル結合}をもつとわかる. \\[1zh] まず,\ ヒドロキシ基をもつ異性体(アルコール)を考える. \\[.2zh] \bm{先に炭素骨格を考え(2通り),\ それに\ce{OH}基をつけていけばよい.} \\[.2zh] 最大炭素鎖4のものは,\ \ce{C4H10}\,(ブタン)を基準として語尾をオールにし,\ \ce{OH}基の位置番号を示す. \\[.2zh] 最大炭素鎖3のものは,\ \ce{C3H8}\,(プロパン)基準でメチル基の位置番号と\ce{OH}基の位置番号を示す. \\[.2zh] さらに,\ 光学異性体の存在をそれぞれ確認すると,\ 2\,\text{–}\,ブタノールが1個の\bm{不斉炭素原子}をもつ. \\[1zh] エーテルの異性体は,\ \bm{\ce{O}の左右に\ce{C}を何個ずつ配分できるか}を考える. \\[.2zh] \ce{C}は4個あるから,\ (3,\ 1)または(2,\ 2)で配分できる.\ (1,\ 3)は(3,\ 1)と同じ. \\[.2zh] 3個以上の\ce{C}がある側は,\ \bm{側鎖の可能性も考慮}する必要が生じる. \\[.2zh] エーテルの名称は,\ ジエチルエーテル以外は参考程度でよい. \\[1zh] \ce{C4H10O}\,は,\ 以下のようにポイントが凝縮されているため,\ \bm{出題度\text{\textbf{No.1の最重要有機化合物}}}である. \\[.2zh] \bm{アルコール4個(立体異性体を含めて5個),\ エーテル3個}で異性体の数が適度である(暗記推奨). \\[.2zh] アルコール4個の中に,\ 第一級,\ 第二級,\ 第三級アルコールがすべて含まれる. \\[.2zh] 2\,\text{–}\ ブタノールのみ,\ 光学異性体をもち,\ ヨードホルム反応を示す. \\[.2zh] 先に示したように,\ 2\,\text{–}\,ブタノールを脱水すると,\ 1\,\text{–}\,ブテンと2\,\text{–}\,ブテンが得られる. \\[.2zh] しかも,\ 2\,\text{–}\,ブテンはシス\,\text{–}\,トランス異性体をもつ. \\[1zh] さらに,\ アルコール4個を沸点の違いで識別できる. \\[.2zh] \bm{\ce{OH}基周りの立体障害が小さいほど分子間で水素結合しやすくなり,\ 沸点が高くなる}からである. \\[.2zh] 1\,\text{–}\,ブタノール(\textcolor{cyan}{第一級}/\textcolor{cyan}{直鎖}/117℃)\ \}\ 2\,\text{–}\,メチル\,\text{–}\,1\,\text{–}\,プロパノール(\textcolor{cyan}{第一級}/\textcolor{cyan}{側鎖}/108℃) \\[.2zh]  \ \2\,\text{–}\,ブタノール(\textcolor{cyan}{第二級}/99℃)\ \ 2\,\text{–}\,メチル\,\text{–}\,2\,\text{–}\,プロパノール(\textcolor{cyan}{第三級}/82℃)\\