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アルコールとエーテル

カメレオン先生アルコールは級(きゅう)で酸化(さんか)されやすさが変(か)わる。温度(おんど)条件(じょうけん)でエチレンかエーテルかが変(か)わるのもセットで覚(おぼ)えよう。

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  1. ヒドロキシ基(き)-OHが炭化(たんか)水素(すいそ)に結合(けつごう)した化合物(かごうぶつ)(新しいタブで開きます)をアルコールといい、級数(きゅうすう)で第(だい)一(いち)級(きゅう)・第(だい)二(に)級(きゅう)・第(だい)三(さん)級(きゅう)に分類(ぶんるい)される。
  2. エタノールは濃(こ)硫酸(りゅうさん)と加熱(かねつ)する温度(おんど)によって分子内脱水(ぶんしないだっすい)でエチレン(新しいタブで開きます)、分子間脱水(ぶんしかんだっすい)でジエチルエーテルを生(しょう)じる。
  3. エーテルは酸素(さんそ)原子(げんし)が炭化(たんか)水素(すいそ)基(き)にはさまれて反応(はんのう)性(せい)が低(ひく)く、ナトリウムとも反応(はんのう)しない。

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アルコールの分類(ぶんるい)とエーテル

ヒドロキシ基(き)-OHが鎖(くさり)式(しき)炭化(たんか)水素(すいそ)の炭素(たんそ)原子(げんし)に結合(けつごう)した化合物(かごうぶつ)をアルコールという。-OHが結合(けつごう)した炭素(たんそ)原子(げんし)に結合(けつごう)する炭素(たんそ)原子(げんし)(アルキル基(き))の数(かず)によって、0個(こ)または1個(こ)なら第(だい)一(いち)級(きゅう)アルコール、2個(こ)なら第(だい)二(に)級(きゅう)アルコール、3個(こ)なら第(だい)三(さん)級(きゅう)アルコールに分類(ぶんるい)される。

アルコールにナトリウムを加(くわ)えると、水素(すいそ)が発生(はっせい)するのが特徴(とくちょう)だ。2C₂H₅OH+2Na→2C₂H₅ONa+H₂のように進(すす)み、ヒドロキシ基(き)のH原子(げんし)がNaと置(お)き換(か)わる。この反応(はんのう)は-OHをもつことを確(たし)かめる方法(ほうほう)の一(ひと)つである。

酸素(さんそ)原子(げんし)を間(あいだ)にはさんで2つの炭化(たんか)水素(すいそ)基(き)が結合(けつごう)した化合物(かごうぶつ)をエーテルという。代表(だいひょう)例(れい)のジエチルエーテルC₂H₅-O-C₂H₅(分子(ぶんし)式(しき)C₄H₁₀O)は、1-ブタノールC₄H₉OHと同(おな)じ分子(ぶんし)式(しき)をもつ構造(こうぞう)異性体(いせいたい)(新しいタブで開きます)の関係(かんけい)にある。

アルコールの級による分類Asatte Studio(Manazoo)/オリジナル(コードで作図)

例(れい):エタノールの脱水反応(だっすいはんのう)と酸化(さんか)

エタノールC₂H₅OHに濃(こ)硫酸(りゅうさん)を加(くわ)えて160〜170℃で加熱(かねつ)すると、分子内(ぶんしない)で水(みず)がとれる分子内脱水(ぶんしないだっすい)が起(お)こり、C₂H₅OH→CH₂=CH₂+H₂Oのようにエチレンが生(しょう)じる。

同(おな)じエタノールに濃(こ)硫酸(りゅうさん)を加(くわ)えて130℃程度(ていど)で加熱(かねつ)すると、2分子(ぶんし)のエタノールから水(みず)1分子(ぶんし)がとれる分子間脱水(ぶんしかんだっすい)が起(お)こり、2C₂H₅OH→C₂H₅-O-C₂H₅+H₂Oのようにジエチルエーテルが生(しょう)じる。生成物(せいせいぶつ)(新しいタブで開きます)が変(か)わるのは、加熱(かねつ)する温度(おんど)条件(じょうけん)の違(ちが)いによるものだ。

第(だい)一(いち)級(きゅう)アルコールのエタノールを酸化剤(さんかざい)(新しいタブで開きます)で酸化(さんか)すると、アセトアルデヒドCH₃CHOを経(へ)て酢酸(さくさん)CH₃COOHになる。第(だい)二(に)級(きゅう)アルコールの2-プロパノール(CH₃)₂CHOHを酸化(さんか)するとケトンのアセトンCH₃COCH₃になる。

温度条件による脱水反応の違いAsatte Studio(Manazoo)/オリジナル(コードで作図)

酸化(さんか)されやすさと沸点(ふってん)の違(ちが)い

第(だい)一(いち)級(きゅう)アルコールが酸化(さんか)されやすいのは、ヒドロキシ基(き)が結合(けつごう)した炭素(たんそ)原子(げんし)に水素(すいそ)原子(げんし)(新しいタブで開きます)が2個(こ)残(のこ)っているためで、酸化(さんか)のたびに水素(すいそ)が奪(うば)われてアルデヒド、さらにカルボン酸(さん)へと変化(へんか)できる。

第(だい)三(さん)級(きゅう)アルコールは、ヒドロキシ基(き)が結合(けつごう)した炭素(たんそ)原子(げんし)に水素(すいそ)原子(げんし)が残(のこ)っていないため、同(おな)じ条件(じょうけん)では酸化(さんか)されにくい。アルコールの級数(きゅうすう)は、酸化(さんか)されやすさや脱水(だっすい)の起(お)こりやすさを決(き)める目安(めやす)になる。

エーテルの酸素(さんそ)原子(げんし)は炭化(たんか)水素(すいそ)基(き)にはさまれて反応(はんのう)にかかわりにくく、ナトリウムとも反応(はんのう)しない。沸点(ふってん)(新しいタブで開きます)が同(おな)じ分子(ぶんし)量(りょう)(新しいタブで開きます)のアルコールより低(ひく)いのは、エーテルの分子間(ぶんしかん)に-OHのような水素(すいそ)結合(けつごう)(新しいタブで開きます)ができないためである。

確認問題

問題 1 / 4ヒドロキシ基(き)が結合(けつごう)した炭素(たんそ)原子(げんし)に、結合(けつごう)するアルキル基(き)が2個(こ)あるアルコールを何(なん)というか。

確認問題(解答用紙)

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https://manazoo.com/science/alcohols-and-ethers/?from=print#quiz

  1. ヒドロキシ基(き)が結合(けつごう)した炭素(たんそ)原子(げんし)に、結合(けつごう)するアルキル基(き)が2個(こ)あるアルコールを何(なん)というか。

    • ◯ 第(だい)一(いち)級(きゅう)アルコール
    • ◯ 第(だい)四(よん)級(きゅう)アルコール
    • ◯ 第(だい)二(に)級(きゅう)アルコール
    • ◯ 第(だい)三(さん)級(きゅう)アルコール

    正解:第二級アルコール
    ヒドロキシ基(き)-OHが結合(けつごう)した炭素(たんそ)原子(げんし)に結合(けつごう)するアルキル基(き)の数(かず)が0個(こ)または1個(こ)なら第(だい)一(いち)級(きゅう)アルコール、2個(こ)なら第(だい)二(に)級(きゅう)アルコール、3個(こ)なら第(だい)三(さん)級(きゅう)アルコールと分類(ぶんるい)される。

  2. エタノールに濃(こ)硫酸(りゅうさん)を加(くわ)えて160〜170℃で加熱(かねつ)したときに主(おも)に起(お)こる反応(はんのう)はどれか。

    • ◯ 分子間脱水(ぶんしかんだっすい)でジエチルエーテルができる
    • ◯ 付加反応(ふかはんのう)でエタンができる
    • ◯ 酸化(さんか)反応(はんのう)で酢酸(さくさん)ができる
    • ◯ 分子内脱水(ぶんしないだっすい)でエチレンができる

    正解:分子内脱水でエチレンができる
    160〜170℃で加熱(かねつ)すると分子内脱水(ぶんしないだっすい)が起(お)こり、C₂H₅OH→CH₂=CH₂+H₂Oのようにエチレン(新しいタブで開きます)ができる。130℃程度(ていど)ではエタノール2分子(ぶんし)(新しいタブで開きます)から水(みず)がとれる分子間脱水(ぶんしかんだっすい)が起(お)こり、ジエチルエーテルができる。

  3. ジエチルエーテルC₂H₅-O-C₂H₅(分子(ぶんし)式(しき)C₄H₁₀O)と構造(こうぞう)異性体(いせいたい)の関係(かんけい)にある物質(ぶっしつ)はどれか。

    • ◯ 酢酸(さくさん)
    • ◯ 1-ブタノール
    • ◯ エタノール
    • ◯ アセトン

    正解:1-ブタノール
    ジエチルエーテルは分子(ぶんし)式(しき)C₄H₁₀O。1-ブタノールC₄H₉OHも分子(ぶんし)式(しき)がC₄H₁₀Oで、原子(げんし)のつながり方(かた)が違(ちが)う構造(こうぞう)異性体(いせいたい)(新しいタブで開きます)の関係(かんけい)にある。

  4. 第(だい)三(さん)級(きゅう)アルコールが第(だい)一(いち)級(きゅう)・第(だい)二(に)級(きゅう)アルコールと同(おな)じ条件(じょうけん)では酸化(さんか)されにくい理由(りゆう)として正(ただ)しいものはどれか。

    • ◯ 分子(ぶんし)量(りょう)が大(おお)きいから
    • ◯ ヒドロキシ基(き)をもたないから
    • ◯ 炭素(たんそ)骨格(こっかく)が環状(かんじょう)だから
    • ◯ ヒドロキシ基(き)が結合(けつごう)した炭素(たんそ)原子(げんし)に水素(すいそ)原子(げんし)が残(のこ)っていないから

    正解:ヒドロキシ基が結合した炭素原子に水素原子が残っていないから
    第(だい)三(さん)級(きゅう)アルコールは、ヒドロキシ基(き)が結合(けつごう)した炭素(たんそ)原子(げんし)にすでに3個(こ)のアルキル基(き)が結合(けつごう)し、水素(すいそ)原子(げんし)(新しいタブで開きます)が残(のこ)っていない。酸化(さんか)は炭素(たんそ)に結合(けつごう)した水素(すいそ)が奪(うば)われることで進(すす)むため、水素(すいそ)が残(のこ)っていないと酸化(さんか)されにくい。

単元のポイント

  • アルコールの級(きゅう) -OHが結合(けつごう)した炭素(たんそ)に結合(けつごう)するアルキル基(き)の数(かず)で第(だい)一(いち)級(きゅう)・第(だい)二(に)級(きゅう)・第(だい)三(さん)級(きゅう)に分(わ)かれる
  • ナトリウムとの反応(はんのう) 2C₂H₅OH+2Na→2C₂H₅ONa+H₂。-OHをもつことの確認(かくにん)に使(つか)われる
  • 脱水反応(だっすいはんのう) 160〜170℃で分子内脱水(ぶんしないだっすい)(エチレン)、130℃程度(ていど)で分子間脱水(ぶんしかんだっすい)(エーテル)
  • エーテル 酸素(さんそ)原子(げんし)を間(あいだ)にはさんだ構造(こうぞう)で反応(はんのう)性(せい)が低(ひく)く、有機(ゆうき)溶媒(ようばい)として使(つか)われる

出典・クレジット

  • 単元の構成:文部科学省「高等学校学習指導要領(平成30年告示)」(新しいタブで開きます)(政府標準利用規約 2.0)
  • 学習指導要領の該当箇所:高等学校学習指導要領(平成30年告示)解説 理科編 理数編 化学 (4)有機化合物の性質 ア(ア)有機化合物(新しいタブで開きます)(解説p.107〜108。項目(ア(ア)有機化合物 ㋐炭化水素:脂肪族炭化水素の性質や反応を構造と関連付けて理解する ㋑官能基をもつ化合物:官能基をもつ脂肪族化合物に関する実験などを行い、その構造・性質・反応について理解する ㋒芳香族化合物:芳香族化合物の構造・性質・反応について理解する)と内容の取扱い(㋑はアルコール・エーテル・アルデヒド・ケトン・カルボン酸及びエステルを取り上げ、それらの性質は炭素骨格及び官能基により特徴付けられることを扱い、鏡像異性体にも触れる。㋒は芳香族炭化水素・フェノール類・芳香族カルボン酸及び芳香族アミンを扱う)、p.107〜108の解説(脂肪族炭化水素はアルカン・アルケン・アルキンの代表的な化合物の構造・性質・反応を扱い、構造異性体や立体異性体としてシス-トランス異性体も扱う。官能基をもつ脂肪族化合物は炭素骨格及び官能基により性質が特徴付けられることや相互の関係を反応や構造と関連付けて扱い、不斉炭素原子を1個含む化合物で鏡像異性体に触れ、エステルに関連して油脂やセッケンにも触れる。芳香族化合物はベンゼン環及び官能基により性質が特徴付けられることを扱う)を6ページに分けて扱う。高分子化合物(イ)は別単元で扱うため本単元には含めない)
  • 事実データ:Wikidata の項目 Q156(新しいタブで開きます)(CC0)
  • 文部科学省「高等学校学習指導要領(平成30年告示)解説 理科編 理数編」p.107〜108(新しいタブで開きます)
  • 本文:Manazoo 編集部
  • 図(ヒドロキシ基が結合した炭素に結合するアルキル基の数で第一級・第二級・第三級アルコールに分かれることを示した図):Asatte Studio(Manazoo)/オリジナル(コードで作図) / 出典(新しいタブで開きます)
  • 図(エタノールを濃硫酸とともに160〜170℃で加熱するとエチレン、130℃程度で加熱するとジエチルエーテルになる2つの経路を示した図):Asatte Studio(Manazoo)/オリジナル(コードで作図) / 出典(新しいタブで開きます)
  • 最終確認日:

単元の並びは学習指導要領に沿って作り、年号や人物などの事実は公開データと照らし合わせています。誤りに気づいたら意見箱からお知らせください。確かめて直します。テストや受験の前には、教科書や先生の説明もあわせて確認してください。

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単元のポイント
  • アルコールの級(きゅう) -OHが結合(けつごう)した炭素(たんそ)に結合(けつごう)するアルキル基(き)の数(かず)で第(だい)一(いち)級(きゅう)・第(だい)二(に)級(きゅう)・第(だい)三(さん)級(きゅう)に分(わ)かれる
  • ナトリウムとの反応(はんのう) 2C₂H₅OH+2Na→2C₂H₅ONa+H₂。-OHをもつことの確認(かくにん)に使(つか)われる
  • 脱水反応(だっすいはんのう) 160〜170℃で分子内脱水(ぶんしないだっすい)(エチレン)、130℃程度(ていど)で分子間脱水(ぶんしかんだっすい)(エーテル)
  • エーテル 酸素(さんそ)原子(げんし)を間(あいだ)にはさんだ構造(こうぞう)で反応(はんのう)性(せい)が低(ひく)く、有機(ゆうき)溶媒(ようばい)として使(つか)われる