アルコール・エーテルの性質を完全攻略！

アルコールはいろんな反応を起こして大変…

そんなふうに思っている受験生がかなり多いです。

あなたもアルコールの反応の暗記に困っていませんか？

アルコールの反応がわからなくなってしまう原因は、
反応の仕組みを理解していないからです。

ここではアルコールの反応を仕組みから説明します。

ここの内容を理解することで、
アルコールの反応が全て当たり前の反応に見え、
アルコールの問題がすんなり解けるようになるでしょう。

本質的な理解がないと何度復習しても頭に残りません。

ぜひ読み飛ばさずに読んでみてください。

この記事をたった1回読むだけで、
アルコールの知識の定着度が格段にあがります。

アルコールとは

「アルコール」とは、炭化水素のH原子が
ヒドロキシ基-OHに置き換わった化合物です。

ちなみにエタノールはお酒に入っているアルコールです。

アルコールの分類

アルコールは「価数」と「級数」によって分類します。

「価数」とはアルコールのヒドロキシ基-OHの個数のことをいいます。

またヒドロキシ基-OHが付いている炭素原子に、
いくつ炭素原子が付いているかを「級数」といいます。

価数は有機化合物の構造決定などで、
級数は酸化反応などで重要になってくるので、
きちんと区別しておきましょう。

アルコールの性質

それではアルコールの性質を見ていきます。

アルコールには-OHが付いているため、
「塩基性にならないのかな？」と思う人もいるでしょう。

そこで以下のように、
「電気陰性度」に注目して見てみましょう。

炭素Cと水素Hでは微妙に炭素の電気陰性度が高く、
C-Oの結合よりもO-Hの結合の方が切れやすく、
以下のように電離します。

しかし実際CとHの電気陰性度の差は小さいですね。

例えば強塩基のNaOHのNaの電気陰性度は0.9ですから、
Hの電気陰性度は比較的大きいとわかるでしょう。

そのためアルコールの電離定数は10^-15で、
水よりも小さくなるため液性は中性になります。

ただし電離はせずとも、
-OHは水素結合を形成するので炭素数の少ないアルコールなら水に溶けます。

炭素数が増えてくると炭化水素基の割合が増え、
水素結合が減るため水に溶けなくなります。

炭素数1~3くらいまでなら比較的水に溶けます。

アルコールの反応

以上を踏まえてアルコールの反応を見ていきましょう。

反応の仕組みに注意しながら順番に確認しましょう。

ナトリウムとの反応

先ほど説明したように、
アルコールは僅かながら電離しています。

ところでナトリウムはイオン化傾向が高く、
非常に還元性の強い元素でしたね。

ナトリウムは何が何でも電子を投げたいわけです。

そこでナトリウムは、
僅かながら電離している水素に電子を投げつけて、
酸化還元反応を起こします。

これによってできるC₂H₅ONaは、
「ナトリウムエトキシド」と言います。

ナトリウムの還元性が強すぎて、
電離度の小さなアルコールに対してさえ、
よくある「金属と酸の反応」が起こってしまうのですね。

これはナトリウムが水に溶ける反応と考え方は同じです。

また一般のアルコールでは以下のように反応し、
その生成物を「ナトリウムアルコキシド」といいます。

脱水反応

熱濃硫酸を加えて「熱分解反応」を起こすことで、
脱水反応を起こすことができます。

脱水反応は単純な反応ですか、
炭素数の多いアルコールでは注意が必要です。

2-ブタノールの脱水を考えてみましょう。

2-ブタノールでは赤枠の部分が脱水されるか、
青枠の部分が脱水されるかの2通りが生まれます。

このとき、水素原子の少ない方の炭素から、
水素を奪って脱水を起こします。

この法則を「ザイツェフ則」と呼びます。

これによって2-ブタノールの脱水反応では異性体が3つできることに注意しておきましょう。

酸化反応

アルコールは「酸化還元反応」を起こすことも可能です。

ただし級数によって反応の様子が変わってきます。

「覚えることがまた増えるのかー…」
と思うかもしれませんが、仕組みを考えれば実は簡単です。

順番に考えていきましょう。

第一級アルコールの酸化

第一級アルコールに酸化剤をいれると、
「アルデヒド」が生じた後に「カルボン酸」が生じます。

この仕組みを見ていきましょう。

酸化剤は電子を欲しがっているので、
アルコールに酸化剤を入れると
ヒドロキシ基の非共有電子対に張り付いてきます。

-OHの酸素原子が電子が吸い取られているような状態ですね。

電気陰性度の高い酸素原子は電子が欲しいので、
近くにいる水素から電子を奪い取ります。

これによってアルデヒドが生じます。

そしてアルデヒドは還元性が強い
という特徴がありました。

よってアルデヒドは酸化剤に即座に酸化され、
カルボン酸が生じます。

合わせてチェック：
アルデヒド・ケトンの反応を解説！

以上の反応の半反応式は以下のようになります（エタノールの例）。

第二級アルコール

第二級アルコールに酸化剤を入れると、
「ケトン」が生じます。

実はこれは第一級アルコールと全く仕組みです。

このようにしてケトンが生じます。

第一級では水素だった部分が炭素になっているので、
これ以上反応は進みません。

以上の反応の半反応式は以下のようになります（2-プロパノールの例）。

第三級アルコール

第三級アルコールは酸化されません。

先ほどまでは水素から電子を奪っていましたが、
その水素がいなくなるから当然ですね。

エーテルとは

「エーテル」とは、炭化水素の炭素の間に-O-が割り込んだような化合物です。

アルコールは炭素と水素の間に-O-が割り込んだもの、
エーテルは炭素と炭素の間に-O-が割り込んだものなので、
分子式はともに同じになります。

ただしアルコールは電気陰性度の偏りがあるのに対し、
エーテルはうまく釣り合っているため、
エーテルの反応性はかなり低いです。

先ほども説明した通り、
アルコールの分子間脱水によって作ることができます。

まとめ

今回は炭化水素に-OHがくっついたアルコールと、
同じ分子式で表されるエーテルの解説でした。

アルコールの主な3つの反応は、
・ナトリウムとの反応→金属と酸の反応
・脱水反応→熱分解反応
・酸化反応→-OHの酸素が原因になる酸化反応
でした。

酸化反応も級数によって様子が違いますが、
仕組みは全く変わらなかったですね。

エーテルは入試的には製法くらいしか問われないので、
この機会に完璧にしておきましょう。