有機化合物の問題
分子式 で表される鎖式のエステルを加水分解したところ、カルボン酸 とアルコール が得られた。 はアンモニア性硝酸銀水溶液を還元しなかった(銀鏡反応を示さなかった)。また、 に水酸化ナトリウム水溶液とヨウ素を加えて温めると、特有のにおいをもつ黄色沈殿が生じた。
これらの条件を満たすエステルとして考えられる化合物は何種類あるか。
この問題で使うもの
- エステルの加水分解と構造の決定(説明と入口の問題)
- アルデヒド・ケトン・カルボン酸の性質(説明と入口の問題)
- アルコールの分類と反応(説明と入口の問題)
- 構造異性体の数え上げ(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(72 技能)
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ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
C₅H₁₀O₂ のエステルを、カルボン酸部分とアルコール部分の炭素数の組で場合分けしてすべて書き出そう。
ヒント 2
銀鏡反応を示すカルボン酸はギ酸だけである。黄色沈殿はヨードホルムで、CH₃CH(OH)− の構造をもつアルコールが示す。
ヒント 3
ギ酸エステルを除くと、酢酸+C₃ アルコール、プロピオン酸+エタノール、C₄ カルボン酸+メタノールが残る。それぞれのアルコールがヨードホルム反応を示すか調べる。
答えと解説
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解説を読む
の鎖式エステルは、飽和 1 価カルボン酸と飽和 1 価アルコールのエステル である。カルボン酸部分とアルコール部分の炭素数の組で場合分けすると、次の 9 種類がある。
| A(カルボン酸) | B(アルコール) |
|---|---|
| ギ酸 | 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 |
| 酢酸 | 1-プロパノール、2-プロパノール |
| プロピオン酸 | エタノール |
| 酪酸 、2-メチルプロパン酸 | メタノール |
A の条件
銀鏡反応を示すカルボン酸は、ホルミル基(アルデヒド基)をもつギ酸である。 は銀鏡反応を示さないので、ギ酸のエステル 4 種類は除かれる。
B の条件
黄色沈殿はヨードホルム で、ヨードホルム反応を示すのは の構造をもつアルコールである。残ったアルコールについて調べると
- 1-プロパノール :示さない
- 2-プロパノール :示す
- エタノール :示す
- メタノール :示さない
結論
条件を満たすのは
- 酢酸と 2-プロパノールのエステル
- プロピオン酸とエタノールのエステル
の 2 種類である。
別解
の鎖式エステルは、カルボン酸 A(炭素数 )とアルコール B(炭素数 )からできる。
【条件の意味】
- A が銀鏡反応を示さない → A はギ酸ではない()。
- B がヨードホルム反応を示す → B は の構造をもつアルコール(エタノール、または の第二級アルコール)。
【数え上げ】
- (酢酸):B は炭素数 3。1-プロパノールは をもたず不適。2-プロパノール は適する → 酢酸イソプロピル(1 種類)。
- (プロパン酸):B は炭素数 2 のエタノール で適する → プロパン酸エチル(1 種類)。
- (ブタン酸、2-メチルプロパン酸):B はメタノールでヨードホルム反応を示さず不適。
- (ギ酸)は A が銀鏡反応を示すので不適。
合計 種類。
検算:酢酸イソプロピル 、プロパン酸エチル はともに である。