有機化学のオキテ16,17

問題

• 問1. 下線で示した化合物の分子式を記せ。
• 問2. 文中の空欄（ア）および（イ）にあてはまる語句を記せ。
• 問3. 文中の空欄（ウ）～（カ）にあてはまる数値をａ～ｆの中からそれぞれ一つずつ選び、記号で答えよ。ただし、くり返して選んでもよい。
  ａ：１ ｂ：２ ｃ：３ ｄ：４ ｅ：５ ｆ：６
• 問4. 化合物Ａおよび化合物Ｂの構造式を、下の例にならって、それぞれ記せ。

解答と解説

＜解答＞

• 問1. C₅H₁₂O
• 問2. （ア）ヒドロキシ（水酸）　（イ）水素
• 問3. （ウ）ｃ　（エ）ｂ　（オ）ｄ　（カ）ｂ
• 問4. 

＜解説＞

• 問1. 化合物中の原子数の比を求めると よって組成式はC₅H₁₂O（式量88.0）となり、組成式量と与えられた分子量が一致するので分子式もC₅H₁₂Oになる。
• 問2. グループIは金属ナトリウムと反応して水素を発生するので分子式C₅H₁₂Oの物質としてはヒドロキシ基をもつアルコールが考えられる（グループIIはエーテルと考えられる）。ヒドロキシ基をもつアルコール分子は互いに水素結合によって結びつく。
• 問3. グループIのアルコールの構造異性体は次の８種類が考えられる。
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  • （ウ）不斉炭素原子を有するのは（２）（５）（６）の３種類存在する。
  • （エ）ヨードホルムを示反応すのは以下の構造をもつ化合物で、（２）と（６）の２種類の化合物が前者の構造をもつ。
  • （オ）酸化して還元性を有する化合物が生じるのは第一級アルコールであるから（１）（４）（５）（８）の４種類存在する。
  • （カ）（２）と（３）を脱水するとが生じ、幾何異性体を生じる化合物は２種類存在する。（（２）を脱水するとザイツェフ則（補足３）に従い主生成物シス－２－ペンテンを生じるが、副生成物として幾何異性体を生じない構造異性体も生じる）
• 問4. 化合物ＡはグループIに属し、ヨードホルム反応に陰性なので（１）（３）（４）（５）（７）（８）のいずれかである。さらにＡは酸化反応によりケトンを生じるので第二級アルコールであるから（３）と決まる。化合物ＢもグループIに属し、酸化されにくいので第三級アルコールとなり（７）と決まる。（７）は酸触媒を用いて脱水すると臭素水を脱色するアルケンを生じる。（補足３参照）。

＜補足＞

• 1. この様な構造決定の問題を解く場合には、可能なら分子式で考えられる異性体の構造式（示性式）を全て書いて、その中から必要なものを選ぶのが確実な解法であろう。その意味で頻出の分子式については、構造異性体数を知っておくことが書きもらし等を防ぐための有効な方法になり得る。（脂肪族では炭素数が５を越えると異性体数が多くなり問題の難易度が上がる。）
• 2. 分子式C₅H₁₂Oで考えられる飽和アルコール８種類の構造異性体のうち不斉炭素原子をもつのは３種類であり、この３種類のうち２種類がヨードホルム反応が陽性（１種類は陰性）である。このことは覚えておくと便利である。
• 3. 問3で（２）を、問4で（７）を脱水すると主生成物と副生成物が生じるのはザイツェフ則による。
  ■ザイツェフ則
  「有機化合物から化合物HX（Xは各種官能基やハロゲン族原子）が脱離するとき、H原子の脱離は脱離が起こり得る炭素原子のうち、直接に結合している水素原子の数がより少ない炭素原子の方で起こる。」