有機化学のオキテ20

問題

次の文章を読み、下の各問に答えなさい。

• (1) [ Ａ ]は炭素、水素、および酸素からなるエステルで、この3.06gを完全に加水分解するとカルボン酸[ Ｂ ]と1.80gの第一級アルコール[ Ｃ ]を生じる。
• (2) [ Ｃ ]の組成は炭素60.02％、水素13.35％である。
• (3) 0.75gの[ Ｂ ]と等モルのメタノール0.40gを濃硫酸の存在下で反応させると、0.93gの[ Ｄ ]が生成する。
• (4) [ Ｃ ]は濃硫酸とともに160℃で加熱すると、常温常圧下で気体の[ Ｅ ]を生じる。
• (5) [ Ｅ ]に硫酸を触媒にして水を付加させると、主に化合物[ Ｆ ]が生成する。
• (6) [ Ｆ ]を二クロム酸カリウムの酸性溶液で酸化すると、化合物[ Ｇ ]となる。

問 [ Ａ ]～[ Ｇ ]の各化合物について、それぞれの名称と示性式を示しなさい。

解答と解説

＜解答＞

• Ａ 酢酸プロピル CH₃COOCH₂CH₂CH₃
• Ｂ 酢酸 CH₃COOH
• Ｃ １－プロパノール CH₃CH₂CH₂OH
• Ｄ 酢酸メチル CH₃COOCH₃
• Ｅ プロペン（プロピレン） CH₂＝CHCH₃
• Ｆ ２－プロパノール CH₃CH(OH)CH₃
• Ｇ アセトン CH₃COCH₃

＜解説＞

• （1）よりカルボン酸[ Ｂ ]0.75gとメタノール0.40gの物質量が等しいことがわかるので、[ Ｂ ]の分子量をＭとすると（メタノールの分子量は32.0）
  0.75：0.40＝Ｍ：32.0 Ｍ＝60
  [ Ｂ ]は分子量60のカルボン酸なので酢酸CH₃COOHと確定できる。
• （2）よりアルコール[ Ｃ ]の炭素、水素、酸素の原子の比は よって[ Ｃ ]の組成式はC₃H₈O（式量60.0）となる。[ Ｃ ]を第一級アルコールの１－プロパノールCH₃CH₂CH₂OH（分子量60.0）と仮定すると（１）の反応は と考えられる。この反応式より反応するエステル[ Ａ ]と生成するアルコール[ Ｃ ]の物質量は等しいことがわかるが、仮定した分子量と（1）の問題文の数値でそれぞれの物質量を計算すると となり[ Ａ ]と[ Ｃ ]の物質量が等しいことが確認できる。つまり[ Ｃ ]を１－プロパノールと仮定したことが正しかったことがわかる。
  アルコール[ Ｃ ]は１－プロパノールCH₃CH₂CH₂OHと確定できる。
  またエステル[ Ａ ]は酢酸プロピル　CH₃COOCH₂CH₂CH₃と確定できる。
• （3）より[ Ｄ ]の生成は [ Ｄ ]は酢酸メチルCH₃COOCH₃と確定できる。
• （4）より[ Ｅ ]の生成は [ Ｅ ]はプロペン（プロピレン）CH₂＝CHCH₃と確定できる。
• （5）より[ Ｆ ]の生成は [ Ｆ ]は２－プロパノール CH₃CH(OH)CH₃と確定できる。
• （6）より[ Ｇ ]の生成は [ Ｇ ]はアセトン　CH₃COCH₃と確定できる。

＜補足＞