アルコールの酸化反応!結合を考えると触媒の理由がわかった！

こんにちは。

今日の反応は非常に重要です。
なぜなら、アルコールの酸化は、
構造決定で、級数を決める上で
非常に重要な反応となるからです。

このアルコールの酸化反応が
わからないと、
絶対に構造決定が解けません。

また、アルコールの酸化では、
強い試薬を使います。

例えば、強酸か剤の
二クロム酸カリウムK₂Cr₂O₇や
これよりも強い試薬である、
過マンガン酸カリウムKMnO₄

こいつらを使います。
その理由もきっちりわかるように
お伝えして行くので、
安心してついて来てください！

アルコールの結合

アルコールというのは、
全部σ結合でできています。

ご覧のように
二重結合（π結合）がありません。
なので、

反応性がかなり低いです。
アルコールは簡単に
酸化できません。

なので、どうすべきかというと、
非常に強い試薬を使って、
強引に酸化していかないと
ダメなのです！

で、使うべき、酸化剤というのが、
K₂Cr₂O₇
だったり、
KMnO₄だったりするのです。

この２つの酸化剤としての半反応式は、

MnO₄^–+5e^–+8H⁺→4H₂O+Mn²⁺
と
Cr₂O₇^2-+14H⁺+6e^–→7H₂O+2Cr³⁺
となります。

アルコールの酸化は級数による

アルコールの酸化は級数によって、
起る反応が異なります。

ということは、
その反応がわかれば、
逆に、
級数がわかる！と言う事になります。

なので、級数ごとの反応を
学んで行きましょう。

第１級アルコールの酸化

第１級アルコールを酸化すると、
アルデヒドができます。

アルデヒドは還元性がある
物質ですので、
自分は『メチャクチャ酸化されやすい』
わけです。

アルデヒドは、酸化されると
カルボン酸になります。

アルコールの酸化の反応式

アルコールを酸化して、
アルデヒドを作る反応の
反応式をつくることは、
容易に出来ます。

これは酸化還元反応なんだから、
半反応式を立てて、
電子を消せば楽勝で出来ます。

見慣れない反応式を見たら、
すぐ暗記しようとする人は、
それは、受験において致命的なエラーになりますので辞めましょうね！

まず、アルコールの酸化の
『半反応式がわからない』と
言う人が居るかもですが、

アルコールから、アルデヒドに
なるということがわかれば、
十分です。

RCH₂OH→RCHO

ステップ①Oの数

Oの数は一緒なので、
H₂Oを加える必要は
無い。

ステップ②Hの数

右辺の方がHが２個足りないので、
2H⁺を足す、

ステップ③電荷の調整

両辺の電荷を調整します。
すると、右辺が、2+なので、
それを打ち消すために、電子を加えます。
2e^–とすると、

RCH₂OH→RCHO+2H⁺+2e^–
となります。

これと先ほどの二クロム酸カリウムの
半反応式を加えれば
良いだけです。

（還元剤）RCH₂OH→RCHO+2H⁺+2e^–
（酸化剤)Cr₂O₇^2-+14H⁺+6e^–→7H₂O+2Cr³⁺
これを足し合わせれば、
反応式が出来ます。

アルデヒドからカルボン酸への反応式

これもまた、反応式の作り方は、
単純明快で、
もちろん普通の酸化還元反応です。

アルデヒドからカルボン酸になることは誰でもわかりますよね。

ステップ１：左辺アルデヒド、右辺カルボキシ基

RCHO→RCOOH

ステップ２：酸素OをH₂Oで補う

RCHO+H₂O→RCOOH

ステップ３：水素HをH⁺で補う

RCHO＋H₂O→RCOOH+2H⁺

ステップ４：左辺と右辺の電荷の偏りを電子e^–で補う

RCHO+H₂O→RCOOH+2H⁺+2e^–

第２級アルコールの酸化反応

次に第２級アルコールの
酸化に参りましょう。

第２級アルコールを酸化すると、
ケトンが生成されます。

第２級アルコールの酸化の反応式

第２級アルコールの酸化反応の
式は下のようになります。
（還元剤）RCH(OH)R’→RCOR’+2H⁺+2e^–
（酸化剤）Cr₂O₇^2-+14H⁺+6e^–→7H₂O+2Cr³⁺

これを合わせれば、
反応式となります。

第３級アルコールの酸化

第３級アルコールの構造を
ご覧下さい。

第３級アルコールはこの画像のように、
-2Hする場所がありません。

なので、
酸化できません！！！

第３級アルコールを無理やり酸化する方法

第３級アルコールを無理やり
酸化する方法があります。

それが、
完全燃焼、、笑

CO₂とH₂O
になります。

でも、第１級アルコールも第２級アルコールも
区別できなくなるので、
こんな事をしてもメリットはありません笑

まとめ

アルコールの酸化は、

となります。

これめっちゃ大事なんですよ。
この知識ってセンター試験で出るから
覚えろ！って言ってるわけじゃないです。

この知識を知っていると、
構造決定で、アルコールの級数を選ぶのに役に立つのです。

第１級アルコールと第２級アルコールと第３級アルコールとでは、見た目や匂いで判断することは出来ないんです。

なので、構造決定で級数を決めるのは、このアルコールを酸化してどうなるかなのです。

アルコールの級数、エーテルの異性体を区別する情報まとめ

こちらを御覧ください！