Sponsored Link
ブタ-1,3-ジエンへのハロゲン化水素の付加
前回のアルケンの反応4、アルデヒドやカルボン酸の作り方ではアルデヒドやカルボン酸の作り方を見ました。今回も次のアルケンの反応を見たいところですが、前段階としてブタ-1,3-ジエンの安定性について見ていきたいと思います。
ブタ-1,3-ジエン
まずアルケンの命名法の復習となってしまいますが、ブタ-1,3-ジエンの構造式を書くことができるでしょうか？母体はブタンで、1と3に二重結合がある構造です。紙の上では直線に書くことができますが、真ん中の結合を軸に回転することができるため、s-trans配座とs-cis配座という2つの構造が考えられます。これらのうちどちらが安定でしょうか？
答えはs-trans配座の方が安定です。s-cis配座は見ての通りかさ高いため混雑しています。それに対して、s-trans配座はお互いに反対を向いているので混雑していないため安定となります。
Sponsored Link
Sponsored Link
ブタ-1,3-ジエンへのハロゲン化水素の付加
次にブタ-1,3-ジエンへのハロゲン化水素(ここではHClを例に)を見てみましょう。こちらも復習となりますが、アルケンへのハロゲン化水素の付加です。まずπ結合がHを攻撃して、塩素はマイナスとなります。
Hのくっつく先は1位と2位どちらでしょう？マルコフニコフ則に従い1位にHがくっつくというのがスタンダードな考え方です。しかし、もう一歩踏み込んで見てみると、Hが2位にくっついた場合は1位がプラスとなり共鳴することができません。それに対して、1位にくっついた場合は2位がプラスとなり共鳴することができます。このことからも1位に水素がくっつき2位がプラスをとる方がよいことになります。
その後Clが2位にくっつき3-ブロモブタ-1-エンができます。
先ほど共鳴というワードが出てきましたが、共鳴が起きた場合は4位の炭素がプラスとなります。それにClがくっつくと今度は1-ブロモブタ-2-エンという化合物ができる可能性もあります。これはどのように作り分ければよいでしょうか？
これは温度によって作り分けができます。低温条件では、活性化エネルギーの小さな3-ブロモブタ-1-エンができます。つまり何も熱をかけていないからそのまま反応が進むイメージです。逆に高温条件下では1-ブロモブタ-2-エンができます。熱をかけた分移動が起こるイメージです。
最終的な生成物を見ても、1-ブロモブタ-2-エンの方が多置換アルケンであり熱力学的に安定となります。手間ひまかけてじっくり煮込んだ料理がおいしいのと同じように、手間ひまかけて作った化合物の方が安定するのです(笑)
まとめ
- ブタ-1,3-ジエンはs-trans配座の方が安定。
- ブタ-1,3-ジエンへのハロゲン化水素の付加は温度によって生成物が異なる。
Sponsored Link
ブタ-1,3-ジエンへのハロゲン化水素の付加 関連ページ
- 有機化合物の命名法、アルカンとアルキル基
- 有機化合物の命名法をするには、最低限、数詞、アルカン、アルキル基は覚えてください。これらを覚えることで有機化合物の命名法の基礎ができてきます。
- 有機化合物の命名法、アルケン
- 分子内に二重結合を1つもつ炭化水素をアルケン(alkene)と呼び、CnH2nで表されます。アルケンの新しい命名法では○○-数字-エンという書き方をし、二重結合の位置を最小とするように番号をつけます。
- 有機化合物の命名法、アルキン
- 分子内に三重結合を1つ持つ炭化水素はアルキン(alkyne)と呼ばれ、CnH2n-2で表されます。アルキンの新しい命名法では、○○-数字-インという書き方をし、三重結合が一番小さくなるように番号をつけます。
- 有機化合物の命名法、アルコール
- アルコールの官能基はOHであり、アルカン(alkane)、アルケン(alkene)、アルキン(alkyne)これらのeを省略してオール(ol)をつけて命名法が行われます。
- 有機化合物の命名法、チオール
- チオールの官能基はSHでありアルカン(alkane)、アルケン(alkene)、アルキン(alkyne)にチオール(thiol)をつけて命名します。チオールはスカンクのおならの臭い、にんにくの臭いなど独特の臭いを持っていることがあります。
- 有機化合物の命名法、アミン
- アミンの官能基はNH2であり、2つの命名法があります。アルカン(alkane)、アルケン(alkene)、アルキン(alkyne)これらのeを省略してアミン(amine)をつけて命名、もう一つはアルキル基についているととらえて命名します。
- 有機化合物の命名法、ケトン
- ケトンの官能基はC=Oであり、アルカン(alkane)、アルケン(alkene)、アルキン(alkyne)これらのeを省略してオン(one)をつけて命名します。ケトンの命名法はC=Oの炭素を含む母体鎖にオンをつけます。
- 有機化合物の命名法、アルデヒド
- アルデヒドの官能基はCHOで、アルカン(alkane)、アルケン(alkene)、アルキン(alkyne)これらのeを省略してアール(al)をつけて命名します。環状の場合は環の名称の後にカルボアルデヒド(carbaldehyde)をつけて命名します。
- 有機化合物の命名法、カルボン酸
- カルボン酸の官能基はCOOHでアルカン(alkane)、アルケン(alkene)、アルキン(alkyne)これらのeを省略して酸(oic acid)をつけて命名、環状の場合は環の後にカルボン酸(carboxylic acid)をつけて命名します。
- 有機化合物の命名法、エステル
- エステルはカルボン酸とアルコールから水が取れてできる化合物でR1-COO-R2といった形をとります。エステルの日本語の命名法は酸の名前に続けて、アルコールをアルキル基に変えたものを続けて読みます。
- 有機化合物の命名法、アミド
- アミドは一般的にカルボン酸とアミンから水がとれてできる化合物であり、官能基としてはR1-CONH-R2という形で表されます。アミドはカルボン酸の語尾oic acidをアミド(amide)に変えて命名します。
- 有機化合物の命名法、官能基が複数ある場合
- カルボン酸、エステル、アミド、アルデヒド、ケトン、アルコール、チオールなどの官能基が複数ある場合は優先順位に従って命名法をやらなければなりません。
- Lewis構造式、電子殻と価電子
- 原子は陽子、中性子、電子からなります。電子は電子殻にしまわれ、その最大数は2n2(2の二乗)となります。Lewis構造式は価電子を点として表現する構造式になります。
- s軌道、p軌道、d軌道とエネルギー準位
- 電子の軌道は、s軌道、p軌道、d軌道などの種類があり、それぞれ形があります。1s軌道→2s軌道→2p軌道→3s軌道→3ｐ軌道→4s軌道→3d軌道・・・・・というようにエネルギー準位が低い軌道から順番に電子は埋められていきます。
- 電気陰性度、イオン化エネルギー、電子親和力、周期表のゴロ
- 周期表の水素からクリプトンまでのゴロをまとめました。電気陰性度、イオン化エネルギー、電子親和力は一般的に周期表の右上に行くほど強いです。電気陰性度のゴロもまとめました。
- イオン結合、金属結合、共有結合(σ結合、π結合)
- 化学結合には、イオン結合、金属結合、共有結合などの種類があります。共有結合のうち、σ結合は単結合にあたる結合で回転ができます。π結合は二重結合や三重結合にあたり回転ができません。
- sp3混成軌道、sp2混成軌道、sp混成軌道の考え方
- sp3混成軌道、sp2混成軌道、sp混成軌道を考える時にはスピンを理解する必要があります。sp3混成軌道、sp2混成軌道、sp混成軌道のそれぞれの結合角を理解することで正しい構造式を描けます。
- sp3混成軌道、sp2混成軌道、sp混成軌道例題編
- sp3混成軌道、sp2混成軌道、sp混成軌道の例題として、メチルカチオン、メチルアニオン、三フッ化ホウ素、アンモニア、プロパジエンを見ていきます。sp3混成軌道、sp2混成軌道、sp混成軌道を考える時は、電子の数と腕の数に注意しましょう。
- 共鳴構造の基本の考え方
- 共鳴をとることで電子が分散しエネルギー的に安定します。共鳴の構造式を関連付ける時は両矢印を用いて、二重結合、単結合、マイナスの形を見つけるのが基本の考え方です。
- 立体異性体、エナンチオマーとジアステレオマー
- 立体異性体にはエナンチオマーやジアステレオマーがあります。エナンチオマーは鏡像異性体とも呼ばれ、鏡を映したときの実像と鏡像の関係のものをいいます。エナンチオマー以外の立体異性体をジアステレオマーといいます。
- Fischer投影式の考え方
- Fischer投影式は、上下を奥に、左右を手前にあるものとして構造式を描く方法です。Fischer投影式の考え方としては、上下左右を回転させて合わせてから書く必要があります。
- Newman投影式の考え方
- Newman投影式は炭素ー炭素結合軸に沿って見たとき手前側の方をY、奥側の方を〇にYで表す方法です。Fischer投影式、Newman投影式が苦手な人は紙に1つずつ書いていけば大丈夫です。
- ねじれ形配座(アンチ形とゴーシュ形)と重なり形配座の安定性
- ブタンにおいて安定性は、ねじれ形のアンチ形＞ねじれ形のゴーシュ形＞重なり形となります。基本的に空いているところにメチル基がある方が安定となります。
- Z配置やE配置、優先順位のつけ方
- 二重結合を挟んで優先順位をつけたとき、高いものが同じ側にあればZ配置、二重結合を挟んで優先順位が高いものが反対側にあればE配置となります。
- RS配置、優先順位のつけ方
- 不斉炭素に優先順位をつけて、④番目を奥に置いたときに時計回りがR配置、反時計回りがS配置となります。④番目が手前にある時は逆回りとなるためR配置と、S配置が逆になるため注意しましょう。
- キラルとアキラル、光学活性と不斉炭素の関係
- 分子内に対称面を持たず、その分子の鏡像に重ね合わせることのできない場合をキラルと言います。単一のキラルな化合物は光学活性です。鏡像と重ね合わせることができる場合をアキラルと言います。
- ラセミ体とメソ体はどちらも光学不活性
- ラセミ体は、エナンチオマーの等量混合物を言います。メソ体は不斉炭素があるけれども、分子内対称面を持つものを言います。メソ体もラセミ体も光学不活性です。
- ひずみとシクロヘキサン、アキシアルとエクアトリアル
- 結合角ひずみ、ねじれひずみ、立体ひずみなどが生じるため、シクロアルカンの中で最も安定なのはシクロヘキサンです。シクロヘキサンの場合、アキシアルよりエクアトリアルの方が安定。
- アルケンの反応1、syn付加とanti付加
- アルケンの平面に対して両方とも同じ面に結合するのをsyn付加といいます。アルケンの平面に対してそれぞれ別の麺から結合するのをanti付加といいます。
- 電子求引基と電子供与基、カルボカチオンとカルボアニオンの安定性
- カルボカチオンは電子供与基がつくと安定化し、電子求引基がつくと不安定となります。カルボアニオンは電子求引基がつくと不安定化し、電子求引基がつくと安定化します。
- アルケンの反応2、マルコフニコフ則とカルボカチオン
- アルケンにHXが結合する時にHは水素が多く結合している炭素にくっつくことをマルコフニコフ則と言います。逆マルコフニコフ則ではHは水素が少ない方に結合します。
- アルケンの反応3、アルコールの作り方
- アルケンのヒドロホウ素化-酸化ではsyn付加かつ逆マルコフニコフ則でアルコールが作れます。オキシ水銀化-還元法ではanti付加かつマルコフニコフ則でアルコールが作れます。
- アルケンの反応4、アルデヒドやカルボン酸の作り方
- オゾン酸化でオゾニドを作り、その後ジメチルスルフィドを用いた場合、アルデヒドやケトンが得られます。過マンガン酸カリウム酸化は徹底的に酸化して酸性条件ではカルボン酸まで作ることができます。