アルコールの検出でNaを使うわけ

質問

アルコールに金属Naを入れると、-OHのHとNaが置換するらしいです。

フェノール性OH基でも、-OHのHとNaが置換するらしいです。

そんなこと言われても、-COOHにもHはありますし、-NH2にだってHはあります。ベンゼン環についた-COOH、-NH2もあります。

グルコースにも-OHがたくさんあった気がします。

そうだとしたら、Naを入れたら、それら全部のHとNaが置換すると思うのですが、そうはならないのでしょうか。

回答No.2

windwald · ベストアンサー

>C6H5-NH2（アニリン）にNaを入れれば、・・・、これはなんかうまくいきません。
アンモニアの水素原子一つがフェニル基に置換されたものがアニリンです。

>アニリンはすでにNH2の形になってしまっていてできませんでした・・・。
「NH2の形」と考えるのが間違いです。
ヒドロキシ基との反応もアミノ基との反応も、全て同じです。
ヒドロキシ基やアミノ基の酸性Hにより、Naが酸化されると言う反応ですから。

つまり全て極論的に書けば Na + H^+ → Na^+ + (1/2)H2
と言う反応です。
アルコールならば-OH + Na → -O^- + Na^+ + (1/2)H2
というように一つの官能基に対する反応で考えると良いでしょう。

ですから糖との反応も理論的にはこれをもとに記述することも可能です。
ただ実際には反応条件が過激すぎる(とくに、塩基性が強い)ので、
もっと複雑な反応となるでしょう。試してないので分かりませんけど。

さて、本題ですがアルコールの検出にNaを使う、というよりも、
アルコールかエーテルかの判別にNaを使う、と言った方がよいでしょうね。

お礼

ありがとうございます！

「NH2の形」と考えるのが化学の考え方としては変なのですね。

-OHや-NH2のような官能基がたまたまHを持っているので、Naとの関係で酸化還元が起こるという理解がよりよい考えかたという感じか、と理解しました。

すると、C6H5-NH2（アニリン）にNaを入れれば、HとNaの関係だから、

6H5-NH2 + 2Na → C6H5-N^- 2Na^+ + H2

ですね^^

それから、本題の「アルコールの検出にNaを使う」というのは、「アルコールかエーテルかの判別にNaを使う」といったほうが正確な表現とのこと、わかりました。

それにしても、教科書的な化学って不思議ですよね。その水溶液が「アルコールかエーテル」であることがあらかじめ決まっているのですから。現実にはそんなにわかりやすい条件はない気がします。

抱負になりますが、現実の複雑さ？の中でも使える化学を見につけたいです！！

回答No.3

windwald

>6H5-NH2 + 2Na → C6H5-N^- 2Na^+ + H2
いいえ、違います。
　2C6H5-NH2 + 2Na → 2C6H5-NH^- 2Na^+ + H2
です。アンモニアの反応ときちんと比較してください。

>その水溶液が「アルコールかエーテル」であることがあらかじめ決まっているのですから。現実にはそんなにわかりやすい条件はない気がします
まず「水溶液」ではないですね。
そして現実にそんなわかりやすい条件があるんです。
元素分析と分子量測定から酸素原子1つを持った有機化合物だと観測できれば、
それはアルコール・エーテル(・アルデヒド・ケトン)のどれかに限定されます。
とくにCnH2n+2Oの形で書くことができるならアルコールかエーテルです。

このように最初は複雑かも知れませんが、
だんだんとターゲットを絞っていきながら構造を同定するんですね。

お礼

ありがとうございます。ベストアンサー後も回答が届くなんて驚きました。こういうことってあるのですね。

C6H5-NH2 + 2Na → C6H5-N^- 2Na^+ + H2

のようには反応できない。アンモニアの性質（？）として、NH2からHを二つ取ることはできない。つまり、Hを一つ取った-NH^-という形しか取れないのですね。だからアニリンの係数を２にした

2C6H5-NH2 + 2Na → 2C6H5-NH^- 2Na^+ + H2

この形になると理解しました！！

それから、「アルコールかエーテルであることがあらかじめ決まっているのが現実的ではない」という話について、まず「水溶液」ではないのですね（汗）

この件については、水を足せば水溶液になるだろうと思います。

ところで、衝撃を受けたのは、現実に「アルコールかエーテル」しかありえないという条件が出てくるということです。

元素分析と分子量測定というものを、器械を使うのだと思うのですが、それをすると酸素原子1つを持った有機化合物だと観測できてしまうことがあるのですね。その場合は、アルコールかエーテルに限定されるから、Naを使って区別することができる。

すごいです。ここまでわかると化学の面白さが違うでしょうね！

回答No.1

windwald

置換と言えば置換ですが、これただの酸化還元反応。
　2R-OH + 2Na → 2R-O^- + 2Na^+ + H2

ナトリウムのイオン化傾向はとても大きくて、水と反応して水素を発生するのと同じ反応です。
　2H-OH + 2Na → 2H-O^- + 2Na^+ + H2

つまり水やアルコールで反応するんだから酸性度の高いフェノール性OHやカルボキシル基で反応しないわけがないですね。

またナトリウムはアンモニアとも反応しナトリウムアミドを生じます。
　2NH3 + 2Na → 2NH2^- + 2Na^+ + H2
これと同様にアミノ基とも反応しますね。

ベンゼンについていようがどうしようが。

お礼

ご回答ありがとうございます！

はい！　Naはイオン化傾向が強い（陽イオンになりやすい）です。K,Ba,Sr,Ca,Naは、たとえば水(H2O)があれば、OH-と2Na+　がくっついて、H2を出しちゃいます。

CH3-OH（メタノール）にNaを入れれば、2CH3-O^- + 2Na^+ + H2

C6H5-OH(フェノール）にNaを入れれば、2C6H5-O^- + 2Na^+ + H2

CH3-COOH（酢酸）にNaを入れれば、2CH3-COO^- + 2Na^+ + H2

C6H5-NH2（アニリン）にNaを入れれば、・・・、これはなんかうまくいきません。回答者さまが教えてくださったナトリウムとアンモニアとの反応から考えたのですが、アニリンはすでにNH2の形になってしまっていてできませんでした・・・。

グルコースについては、示性式を探したら、こんなのが見つかりました。

CH2(OH)CH(OH)CH(OH)CH(OH)CH(OH)CHO

これにNaを入れると、これは式？では書きようがありません(T_T)　でも、きっと、OHのところが、2-O^- + 2Na^+ + H2 となるのだと思います。

これらの反応を酸化還元反応、Naのイオン化傾向の強さで起こること、と考えると多くのものが理解できそうな気がします。