分野
構造決定
- 登場するすべての化合物の枠をかく．
- 条件に下線を引く．
- 以下の記号に従ってまとめ，構造決定をする．
- 不安定でないか確認する．
鏡像異性体の判別は，不斉炭素原子付属基に対する式量昇順の矢印．
| 記号 | 意味 |
|---|---|
| \(\_\_\_\!_/\) | 条件 |
| \((n),\,m\) | 分子量\(n\)で不飽和度\(m\) |
| \(=,\;\equiv\) | 二重結合，三重結合をもつ |
| \(sis\text{-},\;trans\text{-}\) | シス体，トランス体 |
| \(カ\) | 還元性を示す |
| \(ヨ\) | ヨードホルム反応陽性 |
| \(フ,\;マフ\) | 付加反応をした マルコフニコフ則に従って付加反応をした |
| \(o\text{-},\;m\text{-},\;p\text{-}\) | オルト位，メタ位，パラ位 |
| \(a,\;b\) | 酸(acid)，塩基(base) |
| \(C^*\) | 不斉炭素原子をもつ |
| -\(R\) | 官能基\(R\) をもつ |
不飽和度
最初に求める．
\[\rm
C_\alpha H_\beta N_\gamma O_\delta
\quad\longrightarrow\quad
\frac{(2\alpha+2)+\gamma-\beta}{2}
\]
分子式の決定
| \[\begin{align} &&\rm C_{\it x}H_{\it y}O_{\it z}\;({\it M}) &&\rightarrow &&&12x+y+16z=M\\\\ &&\rm 1\,[mol]\,の\,C_{\it x}H_{\it y}O_{\it z}\,が\,{\it n}\,[mol]\,の\,O_2\,で完全燃焼 &&\rightarrow &&&x+\frac{y}{4}-\frac{z}{2}=n \end{align}\] |
還元性
アルデヒド，蟻酸，蟻酸エステル，シュウ酸の検出反応．
\[\begin{align}
\rm R_H CHO+H_2 O&\rm\rightarrow R_H COOH+2H^+ +2e^- \\\\
\rm (COOH)_2&\rm\rightarrow 2CO_2+2H^+ +2e^-
\end{align}\]
- 銀鏡反応
：アンモニア性硝酸銀水溶液から \(\rm Ag\) 析出．
\[\rm
\bigl[Ag(NH_3)_2\bigr]^++e^-
\rightarrow
\color{gray}{Ag}+2NH_3
\] - フェーリング反応
：\(\rm Cu^{2+}\)（青）が \(\rm Cu_2O\)（赤）に．
\[\rm
\color{blue}{2Cu^{2+}}+2OH^-+e^-
\rightarrow\color{red}{Cu_2O}+H_2O
\]
ヨードホルム反応
アセチル基またはその酸化基の検出反応．（酢酸は除く）
強塩基性下でヨードホルム（黄）が析出．
\[\begin{align}
\rm
R_HCOCH_3
+3I_2
+4NaOH
&\rm\rightarrow
\color{yellow}{CHI_3}
+R_HCOONa
+3NaI+3H_2O\\\\
\rm
R_HCH(OH)CH_3
+4I_2
+6NaOH
&\rm\rightarrow
\color{yellow}{CHI_3}
+R_HCOONa
+5NaI+5H_2O
\end{align}\]
オゾン分解
ケトン，アルデヒド が生成．
エノール型
非常に不安定で，構造として不適．
ケト型に変化しやすい．（ケトエノール互変異性）
ベンゼン・シクロヘキセン・シクロヘキサン
ベンゼンの生成
ベンゼンの付加反応
ベンゼンのクロロ化（ハロゲン化）
シクロヘキサンのクロロ化
\[\rm C_6H_12+Cl_2\xrightarrow[]{h\nu}C_6H_11Cl\]
ベンゼンのアルキル化
シクロヘキセンのブロモ化
ベンゼンの酸化①
ベンゼンの酸化②
フェノールの検出
塩化鉄(Ⅲ)水溶液で紫色に呈色．
また，\(o\)-クレゾールは青，サリチル酸は赤紫に呈色．
臭素水を加えると，2,4,6-トリブロモフェノールの白色沈殿が生成．
サリチル酸メチルは消炎鎮痛剤．
アセチルサリチル酸は解熱鎮痛剤．
アニリンの検出
さらし粉溶液 \(\rm CaCl(ClO)\cdot H_2O\,aq\) で赤紫色に呈色．
硫酸酸性下の二クロム酸カリウム溶液 \(\rm K_2Cr_2O_7\,aq\) で黒色（アニリンブラック）に呈色．
アゾ染料
原則赤〜黄を呈色するアゾ基をもつ芳香族化合物．
タンパク質の検出反応
- 硫黄反応
：\(\rm NaOH\,aq\) 下の加熱と同時に \(\rm NH_3\) 発生で窒素も検出．
\[\rm
Pb^{2+}+S^{2-}
\quad\xrightarrow[NaOH,\,(CH_3COO)_2Pb\,aq]{\Delta}\quad
\color{black}{PbS\quad(黒)}
\] - キサントプロテイン反応
：芳香族アミノ酸の検出．
\[\rm
RC_6H_6
\quad\xrightarrow[conc.HNO_3,\;NH_3\,aq]{\Delta}\quad
\color{orange}{RC_6H_5NO_2\quad(燈黄)}
\] - ビウレット反応
：トリペプチド以上の検出．\(\rm NaOH,\,CuSO_4\,aq\)
\[\begin{align}
\rm \cdots -N^-CR_1CO-\color{purple}{N^-}C
&\rm R_2CO-\color{purple}{N^-}CR_3CO-\cdots\\\\
&\rm \;\color{purple}{Cu^{2+}\qquad\qquad(赤紫)}\\\\
\rm \cdots -N^-CR_4CO-\color{purple}{N^-}C
&\rm R_5CO-\color{purple}{N^-}CR_6CO-\cdots\\\\
\end{align}\] - ニンヒドリン反応
：アミノ基の検出．
\[\rm
ニンヒドリン+NH_3
\quad\xrightarrow{\Delta}\quad
\color{purple}{ルーへマン紫\quad(赤紫)}
\]
酸化される/されない
主に過マンガン酸カリウム
される
第1級または第2級アルコール
されない
- Oあり
：第3級アルコール or エーテル結合． - ベンゼン環あり
：ベンゼン環に炭化水素基が付いていない．
金属Naと反応しない
- Oあり
：エーテル結合 or エステル結合．
NaOHaq を加えて加熱
鹸化．
分液
クロロホルム，ジクロロメタンを除き，原則，有機層が上で水層が下．
有機層
ニトロ化合物，トルエン，フェノール類．
水層
酸・塩基やその塩．（フェノールを除く）
pH
\[\begin{align}&酸&&ベンゼンスルホン酸\llピクリン酸<カルボン酸<炭酸<フェノール
\qquad\qquad\qquad\qquad\\\\
&塩基&&アニリン<アンモニア水<メチルアミン<水酸化ナトリウム\end{align}\]
エステル化
カルボン酸とアルコールの，濃硫酸を触媒とする脱水反応．
生成する水のOは，カルボン酸由来のもの．
エタノールの脱水
ホルムアルデヒド
常温で無色刺激臭の気体で，37％溶液はホルマリン．
アセタール化
カルボニル基，ホルミル基にアルコールが付加してエーテル結合ができる．
乾留
発生する液体が加熱部へ流れることを防ぐため，加熱する試験管の口は下げる．
酢酸カルシウム
生成するアセトンは，下方置換法で捕集．
\[\rm
(CH_3COO)_2Ca
\xrightarrow[]{乾留}
CH_3COCH_3+CaCO_3
\]
酢酸ナトリウム
生成するメタンは，水上置換法で捕集．
\[\rm
CH_3COONa+NaOH
\xrightarrow[]{乾留}
CH_4+Na_2CO_3
\]
芳香
芳香族とエステルの可能性が高い．
ただし，揮発性のないものは，芳香がない．
高分子化合物
糖
- ペントース \(\rm C_5 H_{10} O_5\;(150)\)
- ヘキソース \(\rm C_6 H_{12} O_6\;(180)\)
- ヘキソース由来の二糖 \(\rm C_{12} H_{22} O_{11}\;(180)\)
| 名前 | 化学式（独自） | 加水分解生成物 | 加水分解酵素 | 還元性 | 所在・用途 |
|---|---|---|---|---|---|
| リボース | \[ (5,1,0) \] | – | – | ⭕️ | DNA/RNA |
| グルコース （ブドウ糖） | \[ (6,1,2) \] | – | – | ⭕️ | 様々 アルコール発酵 |
| マンノース | \[ (6,1,3) \] | – | – | ⭕️ | 蒟蒻 |
| ガラクトース | \[ (6,1,6) \] | – | – | ⭕️ | 寒天 |
| フルクトース （果糖） | \[ (6,2,1) \] | – | – | ⭕️ | 果物/蜂蜜 |
| スクロース | \[ (6,1,2)\alpha-1,2-\beta(6,2,1) \] | \[\begin{align} &グルコース&&\times1\\ &フルクトース&&\times1 \end{align}\] | \[ インベルターゼ\\ スクラーゼ \] | ❌ | 様々 |
| マルトース | \[ (6,1,2)\alpha-1,4-(6,1,2) \] | \[\begin{align} &グルコース&&\times2\\ \end{align}\] | \[ マルターゼ \] | ⭕️ | 水あめ |
| セロビオース | \[ (6,1,2)\beta-1,4-(6,1,2) \] | \[\begin{align} &グルコース&&\times2\\ \end{align}\] | \[ セロビアーゼ \] | ⭕️ | 松葉 |
| ラクトース | \[ (6,1,6)\beta-1,4-(6,1,2) \] | \[\begin{align} &ガラクトース&&\times1\\ &グルコース&&\times1 \end{align}\] | \[ ラクターゼ \] | ⭕️ | 乳汁 |
| トレハロース | \[ (6,1,2)\alpha-1,1-\alpha(6,1,2) \] | \[\begin{align} &グルコース&&\times2\\ \end{align}\] | \[ トレハラーゼ \] | ❌ | 食品 |
グルコースの完全燃焼
| \[C_6H_{12}O_6+6O_2\rightarrow 6H_2O+6CO_2\] |
多糖
繊維
| 繊維 | 分類 | 主成分 | 特徴 | 用例 |
|---|---|---|---|---|
| 木綿 (コットン) | 天然 (植物) | セルロース \(\rm(C_6H_{10}O_5)_n\) | 吸湿性が高い 丈夫 熱に強い | 肌着, タオル, シーツ |
| 羊毛 (ウール) | 天然 (動物) | ケラチン (タンパク質) | 保温性が高い 吸湿性・撥水性あり 縮みやすい | セーター, スーツ |
| レーヨン | 化学 (再生) | セルロース \(\rm(C_6H_{10}O_5)_n\) | 絹のような光沢 吸湿性が高い 非耐水性 | 婦人服, 裏地, カーテン |
| キュプラ (銅アンモニアレーヨン) | 化学 (再生) | セルロース \(\rm(C_6H_{10}O_5)_n\) | なめらかな肌触り 静電気が起きにくい 染色性が良い | 高級裏地, ブラウス |
| アセテート | 化学 (半合成) | 酢酸セルロース \(\rm[C_6H_7O_2(OCOCH_3)_x(OH)_{3-x}]_n\) | 絹のような光沢と感触 適度な吸湿性 熱で変形しやすい | スカーフ, ネクタイ |
| ナイロン66 | 化学 (合成) | ヘキサメチレンジアミン アジピン酸 \(\rm(C_{12}H_{22}N_2O_2)_n\) | 世界初の合成繊維 摩耗や折り曲げに非常に強い 吸湿性は低い | ストッキング, 釣り糸, 歯ブラシ |
| ナイロン6 | 化学 (合成) | \(\epsilon\)-カプロラクタム \(\rm(C_6H_{11}NO)_n\) | ナイロン66と似た性質 染色性がやや良い 耐熱性は66より低い | 衣料品, カーペット, 漁網 |
| ポリエステル | 化学 (合成) | ポリエチレンテレフタレート \(\rm(C_{10}H_8O_4)_n\) | 最も生産量が多い, 丈夫で速乾性がある, シワになりにくい | ワイシャツ, 作業着, フリース |
| アクリル | 化学 (合成) | ポリアクリロニトリル \(\rm[-CH_2-CH(CN)-]_n\) | 羊毛に似た風合い 軽くて暖かい 虫食いに強い | セーター, 毛布, ジャージ |
| ビニロン | 化学 (合成) | ポリビニルアルコール (アセタール化) \(\rm[-CH_2-CH(OH)-]_n\) 等 | 日本で発明 綿に似た風合い 吸湿性がある 非常に丈夫 | 学生服, 漁網, ロープ |
| アラミド | 化学 (合成) | 全芳香族ポリアミド (例: \(\rm[-CO-C_6H_4-NH-]_n\)) | 超高強度 高い耐熱性・難燃性 高弾性 | 防弾チョッキ 消防服 タイヤ補強材 |
\(\varepsilon\)-カプロラクタム
ビニロン
日本初の合成繊維．
ユリア樹脂（尿素樹脂）
ちなみに，尿素は非電解質．
メラミン樹脂
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