アルコール 分子内脱水でアルケン生成 反応機構 89回薬剤師国家試験問9a
第89回薬剤師国家試験 問9a
脱離反応に関する記述の正誤を判定してみよう。
a 酸性条件におけるアルコールの脱水は、第三級アルコールの方が第二級アルコールより起こりやすい。
第89回薬剤師国家試験 問9a 解答解説
a 〇 酸性条件におけるアルコールの脱水は、第三級アルコールの方が第二級アルコールより起こりやすい。
酸性条件におけるアルコールの分子内脱水はE1反応の機構で進行する。E1反応はカルボカチオンを生成する段階が律速段階であるため、生成するカルボカチオンの安定性が高いアルコールほど酸性条件下における脱水は起こりやすい。
よって、酸性条件下におけるアルコールの脱水（E1反応）の反応性の序列は、生成するカルボカチオンの安定性の序列と一致し、高いものから第3級＞第2級＞第1級である。
★ 酸性条件におけるアルコールの分子内脱水はE1反応の機構で進行し、カルボカチオン中間体を生成する段階が律速段階のため、生成するカルボカチオンの安定性が高いアルコールほど起こりやすい。生成するアルケンはセイチェフ則に従いC=Cの置換基がより多いものが主生成物となる。
・酸性条件下におけるアルコールの分子内脱水
アルコールの酸性条件下における分子内脱水はE1反応の機構で進行する。
まず、アルコールのヒドロキシ基（OH−）が酸によってプロトン化される。ヒドロキシ基はそのまま脱離すると反応性の高く安定性の低い水酸化物イオン（OH−）となるのでそのままでは脱離しにくいが、ヒドロキシ基が酸によってプロトン化されオキソニウムイオン（＋OH2−）となると安定なH2Oとなって脱離しやすくなる。
次に、プロトン化されたヒドロキシ基が脱離し、ヒドロキシ基が結合していた炭素がC＋となってカルボカチオンを生成する。この段階は、相対的に活性化エネルギーが最も高く、速度が最も遅いので、律速段階である。
次に、C＋に隣接する炭素に結合するHがH2OによってH＋として引き抜かれ、C＋とHが引き抜かれた炭素との間でC=C（アルケン）が生成する。
脱離反応では、通常、生成するアルケンについてC=Cの置換基の数が多いものが主生成物となる。これをセイチェフ則またはザイチェフ則と呼ぶ。
脱離反応がセイチェフ則に従う理由は、アルケンの安定性について、C=Cのアルキル置換基の数が多いほど、エネルギーが低く熱力学的に安定性が高いからである。アルコールの酸性条件下における分子内脱水（E1機構）で生成するアルケンについても、セイチェフ則に従いC=Cの置換基の数がより多いものが主生成物となる。
★ E1反応はカルボカチオン中間体を経由するので、生成するカルボカチオンの安定性が高いほど進行しやすく、生成するカルボカチオンの安定性が低いほど進行しにくい。
E1反応の律速段階は、第一段階の脱離基が外れてカルボカチオン中間体を生成する過程である。カルボカチオンとして安定性の高い第3級カルボカチオンやアリルカチオン、ベンジルカチオンが生成する基質ならばE1反応が起こる可能性はあるが、カルボカチオンとして安定性の低いノーマル第1級カルボカチオンやメチルカチオンなどが生成する基質の場合はE1反応が起こる可能性は低い。
1級アルコールのような安定性の低いカルボカチオンを生成する基質は、E1反応の機構で進行する分子内脱水は起こりにくいと考えられる。
1級アルコールのような反応中心炭素の立体障害が小さい基質は、酸性条件下で加熱すると、SN2反応の機構で進行する分子間脱水の方が起こりやすいと考えられる。
アルコールの分子間脱水については下記のリンク先を参照
アルコール 分子間脱水でエーテル生成 反応機構 90回問12a