エタン,トルエン,アセトニトリルの共役塩基と酸性度の比較 薬剤師国家試験94回問4b

第94回薬剤師国家試験 問4b
下記の3つの物質を酸性度の強いものから並べなさい。
H3C−C6H5
H3C−CN
H3C−CH3

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第94回薬剤師国家試験 問4b 解答解説
酸性度の強いものから、
H3C−CN >
H3C−C6H5 >
H3C−CH3
である。

 

酸性度と共役塩基の塩基性については下記のリンク先を参照
酸性度と共役塩基の安定性・塩基性 90回問4

 

化合物の酸性度について、その共役塩基の安定性が高いほど酸性度は強い。

 

本問では炭化水素であるCHの酸性度の順序付けを行うが、それには共役塩基の安定性を比較すればよい。
炭化水素がH+を放出して酸として働く時、これを炭素酸という。
炭素酸(CH)はH+を放出してC:‐となるので、C:‐が炭素酸の共役塩基である。
共役塩基であるC:‐の負電荷が分散されて安定性が高いほどその炭素酸(HC)の酸性度は強いことになる。

 

本問では、共役塩基であるC:‐の安定性に対して、置換基の電子効果がどのように影響するかが解答のポイントである。

 

◆ H3C−CH3について
H3C−CH3 (エタン)の共役塩基は、負電荷が局在するので安定性が低い。

 

エタン,トルエン,アセトニトリルの共役塩基と酸性度 薬剤師国家試験94回問4b

 

また、H3C−CH3の共役塩基は、CH3がアルキル基として電子供与性電子効果を与えることにより、カルボアニオンの電子密度を上昇させて塩基性が強まっているとも考えられる。
以上のことから、H3C−CH3の酸性度は弱い。

 

 

◆ H3C−C6H5について
H3C−C6H5 (トルエン)の共役塩基は、共鳴により負電荷がベンゼン環に非局在化されるので、H3C−CH3の共役塩基よりも安定性は高い。

 

エタン,トルエン,アセトニトリルの共役塩基と酸性度 薬剤師国家試験94回問4b

 

よって、H3C−C6H5の酸性度はH3C−CH3よりも強い。

 

 

◆ H3C−CNについて
−NO2や−CNのようなヘテロ原子の不飽和結合を含む置換基は、電子求引性誘起効果と電子求引性共鳴効果より強力な電子求引性電子効果を与える。よって、カルボアニオンに対する共鳴安定化効果は、−NO2や−CNの方がフェニル基よりも大きい。

 

エタン,トルエン,アセトニトリルの共役塩基と酸性度 薬剤師国家試験94回問4b

 

したがって、H3C−CNの酸性度はH3C−C6H5よりも強い。

 

★参考外部サイトリンク
酸・塩基の定義(猫でもわかる有機化学さん)

 

酸・塩基の平衡(猫でもわかる有機化学さん)

 

酸性の強弱(猫でもわかる有機化学さん)

 

酸性度の概要(薬学これでOK!さん)

 

誘起効果・共鳴効果による酸性度の変化(薬学これでOK!さん)

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