グルコースの-OHが酸として弱い理由

化学酸塩基pKaアルコール平衡ナトリウム塩

グルコースって-OHあるのに水酸化ナトリウムと塩つくらないの?

09:45
リュウツー先生
リュウツー先生

化学をワシに聞くかね。とはいえこれは大事な感覚なんでいこう。

結論:グルコースのOH-OHは「アルコールのOH-OH」で、酸としてめちゃ弱い。だから水酸化ナトリウム(NaOH\mathrm{NaOH})みたいな塩基と混ぜても、ふつうはRONa+\mathrm{RO^-Na^+}(アルコキシド塩)を安定に作らないって話なわけです。

アルコールの酸性度はだいたいpKa16pK_a \approx 16くらい。一方、水(H2O\mathrm{H_2O})もpKa15.7pK_a \approx 15.7でほぼ同格。
つまり

ROH+OHRO+H2O\mathrm{ROH + OH^- \rightleftharpoons RO^- + H_2O}

は平衡がほぼ真ん中で、「右にグイっと寄って塩ができる」って感じになりにくい。

じゃあどうやってアルコールを塩にするの?っていうと、もっと強い塩基(例:NaH\mathrm{NaH} とか金属Na)で

ROH+NaHRONa++H2\mathrm{ROH + NaH \to RO^-Na^+ + H_2\uparrow}

みたいにガス(H2\mathrm{H_2})が出て反応が進む状況を作るわけ。

確認なんだけど、君が言ってる「塩」ってのはRONa+\mathrm{RO^-Na^+}みたいなやつのことを想定してる?それとも「グルコースが酸みたいに振る舞う」って意味での疑問?どっちのイメージか教えてくれる?

09:45

酸としてめっちゃ弱いってどうやってわかるの?

09:46
リュウツー先生
リュウツー先生

いい質問なんでしょうか!

「酸としてめっちゃ弱い」ってのは、要するに
ROHRO+H+\mathrm{ROH \rightleftharpoons RO^- + H^+} がどれだけ起きやすいか=KaK_a(やpKapK_a)で判断してるってこと。

で、弱いってどうやってわかるかは大きく3つある。

  1. 実験でpKapK_aを測って決める
    酸と塩基を混ぜて、平衡がどっちに寄ったか(電位差測定とか滴定とか)からKaK_aを出す。
    アルコール類はだいたいpKa16pK_a \approx 16付近ってデータが山ほどある。グルコースのOH-OHも基本はアルコールだから同じくらい。

  2. 強塩基OH\mathrm{OH^-}で抜けない事実
    もし酸として強いなら
    ROH+OHRO+H2O\mathrm{ROH + OH^- \to RO^- + H_2O}
    が右に進んで「塩ができた感じ」になるはず。ところがアルコールは、水と同レベルの酸性しかないから、OH\mathrm{OH^-}相手にほぼ進まない。これが実験事実としてわかってる。

  3. 理屈:共役塩基が安定じゃない
    酸が強いほど、RO\mathrm{RO^-}みたいな共役塩基が安定。
    でもアルコールのRO\mathrm{RO^-}は負電荷がほぼ酸素1点持ちで、特に安定化(共鳴とか)が弱い。だからH+\mathrm{H^+}を手放したがらない=弱酸、っていう理屈。

ここで理解度チェックね(選択式):

(1) 酢酸CH3COOH\mathrm{CH_3COOH}pKapK_aはだいたいいくつ?
A. 約4〜5 B. 約10 C. 約16

(2) アルコールがNaOH\mathrm{NaOH}で塩を作りにくい最大の理由に近いのはどれ?
A. OH\mathrm{OH^-}が弱塩基だから
B. アルコールのpKapK_aが水と同じくらいで、平衡が進みにくいから
C. グルコースが水に溶けないから

答えをA/B/Cで返してくれる?

09:46
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マイセオくん