天然物中香気成分の合成について

質問

天然物中香気成分の合成について質問さ せていただきます。
天然物中香気成分の合成という実験をし たのですが、実験後に疑問にかんじた点 があるので質問させていただきます。
1、原料でアルコ ール、カルボン酸を過 剰に用いたのですが、なぜ過剰に使用す る必要があるのか？
2、炭酸水素ナトリウム水溶液がアルカリ 性である理由
3、抽出において炭酸水素ナトリウム水溶 液を用いた理由
4、抽出において飽和食塩水を用いた理由
5、シリカゲルによるカラムクロマトグラ フィーにおいては、エステルよりもカル ボン酸、アルコールの方が移動速度は一 般に遅くなるが、これはカルボン酸とア ルコールの極性が大きいからだそうで す。カルボン酸とアルコールの極性が大 きいのはなぜか？
6、エステルの収率=(エステルの物質量÷ カルボン酸とアルコールのうち、過剰で ない方の物量)×100(％） の式によりエステル収率の計算と過程を 求める

お手数おかけしますが回答よろしくお願 いいたします。

回答No.1

NiPdPt · ベストアンサー

失礼ながら、化学に対する理解度がかなり低いです。実験内容からすると大学でしょうけど、高校レベルの理解ができていないようです。質問の仕方も非科学的と言わざるを得ません。他人に正しく説明する努力をすべきです。
まあ、説教しただけでは気の毒なので、一応、想像をまじえながら（質問の内容が言葉足らずで、それだけでは意味不明なので、その部分を想像するという意味です）回答します。

１：これではさっぱりわかりません。合成したいのがエステルであり、フィッシャーエステル化を行って、カルボン酸に比べてアルコールを過剰に用いたというのであればわかりますが、あなたのように、「アルコ ール、カルボン酸を過 剰に用いた」では、「何か」に対してアルコールとカルボン酸の両方を過剰に用いたという意味になります。もしもそうであれば、その「何か」とか反応条件を書かなければ回答のしようがありません。そもそもフィッシャーエステル化の話だとしても質問内容が曖昧すぎます。
ちなみに、一般論としてフィッシャーエステル化で過剰量のアルコールを使うのは、その反応がエステルとカルボン酸の間での平衡反応だからです。これは高校の教科書にも書いてあることです。

２：弱酸と強酸の塩を水に溶かせば、加水分解されてアルカリ性になります。これも高校の教科書に書いてあるはずです。

３：フィッシャーエステル化であれば硫酸などの酸触媒を加えてあります。これを中和するためです。酸性条件ではエステルの加水分解が起こる可能性があるからです。なお、抽出というのであれば何らかの有機溶媒を加えたはずです。普通は反応混合物に水などを加えたものを、「有機溶媒」で抽出すると言います。その観点からすれば、「抽出において炭酸水素ナトリウム水溶 液を用いた」というのは言葉足らずに思えます。

４：これも言葉足らずです。抽出した有機層を飽和食塩水と振る理由は有機層に含まれる水を除くためです。

５：ヒドロキシ基やカルボキシ基の極性が大きいからです。それは主としてOHの存在によるものです。

６：収率は反応が完璧に損失なく進んだ場合の収量に基づいて計算します。たとえば、カルボン酸が１モルしかなければ、アルコールが何百モルあろうとも、得られるエステルが１モルを超えることはありません。なので、それが100%に相当し、それを基準として計算します。もしも、「得られるエステルが１モルを超えることはない」理由がわからないのであれば、高校の化学を基礎から学び直すべきです。

お礼

迅速な回答ありがとうございます。丁寧な内容でとても勉強になりました。

補足

カルボン酸は酢酸(60、05）、アルコールはリナロール(145、25）、物質量比(カルボン酸過剰）、少ない情報量で回答して下さってとても感謝しています。

回答No.2

NiPdPt

１に関して補足します。カルボン酸過剰であったとしても理由は同様で、化学平衡の問題です。一般的なフィッシャーエステル化は、メタノールやエタノールといった、安価で低沸点のアルコールとのエステル化に用いられる方法です。しかし、アルコールが高価であったり不揮発性であったりする場合には不適当です。ご質問の組み合わせであれば酢酸の方が安価であり、操作後の除去が容易なので、カルボン酸の側を過剰にしたのでしょう。

カルボン酸の側も高価であればもっと別の方法を使うのが普通です。

また、そういうことであれば、３は未反応で残った（過剰量の）酢酸を除くための操作です。酢酸を酢酸ナトリウムに変えることによって、水層に導きます。

お礼

補足ありがとうございます。
実験の理解度がかなりあがりました。
丁寧な説明とても助かりました。