高校化学 Unit 19

酸素含有有機化合物①

エタノールはどう酸化されてお酢になる？アルコール・アルデヒド・ケトンの酸化段階と検出法を実際の構造式とともに整理しよう。

🍶 アルコール🧪 アルデヒド🔍 フェーリング反応

アルコール・エーテル・アルデヒド・ケトン

お酒に含まれるエタノールを放置しておくと、空気中の酸素によって少しずつ酸化され、やがて酢のような酸っぱい匂いに変わることがある(ワインが古くなると酢のようになるのはこのため)。これはエタノール(アルコール)が酸化されて酢酸(カルボン酸)に変わる反応で、その途中段階でできるのがアルデヒドという物質である。

マニキュアの除光液に使われるアセトンは、アルコールとよく似ているが少し違う構造を持つ「ケトン」という仲間。エタノールが段階的に酸化されていく過程の、ちょうど中間地点にアルデヒドが位置していると考えるとイメージしやすい。

アルコール（−OH）・エーテル（−O−）・アルデヒド（−CHO）・ケトン（−CO−）は酸素を含む有機化合物の基本。官能基の違いが反応性と物性を大きく変える。

🧪 エタノールの酸化段階とエーテルの実際の構造式

エタノール
1級アルコール

アセトアルデヒド
酸化の中間段階

酢酸
最終酸化生成物

ジエチルエーテル
エタノール2分子の脱水で生成

図1:SMILES(PubChem実データ)から生成した構造式。エタノール→アセトアルデヒド→酢酸という段階的な酸化が、構造式のC-O結合の変化(単結合→二重結合)として視覚的に確認できる。ジエチルエーテル(C₄H₁₀O)はエタノールとは分子式が異なるが、官能基(エーテル結合)がアルコールと全く違う性質を生む好例。

🍶 アルコールの性質と反応

反応	反応式（例：エタノール）
Na との反応	2C₂H₅OH + 2Na → 2C₂H₅ONa + H₂↑
酸化（1級アルコール）	C₂H₅OH → CH₃CHO（アルデヒド）→ CH₃COOH（カルボン酸）
脱水（170°C, H₂SO₄）	C₂H₅OH → CH₂=CH₂ + H₂O（エチレン生成）
脱水（130°C, H₂SO₄）	2C₂H₅OH → C₂H₅OC₂H₅ + H₂O（ジエチルエーテル生成）

🧪 アルデヒドの検出反応

検出法	陽性の結果（アルデヒドあり）
フェーリング液（加熱）	Cu₂O（酸化銅(I)）の赤色沈殿
銀鏡反応（アンモニア性AgNO₃、加熱）	銀（Ag）の鏡状析出

❌ よくある誤解

誤:アルコールはすべて同じように酸化されてカルボン酸になる正:酸化されやすさは1級・2級・3級アルコールで異なる。1級アルコールはアルデヒド経由でカルボン酸まで酸化されるが、2級アルコールはケトンまでしか酸化されず、3級アルコールは(炭素の手が全てふさがっているため)酸化されない

アルコールの分類(1級・2級・3級=OHが結合した炭素に他の炭素がいくつ結合しているか)によって酸化のされ方が全く異なる点は頻出の重要知識。

誤:ケトンもアルデヒドと同じように還元性を持ち、フェーリング反応・銀鏡反応に陽性を示す正:ケトンのカルボニル基(C=O)は両側が炭素に結合しているため、アルデヒド特有の還元性(酸化されやすさ)を持たず、フェーリング液・銀鏡反応どちらにも陰性(反応しない)

アルデヒド(−CHO、末端に水素が1個結合)とケトン(C=O、両側とも炭素)の構造の違いが、還元性の有無という重要な性質の差を生む。

💡 なぜアルデヒドは還元性(酸化されやすさ)を持つのか? アルデヒド基(−CHO)の炭素には、酸素との二重結合に加えて水素原子が1個直接結合している。この水素原子はカルボニル基(C=O)の影響で反応性が高く、酸化剤(フェーリング液のCu²⁺や銀鏡反応のAg⁺)によって水素が奪われ、代わりにOHが結合してカルボン酸に変化しやすい。この「酸化されやすさ」が、逆に見れば「相手を還元する力」となり、フェーリング液中のCu²⁺をCu⁺(酸化銅(I))に、銀イオンAg⁺を銀Agに還元する。一方ケトンには、この反応の起点となる水素原子がカルボニル炭素に存在しないため、還元性を示さない。

🎯 練習問題

まず自分で解いてから、「答えを見る」を押して確かめよう。

問1 ★ アルコールの酸化

エタノールを酸化すると、まず何という物質ができるか。物質名で答えよ。

答えを見る

答えアセトアルデヒド

エタノール → アセトアルデヒド → 酢酸の順に酸化される。

問2 ★ アルデヒドの検出

アルデヒドにアンモニア性硝酸銀水溶液を加えて温めると、銀が析出する。この反応を何というか。

答えを見る

答え銀鏡反応

アルデヒドの還元性による反応。

問3 ★★ エタノールの脱水

エタノールに濃硫酸を加えて約170℃に加熱すると、おもに生じる物質はどれか。

アジエチルエーテル
イエチレン
ウ酢酸

答えを見る

答えイ

約130℃ではジエチルエーテル、約170℃ではエチレンができる。

問4 ★★ アルデヒドの検出

アルデヒドにフェーリング液を加えて加熱すると生じる、赤色の沈殿は何か。

ア銀 Ag
イ酸化銅(I) Cu₂O
ウ酸化銅(II) CuO

答えを見る

答えイ

アルデヒドが Cu²⁺ を還元して、Cu₂O の赤色沈殿ができる。

問5 ★★ ナトリウムとの反応

2C₂H₅OH + 2Na → 2C₂H₅ONa + H₂ の反応で、エタノール 0.20 mol がすべて反応すると、水素は何mol発生するか。有効数字2桁で答えよ。

答えを見る

答え0.10 mol

係数の比より C₂H₅OH：H₂ = 2：1。

問6 ★★★ 酸化と質量

エタノール 4.6 g をすべて酸化して酢酸にした。得られる酢酸は何gか。分子量はエタノールが46、酢酸が60とする。

答えを見る

答え6.0 g

エタノール 0.10 mol から酢酸 0.10 mol ができる。0.10 × 60。

✅ この単元のまとめ

1級アルコール → 酸化 → アルデヒド → さらに酸化 → カルボン酸
2級アルコール → 酸化 → ケトン（ケトンは酸化されにくい）
3級アルコール：酸化されない
アルデヒドの検出：フェーリング反応（赤色沈殿）・銀鏡反応（還元性あり）
ケトンはフェーリング液・銀鏡反応に陰性（還元性なし）
エーテル（C₂H₅OC₂H₅）：Na と反応しない・麻酔薬として使用
ヨードホルム反応：CH₃CO−またはCH₃CH(OH)−構造の検出に利用

前：不飽和炭化水素次：酸素含有有機化合物②

💡 内容の誤りやご意見はお気軽にどうぞ。

✉️ お問い合わせはこちら

酸素含有有機化合物①

アルコール・エーテル・アルデヒド・ケトン

🎯 練習問題

理科専門塾 Chem Atlas Academy