酸と-OHのエステル結合

高校では、一般的に

　　-COOH　と　-OH　の結合

がエステル結合だと教えられるのですが、硝酸エステルのような

　　酸と　-OH　の結合も　エステル結合

だということを知りました。しかしそこで疑問に思ったのですが、

　　-COOH　+　-OH　→　-COO-　+　H2O

において、取れた水分子に含まれる　O　は、-COOH　に含まれていたものだと聞きました（　O　の同位体で構成される、　-COOH　を用いた実験によるらすぃ。）

それでは、では、酸と　-OH　のエステル結合は、何ものなのですか？

-COOH　と　-OH　とのエステル結合とは、違うものなんでしょうか？

No.1 回答者： ume_pyon 回答日時： 2002/02/13 16:23

結論から申しますと，-COOHと-OHのエステル結合と，硝酸エステルのようなものも，すべて同じ結合構成で，なんら変わりません．

nininiさんがおっしゃるとおり，エステル結合の基本的な定義は，
「酸に含まれるOHとアルコールに含まれるHが脱水してできたもの」
です．カルボン酸とアルコールのエステルについては理解しておられるようなので省略いたします．
同様にして，硝酸や硫酸，燐酸などの無機酸についても，エステルができます．例えば，硝酸とメタノールのエステル反応は，下のようにかけます．

NO2-OH + H-O-CH3 --> NO2-O-CH3 + H2O

この場合，たしかに-COO-は存在しませんが，上で説明した定義に従えば，確かにエステルと言えます．つまり，エステル中の-O-はアルコール由来のもの，水中の-O-は硝酸由来のものです．なぜこういうことになるかというと，硝酸の分子構造内に-OHが存在しているからです．同様に，硫酸や燐酸なども，化合物構造中にやはり-OHが含まれているので，同様の反応が予想されます．

あまりうまい文章ではありませんが，いかがでしょうか．

この回答へのお礼

そういえばたしかに　-OH　がありますね。
ということは、酸は酸でも、塩酸などの、　O　を持たない酸は
エステル反応しないのですか？つまり、エステル反応は、ちょっとひねくれてかくと、
　-OH　を持った酸と　ヒドロキシルキ-OH　の脱水反応

ということですか？

お礼日時：2002/02/13 17:31

No.2 回答者： rei00 回答日時： 2002/02/13 16:36

　硝酸ではありませんが，硫酸で説明したペ－ジがありましたのでご覧下さい。

　なお，硝酸（HO-NO2）も硫酸（HO-SO2-OH）と類似の構造をしています。これらでは，カルボン酸の C=O 基が N=O 基（硝酸）や S=O 基（硫酸），P=O 基（リン酸）に変わっているだけで，基本的には同じ様に考える事ができます。

参考URL：http://www.geocities.com/yoshihitoshigihara/y_ch …

No.3 回答者： ume_pyon 回答日時： 2002/02/14 05:23

No.1で回答しましたume_pyonです．

私もさきほどは多少混乱していまして，その後エステルについていろいろと調べてみました．

>つまり、エステル反応は、ちょっとひねくれてかくと、
>-OH　を持った酸と　ヒドロキシルキ-OH　の脱水反応
>ということですか？

はい，そう捉えていただいても99.9%はOKでしょう（残りの0.1%については後述します）．


Fischerが提唱したエステルの定義は，rei00さんがおっしゃっているとおり，
「アルコールのOR基がカルボン酸のOH基を置き換えてできたもの」
というものです．これは言い換えれば私がNo.1で回答したもの，そしてnininiさんが理解している内容と同じことです．


では，ここで塩酸とアルコールの反応はどうなるのか．

CH3-O-H + H-Cl --> CH3-Cl + H2O

確かにH2Oが発生していて，一見するとエステル反応にも考えられますが，上で述べた定義を考えると明らかに違うので，これはエステル反応とはいえません．

しかし，
「まてよ．硝酸とアルコールの反応でも，塩酸と同じように，硝酸のHとアルコールのOHが脱水して，
NO2-O-H + HO-CH3 --> NO2-O-CH3 + H2O
のような反応を起こすかもしれないのでは！？」

と考えてしまうかもしれません．しかし，そういうことはほとんどありえません．これについては大学レベルの知識が必要になってしまうので省略します．
結論だけいいますと，カルボニル基C=Oやその類似基N=O，S=Oをもち，かつ水酸基-OHも併せ持つ酸（つまり硫酸，硝酸，酢酸など）は，その-OHが外れやすいという傾向にあるといえます．
要するに，
「これらの酸によるエステル反応では，-Hだけが外れるよりも-OHが外れやすい」
と結論付けられます．

一方の塩酸は，塩酸自身は-OHや=Oなどを持ち合わせていないため，仕方なくアルコールの-OHをはずさざるをえませんので，エステル反応とは言えないのです．


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さて，最初で「99.9%」と申しましたよね．じゃあ残りの0.1%は何か？以下でそれについて説明します．
しかし！！
以下の内容はきわめて混乱を招きやすいので，一読して混乱してしまったら，いっそのこと忘れてしまってください．

その0.1%というのは，「三級アルコール(CH3)3COHの場合は，外れ方が異なる」
ということです．どういうことかと申しますと，
CH3COO-H + HO-C(CH3)3 --> CH3COO-C(CH3)3

となります．要するに，
「三級アルコールの場合だけは，アルコールの-OHと酸のHが脱水してエステル-COO-ができることがある」

ということです．なぜこうなるかは非常に説明が難しいので，また省略させていただきますが，これもエステルと命名されるようです．

こう考えると，エステルの広義は

「エステル結合-COO-，あるいはその類似結合-NOO-，-SOO-をもつものはエステルである」

といえるかもしれません（根拠はないのですが・・・）．

しかし，これはあくまで例外です！基本定義は冒頭に述べたものでよろしいと思います．



◆いや～．エステル反応って，ホントに難しいですねぇ～◇

No.4 回答者： rei00 回答日時： 2002/02/16 18:38

rei00 です。

　不適切な表現があったようですので，修正版を回答いたします。

　une_pyon さんがエステルの定義を述べられていますが，「化学辞典」（東京化学同人）及び「理化学辞典　第５版」（岩波）を調べてみました。

　これらの記載によると，「エステル」とは『酸とアルコ－ルから水を失って生成する化合物』と『理論上これに相当する構造をもつ化合物』です。で，その例としてカルボン酸エステル（ RCOOR' ），スルホン酸エステル（ RSO2OR' ），無機酸エステル（無機酸 HA (A = Cl, NO3, 1/2SO4, 1/3PO4, 1/2CO3 など) がアルコ－ル R'OH と脱水縮合したもの R'A）が挙がっています。

　いかがでしょうか。基本的には une_pyon さんがお書きの通りですが，ハロゲン化アルキル（R-Cl 等）も，ハロゲン化水素酸のエステルだそうです。