プロトン性溶媒

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プロトン性溶媒(Protic solvent)は、酸素ヒドロキシ基)や窒素アミン)等に結合した水素原子を含む溶媒である。一般に、不安定性を持つヒドロン(H+)を含む溶媒はプロトン性溶媒と呼ばれる。そのような溶媒の分子は、プロトン(H+)を容易に供与する。逆に、非プロトン性溶媒(aprotic solvent)はプロトンを供与することができない。

プロトン性極性溶媒[編集]

プロトン性極性溶媒は、しばしばを溶解するために使用される。一般に、これらの溶媒は高い誘電率及び高い極性を有する。

プロトン性溶媒の共通する性質としては、以下がある。

  • 溶媒は水素結合を示す
  • 溶媒は酸性水素を持つ(エタノールのような非常に弱い酸であるかもしれない)
  • 溶媒は塩を溶解する

例としては、、大部分のアルコールギ酸フッ化水素及びアンモニアが挙げられる。プロトン性極性溶媒はSN1反応には好都合であるが、非プロトン性極性溶媒はSN2反応に好都合である。

非プロトン性極性溶媒[編集]

非プロトン性極性溶媒は、酸性水素を欠く溶媒である。従ってそれらは水素結合供与体ではない。これらの溶媒は、一般に中間的な誘電率および極性を持つ。「極性非プロトン性」という用語の使用は推奨されないが、IUPACは、高い誘電率及び高い双極子モーメントの両方を有するような溶媒を記載しており、その例はアセトニトリルである。 IUPACの基準を満たす他の溶媒には、N,N-ジメチルホルムアミドヘキサメチルリン酸トリアミドジメチルスルホキシド等がある[1]

非プロトン性溶媒の共通する性質としては、以下がある。

  • 溶媒は水素結合を受け入れられる
  • 溶媒は酸性水素を持たない
  • 溶媒は塩を溶解する

基準は相対的かつ非常に定性的である。非プロトン性溶媒については、ある範囲の酸性度が認められる。塩を溶解する能力は、塩の性質に強く依存する。

一般的な非プロトン性極性溶媒は、グリニャール試薬n-ブチルリチウムのような強塩基には使用できない。これらの試薬は、ニトリルアミドスルホキシド等ではなく、エーテルを要する。テトラヒドロフランはエーテルであると同時に非プロトン性極性溶媒としての性質を持ち、グリニャール試薬の溶媒としてジエチルエーテルと並んでよく使われる。

主な溶媒の性質[編集]

溶媒は、非極性、極性非プロトン性及びプロトン性極性溶媒に定性的に分類され、しばしば誘電率によって並べられる。

Solvent 化学式 沸点 誘電率 密度 結合双極子モーメント (D)
非極性溶媒
ヘキサン CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 69 ℃ 2.0 0.655 g/mL 0.00 D
ベンゼン C6H6 80 ℃ 2.3 0.879 g/ml 0.00 D
トルエン C6H5CH3 111 ℃ 2.4 0.867 g/mL 0.36 D
1,4-ジオキサン (CH2CH2O)2 101 ℃ 2.3 1.033 g/mL 0.45 D
クロロホルム CHCl3 61 ℃ 4.8 1.498 g/mL 1.04 D
ジエチルエーテル (CH3CH2)2O 35 ℃ 4.3 0.713 g/mL 1.15 D
ジクロロメタン (DCM) CH2Cl2 40 ℃ 9.1 1.3266 g/mL 1.60 D
非プロトン性極性溶媒
N-メチルピロリドン CH3NC(O)C3H6 202 ℃ 32.2 1.028 g/mL 4.1 D
テトラヒドロフラン (THF) C4H8O 66 ℃ 7.5 0.886 g/mL 1.75 D
酢酸エチル (EtOAc) CH3CO2CH2CH3 77 ℃ 6.0 0.894 g/mL 1.78 D
アセトン CH3C(O)CH3 56 ℃ 21 0.786 g/mL 2.88 D
ジメチルホルムアミド (DMF) HC(O)N(CH3)2 153 ℃ 38 0.944 g/mL 3.82 D
アセトニトリル (MeCN) CH3CN 82 ℃ 37 0.786 g/mL 3.92 D
ジメチルスルホキシド (DMSO) CH3S(O)CH3 189 ℃ 47 1.092 g/mL 3.96 D
炭酸プロピレン (PC) C4H6O3 242 ℃ 64 1.205 g/mL 4.90 D
プロトン性極性溶媒
ギ酸 HCO2H 101 ℃ 58 1.21 g/mL 1.41 D
n-ブタノール CH3CH2CH2CH2OH 118 ℃ 18 0.810 g/mL 1.63 D
イソプロパノール (IPA) (CH3)2CH(OH) 82 ℃ 18 0.785 g/mL 1.66 D
ニトロメタン CH3NO2 100–103 ℃ 35.87 1.1371 g/mL 3.56 D
エタノール (EtOH) CH3CH2OH 79 ℃ 24.55 0.789 g/mL 1.69 D
メタノール (MeOH) CH3OH 65 ℃ 33 0.791 g/mL 1.70 D
酢酸 (AcOH) CH3-CO2H 118 ℃ 6.2 1.049 g/mL 1.74 D
H2O 100 ℃ 80 1.000 g/mL 1.85 D

関連項目[編集]

出典[編集]

  • Loudon, G. Mark. Organic Chemistry 4th ed. New York: Oxford University Press. 2002. pg 317.