２００４年１２月１４日（火）　04ko2-37　脂環式炭化水素と芳香族炭化水素

脂肪族炭化水素の復習を兼ねて，炭素数６のアルカンを紹介しましょう。 　ヘキサンにはいくつ構造異性体があるかわかりますか。 ｎ−ヘキサン ３−メチルペンタン ２−メチルペンタン ２，３−ジメチルブタン ２，２−ジメチルブタン 　実は５個もあるのです。それでは，脂環式炭化水素に移りましょう。今日の学習内容は，次の通りです。 （１）シクロアルカン （２）シクロアルケン （３）ベンゼン 　脂環式炭化水素にはシクロアルカンとシクロアルケンがあります。ベンゼンは，芳香族炭化水素の仲間です。

２３　脂環式炭化水素と芳香族炭化水素 （１）シクロアルカン　ｃｙｃｌｏａｌｋａｎｅ　ＣｎＨ２ｎ（ｎ≧３） 　環状構造を含む飽和炭化水素 　アルケンの異性体 　ｎ＝３　Ｃ３Ｈ６　シクロプロパン　ｃｙｃｌｏｐｒｏｐａｎｅ 　ｎ＝４　Ｃ４Ｈ８　シクロブタン　ｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅ 　ｎ＝５　Ｃ５Ｈ１０　シクロペンタン　ｃｙｃｌｏｐｅｎｔａｎｅ 　ｎ＝６　Ｃ６Ｈ１２　シクロヘキサン　ｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ 　性質はアルカンに似ており，主に置換反応

次にシクロアルケンについて説明しましょう。

（２）シクロアルケン　ｃｙｃｌｏａｌｋｅｎｅ　（ｎ≧３） 　環状構造中に二重結合を１個もつ炭化水素 　ｎ＝３　Ｃ３Ｈ４　シクロプロペン　ｃｙｃｌｏｐｒｏｐｅｎｅ 　ｎ＝４　Ｃ４Ｈ６　シクロブテン　ｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ 　ｎ＝５　Ｃ５Ｈ８　シクロペンテン　ｃｙｃｌｏｐｅｎｔｅｎｅ 　ｎ＝６　Ｃ６Ｈ１０　シクロヘキセン　ｃｙｃｌｏｈｅｘｅｎｅ 　性質はアルケンとよく似ており，付加反応しやすい

ベンゼンはの化学式がＣ６Ｈ６ですから，Ｃ＝Ｃが３つあるはずです。しかし，不飽和結合の特徴である付加反応をしません。いったいどのような構造をしているのでしょうか。ベンゼンの構造決定には，長い年月が必要でした。 　単結合と二重結合とでは，結合距離が違います。二重結合の方が短いのです。ところが，ベンゼンは正六角形の平面構造をしていることがわかっています。つまり，炭素原子と炭素原子の結合は，単結合ではなく，また，二重結合でもないということになります。

（３）ベンゼン　ｂｅｎｚｅｎｅ　Ｃ６Ｈ６ 　Ｃ−Ｃ単結合の長さ＝０．１５４ｎｍ　ｎａｎｏ＝１０−９ 　Ｃ＝Ｃ二重結合の長さ＝０．１３３ｎｍ 　ベンゼン…１辺が０．１４０ｎｍの正六角形→単結合と二重結合の中間の状態 　付加反応しにくい，置換反応の方が起こりやすい→不飽和結合の性質がない 　２置換体が３種類ある ｏ−キシレン ｍ−キシレン ｐ−キシレン 　１置換体は１種類しかない トルエン

また，ベンゼンの２置換体が３種類有り，１置換体が１種類しかないということは，６個の水素原子は同等であり，６個の炭素原子も同等であることを意味しています。 　ところで，ベンゼンを発見した人は誰か知っていますか。実はマイケル・ファラデーが１８２５年に発見しているのです。ファラデーといえば電気分解を思い出す人が多いと思いますが。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　そして，ベンゼンの正六角形構造説を提唱したのがドイツのケクレです。１８６５年のことです。彼の言葉を紹介します。「たまたま教科書執筆中容易に考えがまとまらないで，やむを得ず暖炉に椅子を寄せて仮眠におち入った。またもや原子は眼前におどり出した。今度は小さい原子が背後におとなしく引き下がって，大きな構造が眼の前にあらわれた。いろいろの形をとって，長い列をつくり，ヘビのようにからみ合ってきた。みよ！一つのヘビがほかのヘビの尾をくわえた。そして眼の前をぐるぐる廻った。自分は電撃を受けたように目をさました。今度もまた一晩中かかって構造を画いてみた。」こうしてベンゼンの有名な六角形の式がつくり出されました。 　　　　　　　　　　　　　　 　それでは，今日の学習内容の確認です。 １．シクロアルカンの一般式は？→ＣｎＨ２ｎ　 ２．シクロアルカンの主な反応は？→置換反応 ３．シクロアルケンの主な反応は？→付加反応 ４．ベンゼン環のかたちは？→正六角形の平面構造 ５．ベンゼンは付加反応を起こしやすいですか，起こしにくいですか？→起こしにくい