- recall the reactions (reagents and conditions) by which alcohols can be produced: (a) electrophilic addition of steam to an alkene, $\text{H}_2\text{O(g)}$ and $\text{H}_3\text{PO}_4$ catalyst (b) reaction of alkenes with cold dilute acidified potassium manganate(VII) to form a diol (c) substitution of a halogenoalkane using $\text{NaOH(aq)}$ and heat (d) reduction of an aldehyde or ketone using $\text{NaBH}_4$ or $\text{LiAlH}_4$ (e) reduction of a carboxylic acid using $\text{LiAlH}_4$ (f) hydrolysis of an ester using dilute acid or dilute alkali and heat
- describe: (a) the reaction with oxygen (combustion) (b) substitution to form halogenoalkanes, e.g. by reaction with $\text{HX(g)}$; or with $\text{KCl}$ and concentrated $\text{H}_2\text{SO}_4$ or concentrated $\text{H}_3\text{PO}_4$; or with $\text{PCl}_3$ and heat; or with $\text{PCl}_5$; or with $\text{SOCl}_2$ (c) the reaction with $\text{Na(s)}$ (d) oxidation with acidified $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ or acidified $\text{KMnO}_4$ to: (i) carbonyl compounds by distillation (ii) carboxylic acids by refluxing (primary alcohols give aldehydes which can be further oxidised to carboxylic acids, secondary alcohols give ketones, tertiary alcohols cannot be oxidised) (e) dehydration to an alkene, by using a heated catalyst, e.g. $\text{Al}_2\text{O}_3$ or a concentrated acid (f) formation of esters by reaction with carboxylic acids and concentrated $\text{H}_2\text{SO}_4$ as catalyst as exemplified by ethanol
- (a) classify alcohols as primary, secondary and tertiary alcohols, to include examples with more than one alcohol group (b) state characteristic distinguishing reactions, e.g. mild oxidation with acidified $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$, colour change from orange to green
- deduce the presence of a $\text{CH}_3\text{CH(OH)}-$ group in an alcohol, $\text{CH}_3\text{CH(OH)}-\text{R}$, from its reaction with alkaline $\text{I}_2\text{(aq)}$ to form a yellow precipitate of tri-iodomethane and an ion, $\text{RCO}_2^-$
- explain the acidity of alcohols compared with water
Hydroxy compounds · ヒドロキシ化合物
A-Level Chemistry · A-Level 化学 · Topic 16 · トピック 16
8:20
ヒドロキシ化合物
手の消毒剤を手に搾り出します。冷たく感じ、すぐに消えます。これはエタノールです——微生物を殺すアルコールです。エタノールは単なる短い…
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16.1
Alcohols · アルコール類
Syllabus · シラバス
Source: Cambridge International syllabus · 出典: Cambridge International シラバス
An alcohol 醇 has the $\text{–OH}$ (hydroxyl) functional group.
Making alcohols
| Method | Reagents and conditions |
|---|---|
| addition of steam to an alkene | $\text{H}_2\text{O(g)}$, $\text{H}_3\text{PO}_4$ catalyst (electrophilic addition 亲电加成) |
| an alkene 烯烃 with cold dilute $\text{KMnO}_4$ | gives a diol 二醇 (two $\text{–OH}$ groups) |
| substitution of a halogenoalkane 卤代烷 | $\text{NaOH(aq)}$, heat |
| reduction 还原 of an aldehyde 醛 or ketone 酮 | $\text{NaBH}_4$ or $\text{LiAlH}_4$ |
| reduction of a carboxylic acid 羧酸 | $\text{LiAlH}_4$ |
| hydrolysis 水解 of an ester 酯 | dilute acid or alkali, heat |
Reactions of alcohols
- combustion: alcohols burn in oxygen to give carbon dioxide and water.
- substitution to a halogenoalkane, for example with $\text{HX}$, $\text{PCl}_5$, $\text{PCl}_3$ and heat, or $\text{SOCl}_2$.
- with sodium: alcohols react with sodium metal to give hydrogen and a sodium alkoxide — like water, but more slowly.
- oxidation 氧化 with acidified $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ (or $\text{KMnO}_4$). The product depends on the class of alcohol (see below).
- dehydration 脱水 to an alkene, using a hot $\text{Al}_2\text{O}_3$ catalyst or concentrated acid.
- ester formation: an alcohol reacts with a carboxylic acid (with concentrated $\text{H}_2\text{SO}_4$ catalyst) to make an ester.
Three classes and how oxidation tells them apart
An alcohol is primary 伯, secondary 仲 or tertiary 叔, depending on how many carbons are joined to the carbon holding the $\text{–OH}$. Some molecules have more than one $\text{–OH}$ group.
| Class | Oxidation product |
|---|---|
| primary | aldehyde (by distillation 蒸馏), then carboxylic acid (by reflux 回流) |
| secondary | a ketone |
| tertiary | not oxidised |
In a quick test, acidified $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ turns from orange to green with a primary or secondary alcohol, but stays orange with a tertiary alcohol.
- distillation removes the aldehyde as it forms, before it can be oxidised further.
- reflux keeps boiling the mixture and returning the vapour, so the alcohol is fully oxidised to the carboxylic acid.
The iodoform test
If you warm an alcohol that contains the $\text{CH}_3\text{CH(OH)}-$ group with alkaline aqueous iodine, you get a pale yellow precipitate of tri-iodomethane 三碘甲烷 ($\text{CHI}_3$) and the ion $\text{RCO}_2^-$. This is a useful test for that group.
Acidity of alcohols
The $\text{–OH}$ group makes alcohols very weakly acidic: they can lose the $\text{H}^+$ to form an $\text{RO}^-$ ion. But their acidity 酸性 is lower than that of water. This is because the alkyl group pushes electron density onto the oxygen, which makes the $\text{RO}^-$ ion less stable, so the alcohol holds onto its $\text{H}^+$ more tightly.
Worked example. Three unlabelled bottles hold butan-1-ol, butan-2-ol and 2-methylpropan-2-ol. How does warming each with acidified $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ tell them apart? What matters is how many hydrogens sit on the carbon carrying the $\text{OH}$. Butan-1-ol is primary (two such hydrogens): the orange dichromate turns green, and by distilling you collect an aldehyde (butanal), or by refluxing you get the carboxylic acid (butanoic acid). Butan-2-ol is secondary (one such hydrogen): also green, but the product is a ketone (butanone), which will not oxidise further. 2-methylpropan-2-ol is tertiary (no such hydrogen): there is nothing to remove, so the dichromate stays orange. The colour only separates the tertiary from the other two - to split primary from secondary you must identify the product (an aldehyde gives a silver mirror with Tollens', a ketone does not).
アルコールには$\text{–OH}$(ヒドロキシ基)官能基が存在する。

アルコールの合成
| 方法 | 試薬および条件 |
|---|---|
| アルケンへの蒸気の付加 | $\text{H}_2\text{O(g)}$、$\text{H}_3\text{PO}_4$触媒(求電付加反応) |
| 冷たい希$\text{KMnO}_4$とのアルケン | ジオール(2つの$\text{–OH}$基)を与える |
| ハロゲン化アルカンの置換 | $\text{NaOH(aq)}$、加熱 |
| アルデヒドまたはケトンの還元 | $\text{NaBH}_4$または$\text{LiAlH}_4$ |
| カルボン酸の還元 | $\text{LiAlH}_4$ |
| エステルの加水分解 | 希酸または塩基、加熱 |

アルコールの反応
- 燃焼: アルコールは酸素中で燃焼して二酸化炭素と水を生じる。
- ハロゲン化アルカンへの置換: 例えば$\text{HX}$、$\text{PCl}_5$、$\text{PCl}_3$および加熱、あるいは$\text{SOCl}_2$を用いる場合。
- ナトリウムとの反応: アルコールは金属ナトリウムと反応して水素とナトリウムアルコキシドを生じ、水と同様だがよりゆっくりとする。
- 酸性$\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$(または$\text{KMnO}_4$)による酸化: 生成物はアルコールの種類(以下参照)に依存する。
- アルケンへの脱水: 熱い$\text{Al}_2\text{O}_3$触媒または濃酸を用いる。
- エステル形成: アルコールは濃$\text{H}_2\text{SO}_4$触媒存在下でカルボン酸と反応してエステルを作る。

三つのクラスと酸化による識別法
アルコールは、$\text{–OH}$を持つ炭素に結合している炭素の数によって第一級、第二級、第三級に分類される。ある分子には複数の$\text{–OH}$基が含まれることもある。

| クラス | 酸化産物 |
|---|---|
| 第一級 | アルデヒド(分留により)、次にカルボン酸(還流により) |
| 第二級 | ケトン |
| 第三級 | 酸化されない |

簡易テストにおいて、酸性$\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$は第一級または第二級アルコールと反応すると橙色から緑色に変化するが、第三級アルコールでは橙色のままとなる。

- 分留は、アルデヒドがさらに酸化される前に生成されたまま除去する。
- 還流は混合物を沸騰させ続け、蒸気を還流させることで、アルコールをカルボン酸まで完全に酸化させる。


イオドーホルム試験
$\text{CH}_3\text{CH(OH)}-$基を含むアルコールをアルカリ性水溶液のヨウ素とともに温めると、淡黄色の沈殿物であるヨードホルム($\text{CHI}_3$)とイオン$\text{RCO}_2^-$が得られる。これはその基に対する有用な試験である
アルコールの酸性
$\text{–OH}$ 基はアルコールを非常に弱い酸とします:それらは $\text{H}^+$ を失って $\text{RO}^-$ イオンを形成できます。しかし、それらの酸性は水より低いです。これはアルキル基が電子密度を酸素に押し寄せるため、$\text{RO}^-$ イオンが不安定になり、アルコールがその $\text{H}^+$ をより強く保持するためです。
** worked example.** ラベルのない3つのボトルには、ブタン-1-オール、ブタン-2-オール、および2-メチルプロパン-2-オールが入っています。これらに酸性の $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ を加えて温めることで、どのように区別できますか?重要なのは、$\text{OH}$ を持つ炭素に結合している水素原子の数です。ブタン-1-オールは第一級(この水素が2つあります)です:オレンジ色のジクロマートは緑色に変わり、蒸留によってアルデヒド(ブタナル)を回収するか、還流によってカルボン酸(ブタン酸)を得ます。ブタン-2-オールは第二級(この水素が1つあります):同様に緑色になりますが、生成物はケトン(ブタノン)であり、さらに酸化されません。2-メチルプロパン-2-オールは第三級(この水素はnone)です:取り除くものがありませんので、ジクロマートはオレンジ色のままです。色の変化で第三級のみを他の2つと区別できますが、第一級と第二級を分けるには生成物を同定する必要があります(アルデヒドはテロアス试剂で銀鏡反応を示しますが、ケトンは示しません)。
Alcohol reaction map · アルコール反応マップ
Choose what happens to alcohols under different reagents. · 異なる試薬条件下でのアルコールの変化を選択せよ。
Alcohol oxidation test lab · アルコール酸化試験実験室
Classify alcohols by oxidation product and observation. · 酸化生成物および観察結果に基づいてアルコールを分類せよ。
| English | 日本語 |
|---|---|
| alcohol/ˈælkəhɒl/ | アルコール |
| electrophilic addition/ɪˌlektrəʊˈfɪlɪk əˈdɪʃn/ | 求電付加 |
| alkene/ˈælkiːn/ | アルケン |
| diol/dɪˈɒl/ | ジオール |
| halogenoalkane/ˈheɪləʊdʒnəʊlkeɪn/ | ハロゲン化アルキル |
| reduction/rɪˈdʌkʃn/ | 還元 |
| aldehyde/ˈældɪhaɪd/ | アルデヒドが得られる |
| ketone/ˈketəʊn/ | ケトン |
| carboxylic acid/ˌkɑːbəkˈsɪlɪk ˈæsɪd/ | カルボン酸 |
| hydrolysis/haɪˈdrɒləsɪs/ | 加水分解反応 |
| ester/ˈestə/ | エステル |
| oxidation/ˌɒksɪˈdeɪʃn/ | 酸化反応 |
| dehydration/ˌdiːhaɪˈdreɪʃn/ | 脱水 |
| primary/ˈpraɪməri/ | 第一級 |
| secondary/ˈsekəndəri/ | 第二級 |
| tertiary/ˈtɜːʃjəri/ | 第三級 |
| distillation/dɪstɪˈleɪʃn/ | 蒸留 |
| reflux/ˈriːflʌks/ | 還流 |
| tri-iodomethane/traɪ ˈaɪədəʊmθeɪn/ | トリヨードメタン |
| acidity/æˈsɪdɪti/ | 酸性度 |
16.1
Exam tips · 試験対策
- Classify the alcohol as primary, secondary or tertiary first — it decides the oxidation product.
- Oxidation with acidified $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ (orange → green): primary → aldehyde (distil) → acid (reflux); secondary → ketone; tertiary → no reaction.
- Distinguish the conditions for aldehyde vs acid from a primary alcohol (distillation vs reflux).
- Name esters correctly (the acid part comes second, ending "-oate").
- アルコールをまず第一級、第二級、または第三級に分類してください——これが酸化生成物を決定します。
- 酸性の $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ (オレンジ色 → 緑色)による酸化:第一級 → アルデヒド(蒸留)→ 酸(還流);第二級 → ケトン;第三級 → 反応なし。
- 第一級アルコールからのアルデヒド vs 酸の条件を区別してください(蒸留 vs 還流)。
- エーテルを正しく命名してください(酸の部分の方が後に来て「-oate」で終わります)。
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