化学
高校生
解決済み

(2)⑤の反応において、ベンゼンとプロピレンの反応はなぜ置換反応ではなく付加反応なのでしょうか。ベンゼンの水素原子とプロピレンを置き換えるから置換反応だと考えたのですが、選択肢に置換反応がなかったので不思議に思いました。もしかしたらプロピレンの二重結合に対してベンゼンが付加するという逆の視点の話をしているのかなとも思いましたが、図を見る限りベンゼンに対してプロピレンが反応するという様に読み取れるので、その解釈もあまり納得できませんでした。
解説お願いします。

202. 〈ベンゼンの誘導体とその反応〉 図に, ベンゼンを出発物質として種々の有機化合物を合成する一般的な経路を示した。 以下の問いに答えよ。 濃硫酸 NaOH NaOH (固体) CO2, H2O A B C D ① ② 高温 ④ ③ 硫酸 プロピレン O2 G E F ⑤ ⑥ ベンゼン NaOH 濃硝酸, 濃硫酸 Sn, HC1 NaOH NaNO2, HCI H I J K L ⑦ ⑧ ⑥ 空欄 A ~ L に適切な化合物の構造式を記せ。 ①~11に対応する最も適切な反応をそれぞれ以下の (a)~ (r) の中から一つ選び記号で 答えよ。 ただし, 記号は重複して選ばないこと。 (d) エステル化 (a) アセチル化 (b) アルカリ融解 (c) 異性化 (e) 塩素化 (f) 加水分解 (g) 還元 (h)酸化 (i) ジアゾ化 (1) 弱酸の遊離 (j) ジアゾカップリング (k) 弱塩基の遊離 (m) 重合 (n) スルホン化 (0) 脱水 (P) 中和 (g) ニトロ化 (r) 付加 〔18 関西学院大 ] 11 に共通性を出
フェ -ル(D)が生成する。 (⑤~⑥) ベンゼンとプロピレン (プロペン) CH2=CH-CH3 を触媒下 で付加させてクメン(E)をつくる。 これを空気酸化してクメンヒド ロペルオキシド(F)とした後, 希硫酸で分解すると, フェノール (D) とアセトン(G)が生成する。 この方法をクメン法という。 ※② (7~11) ベンゼンに濃硝酸と濃硫酸を加えて熱すると,ニトロベ ンゼン(H)が生成する (ニトロ化, 置換)。 これにスズと塩酸で還元 させるとアニリン塩酸塩(I)になり,さらに NaOH を加えて弱塩 基を遊離させ, アニリン (J)が生成する。 アニリンを5℃以下で亜 硝酸ナトリウム NaNO2 と HC1 で反応させると, 塩化ベンゼンジ アゾニウム(K)ができる (ジアゾ化)。 これがナトリウムフェノキシ ド (DとNaOH が中和したもの)と反応すると, カーフェニルアゾ フェノール(L)が生成する (ジアゾカップリング)。 %3 ③ (3) エタノールとフェノールはともにヒドロキシ基 と反応して. 1

回答

✨ ベストアンサー ✨

これは難しい(曖昧な)問題ですね。

高校化学ではほぼ100%付加反応と言われますが、反応機構的には置換反応寄りだと思います。大学範囲になってしまいますが、クメンの生成には芳香族求電子置換反応という置換反応の1種が関与しています。

ベンゼンに注目すれば置換反応っぽいですし、プロピレンに注目すれば不飽和結合が切れてベンゼンが付加していると見れるので付加反応っぽくもあります。明確にどちらと言い切れる訳では無いのかなと個人的には思います。

付加反応の反応式は一般的に
A + B → AB
置換反応の反応式は一般的に
A + BC → AB + C
のようになります。
クメンの生成では前者のような反応式で一応書けるので、教科書的には付加反応ということにしているのではないのかなと思いました。
ですが実際には、ベンゼンの水素が取れてプロピレンに結合をしている訳でもないので付加反応と言い切るのはグレーだと思います。

実際の反応機構では酸触媒を用います。酸触媒由来のプロトン(=H+)がプロピレンに結合して、プロピレンを陽イオンにします。「プロトンが結合することでプロピレンが活性化する」くらいの認識でOKです。
活性化したプロピレンがベンゼンに結合します。この時、ベンゼンの二重結合が1本切れます。
プロピレンが結合した炭素上の水素が脱離することで、切れた二重結合を元に戻します。
大雑把にはこのような機構で反応が進行します。
触媒由来のプロトンがプロピレンに結合し、ベンゼンからプロトンが抜けることで反応全体のプロトンの収支は±0となるので、画像の1番下のような反応式で書け、付加反応っぽく見えやすくなります。

総じて、クメンの生成を付加反応か置換反応かで明確に言い切るのは難しいかと思います。
ですが、高校の教科書的には付加反応を押しているので、一旦それを頭に入れておくのが無難でしょう。

長文失礼しました。

写真を載せ忘れました。
これです。

ありがとうございます!
恐らくこの問題が出される時は選択肢に付加反応と置換反応の両方があることはないのかなと予想しますが、もしあったら付加反応と答えようと思います。

この回答にコメントする
疑問は解決しましたか?