プロトン性溶媒

プロトン性溶媒 (プロトンせいようばい、)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 (ひプロトンせいようばい、)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
プロトン性極性溶媒は、しばしば塩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
 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
 孤立電子対によるカチオン
 水素結合によるアニオン

例としては、水、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
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http://goldbook.iupac.org/D01751.html。

非プロトン性溶媒の共通する性質
 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、グリニャール試薬や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
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。
 溶媒 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  69 ℃ 2.0 0.655 g/mL 0.00 D ベンゼン  80 ℃ 2.3 0.879 g/ml 0.00 D トルエン  111 ℃ 2.4 0.867 g/mL 0.36 D 1,4-ジオキサン  101 ℃ 2.3 1.033 g/mL 0.45 D クロロホルム  61 ℃ 4.8 1.498 g/mL 1.04 D ジエチルエーテル  35 ℃ 4.3 0.713 g/mL 1.15 D非プロトン性極性溶媒 N-メチルピロリドン   202 ℃ 32.2 1.028 g/mL 4.1 D ジクロロメタン (DCM)  40 ℃ 9.1 1.3266 g/mL 1.60 D テトラヒドロフラン (THF)  66 ℃ 7.5 0.886 g/mL 1.75 D 酢酸エチル (EtOAc)  77 ℃ 6.0 0.894 g/mL 1.78 D アセトン  56 ℃ 21 0.786 g/mL 2.88 D ジメチルホルムアミド (DMF)  153 ℃ 38 0.944 g/mL 3.82 D アセトニトリル (MeCN)  82 ℃ 37 0.786 g/mL 3.92 D ジメチルスルホキシド (DMSO)  189 ℃ 47 1.092 g/mL 3.96 D 炭酸プロピレン (PC)  242 ℃ 64 1.205 g/mL 4.90 Dプロトン性極性溶媒 ギ酸  101 ℃ 58 1.21 g/mL 1.41 D n-ブタノール  118 ℃ 18 0.810 g/mL 1.63 D イソプロパノール (IPA)  82 ℃ 18 0.785 g/mL 1.66 D ニトロメタン  100–103 ℃ 35.87 1.1371 g/mL 3.56 D エタノール (EtOH)  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)  118 ℃ 6.2 1.049 g/mL 1.74 D 水  100 ℃ 80 1.000 g/mL 1.85 D

関連項目
 自動プロトン分解

出典

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

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