平成 27 年度有機化学 I 小テスト第 15 回【問題 1】キラルな(R)-アラニン、(S)-アラニンとラセミ体のアラニンの間で異なる物性を挙げよ。 H3C H NH2 CO2H 解答の指針：まず、ラセミ体とはどういうものか理解してほしい。ラセミ体とは光学活性な S 体と R 体が 1:1 で混合したものである。では、なぜこのような現象が起こるのか？すなわち、S 体と R 体の物性にはほとんど違いがないことに起因する。例えば、S 体と R 体ともに付いている置換基は全て同じである。ということは、分子の極性、電荷状態などまったく同じと言える。したがって、沸点や融点、凝固点、などの基本的な物性は（旋光度は除く。後で説明）まったく同じである。唯一の違いは光に対する応答性である。つまり、キラルな化合物は光の偏光面を回転させる。またその回転の向き（右回り、左回り）は S 体、R 体のようなエナンチオマーで逆である。右回り（右旋性）の化合物にはその名称の前に（+）をつけて表し、左回り（左旋性）の化合物にはその名称の前に（－）をつけて表す。決して R,S と（+）,（—）を混同してはいけない。R,S は不斉中心に付いている官能基の空間的配置を表しているものであり、+と-とは関係がない。つまり、1 つの不斉中心を持つ R 体であっても付いている官能基によって（+）体もあれば（-）体もある。この（+）か（—）かは旋光度を測定すればわかる。旋光度、比旋光度については今回は詳細な説明は省くが、教科書 CH 3 H HO 2C R NH 2 CH 3 H H 2N S CO2H 175-176 ページに目を通しておいてください。存在は必ず認識しておくように。さて、前述したようにエナンチオマー間で異なる物性は旋光度以外はない。ではラセミ体と比べてみるとどうであろうか？ラセミ体は１：１の混合物である。簡単いえば単一化合物ではない。例えば結晶構造をイメージしてみよう。結晶は分子が規則的に配列したものである。例えば「＜」の記号を R 体、「＞」を S 体と仮定する。それぞれ単品の結晶が綺麗に配列したとすると、結晶構造も右向き、左向きが違うだけで物性（融点など）は同じであることが予想される（結晶の配列は同じ）。一方、ラセミ体は R と S が１対で結晶化 CH 3 CH 3 H H するとすると全く異なる結晶になることがわかる。つまり、融点はラセミ体をキラル化合 HO 2C R NH H N S CO2H 2 2 物で異なる。もちろん、旋光度は 1：1 で混合しているため、打ち消しあう。したがって、 0 である。（光学不活性） <<<<<<<<<< R >>>>>>>>>> S <><><><><><><> Racemic 2 H 2N S CO2H R NH 2 平成 27 年度有機化学 I 小テスト第 15 回 >>>>>>>>>> <><><><><><><> S Racemic 2】トレオニンの考えうる全ての異性体を示せ。（エナンチオマーとジアステレオ <<<<<<<<<< 【問題 R マー）エナンチオマージアステレオマージアステレオマー HO H 3C H (S) (S) HO CO2H H 3C H NH 2 A H (S) (R) HO CO2H H 3C H NH 2 B H (R) (S) HO CO2H H 3C H (R) (R) H NH 2 C ジアステレオマー CO2H H NH 2 D ジアステレオマーエナンチオマーまず、トレオニンには２つの不斉中心が存在する。不斉中心が２つ以上ある場合の立体異性体について理解をしてほしい。２つの異なる不斉中心にそれぞれ R と S が存在するので、基本的に異性体の数は不斉中心の数を n 個とすると 2n 個となる（メソ体は除く；来週の範囲）。つまり、トレオニンの場合は４つの立体異性体がある。まず、この４つを書けるようにしておくこと。R 配置と S 配置をそれぞれ書いていけばいいだけである。君たちならもうできるはずです。さて、注目すべきはそれぞれの関係性についてである。上記に示したように、トレオニンには A〜D の４種類がある。ここで、エナンチオマーの定義を思い出してみよう。鏡に写した分子の組み合わせがエナンチオマーとなる。これは旋光度以外の物性は全く同じ。例えば、A と D を見てみよう。鏡像面があることがわかるだろか。（頭の中で重ねてみてください。）それぞれの不斉中心の R,S 配置が逆になっていることからもわかる。つまり、A と D はエナンチオマーの関係にある。同様に B と C もそれぞれの不斉中心の R,S 配置が逆であるため、エナンチオマーである。では、A と B の関係を見てみよう。一つの不斉中心の立体は同じでもう一方の立体が異なっている。（水酸基の付け根の炭素の立体は逆で、アミノ酸の炭素は同じ）このような関係の化合物をジアステレオマーという。ジアステレオマーはついている置換基は同じであるが、立体が異なる立体異性体である。エナンチオマーと違い、物性は完全に異なる。（分子全体としてみたときに置換基の空間的配置が違う！）トレオニンの立体異性体でジアステレオマーの関係にあるのは A と B、A と C、B と D、C と D である。すべて理解して相互の関係を示せるようにしておいてください。学籍番号名前