礎材料化学演習１（竹中担当分）第４回 正解例 材料化学演習 TP1（竹中担当分）第４回 正解例 問 1 a) Cl b) 1 c) 2 2 Cl Cl d) Cl 2 3 1 1 e) Cl 1 2 Cl F 3 1 3 2 2 1 Br Br f) Cl 問２ 右図のとおりで、青字で示したのがアキシアル位にある水素、赤い線で示したの がエクァトリアル位に存在する置換基である。 CH2OH H H O HO OH OH H H 問３ 図中の*をつけた 3 つの炭素が不斉炭素。 各炭素について R 配置と S 配置があり得るので光学異性体は 23=8 種類存在する。 F OH H O O HN * O * O * H2N 問４ 図中の破線の四角で囲んだものがキラルな化合物。参考までに各アルコールの名称も付記した。 なお、キラルなアルコールに関しては、この図では立体配置が明確ではないので立体配置に関する名 称（S や R など）は書いていない。 OH * H OH 1-ペンタノール 2-ペンタノール HO OH 3-ペンタノール 2,2-ジメチル-1-プロパノール * H OH OH OH 2-メチル-1-ブタノール 3-メチル-1-ブタノール 2-メチル-2-ブタノール 3-メチル-2-ブタノール H * OH 問５ １）-SO3H > -F > -OH > -NO2 赤字で示した原子の原子番号が決め手になっている。 ２）まず、1 番目の原子が原子番号６の炭素である-COOH、-CHO より、原子番 号 8 の酸素である-OH、-OCH3 のほうが優先順位が高いのは明らか。 -OH と-OCH3 を比べると､1 番目の元素は酸素で同じ。その酸素に結合している 二番目の元素は水素(原子番号 1 番)と炭素(原子番号 6 番)なので、-OCH3 のほう が優先順位は高い。 COOH と CHO については、まず図のような形で等価な構造を考 える。（教科書 82 ページ参照） 両者とも 1 番目の元素は炭素（原子番号 6 番）であるが、二番目 の元素は O,O,O と O,O,H となり、-COOH のほうが原子番号の大 きな原子が結合していることになる。従って-COOH が優先。 以上のことから優先順位は-OCH3 > -OH ＞ -COOH > -CHO ３）まず 1 番目の元素は全て C(炭素)であり、 優劣はない。2 番目の元素を比べると、 -C(CH3)3 と-C≡CH は三つとも C であるの に対し、-CH=CH2 と-CH(CH3)2 は C が二 つと H が一つとなり、前の二つが優先する ことがわかる。 次に、-C(CH3)3 と-C≡CH で 3 番目の元素を比べると、前者では三つとも H(H,H,H)であるのに対 し、後者では C,C,H となり-C≡CH が優先することがわかる。 -CH=CH2 と-CH(CH3)2 では、前者の 3 番目の元素は C,H,H であるのに対し､後者では H,H,H とな り、より原子番号の大きな元素である C が結合している-CH=CH2 のほうが優先することがわかる。 以上より、優先順位は -C≡CH > -C(CH3)3 > -CH=CH2 > -CH(CH3)2 ４）1 番目の元素を比べると Si(原子番号 14)が炭素(原子番号 6)より優先するので、-Si(CH3)3 が最優 先。二番目の元素は-CH2OH では H,H,O、-CH3 では H,H,H、-CH2-(CH2)8-CH3 では H,H,C となる。 従って､より原子番号の大きな元素が結合している-CH2OH の優先順位が高く､三つとも水素の-CH3 の順位は最も低い。従って全体の優先順位は -Si(CH3)3 > -CH2OH > -CH2-(CH2)8-CH3 > -CH3 問６ a)不斉炭素に結合している水素、ヒドロキシ基、エチル基、メチル基の優先順 位は-OH > -CH2CH3 >-CH3 > -H なので、図のように優先順位の低い水素を観測 者から見て遠い方向に向けると、残りの置換基は図のように配置してることに なる。-OH > -CH2CH3 >-CH3 は反時計回りになっているので、立体配置は（S） b)設問では Newman 投影図で書かれている が、臭素が結合している炭素が不斉炭素であ ることは明らかで、これを書き直すと右図の ようになる。置換基の優先順位は-Br > -CHO > -CH2CH3 >-CH3 であるから、優先順位の低 い-CH3 を観測者から見て遠い方向に向けると、 残りの置換基は反時計回りになっているので、立体配置は（S） c)この化合物は、立体配置を無視すれば 2-ブロモ-3-ヒドロキシブタン二酸であるが、 C2 と C3 が不斉中心になっている。C2 上の置換基は、優先順位の高いものから順に -Br ＞ ‒COOH ＞ ‒CH(OH)COOH ＞ ‒H なので、紙面の裏側から見ると S 配 置 に な っ て い る こ と が 分 か る 。 同 様 に し て 、 C3 上 の 置 換 基 は -OH > -CH(Br)COOH ＞ -COOH ＞-H なのでこれも S 配置。従って、立体配置は (2S,3S) d)この化合物は、不斉中心の立体配置を無視すれば 3-エチル-1,4-ヘキサジ エンであるが、C3 が不斉中心になっている。また、C4-C5 間の二重結合 部分には E,Z 異性体が存在するが、この問題中ではその部分は立体配置を 決めるようにかかれていないので無視してよい。C3 上の置換基は、優先 順位の高いものから順に-CH=CH-CH3 > -CH=CH2 > -CH2CH3 > -H である。 紙面と同じ平面内で右側から眺めてみると S 配置になっていることが分かる。立体配置は（S） 問７ 設問の化合物には C2,C3,C4 の 3 箇所に不斉中心がある。従って、光学異性体は 23=８種類存在 するはずである。それらの構造と立体配置は以下のとおりで、破線で隔てられているもの同士がエナ ンチオマー(鏡像体)の組み合わせを示している。 (４組８種類の光学異性体であるにもかかわらず、重複に気づかずに８組 16 種類の異性体を書いた誤 答が多かった。もちろん、各異性体を２回ずつ書いてしまっているので、不正解) 問８ 一般式 CnH2n に当てはまるので、求める化合物は二重結合を 1 つ持つアルケンか、あるいは環構造を 1 つ持つシクロアルカンのはず。設問で、 「環構造を持たない」と明記されているのでシクロアルカン は該当せず、ここではアルケンのみを考える。点線の四角で囲んだものは cis trans 異性体。 1-ペンテン 2-メチル-1-ブテン trans-2-ペンテン 3-メチル-1-ブテン cis-2-ペンテン 2-メチル-2-ブテン
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