光学異性体

名前の通りで“光学”“異性体”

改めて見直すと今まで出てこなかったみたいだけど“異性体”っていうのは同じ種類の原子を持っていても違う構造をしている物質のことだよ。
シクロアルカンとかNewman投影式で紹介したけど配置が違うと安定性が変わって別の物質になる。
今回はこれが光学活性によって起こるっていうことだよ。

光学活性で紹介したとおり旋光性には右旋性、左旋性の2つがあって光学異性体でも当然この2つがある。
まずこの2つの命名、表記方法について紹介していくね。

1.RS表示法
これはIUPAC命名法で用いられてるもので一番多く用いられてるよ。
とりあえず今回は以下の化合物を参考にするね。

まず“キラル中心(不斉中心、不斉原子)”を探すところから。
↑なんやねん? だよね(笑)
光学異性体は左右の回転する向きが違うだけで大本の構造は一緒なんだよね。
で、回転しているっていうことは回転の元になる中心があるっていうこと。
キラル中心っていうのはその中心の原子のことだよ。

さて、キラル中心がわかったところで次はこれに引っ付いている原子に優先順位をつけていく。
優先順位は以下のような感じでつけていきます。

a.キラル中心と結合している原子で原子番号が大きい順
例:O>C>H

b.aが同じ場合、aに結合している基の原子番号の大きい順
例:CH2OH>CH3 この場合 O>H っていうこと

c.bは原子番号が大きいものがより多く結合しているものを優先
例:CF3>CF2H

d.多重結合は単結合複数分として考える。
例:

以上から今回はOH>COOH>CH3>Hになるってこと。
で次は優先順位が一番低いものを一番後ろにくるようにする。
これは見てもらったほうが早い。

そして最後に1→2→3の順番で
・時計回りならR
・反時計回りならS
だよ。今回は反時計回りだからSってことだね。

名前についてはR、Sを名称の先頭につける
今回は (S)-2-hydroxy propanoic acid

まぁ当然R、Sは複数ある場合もあるわけで、その場合はR、Sの先頭に優先順位をつける

例えば以下(赤字が優先順位ね)

 (2R,3R)-2,3,4-hydroxy carboxylic acid
※よくわからなかったら命名法を見てみてね。
一応補足すると、COOHが一番優先度が高いのでここを1として炭素鎖に番号をつける。
そうするとキラル中心となる原子は2つ出てくるよね。
つまりこの場合はRが2つあることがわかるんだ。

2.DL表示法

この表示方法は糖やアミノ酸でよく使われる
これはこちらを使った方が立体配置をイメージしやすいからなんだ。

※この”DL”は何なのかと言うとそれぞれ
D → dextro-rotatory:右旋性(+)
L → levo-rotatory:左旋性(ー)
の頭文字だよ。

では解説していきます。

a.Fisher投影式で酸化度が最も高い原子が上に来るようにする。

さて今回はこいつ(ribose:RNAの構成成分で生化学で出てくるよー)を中心に考えます。

※鏡像異性体が存在するので2つ描いているよ。
CHOが一番大きいので(詳しくは命名法を…)上記のようにかけるよね。

b.aがD-glyceraldehyde(※)と同じであればD-、逆であればL-とする。

※こんなの

“D-glyceraldehyde”を基準としているのは自然界では通常D体で存在しているかららしいよ。
で、これらを参考にriboseを見てみると

となる。
さてriboseにはキラル中心が3つあるね。
ポイントとなるのは一番酸化度が高いCHOから最も離れてる箇所(赤丸部分ね)
ここでD-glyceraldehydeと同じR配置はD-riboseL-glyceraldehydeと同じS配置はL-riboseとなるよ。

ただし、注意してほしいのはこのD、Lがそれぞれ右旋性、左旋性の頭文字からきてるけど、実際の旋光性とは一致しないということ。
※まぁglyceraldehydeは一致するけど…
DLの定義があくまでglyceraldehydeと形が似ているところから命名してるだけなんだ。
旋光性を基準にしてるわけではないよ。
だからDなのに左旋性、Lなのに右旋性もありえる

結局のところ

RS表示法は置換基の優先度(順位)に依存
立体異性体を区別したい

DL表示法はFisher投影法で表したときの絶対配置に依存
立体配置を明確にイメージしたい

していて、それぞれ用途によって使いわけられているってわけだね。

ではまた次回。

© 2018 猫でもわかる有機化学

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