ラセミ体とメソ体

光学「活性」もあればもちろん不活性な場合もある訳で・・・今回はそんなお話だよ。

さてキラル炭素が1つあると2つの光学異性体ができたよね。
ではキラル炭素が2つ、3つある場合はどうなるのか?について説明していくよ。

光学異性体の「RS表示法」でも使った「2,3,4-hydroxy carboxylic acid」を例に考えてみよう。
これにはキラル炭素が2つあるね。
なんとなく想像はつくだろうけど以下のように4つの光学異性体が書ける。

さて、ここで上の4つの異性体は2つのグループに分けることができる。
わかるかな?

まず【A】【B】、【C】【D】の組み合わせのように鏡で反転させると「重なるもの」がある。
そして【A】【C】、【B】【D】のようにどうやっても「重ならないもの」がある。

この
「重なるもの」をエナンチオマー
「重ならないもの」をジアステレオマー
というよ。

エナンチオマーの特徴はキラル炭素が1つのときの光学異性体と同じで
・化学的、物理的性質は同じ
・偏光面を回転させる方向だけ違う

逆にジアステレオマー
・化学的、物理的性質が異なる
っていうことがいえる。

気づいてるかもだけどn個のキラル炭素持つ化合物は「最大」2n個の立体異性体を持つ
今回は22=4個だね。
さて注意してほしいのは↑にも書いた通りあくまで「最大」だからそれより少ない数の可能性もあるっていうこと。

何言ってんの?って思うかもしれないね(笑)
どういうことかというと、光学活性で説明した「偏光面を回転させる」っていう性質には例外があって絶対に最大数まで立体異性体が出来るわけではない、ということなんだ。

例外は大きく2種類あるから順に解説していくね。

1.メソ体

これはキラル炭素をもつけど、分子内に対称面を持つものだよ。
対称面って何?って思うかもしれないね。
以下の例(酒石酸)で考えてみよう。

対称面はまぁ図の通りなんだけど、炭素鎖の中心をまっぷだつに折った時に同じ分子が重なり合う状態っていったらわかるかな?
ちょっといい言葉が浮かばなかったのでもうしわけないけど【A】【B】については図の通り対称面が存在してるってことになる。
で、わかってくれるとは思うけど、対称面から折ると上下が重なるよね。

ちょっと説明し忘れてたんだけど
光学異性体「キラル中心」っていうものがあったよね。
こいつの性質として
・その鏡像と重ね合わすことができない(ちなみに対掌性っていうよ~色んな意味で紛らわしい。。。)
っていうものがある。
つまり今回の場合でいうと【A】【B】はこれに当てはまらない。
だから【A】【B】は光学活性がない「光学不活性」っていうことになるんだ。
だからこの場合は【C】【D】の2個だけが光学活性をもつっていうことになるよ。

2.ラセミ体

教科書的な説明を紹介すると

「鏡像異性体の1:1混合物」

うん、意味わからん(笑)
おまけにこいつについては今までのように構造式を見ているだけでは分からないのでなお性質が悪い。
ということでまず以下の例を見てね。

まず光学異性体【A】【B】の量が同じだとする。
この場合右回転しようとするものと左回転しようとするものが互いに影響を及ぼしあいプラマイゼロになる。
つまり、偏光面が回転してない状態になってしまうんだ。
まぁ早い話が光学不活性になる

どういった状況でこんな事がありえるのかというと色々あるんだけど、特に2重結合が開裂する際にできることが多い

さてここでもう一例(2-butanolが出来る過程)紹介しとくね。

反応自体についてはSN1反応で改めて詳しくやるから何でこうなるかはあんまり気にしないでね。
とりあえず注目いただきたいのが赤枠部分
このときカルボカチオンと言う状態なんだけど、このときは「平面」の状態なんだ。
だから上からでも下からでもH2Oが攻撃できるんだけど、どちらが攻撃しやすいか?と言われても差なんてない。
だからできるものは同じ数になるから結果、ラセミ体になるよってこと。

最後の説明はあまりピンとこなかったかもしれないね(汗)
SN1反応はもうちょっと後で解説するよ。
しばしお待ちを♪

ではまた次回。

© 2018 猫でもわかる有機化学

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