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有機化学の問題

難易度 1教科書の例題レベル大学化学 有機化学

3,4-ジクロロヘキサン

について考える。この化合物の立体異性体は全部で何種類あるか。ただし、互いにエナンチオマーの関係にあるものは別の異性体として数え、メソ体があればそれも 1 種類として数える。

3,4-ジクロロヘキサンの骨格式(立体配置は区別していない)

この問題で使うもの

この問題を解けるようになるまで(31 技能)

ヒント

行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。

ヒント 1

メソ体を含む立体異性体の数え上げの技能を使います。まず不斉炭素原子がいくつあるかを調べましょう。

ヒント 2

不斉炭素原子は C3 と C4 の 2 個です。立体配置の並び , , , のうち、分子を左右逆から見ると同じになるものをまとめます。

ヒント 3

分子の両端が同じ構造なので、 と は同じ化合物で、鏡像が自分自身と重なるメソ体です。残りの と の関係を考えましょう。

答えと解説

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解説を読む

手順 1: 不斉炭素原子を見つける。

C3 には , , , の 4 つの異なる原子・原子団が結合しているので不斉炭素原子である。C4 も同様に不斉炭素原子である。不斉炭素原子は C3 と C4 の 2 個。

手順 2: R/S の並びを書き出す。

(C3, C4) の立体配置の組は 通りで、

である。

手順 3: 分子の両端が同じ構造であることを使い、同じものをまとめる。

この分子は C3 側と C4 側が同じ構造()なので、分子を左右逆から見ると C3 と C4 が入れかわる。したがって、並びを裏返したものは同じ化合物である。
- を裏返すと になるので、 と は同じ化合物である。また、 の鏡像は であり、これは自分自身と同じなので、この化合物は鏡像と重なる。つまりメソ体である。
- を裏返しても 、 を裏返しても で、別のものとは重ならない。 の鏡像は なので、この 2 つはエナンチオマーの対である。

手順 4: 数える。

エナンチオマーの対 ・ の 2 種類と、メソ体 1 種類で、立体異性体は全部で

である(対称性がなければ 種類だが、メソ体の分だけ 1 つ減る)。

別解

3 位と 4 位の炭素は不斉炭素原子で、分子は 3,4 位を結ぶ結合の中点について対称な構造(両端が同じエチル基)である。不斉炭素 2 個の組合せは (3R,4R)、(3S,4S)、(3R,4S)、(3S,4R) の 4 通りだが、(3R,4S) と (3S,4R) は同一のメソ体(内部に対称面をもつ)である。(3R,4R) と (3S,4S) は互いにエナンチオマー。よって立体異性体は 2+1=3 種類。

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