有機化学の問題
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。
この問題で使うもの
- メソ体を含む立体異性体の数え上げ(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(31 技能)
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右端(太枠)がこの問題で使う技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。
一覧で見る(前提が先)
- 原子・分子と化学式
- 原子の構成と質量数
- 電子殻と電子配置
- 電子式と共有電子対・非共有電子対
- 実験器具の使い方と安全
- 気体の発生方法・性質・集め方
- 有機物・無機物と金属の性質
- 原子の構造と同位体
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- イオン化エネルギー・電子親和力・電気陰性度
- イオンと電離・電解質
- イオン結合と金属結合
- 共有結合と配位結合
- 分子の形と極性
- 分子間力と沸点
- 結晶の種類と性質
- 水溶液の性質と再結晶
- 溶解のしくみ(水和)と極性による溶けやすさ
- 有機化合物の特徴と官能基による分類
- 脂肪族炭化水素の置換反応・付加反応・付加重合
- 不飽和度
- 樹形図で数え上げる
- 積の法則と和の法則
- 和の法則・積の法則と樹形図
- 構造異性体
- 構造異性体の数え上げ
- シス-トランス異性体と鏡像異性体
- シス-トランス異性体と鏡像異性体
- 不斉中心と立体異性体の数
- メソ体を含む立体異性体の数え上げ
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。