不斉炭素と不斉中心

不斉中心を持つ化合物

エナンチオマー

なぜエナンチオマーに注意を払うのか

1

不斉炭素と不斉中心

不斉炭素：４つの異なる置換基が結合した四面体型の炭素

C

CH3

Br CH2CH3H C

CH3

BrCH3CH2H

異なる分子（異性体）

不斉炭素に結合した置換基の立体配置には二種類ある

不斉炭素

2

キラル

左手 右手 左手 鏡に映した左手

同じ違う

鏡に映すと違う物になる＝キラル (chiral)

不斉炭素を１個持つ分子は必ずキラルである（不斉炭素を２個以上持つ分子はキラルであるとは限らない）

3

CH3CH2 CH CH3Br

��������

不斉炭素を一つ持つ分子

互いにエナンチオマー (enantiomer) 互いに鏡像関係にある立体異性体＝

4

透視図による表現

CCH3CH2 CH3

H BrC

CH2CH3CH3

HBr

Hは手前

Brは奥

BrBr

5

なぜエナンチオマーに注意を払うのか①　通常の有機反応では、一方のエナンチオマーだけを選択的に合成することは困難。

C CCH3

CH3

H

H+ HBr

CH3CH2 CCH3

H Br

CH3CH2 CCH3

HBr+

1 1:

②　一方、化合物の生理活性はエナンチオマーごとに異なる。

NN

O

OO

O

H

NN

O

OO

O

H)-( )

6

エナンチオマーを作り分ける方法（例）

COOH

NHAcAcO

CH3O�Ac = �����

+ H2�����

COOH

NHAcAcO

CH3O

H

������� �������

①　キラルな環境（触媒など）で反応させ、一方のエナンチオマーを選択的に合成する

②　エナンチオマーの混合物を分離する

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7

R, S 表記

不斉中心の立体配置

8

不斉炭素の立体配置

不斉炭素のまわりの置換基の位置関係→　立体配置 (configuration)

（立体配座 conformation と混同しないこと）

CCH3CH2 CH3

H Br

立体配置を特定するための表記法＝ R,S 表記

CH2CH3CCH3

HBr

(S)-2-ブロモブタン (R)-2-ブロモブタン

9

RS 表記の概要1.　不斉炭素についている４つの置換基に順位をつける

C

�

�

��

2.　順位④の置換基が「奥」になるように分子を回す

3.　①②③が「時計回り」なら(R), 「反時計回り」なら (S)

C

�

��

�

C

�

�

��

C

�

��

�

時計回り → (R)

10

RS 表記 (1)：順位則(1) 不斉炭素に直接結合している原子の原子番号が大きい方が上位。

CH3CH2 CCH3

H Br14

2, 3

(2) 原子番号が同じ時は、その次に結合している原子を比較し、原子番号が大きい方が上位。

CHH

HC CH3

H

H

H, H, H C, H, H →　こちらが上位

11

RS 表記 (1)：順位則（つづき）注意１：一番大きな原子番号のものから順に比較すること。

CH

HOHC

CH3CH3

CH3C, C, C O, H, H →　こちらが上位

注意３：二重結合・三重結合がある場合は、同じ原子が２個・３個つながっているものとして比較する。

CH2CH3 CH=CH2 C CHC, H, H C, C, H C, C, C ←これが最上位

注意２：「分子量」ではなくて「原子番号」！

Cl CBrBr

Br>

12

CH2CH3CCH3

HBr

3 2

1 4

CH3CH2 CCH3

H Br14

32

RS 表記 (2)：最下位の置換基の反対側から見る

向こう側から見る

180度回転（立体配置は　　変わらない）

手前から見る

13

RS 表記 (3)：残り３つの置換基をなぞる

１→２→３が「反時計回り」⇒ (S) 配置

CH2CH3CCH3

HBr

3 2

1 4

1 4

32CH3CH2 C

CH3

Br H

エナンチオマーだと…

⇒ (R) 配置１→２→３が「時計回り」

残り３つの置換基をなぞる最下位の置換基を奥に置く

14

C

H

BrCOOHCH3

【練習問題】下の化合物は、R または S 配置のどちらか。

15

透視図で書かれた分子を立体的に動かす

分子全体の回転特定の結合周りの回転鏡映（鏡に映す）

16

透視図を立体的に動かす：分子全体の回転 (1)

C CCOOH

NH2D

HOH

CH3

180���

C CCOOH

NH2D

HOH

H3CCC

HOOC

DH2N

HOH

CH3

　右・左：入れ替わる　上・下：元のまま手前・奥：入れ替わる

17

透視図を立体的に動かす：分子全体の回転 (2)

　右・左：元のまま　上・下：入れ替わる手前・奥：入れ替わる

　右・左：入れ替わる　上・下：入れ替わる手前・奥：元のまま

180���

C CCOOH

NH2D

HOH

H3CCC

H3C

HHO

DNH2

COOH

180���

C CCOOH

NH2D

HOH

H3CC C

CH3

OHH

H2ND

HOOC

18

透視図を立体的に動かす：結合周りの回転

C CCOOH

NH2D

HOH

H3C

120���

C CD

COOHNH2

HOH

H3C

３つの置換基がそれぞれ「隣」に移動する

19

透視図を立体的に動かす：鏡に映す

C CCOOH

NH2D

HOH

H3CCC

HOOC

H2ND

OHH

CH3

����

CCH3C

HOH

NH2D

COOH

����

C CCOOH

DNH2

HHO

H3C

����

　右・左：入れ替わる　上・下：元のまま手前・奥：元のまま

　右・左：元のまま　上・下：入れ替わる手前・奥：元のまま

　右・左：元のまま　上・下：元のまま手前・奥：入れ替わる

※　鏡映操作でエナンチオマーは入れ替わる

20

C CCH3

CH2CH3H

Cl

HO

H

C CCH3CH2

OHH

HCl

CH3

【練習問題】下の２つの化合物は同一か、エナンチオマーか、それともそれ以外の立体異性体か。

21

ラセミ体・光学活性

ラセミ体

ラセミ化

光学活性

22

ラセミ体キラルな物質の一対のエナンチオマーを１：１で混合したもの ＝　ラセミ体

C CH3CH

CH3

H

BrH

C CH3C

BrCH3

H

H

H

C CH3CH

CH3

H

BrH

(S)体

(R)体

1：１で混合

ラセミ体

※　普通は (R)体・(S)体をわざわざ混ぜてラセミ体を作ることはない。「自然にできる」または「うっかりできてしまう」ことが多い。

23

ラセミ体ができる場合キラルな物質を「キラルでない物質」のみから合成した場合＝必ずラセミ体ができる

C CH3C

H CH3

H+ H Br C C

H3CH

CH3

H

BrH

ラセミ体キラルな物質の純粋なエナンチオマーから出発してもラセミ体ができることがある　＝　ラセミ化

(R)(R)

H Br

(R)(R)

H OH

(S)(S)

H OH

+ H2O + + HBr

ラセミ体

24

いろいろな割合のエナンチオマー混合物

(S)体 (R)体100

:: 0

75 : 25

50 : 50

25 : 750 : 100

+ ラセミ体 0(S)体 100(S)体 50

+ ラセミ体 100

+ ラセミ体 50(S)体 0(R)体 0(R)体 50 + ラセミ体 50(R)体 100 + ラセミ体 0

エナンチオマー過剰率

＝＝

＝

＝＝

25

光学活性物質が偏光面を回転させる性質　＝　光学活性

��������������

���

�������������

��

�������

�������

���� ��

・キラルな物質で、一方のエナンチオマーが過剰であれば 光学活性・キラルでない物質や、キラルな物質のラセミ体は 光学不活性

26

ジアステレオマー

２個の不斉炭素を持つ分子

メソ化合物

27

CH CH CH3Cl

CH3OH

**

�����������

��� ����

C(S)(S)

C(S)(S)

H3CH

CH3

H

HOCl

C(R)(R)

C(R)(R)

H3CHO

CH3

Cl

HH C

(R)(R)C

(S)(S)

H3CHO

CH3

H

HCl C

(S)(S)C

(R)(R)

H3CH

CH3

Cl

HOH

二つ以上の不斉炭素を持つ分子

(2R, 3S)-3-クロロ-2-ブタノール（系統的名称）

28

ジアステレオマーとエナンチオマー

エナンチオマー以外の組　＝　ジアステレオマー

C(R)(R)

C(R)(R)

H3CHO

CH3

Cl

HH C

(S)(S)C

(S)(S)

H3CH

CH3

H

HOCl

C(R)(R)

C(S)(S)

H3CHO

CH3

H

HCl C

(S)(S)C

(R)(R)

H3CH

CH3

Cl

HOH

手前・奥の反転（鏡映）

エナンチオマー

手前・奥の反転（鏡映）

エナンチオマー

立体異性体のうち、配座異性体でもエナンチオマーでもないもの

29

二つの不斉炭素の置換基が同一の場合

互いにエナンチオマー 同一化合物！

30

メソ化合物２個以上の不斉炭素を持ち、かつアキラルである化合物＝　メソ化合物

※ ２個の不斉炭素を持つ物質がメソ化合物であるための条件

(1) ２個の不斉炭素の置換基が同一であること(2) ２個の不斉炭素の立体配置が (R), (S) であること

(R)(R)(S)(S)

H3C

CH3HBr

BrH

(S)(S)

(R)(R)

O (S)(S)

O(R)(R)

（メソ体とも言う）

31

メソ化合物とそうでない化合物

(R)(R)(S)(S)

H3C

CH3HBr

BrH

(R)(R)(R)(R)

H3C

CH3HBr

HBr

(S)(S)

(R)(R)

O (S)(S)

O(R)(R)

HN (S)(S)

O(R)(R)

メソ化合物

キラル アキラル（不斉炭素なし）

キラル（２個の不斉炭素の置換基が違う）

メソ化合物でない

32