異性：異性体の種類と例 - 物理的 - 2025

異性体は、同じ分子式を有する2種以上の物質の存在に関連するが、その構造の化合物のそれぞれで異なります。異性体として知られているこれらの物質では、すべての元素が同じ割合で存在しますが、各分子で異なる原子の構造を形成します。

異性体という語は、「等しい部分」を意味するギリシャ語のイソメから来ています。想定されることとは逆に、同じ原子を含んでいるにもかかわらず、異性体は、その構造に存在する官能基に応じて、類似の特性を持っている場合と持っていない場合があります。

異性の2つの主要なクラスが知られています。構成（または構造）異性と立体異性（または空間異性）です。異性は、有機物質（アルコール、ケトンなど）と無機物質（配位化合物）の両方で発生します。

時々彼らは自発的に現れます。これらの場合、分子の異性体は安定しており、標準的な条件下（25°C、1 atm）で発生します。これは、その発見時の化学分野で非常に重要な進歩でした。

異性体の種類

前述のように、異性体には、原子の順序が異なる2つのタイプがあります。異性体の種類は次のとおりです。

構造（構造）異性体

それらは、同じ原子と官能基を持っているが、異なる順序で配置されている化合物です。つまり、それらの構造を構成する結合は、化合物ごとに配置が異なります。

それらは3つのタイプに分けられます：位置異性体、鎖または主鎖異性体、および官能基異性体（機能異性体とも呼ばれます）。

位置異性体

それらは同じ官能基を持っていますが、これらは各分子の異なる場所にあります。

鎖または骨格異性体

それらは、化合物中の炭素置換基の分布によって、すなわち、それらが直線状または分岐状にどのように分布しているかによって区別される。

官能基異性体

互変異性と呼ばれる例外的な異性のクラスがあり、一般的に異性体間の原子の移動によって生じる、ある物質から別の物質への相互変換があり、これらの種の間の平衡を引き起こします。

立体異性体（空間異性体）

これは、分子式がまったく同じで原子が同じ順序で配置されているが、空間での配向が互いに異なる物質に付けられた名前です。したがって、正しい視覚化を確保するには、それらを3次元で表現する必要があります。

一般的に、立体異性体には、幾何異性体と光学異性体の2つのクラスがあります。

幾何異性体

それらは化合物の化学結合を壊すことによって形成されます。これらの分子は化学的性質が異なるペアで提示されるため、それらを区別するために、cis（隣接する位置の特定の置換基）およびtrans（構造式の反対の位置の特定の置換基）という用語が確立されました。

この場合、ジアステレオマーは際立っており、構成が異なり、互いに重ね合わせることができず、それぞれに独自の特性があります。化学結合の周りの置換基の回転によって形成される配座異性体もあります。

光学異性体

それらは、重ね合わせることができない鏡像を構成するものです。つまり、一方の異性体の画像を他方の異性体の画像の上に配置すると、その原子の位置は正確に一致しません。ただし、特性は同じですが、偏光との相互作用が異なります。

このグループでは、鏡像異性体が目立ち、分子配列に従って光の偏光を生成し、右旋性（光の偏光が平面の右方向にある場合）または左回り（偏光が左方向にある場合）として区別されます飛行機の）。

同じ量の両方の鏡像異性体（dyl）がある場合、正味または結果として生じる分極はゼロであり、これはラセミ混合物として知られています。

異性体の例

最初の例

最初の例は、構造式の位置異性体の例です。同じ分子式（C ₃ H ₈ O）を持つ2つの構造がありますが、-OH置換基 が2つの異なる位置にあり、1-プロパノールを形成しています。 （I）および2-プロパノール（II）。

2番目の例

この2番目の例では、2つの構造鎖または骨格異性体が観察されています。どちらも同じ式（C ₄ H ₁₀ O）と同じ置換基（OH）を持っていますが、左側の異性体は直鎖（1-ブタノール）ですが、右側の異性体は分岐構造（2-メチル-2 -プロパノール）。

3番目の例

2つの構造官能基異性体も以下に示します。両方の分子はまったく同じ原子を持ちますが（分子式C ₂ H ₆ Oを使用）、それらの配置は異なり、その結果、物理的および化学的特性を持つアルコールとエーテルになりますそれらは、官能基ごと​​に大きく異なります。

4番目の例

また、互変異性の例は、官能基C = O（ケトン）とOH（アルコール）を持ついくつかの構造間の平衡であり、ケト-エノール平衡とも呼ばれます。

5番目の例

次に、2つの幾何異性体cis-とtrans-が表示されます。左側の1つは命名法で文字Zで示されるcis異性体で​​あり、右側の1つは文字で示されるtrans異性体で​​あることに注意してください。そして。

6番目の例

ここで、2つのジアステレオマーが表示されます。ここでは、それらの構造の類似性が示されていますが、それらが重複していないことがわかります。

7番目の例

最後に、エナンチオマーと呼ばれる光学異性体である2つの炭水化物構造が観察されます。左側の平面は、光の平面を右に偏光するため、右回りです。一方、右側の平面は、光の平面を左に偏光するため、左回りです。

参考文献

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