HCCCC OH HH HHHH HH

生物化学〔2 回目 10 月 12 日・有機化合物の多様性〕
２．立体構造の表示と異性体，命名法
いろいろな構造式
Kekulé 構造式
簡略化した構造式
H H H
H C C C H
H H H
CH3 CH2 CH3
H Br H H
H C C C C Br
H H H H
H
H C
H
破線―くさび形表記法
H
HH
C
H
H
C
C
HH
O
C
C
H
C
Br
Br
CH3 CH CH2 CH2Br
O
CH3 C
Br
O
CH CH2
H
H
例
結合を直線で示す式
1-butanol 三次元的構造式を示す↓
H
OH
C
H
紙面上にある結合：―（実線）
紙面より手前に出ている結合：太線（手前が太いくさび形）
紙面の裏側に向かっている結合：破線
フィッシャー投影式
フィッシャー投影式
主炭素鎖を縦に並べ，置換基を左右手前に配置
H
HO
C
HOOC
COOH
H C OH
COOH
C
H OH
H C OH
COOH
メソ酒石酸
COOH
H
OH
H
OH
COOH
H
HO
H
H
CHO
OH
H
OH
OH
CH2OH
HO
CHO
HH C
HO C
HO C
H
C CH OH
2
HO
H
D-グルコース
直鎖飽和炭化水素 CH3(CH2)n-2CH3 の名称
ｎ
1
2
3
4
5
6
名
methane
ethane
propane
butane
pentane
hexane
称
メタン
エタン
プロパン
ブタン
ペンタン
ヘキサン
ｎ
7
8
9
10
11
12
名
heptane
octane
nonane
decane
undecane
dodecane
称
ヘプタン
オクタン
ノナン
デカン
ウンデカン
ドデカン
アルカン：C-C 単結合だけからなる炭化水素（―ane）シクロアルカン：環状のアルカン（cyclo―ane）
アルケン：二重結合をもつ炭化水素（―ene）
〔ただしベンゼンなど芳香族化合物（後述）は除く〕
アルキン：三重結合を持つ炭化水素（―yne）
1
異性体の種類
異性体
分子式が同じで
構造が異なる
①構造異性体
立体異性体
原子のつながり
方が異なる
原子のつながり方は同じで
空間的配置が異なる
②エナンチオマー〔鏡像体〕
③ジアステレオマー
〔互いに鏡像の関係にない立体異性体〕
互いに重ね合わせることの出来な
い像と鏡像の関係
二重結合上での配置が異なる場合
不斉炭素あるいは他の不斉源が複数あり，その
内一部が逆配置である場合
① 構造異性体
CH3
CH3
CH3 CH2 CH2 CH2 CH3
pentane
2-methylbutane
② エナンチオマー〔鏡像体〕
CH3
CO2H
HO2C
Br
H
NH2
NO2
O2 N
Cl
L-アラニン
D-アラニン
不斉炭素があるため
鏡像体の R,S 表示法
2,2-dimethylpropane
互いに重ねあわせることの出来ない鏡像
CH3
H
H2N
CH3 C CH3
CH3
CH3 CH2 CH
CH3
Br
O2N
NO2
Cl
置換基がぶつかり合って軸の回
転が出来ないために生じた不斉
（上記の L-アラニンの不斉炭素は S 配置 D-アラニンの不斉炭素は R 配置）
不斉炭素（＝立体中心）に結合した置換基 a，b，c，d に優先順位をつける。
1. 原子番号の大きい方が優先
a>b>c>d
d C c
b
2. 原子が同じ場合，違いが生じるまで先に
たどっていく
CH3
C CH3
CH3
CH3
CH2CH CH3
CH2CH2CH2CH3
b
3. 二重結合や三重結合は下のようにみなす
C C
C
C
C
C C
a
a
I > Br > Cl > O > N > C > H
a
C
S
C
C
C
C
c
d C b
c
a
C
c
b
R
一番小さい d を向こう側に置いたとき，abc
が右回りなら R，左まわりなら S と定める。
2
補足：L-アミノ酸と D-アミノ酸
カルボン酸を一番上にしてフィッシャーの投影式でアミ
COOH

ノ酸を書いたとき、アミノ基が左側に来るものが L-アミノ H2N C H
 CH
酸で、右側に来るものが D-アミノ酸。カルボキシル基の隣
3
をα位、次をβ位、その次をγ位、δ位・・とよび、α位に
COOH
H C NH2
CH3
L-アラニン
アミノ基があるのでαアミノ酸と呼ばれる。
D-アラニン
③ ジアステレオマー
ア. 二重結合や環状化合物の異性体
CH3
CH3
H
H
H
C C
CH3
H3C
H
CH3
H
CH3
H
C C
H3C
CH3
H
H
cis-2-butene trans-2-butene
cis-1,3-dimethylcyclohexane trans-1,3-dimethylcyclohexane
CH2CH2CH3
CH3CH2
C C
ClCH2CH2
CH3
シス，トランス表示が出来ない右の化合物のよ
うな場合，先の R,S 表示の優先順位の場合と同様
に，二重結合の両端で置換基に優先順位をつけ，
(E)-1-chloro-3-ethyl-4-methyl-3-heptene
右側の優先順位の高い置換基と，左側の優先順位
CH2CH2CH3
ClCH2CH2
C C
CH3CH2
CH3
の高い置換基が反対方向だと（E），同じ方向だと
（Z）の記号を前につける。
(Z)-1-chloro-3-ethyl-4-methyl-3-heptene
イ. 不斉炭素が複数あり，その中の一部が逆配置である場合のジアステレオマーの例
CH2OH
CH2OH
OOH
OH
O
OH
HO
OH
OH
α-glucose
CH2OH
HO
O
OH
OH
OH
HO
OH
β-glucose
α-galactose
CH2OH
HO
OOH
OH
OH
β-galactose
上の 4 つの糖（C6H12O6 の異性体）はいずれも不斉炭素を 5 つ持っていて，その内 1 または
2 個の配置が逆になっている。これらはいずれも互いにジアステレオマーの関係にある。
補足：D-グルコースと L-グルコース
グルコースの場合、普通 6 員環の環状構造で存在する。この環状構造は、1 位のアルデヒド（HC=O）
の 2 重結合に 5 位の水酸基（OH 基）が付加した構造である。この付加は可逆反応で、アルデヒド構造
に戻る。アルデヒド構造の量は非常に少ないが、α―グルコースとβ―グルコースはアルデヒド構造を
経由して互いに平衡状態にある。
3
そのアルデヒド構造をフィッシャーの投影式で書いたとき、アルデヒド（1 位）から最も遠い不斉炭
素（グルコースの場合５位の炭素）に結合する水酸基の向きが右側の場合 D、左側の場合 L と決められ
ている。D-グルコースと L-グルコースは互いに鏡像体である。D-グルコースの 4 位の配置（H と OH
の位置）を逆にすると D-ガラクトース、D-グルコースの 2 位の配置を逆にすると D-マンノースとなる。
すなわち D-グルコース、D-ガラクトース、D-マンノースは互いにジアステレオマーの関係にある。
OH
H 6
4
HO
HO
5 HO
3 H 2 OH
H
1H
OH
-D-glucose
H 1 O
C
2
H
OH
3
H
OH
4
HO
H
5
H
OH
6 CH OH
2
OH
H
5 HO
HO
HO
H
H
OH
OH
H
-D-glucose
D-glucose
鏡像体
HO
H
OH
H
HO
OH
OH
OH
H
H
-L-glucose
H 1 O
C
2
HO
H
3
HO
H
4
H
OH
5
HO
H
6 CH OH
2
HO
H
OH
HO
H
HO
OH
OH
H
H
-L-glucose
L-glucose
配座異性体（コンフォーメーション）
σ結合のまわりでは自由回転が出来
最も不安定
る。それによって様々な分子の形が
可能となる。しかし，結合の両側の
置換基がぶつかり合わないような形
（配座，コンフォーメーション）が
最も安定
エネルギー的に安定である。右図の
構造式は下図の白矢印の方から見た
最も安定
図。
H3C
CH3
C
C
H
H
H
H
4
シクロヘキサンの配座：シクロヘキサンの場合，隣接する炭素に結合した水素同士の重なり合いが最も
小さくなる「イス型配座」が最も安定である。右のような「ふね型配座」も取りうるが，隣接水素同士
の重なり合いと，反対側の水素とのぶつかり合いのため不安定である。イス型配座では，水素は 2 種類
存在する。6 個の炭素が作る面に垂直に立つ水素をアキシャル水素，平面状にある水素をエクアトリア
ル水素と呼ぶ。置換基のないシクロヘキ
アキシャル
サンでは，右のように 2 つのイス型配座
反転
H
の間で非常に速い反転が起こっており，
H
アキシャルとエクアトリアルの区別は出
H H
H
H
H
H
エクアトリアル
イス型配座
来ない。
ふね型配座
置換基を持つシクロヘキサンの場合：置換基を持つシクロヘキサンでは，大きい置換基がエクアトリ
アルの位置になるイス型配座が安定で，その形で存在する分子の割合が高い。これは，隣の隣に位置す
H
CH3
H
H
H
H
ていない CH2 の二つの水素はアキシャル
とエクアトリアルにそれぞれ固定される。
こちらが優先
官能基の命名
るアキシャル水素とのぶつかり合いを避
けるためである。この場合，置換基のつい
CH3
H
CH3
代表的な官能基を持つ化合物の構造と名前を示す。
個数を示す接頭語：1 個＝mono（モノ）2 個＝di（ジ）3 個＝tri（トリ）4 個＝tetra（テトラ）5 個＝penta（ペンタ）
CH3CH2 Br
bromoethane
ブロモエタン
CH3
H3C C OH
H
2-propanol
(isopropyl alcohol)
methoxy ethane
(ethyl methyl ether)
2-プロパノール
（イソプロピルアルコール）
メトキシエタン
（エチルメチルエーテル）
H3C
CH3
O
CH3CH2 C
H
H3C C C CH3
2-butyne
２－ブチン
1,3-dimethyl benzene
(m-xylene)
1,3-ジメチルベンゼン
（メタ―キシレン）
proapnoic acid
(propionic acid)
O
CH3CH2 C
O
CH3CH2 C
O
propanoic acid anhydride
(propionic anhydride)
プロパン酸
（プロピオン酸）
プロパン酸無水物
（プロピオン酸無水物）
CH3CH2
O
C
OH
H3C
C CH2
H3C
CH3CH2 O CH3
methyl propene
CH3CH2
O
C CH2CH2Ch3
propanal
(propyl aldehyde)
3-hexanone
(ethyl propyl ketone)
プロパナール
(プロピルアルデヒド)
３-ヘキサノン
（エチルプロピルケトン）
O
CH3CH2 C
O-CH3
methyl propanoate
(propanoic acid methy ester)
プロパン酸メチル
（プロピオン酸メチルエステル）
5
メチルプロペン
CH3CH2
NH
CH3CH2
N-ethyl ethaneamine
(diethyl amine)
N-エチルエタンアミン
（ジエチルアミン）
10 月 12 日
生物化学
問題
問題１：三種類の酒石酸ア，イ，ウの矢印で示した不斉炭素（＝立体中心）A-F の配置を R，S で示せ。
ア，イ，ウのうち一つは鏡像体と重ね合わせることが出来る。それはどれか。（メソ体、meso 体）
アと鏡像体の関係にあるのは何か。
ア
アとジアステレオマーの関係にあるのは何か。
イ
ウ
C
A
E
COOH
HO
H
H
OH
COOH
D
COOH
H
OH
HO
H
COOH
B
HO
HO
F
COOH
H
H
COOH
構造はフィッシ
ャー投影式で示
してある。
問題２：次のα-L-アミノ酸について、不斉炭素が無いものはどれか。不斉炭素が二つあるものはどれか。
また、アミノ基の付け根の絶対配置が他と異なるもが一つだけある。それはどれか。
グリシン
アラニン
O
C OH
H2N C H
H
O
C OH
H2N C H
CH3
セリン
O
C OH
H2N C H
CH2
OH
プロリン
システインアスパラギン酸スレオニン
O
C OH
O
C OH
H2N C H
CH2
SH
H
HN
O
C OH
H2N C H
CH2
C O
OH
O
C OH
H2N C H
CHOH
CH3
問題３：次のグルコースのなかで、L-グルコースが一つだけある。どれか記号で答えよ。
OH
O
HO
HO
OH
OH
OH
HO
HO
O
HO
HO
HO
OH
OH
OH
A
B
生物化学 10/7 番号
O
HO
OH HO
O
HO
C
切
取
氏
名
OH
OH
D
線
問題１
A
不斉炭素
R？
B
C
D
E
F
S？
鏡像体と重ね合わせることが出来るものは
アと鏡像体の関係にあるのは
問題２：不斉炭素が無いもの
記号：
記号：
アとジアステレオマーの関係にあるのは
二つあるもの
アミノ基の付け根の絶対配置が他と異なるもの
問題３：
記号
6
記号：

Download Report