異性体という言葉は、ギリシャ語で「等しい」を意味するisoと、「部分」または「共有」を意味するmerosに由来します。 異性体の部分は、化合物内の原子です。 化合物のすべての種類と数の原子を一覧表示すると、分子式が得られます。 原子が化合物内でどのように接続するかを示すと、構造式が得られます。 化学者は、同じ分子式であるが異なる構造式異性体からなる化合物に名前を付けました。 化合物の異性体を描くことは、原子が結合している場所を構造内で再配置するプロセスです。 これは、ルールに従うことにより、さまざまな配置でビルディングブロックを積み重ねるのに似ています。
異性体に引き込まれるすべての原子を特定して数えます。 これにより、分子式が得られます。 描画される異性体には、化合物の元の分子式に含まれる各タイプの原子が同じ数含まれます。 分子式の一般的な例はC4H10です。これは、化合物に4つの炭素原子と10の水素原子があることを意味します。
元素の周期表を参照して、元素の1つの原子が作成できる結合の数を決定します。 一般に、各列は特定の数の結合を作成できます。 Hなどの最初の列の要素は1つの結合を作成できます。 2番目の列の要素は2つの結合を作成できます。 列13は3つの結合を作成できます。 列14は4つの結合を作成できます。 列15は3つの結合を作成できます。 列16は2つの結合を作成できます。 列17は1つの結合を作成できます。
化合物の各タイプの原子がいくつの結合を作る可能性があるかに注意してください。 異性体の各原子は、別の異性体で作成したのと同じ数の結合を作成する必要があります。 たとえば、C4H10の場合、炭素は14番目の列にあるため、4つの結合を作成し、水素は1番目の列にあるため、1つの結合を作成します。
より多くの結合を作成する必要がある要素を取り、それらの原子の等間隔の行を描画します。 例C4H10では、炭素はより多くの結合を必要とする要素であるため、行には文字Cが4回繰り返されます。
行の各原子を左から右に1本の線で接続します。 C4H10の例には、C-C-C-Cのような行があります。
原子に左から右に番号を付けます。 これにより、分子式から正しい数の原子が使用されるようになります。 また、異性体の構造を特定するのにも役立ちます。 C4H10の例では、左側に1のラベルが付いたCがあります。 そのすぐ右のCは2になります。 2のすぐ右側のCには3のラベルが付けられ、右端のCには4のラベルが付けられます。
描かれた原子間の各線を1つの結合として数えます。 C4H10の例では、構造C-C-C-Cに3つの結合があります。
元素の周期表から作成されたメモに従って、各原子が最大数の結合を作成したかどうかを判断します。 行の各原子を結ぶ線で表される結合の数を数えます。 C4H10の例では、4つの結合を必要とする炭素を使用しています。 最初のCには2番目のCに接続する1本の線があるため、1つの結合があります。 最初のCには最大数の結合がありません。 2番目のCには、最初のCに接続する1本の線と、3番目のCに接続する1本の線があるため、2つの結合があります。 2番目のCにも最大数の結合がありません。 誤った異性体を描画しないように、原子ごとに結合の数を数える必要があります。
以前に作成された接続された原子の行に、次に少ない数の結合を必要とする要素の原子の追加を開始します。 各原子は、1つの結合としてカウントされる線で別の原子に接続する必要があります。 C4H10の例では、次に少ない数の結合を必要とする原子は水素です。 この例の各Cには、CとHを結ぶ線でその近くに1つのHが描画されます。 これらの原子は、前に描画されたチェーンの各原子の上、下、または横に描画できます。
元素の周期表の注記に従って、各原子が最大数の結合を形成したかどうかを再度確認します。 C4H10の例では、最初のCが2番目のCとHに接続されています。 最初のCには2つの線があるため、2つの結合しかありません。 2番目のCは、最初のCと3番目のCおよびHに接続されます。 2番目のCには、3つの線、つまり3つの結合があります。 2番目のCには最大数の結合がありません。 各原子を個別に調べて、結合の最大数があるかどうかを確認する必要があります。 水素は1つの結合しか作成しないため、C原子に接続する1本の線で描かれた各H原子には最大数の結合があります。
各原子が許可される結合の最大数になるまで、前に描画したチェーンに原子を追加し続けます。 C4H10の例では、最初のCが3つのH原子に接続され、2番目のCが接続されます。 2番目のCは、最初のC、3番目のC、および2つのH原子に接続します。 3番目のCは、2番目のC、4番目のC、および2つのH原子に接続します。 4番目のCは、3番目のCと3つのH原子に接続します。
描かれた異性体の各タイプの原子の数を数えて、元の分子式と一致するかどうかを判断します。 C4H10の例では、1つの行に4つのC原子があり、その行を10のH原子が囲んでいます。 分子式の数が元の数と一致し、各原子が最大数の結合を形成している場合、最初の異性体は完全です。 連続した4つのC原子により、このタイプの異性体は直鎖異性体と呼ばれます。 直鎖は、異性体がとることができる形状または構造の一例です。
手順1〜6と同じプロセスに従って、新しい場所で2番目の異性体の描画を開始します。 2番目の異性体は、直鎖ではなく分岐構造の例になります。
チェーンの右側の最後の原子を消去します。 この原子は、前の異性体で行ったのとは異なる原子に接続します。 C4H10の例では、3つのC原子が連続しています。
行の2番目の原子を見つけて、それに接続している最後の原子を描画します。 構造が直線チェーンを形成しなくなったため、これは分岐と見なされます。 C4H10の例では、4番目のCが3番目のCではなく2番目のCに接続されます。
周期表からのメモに従って、各原子が最大数の結合を持っているかどうかを判断します。 C4H10の例では、最初のCが2番目のCに1本の線で接続されているため、結合は1つだけになります。 最初のCには最大数の結合がありません。 2番目のCは、最初のC、3番目のC、および4番目のCに接続されるため、3つの結合があります。 2番目のCには、最大数の結合がありません。 結合の最大数があるかどうかを確認するには、各原子を個別に決定する必要があります。
手順9-11と同じプロセスで、次に少ない数の結合を必要とする元素の原子を追加します。 C4H10の例では、最初のCが2番目のCと3つのH原子に接続されています。 2番目のCは、最初のC、3番目のC、4番目のC、および1つのH原子に接続されます。 3番目のCは、2番目のCと3つのH原子に接続されます。 4番目のCは、2番目のCと3つのH原子に接続されます。
各タイプの原子と結合の数を数えます。 化合物に元の分子式と同じ数の各タイプの原子が含まれ、各原子が最大数の結合を形成している場合、2番目の異性体は完全です。 C4H10の例では、2つの完全な異性体、直鎖と分岐構造があります。
手順13〜18を繰り返して、原子を分岐するさまざまな場所を選択して新しい異性体を作成します。 枝の長さは、枝にある原子の数によっても変わる可能性があります。 C4H10の例には2つの異性体しかないため、完全であると見なされます。
必要なもの
- 鉛筆
- 論文
チップ
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異性体を空間内の3次元オブジェクトとして視覚化することは、一部の個人にとって難しい場合があります。 球棒モデルまたはコンピュータープログラムを利用して、さまざまな異性体の構造を理解することができます。
異性体を描くように頼まれたとき、分子式がすでに与えられていることがあるので、数えたり特定したりする必要はありません。 分子式がすでに与えられている場合は、ステップ1をスキップします。 化合物の構造が示されている場合は、ステップ1をスキップせず、ミラーバージョンまたはフリップバージョンの最終異性体を調べるときに、その構造が可能な異性体の1つであると見なしてください。
化合物に、異なる数の結合を必要とする3種類以上の原子がある場合は、必要な結合の多いものから少ないものへと追加を続けます。 2つの原子が同じ数の結合を必要とする場合は、任意の順序で追加できます。
警告
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元素の原子が作ることができる結合の数に関する一般的な列の規則には多くの例外があります。 ステップ2で提供される数値はガイドラインですが、厳密な規則ではなく、C、H、O、Nなどの初心者の異性体描画で使用される一般的な元素についてのみ考慮する必要があります。 学生は、各元素がいくつの結合を作ることができるかを正確に理解するために、軌道と価電子殻を研究する必要があります。 要素は、作成できる可能性のある結合の数について個別に調査する必要があります。
分岐異性体では、異性体の鏡像が別の異性体であると簡単に信じられます。 異性体が鏡に反射したり、任意の方向に反転したときに同じ構造を持つ場合、それは同じ構造であり、異なる異性体ではありません。 原子に番号を付け、反転またはミラーリングによって別の異性体と同じ形状になる可能性があるかどうかを監視することにより、さまざまな異性体を追跡します。
高度な異性体には、直鎖および分岐異性体が習得されるまで考慮されるべきではない環形状およびその他の構造設計が含まれる可能性があります。 リング形状の要素には、異なる規則が適用される場合があります。