Main Difference – Constitutional Isomers vs Stereoisomers（憲法上の異性体と立体異性体の違い
異性体は、同じ分子式で異なる性質を持つ化合物が存在することを説明する、有機化学における重要な現象です。
異性体は、分子式は同じだが構造や空間配置が異なる2つ以上の分子間の関係として定義される。
異性体には大きく分けて、構造異性体、体質異性体、立体異性体があります。
体質異性体と立体異性体の主な違いは、体質異性体が同じ分子式を持ちながら異なる原子配列を持つ分子であるのに対し、立体異性体は同じ分子式と原子配列を持ちながら異なる空間配置を持つ分子であることです。
#体質異性体とは
体質異性体は、構造異性体とも呼ばれます。
これは、分子式は同じであるが、原子配列が異なる分子のことである。
原子配置とは、分子の原子が互いに結合している方法や順序のことである。
その結果、体質異性体は官能基や側鎖が互いに異なるものになる。
分子内の異性体の位置によって、体質異性体はいくつかのグループに分類される。
- 鎖状異性体
- 位置異性体
- 官能基異性
- メタメリズム
- 互変異性
これらのグループのいくつかを以下に説明する。
鎖状異性体
鎖異性体とは、ある化合物の炭素鎖の配置が異なることである。
例えば、C5H12という化合物は、以下のような異なる構造を持つことがあります。
上の2つの図は、ペンタンの2つの異なる原子配置を示しています。
原子配列が異なるため、2つの分子は異なる化学的・物理的性質を持つ。
しかし、原子組成が同じであるため、2つの分子のモル質量は同じになる。
位置異性体
位置異性は、炭素鎖の異なる炭素原子に同じ官能基が結合している場合に起こる。
つまり、官能基の位置は分子ごとに異なるが、炭素鎖は同じです。
図02: プロパノールの位置異性体反応
官能基の異性化
官能基異性化とは、分子式は同じだが、異なる官能基を持つ異性体のことである。
立体異性体とは
立体異性体とは、分子式や原子配列は同じだが、空間的な配置が異なる分子のことである。
立体異性体には大きく分けて2種類ある。
- 幾何異性体
- 光学異性体
幾何異性体
幾何異性体は、シス-トランス異性体とも呼ばれます。
これらの異性体は常に対で発生します。
2つの異性体とは、シス異性体とトランス異性体のことである。
これらの異性体は、二重結合を持つ分子で発生します。
この2つの異性体の違いは、ビニル基を持つ炭素原子に官能基が結合しているかどうかです。
図03: C4H8のシス-トランス異性体
光学異性体
光学異性体は、不斉炭素を持つ分子で発生する。
不斉炭素とは、4つの異なる基が結合している炭素原子のことである。
この不斉炭素によって、その分子の重畳不可能な鏡像である立体異性体が発生する。
#体質異性体と立体異性体の違い
定義
体質的異性体。
体質異性体は、分子式は同じだが原子配列が異なる分子。
立体異性体。
分子式と原子配置は同じであるが、空間配置が異なる分子。
原子の配列
体質的異性体。
体質異性体の原子の配列は、異性体ごとに異なる。
立体異性体。
立体異性体の原子の配列は同じです。
キラリティ
体質的異性体。
体質異性体：体質異性体にはキラリティーはない。
立体異性体。
立体異性体にはキラリティーが存在する。
化学的および物理的性質
体質的異性体。
体質異性体は、化学的・物理的性質が大きく異なる。
立体異性体。
立体異性体は、化学的・物理的性質が比較的近い。
結論
異性体の主な分類として、体質異性体と立体異性体があります。
体質異性体と立体異性体の主な違いは、体質異性体は分子式は同じだが原子配置が異なる分子であるのに対し、立体異性体は分子式と原子配置は同じだが空間配置が異なる分子であることである。
