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4.10 : 窒素、リン、硫黄におけるキラリティ

キラリティは炭素ベースの四面体化合物で最もよく見られますが、分子の対称性のこの重要な側面は、非共有電子対を持つ 3 価の分子を含む、sp3 混成の窒素、リン、硫黄中心にまで及びます。 ここで、非共有電子対は、他の 3 つの置換基に加えて官能基として機能し、キラルになり得る類似の四面体中心を形成します。

キラリティの結果として、鏡像異性体分割が必要になります。 これは理論的にはすべてのキラル アミンで可能ですが、実際には、ほとんどのキラル アミンのエナンチオマーを分離することは困難です。これはピラミッド反転(窒素反転)によるものであり、相互変換に対する障壁が約 25 kJ/mol であるため、鏡像異性体は室温で 1 つの形から別の形に容易に変換されます。 この変換のメカニズムを簡単に要約すると、エナンチオマーが反転の遷移状態を通過するときに、中心の窒素原子が sp2 混成され、その非共有電子対が p 軌道を占めます。 したがって、非共有電子対を持たないアンモニウム塩はこの現象を示さず、そのような第 4 級キラル塩は個々の (比較的安定な) エナンチオマーに分割できます。 さらに、sp3 リンおよび硫黄化合物は、非共有電子対であるにもかかわらず、相互変換に対して高い障壁を持っています。 したがって、それらの鏡像異性体分割は実現可能です。

エナンチオマーは互いに重ね合わせることができないため、明確なアイデンティティを持つ異なる化合物であることを思い出してください。 キラルな窒素、リン、および硫黄中心の命名法は、キラルな炭素中心の命名法と似ています。 それらのエナンチオマーに名前を付けるプロセスは、カーン・インゴールド・プレログ規則 (R-S システム) に従い、3 つのステップが必要です。 3 つのステップは炭素中心の場合と同じです。つまり、置換基への優先順位の割り当て、観察者から離れた最も優先順位の低い置換基の配向、キラル中心の他の 3 つのグループの優先順位が正しいかどうかの決定です。 時計回りまたは反時計回り。 ただし、非共有電子対を持つキラル中心では、非共有電子対のない系の水素と比較して、非共有電子対には常に最も低い優先順位が割り当てられます。 したがって、非共有電子対が向こうを向くように分子が回転します。 炭素と同様に、キラル中心は、1-2-3 配列が時計回りの場合は R 配置、配列が反時計回りの場合は S 配置になります。

タグ

ChiralityNitrogenPhosphorusSulfurCarbon based Tetrahedral CompoundsMolecular SymmetrySp3 hybridized NitrogenTrivalent MoleculesLone PairFunctional GroupTetrahedral CenterEnantiomeric ResolutionChiral AminesPyramidal Or Nitrogen InversionInterconversion BarrierTransition StateP OrbitalAmmonium SaltsQuaternary Chiral SaltsSp3 Phosphorus CompoundsSp3 Sulfur Compounds

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