異性体の溶解度の違い

お世話になります。
Ｄ-Ｌ型リンゴ酸とＬ型リンゴ酸ではメタノールに対しては溶解度が
倍近く違ってくるのですが、これはどういう理由のためですか？
このような現象は他の有機酸でも見られるのですが、理解ができません。
化学に対してあまり深い知識を持っていないので分かりやすく解説
頂けたら幸いです。
すみませんがよろしくお願いいたします。

No.4 ベストアンサー 回答者： DexMachina 回答日時： 2007/02/17 11:47

No.2です。

> ということはL型のみの場合が通常は溶液になりにくいという
> ことですよね？

w-palaceさんからも仰っていただいたように、ケースバイケースになります。
(「手のひら同士・手の甲同士を合わせる」のと「手の甲に手のひらを重ねる」と
　いったように「手の重ね方」にも幾通りかのパターンがあり得、どの重ね方が
　もっとも安定になるかはその分子の構造ごとに変わってきます)

> リンゴ酸の場合、L型のみの場合の方が溶解度が高いのです。
> これは乳酸などでも同じです。

結晶の安定性の指標とするべく、webで融点を確かめてみました。

リンゴ酸
　光学活性　；100℃
　ラセミ体　　；133℃
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%AA%E3%83%B3% …
http://contest2.thinkquest.jp/tqj2003/60532/yaku …

乳酸
　光学活性　；52.8℃
　ラセミ体　　；16.8℃
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E4%B9%B3%E9%85%B8


リンゴ酸は光学活性の方が「低融点(=不安定)・溶解度大(=不安定)」で合致して
いますが・・・乳酸も光学活性体の方が溶解度大なのだとすると、こちらでは
逆転していますね(汗)

・・・だとすると、これは、
　「融点」が「その分子同士の相互作用(結合)」のみによっているのに対して、
　「溶解」は、それに加えて「その分子と溶媒分子の相互作用(=溶媒和)」が絡む
ことによっているのではないかと思います。

或いは、D体とL体が対になって、「二量体」のように振る舞っているのかもしれません。
(二量体内の結合力は強い水素結合を生じる一方で、二量体同士の結合力は
　弱い分子間力しか働けなくなっている、と)

*リンゴ酸と乳酸での結果の違いは、どの要因が支配的であるかが、物質毎で違う
　ことによるものと思います。

この回答へのお礼

何度も本当にありがとうございました。
物質によるんですね。ここにきて、No1 さんの
回答の意味がようやく分かってきました。あと
Ｄ体、Ｌ体の二量体の話は面白いと思いました。
参考にさせて頂きますね。

お礼日時：2007/02/20 13:42

No.3 回答者： w-palace 回答日時： 2007/02/17 00:46

No.2のご回答が妥当なものだと思います。

それに対する補足質問の中に誤解されていると思われる部分があるので、横から補足します。

＞＞結晶状態がより安定なものの方が、溶液になりにくい
＞ということはL型のみの場合が通常は溶液になりにくいという
ことですよね？
そういう意味ではありません。この回答の中では、L型のみの結晶とD-L型の結晶の安定性の差については触れておられません。つまり、どちらが安定であるかはケース・バイ・ケースで特定できないということです。
D-L型の溶解度が低いということであれば、D-L型の結晶の方が安定であるということです。つまり、DとLがペアになった状態で結晶化しており、その方が結晶格子の「おさまり」が良い（乱暴な言い方ですが）ということです。
言い換えれば、それらの例では、右手ばっかりを詰め合わせるよりも、両手を組み合わせた状態で詰め合わせた方が安定だということです。

理屈からすれば、こういったことは、必ずしもカルボン酸に限定されることではないと思います。また、それらの系に関してはヒドロキシ基の存在も重要なのではないかという気がします。

この回答へのお礼

ありがとうございます。
ＤとＬの間になにか規則みたいなものがあるか思っていたのですが、
物質の構造によるのですね。そういうものであると理解しました。

お礼日時：2007/02/19 13:09

No.2 回答者： DexMachina 回答日時： 2007/02/16 17:36

多くの場合、L体のみの場合とラセミ体(D体とL体の等モル混合)の場合とでは、

結晶のように規則的な配列になったときの安定性が異なります。

イメージとしては、右手・左手の模型が幾つもあったとして、一方の模型のみを
積み重ねていくのと双方を交互に重ねていくときの、積み重ねやすさを想像して
いただくと、わかりやすいかもしれません。
(どちらが重ねやすいかはともかくとして)

結晶状態がより安定なものの方が、溶液になりにくい(＝結晶のままになりやすい)
ため、溶解性の差として現れるものと思います。

*なお、極性の高いメタノールではなく、極性がもっと低いベンゼンなどへの溶解の
　場合は、酸同士の(二分子)会合が起こる場合もあるため、注意が必要。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
右手・左手の例が分かりやすかったのですが、

＞結晶状態がより安定なものの方が、溶液になりにくい

ということはL型のみの場合が通常は溶液になりにくいという
ことですよね？
しかし説明不足ですみませんが、リンゴ酸の場合、L型のみの
場合の方が溶解度が高いのです。これは乳酸などでも同じです。
この場合はどのように考えればよろしいのでしょうか。
すみませんが、よろしくお願いいたします。

お礼日時：2007/02/16 17:50

No.1 回答者： storm50 回答日時： 2007/02/16 17:20

まったく違った物質だからだと思います。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
化学式は全く同じなのに全く違う物質となるのですか？
一行だけでなく、もう少し分かりやすい説明を期待していました。
とにかくありがとうございました。

お礼日時：2007/02/16 17:41