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ある化合物のラセミ体結晶がラセミ混合物であるか、あるいはラセミ化合物であるかを赤外スペクトルによって判断できるようなのですが、どのような原理でわかるのでしょうか・・・?

わかる方いらっしゃいましたらよろしくお願いします。

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A 回答 (3件)

IRとは、溶液法やヌジョール法ではなく、結晶状態のIRのことです。



つまり、ラセミ混合物(コングロメリット)は、結局光学活性体の結晶の集まりなので、RRRRとSSSSSの混合物です。もちろん、RRRRRとSSSSSは結晶化構造は同じなので、結局光学活性体と同一の結晶構造を採ります。
 対して、ラセミ化合物は、RSRSRSRSなので、そのパッキングの仕方=分子間相互作用の仕方は光学活性体のそれとは異なります。したがって、分子の配座や振動・伸縮エネルギーに違いができてきます(違う結晶ですから)。そのため、IRに違いがでてきます。
 ちなみに、XRDなどにも違いがでてきますし、一般に融点や溶解度を測るだけでもどちらか区別できます。
 ラセミ固溶体はケースバイケースとしかいいようが無いかと。
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この回答へのお礼

よくわかりました。ありがとうございました。

お礼日時:2007/01/02 22:09

ラセミ混合物は分かりますが、ラセミ化合物とは何ですか。

この回答への補足

ラセミ体には、
1)ラセミ混合物・・・一方のエナンチオマーだけからできている単結晶の等量混合物

2)ラセミ化合物・・・単位格子中に両エナンチオマーが同量ずつ含まれているラセミ体

3)ラセミ固溶体(←かなり稀)・・・単位格子中に見られる両エナンチオマーの割合が不定だが全体をみるとR:S=1:1

の3つがありますよね・・たとえばマンデル酸のラセミ体は詳しくはラセミ化合物、ショウノウはラセミ固溶体と決まっているようなのですが・・

「ある化合物」が何かわからないと何とも言えないんでしょうかね(苦笑)

補足日時:2006/12/09 16:37
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ある化合物とは何なのでしょうか?


さすがにこれだけの情報だと分かるものも分からないのでは?

あと、ある化合物の結晶がラセミ混合物かラセミ化合物かっていうのはどういうことですか?
前者としたら、得られた結晶はエナンチオマーの等量ミクスチャーということですよね?
後者はどういうことなのかな?と疑問をいだく私。

この回答への補足

ラセミ体には、
1)ラセミ混合物・・・一方のエナンチオマーだけからできている単結晶の等量混合物

2)ラセミ化合物・・・単位格子中に両エナンチオマーが同量ずつ含まれているラセミ体

3)ラセミ固溶体(←かなり稀)・・・単位格子中に見られる両エナンチオマーの割合が不定だが全体をみるとR:S=1:1

の3つがありますよね・・たとえばマンデル酸のラセミ体は詳しくはラセミ化合物、ショウノウはラセミ固溶体と決まっているようなのですが・・

「ある化合物」が何かわからないと何とも言えないんでしょうかね(苦笑)

補足日時:2006/12/09 16:15
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鉄粉を加熱しながら希硫酸に溶かし、硫酸鉄(II)七水和物を合成したのですが、なぜ硫酸鉄に7個も水分子がくっつくのでしょうか?鉄(II)イオンは配位数が6なので、6個の水分子が配位し、硫酸イオンに1個の水分子が水素結合するので、七水和物となるのはわかるんですが、なぜ水和物とならなけらばならないのかがわかりません。
また、反応式はFe+H2SO4+7H20→FeSO4・7H2Oでいいのでしょうか?
どうかご助言おねがいしますm(_ _)m

Aベストアンサー

結晶水(水和水)は、結晶の隙間をうまく埋めるように、(主に)静電気的に安定なように結晶が出来る際に入り込むものです。
なぜ入り込むかというと、その方がエネルギーが低くなって、安定化するからです。

「なぜ水和物とならなけらばならないのか」の回答は
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Q光学純度

光学純度の定義を教えてください。

いろんな文献を読みましたが書かれていませんでした。

Aベストアンサー

「光学純度」というのであれば基本的に比旋光度に基づいて記述されます。
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本来であれば光学純度と%eeは同じ値になるはずではありますが、必ずそうなると言うわけでもありませんし、純品の比旋光度がわからなければ光学純度を決めることはできません。

Q配位子場安定化エネルギー???

次の金属イオンが高スピン型の八面体形と四面体形錯体をつくるとき、両者の配位子場安定化エネルギーの差を計算せよ。ただし、Δ_t=(4/9)Δ。とする。
(1)Cr2+ (2)Mn2+ (3)Fe2+

という問題で、(上の問題文が見づらいようでしたら
https://drive.google.com/file/d/0B5GeO_NHMdeRMm82OUhOMmFabzA/edit?usp=sharing
をご覧ください。全く同じ問題文です)

解答は
https://drive.google.com/file/d/0B5GeO_NHMdeRSXlPQWZOdFVNS1k/edit?usp=sharing
です。
解答を見てもちんぷんかんぷんです。

問題文に出てくるデルタのような記号Δは何ですか? 扱っている教科書に出てきません。意味も読み方もわかりません。添え字の t と o も何なんでしょうか。解答に oct と tet がありますからこれのことなんでしょうけど、何の単語の頭文字でしょうか。

LSFE も???です。こちらはまだ教科書で探してみていないので、ひょっとしたら載っているかもしれませんが。

次の金属イオンが高スピン型の八面体形と四面体形錯体をつくるとき、両者の配位子場安定化エネルギーの差を計算せよ。ただし、Δ_t=(4/9)Δ。とする。
(1)Cr2+ (2)Mn2+ (3)Fe2+

という問題で、(上の問題文が見づらいようでしたら
https://drive.google.com/file/d/0B5GeO_NHMdeRMm82OUhOMmFabzA/edit?usp=sharing
をご覧ください。全く同じ問題文です)

解答は
https://drive.google.com/file/d/0B5GeO_NHMdeRSXlPQWZOdFVNS1k/edit?usp=sharing
です。
解答を見てもちんぷんかんぷんです。

問題文に出てくるデ...続きを読む

Aベストアンサー

> 問題文に出てくるデルタのような記号Δは何ですか?

配位子場分裂パラメーターです。

> 添え字の t と o も何なんでしょうか。

それぞれ tetrahedral と octahedral の頭文字です。

> LSFE も???です。

LSFEではありません。LFSEです。Ligand Field Stabilization Energy の略です。日本語でいうと配位子場安定化エネルギーです。

> 解答を見てもちんぷんかんぷんです。

Cr2+の八面体形錯体の場合は、以下のようにLFSEを計算します。

Crは周期表第6族の元素だから、これの2価イオンのd電子数は6-2=4個。高スピン型だからエネルギー準位の低い軌道(t2g軌道)に3個電子を詰めた後に、エネルギー準位の高い軌道(eg軌道)に残りの1個の電子を詰める。t2g軌道の電子のエネルギーは電子1個あたり(-2/5)Δoで、eg軌道の電子のエネルギーは電子1個あたり(+3/5)Δoだから、LFSEは
(-2/5)Δo×3+(+3/5)Δo×1=(-3/5)Δo
となる。

他も同様です。がんばって下さい。

> 問題文に出てくるデルタのような記号Δは何ですか?

配位子場分裂パラメーターです。

> 添え字の t と o も何なんでしょうか。

それぞれ tetrahedral と octahedral の頭文字です。

> LSFE も???です。

LSFEではありません。LFSEです。Ligand Field Stabilization Energy の略です。日本語でいうと配位子場安定化エネルギーです。

> 解答を見てもちんぷんかんぷんです。

Cr2+の八面体形錯体の場合は、以下のようにLFSEを計算します。

Crは周期表第6族の元素だから、これの2価イオンのd電子数は6-2...続きを読む

Qキラル物体

手のように身近なキラルな物体、なにかあれば教えて下さい。

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Q硫酸鉄(II)七水和物から硫酸鉄(III)水溶液を製造するにあたって

はじめに硫酸鉄(II)七水和物10gに硫酸と硝酸を加えて鉄(II)が存在しなくなるまで加熱するのですが、
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何故硝酸を過剰に入れる必要があるのか分かる人、教えてくれたら嬉しい限りです(((o_ _)o

Aベストアンサー

確かに、No.1 の回答のように、効率を考え過剰に入れる場合があります。
しかし、この場合は、反応式そのものに注意が必要です。

水和物の水が邪魔ですが。
6(FeSO4・7H2O) + 3H2SO4 + 2HNO3 → 3Fe2(SO4)3 + 46H2O + 2NO↑
6(FeSO4・7H2O) + 3H2SO4 + 6HNO3 → 3Fe2(SO4)3 + 48H2O + 6NO2↑

硝酸は、相手を酸化する場合、一酸化窒素ができて効率よく使えるとは限りません。
二酸化窒素で抜けてしまう時があります。特に、相手が手ごわい場合はそうです。
一部下の反応式になりますから、上の反応より、硝酸は多く必要です。

高校レベルでも 銅が硝酸にとける式などがでてきます。
3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO)3 + 4H2O + 2NO↑
 Cu + 4HNO3 → Cu(NO)3 + 2H2O + 2NO2↑
硝酸が濃い場合、下の反応が多く進み、とけるのが速くなります。

Q波長(nm)をエネルギー(ev)に変換する式は?

波長(nm)をエネルギー(ev)に変換する式を知っていたら是非とも教えて欲しいのですが。
どうぞよろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

No1 の回答の式より
 E = hc/λ[J]
   = hc/eλ[eV]
となります。
波長が nm 単位なら E = hc×10^9/eλ です。
あとは、
 h = 6.626*10^-34[J・s]
 e = 1.602*10^-19[C]
 c = 2.998*10^8[m/s]
などの値より、
 E≒1240/λ[eV]
となります。

>例えば540nmでは2.33eVになると論文には書いてあるのですが
>合っているのでしょうか?
λに 540[nm] を代入すると
 E = 1240/540 = 2.30[eV]
でちょっとずれてます。
式はあっているはずです。

Q鏡像体化学における光学純度の求め方

 鏡像体化学における光学純度の求め方について基礎から詳しく説明されている有機化学の書籍、ホームページを教えていただけないでしょうか?できれば演習問題がついているものが良いです。
 弁理士試験の選択科目の過去の問題で出題されたので、その計算の方法をマスターしなければならなくなったのでよろしく御願いします。

Aベストアンサー

rei00 です。補足拝見しました。

 光学純度を求める事は,意味さえ解っていれば簡単な計算問題にすぎませんから,あまり問題演習は無いと思います。これだけでは何ですから,お書きの問題で具体的に説明してみましょう。

> 設問(1)原料(1)及び(2)の光学純度を求めよ。

 これは光学純度の意味が分かっていれば計算するだけでしょう。光学純度は #2 さんがお書きの式で与えられますから,数値を入れて計算するだけですね。

 私の計算では,(1) 49.5%,(2) 6.4% です。

> 設問(2)反応に伴う立体保持もしくは反転の割合を求めよ。

 立体反転の割合を x (%) とおいて,上記の光学純度の (1) からできる (2) の光学純度を考えてみましょう。話を一般的にするために,(1) の光学純度を a,(2) の光学純度を b とします。

 旋光度の符号から,(1) はR体が過剰と分かりますので,R体 a+(100-a)/2 = 50+a/2 (%),S体が (100-a)/2 = 50-a/2 (%) 存在しました。

 一方,(2) は旋光度からS体が過剰ですので,(1) のR体,S体からできる (2) のS体の量は次の様になります。

【(1)R体 → (2)S体】
 (1) 及び (2) の絶対構造を考えると,(1)R体から (2)S体は立体反転です。(50+a/2) (%) の (1)R体が反転率 x (%) で (2)S体を与えますから,(2)S体 (50+a/2)・(x/100) (%) できます。

【(1)S体 → (2)S体】
 この場合は立体保持です。(50-a/2) (%) の (1)S体が保持率 (100-x) (%) で (2)S体を与えますから,(2)S体 (50-a/2)・[(100-x)/100] (%) できます。

 両者を合わせて (2)S体は,

  (50+a/2)・(x/100)+(50-a/2)・[(100-x)/100] (%)

 実際に生じた (2)S体は,光学純度 b (%) から,50+b/2 (%) ですから,

 (50+a/2)・(x/100)+(50-a/2)・[(100-x)/100] = 50+b/2

 整理すると, x = 50(a+b)/a になります。後は,数値を代入して計算するだけですね。反転率 56.5% と思います。

> 設問(3)上記の結果に基づき、立体化学の観点から
> 反応機構を簡潔に説明せよ。

 完全に反転(SN2 機構)した場合の反転率は 100% で,完全な立体保持であれば反転率 0% 。完全なラセミ化(SN1 機構)の場合はその中間で,反転率 50% です。この辺の事と SN1 や SN2 での立体保持,反転,ラセミ化の事を組み合わせ,実際の反転率 56.5% を説明すれば良いのではないでしょうか。

rei00 です。補足拝見しました。

 光学純度を求める事は,意味さえ解っていれば簡単な計算問題にすぎませんから,あまり問題演習は無いと思います。これだけでは何ですから,お書きの問題で具体的に説明してみましょう。

> 設問(1)原料(1)及び(2)の光学純度を求めよ。

 これは光学純度の意味が分かっていれば計算するだけでしょう。光学純度は #2 さんがお書きの式で与えられますから,数値を入れて計算するだけですね。

 私の計算では,(1) 49.5%,(2) 6.4% です。

> 設問(2)反応...続きを読む

Q比旋光度からわかるもの

化合物の旋光度を測定し
比旋光度が分かったのですが、これでどうやって化合物の純度の確認ができるのでしょうか?
また、phとの関係により旋光度の値から純度も変わるものなのでしょうか?
よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

化合物の純度と言いますが、不純物が何であるかによって、話は全く異なってきます。
通常、比旋光度を議論するときには、目的物の光学異性体(対掌体:エナンチオマー)のみが不純物になっている場合ですので、そう考えて説明します。
たとえば、目的物が(+)体であり、その中に不純物として(-)体が入っていたとするならば、(+)体の右旋性が(-)体の左旋性によって打ち消されることになります。
仮に、不純物を含むサンプルの比旋光度が、(+)体のみのサンプルの比旋光度に対して80%の大きさの値になったとすると、そのサンプルは(+):90%、(-):10%の比率ということになります。
つまり、(+)体90%分の旋光度のうちの10%分が(-)体によって打ち消されたことになります。

上述のように、(+)体の純度というのは90%ということになりますが、これとは別に「光学純度」という考え方があります。その場合には、純粋な(+)体80%とラセミ体20%と考えます。このとき、「光学純度」は80%であると言い、それは純粋な(+)体と比較したときの、試料の比旋光度の大きさの割合と一致します。

ただし、最近では光学純度と言う言葉よりも、エナンチオマー過剰率(%ee)で表されることが多いです。基本的には、光学純度が80%であれば、それは80%eeという意味になります。その場合、一方のエナンチオマーが90%、他方が10%含まれるということになります。


>また、phとの関係により・・・
*pHが変化すると比旋光度は変化する可能性があります。特に酸性や塩基性の官能基を有する場合には注意が必要です。ただし、酸や塩基によってラセミ化が起こる場合を除き、純度(光学純度)が変化することはありません。

なお、不純物がすべて光学活性でない物質である場合には、比旋光度の割合が、そのまま純度になると考えられます。しかし、不純物が比旋光度に影響を及ぼす場合もあるでしょうから、常にそうなるとは言い切れません。

化合物の純度と言いますが、不純物が何であるかによって、話は全く異なってきます。
通常、比旋光度を議論するときには、目的物の光学異性体(対掌体:エナンチオマー)のみが不純物になっている場合ですので、そう考えて説明します。
たとえば、目的物が(+)体であり、その中に不純物として(-)体が入っていたとするならば、(+)体の右旋性が(-)体の左旋性によって打ち消されることになります。
仮に、不純物を含むサンプルの比旋光度が、(+)体のみのサンプルの比旋光度に対して80%の大きさの値になったとすると...続きを読む

Q光学活性をもつ光学異性体について

光学活性を持つ光学異性体について説明するときに、どんなふうに説明すればいいですか?(具体例をお願いします)
また、その測定方法を図示する場合はどうすればいいですか?

Aベストアンサー

 質問者本人が、用語の意味をしかっりと理解していないようですね。まずは、ご自身で有機化学の教科書の立体化学の章をじっくりと読むことをお勧めします。この類の用語は有機化学を専攻している学生でも区別出来て無いことが多いので、別に質問者さんを責めているわけではありません。
ここで、全てを説明することは難しいので要点を書きます。

『光学活性』とは、既に回答があるとおりに「光の偏光面を回転させる性質のある物質」です。

『鏡像異性体(エナンチオマー)』とは、「二つの化合物の構造式について、平面に書いた(=3次元立体構造を無視した)構造式は等しいが、立体構造を考えると重なり合わず、丁度鏡に映した物同士の関係(実像と鏡像)になるもの」を指します。例えば右手と左手。L-アミノ酸とD-アミノ酸など。

鏡像異性体を有する分子構造を『キラル(掌性)』と呼びます。一般に炭素原子に異なる四つの置換基が着くとキラルな分子と成り、その四つの異なる置換基がついた炭素原子の事を『不斉炭素』と呼びます。

『光学異性体』とは、『鏡像異性体』の内『光学活性』なものの関係を指します。一般に、「全ての光学活性体には光学異性体の関係を満たす分子が存在し、その光学異性体同士は、光の旋光面が丁度正負の関係で反転しています。例えば、ある化合物が光学活性でその旋光度が+20°なら、その鏡像異性体は-20°の旋光度を持ち、それらは光学異性体の関係にあります。

ここで、ちょっとややこしい書き方をしましたが、それは、次の理由によります。

 全ての『光学活性体』は『キラル』な構造を有し『鏡像異性体』が存在するが、全ての『キラル』な分子が『光学活性体』では無い。
と言う事実と、
『不斉炭素』を持たない『キラル』化合物があり、『不斉炭素』有していても『キラル』でない(=アキラル)、すなわち、光学不活性な分子も存在するからです。

 例えば、L-酒石酸は光学活性でその光学異性体(かつ鏡像異性体)は、D-酒石酸ですが、世の中には光学不活性なメソ酒石酸なる分子も存在します。この三つの分子構造は、平面状に書くと(立体を無視すると)全て同じです。ご自分で調べてみてください。
 また、キラルで光学不活性(鏡像異性体が存在するのに光学不活性)な分子として、5-エチル-5-プロピルウンデカンという分子が存在します。(Wynberg. H, Hulshof. L. A., Tetrahedron, 1974, 30, 1775)


 質問に直接答えていないうえ、長文で申し訳なく思いますが、この質問に答えるには、質問者様が上記説明にでてきた『』でくくった単語の意味を正確に理解することが第一だと思いこのような回答をさせていただきました。
 私の回答も専門家の方が読んだら不適切な部分があると思いますので、その場合適宜訂正を入れてください。

 質問者本人が、用語の意味をしかっりと理解していないようですね。まずは、ご自身で有機化学の教科書の立体化学の章をじっくりと読むことをお勧めします。この類の用語は有機化学を専攻している学生でも区別出来て無いことが多いので、別に質問者さんを責めているわけではありません。
ここで、全てを説明することは難しいので要点を書きます。

『光学活性』とは、既に回答があるとおりに「光の偏光面を回転させる性質のある物質」です。

『鏡像異性体(エナンチオマー)』とは、「二つの化合物の構造式...続きを読む

Qトリス(エチレンジアミン)コバルト(III)塩の合成において

エチレンジアミンを水に溶かし、冷HClを加えてから、硫酸コバルト七水和物を水に溶かしたものを加えました。
このあと、過酸化水素水を加えたのですが、それがなぜですか?
さらに、この状態でアルカリ性なんでしょうか??、、、pHを中性に戻す作業を後からしています。

この作業過程の意味がわかりません。
あと反応式は

CoSO4・7H2O+ 3 C2H8N2 + HCl →〔Co(en)3〕Cl・SO4 + H+ + 7 H2Oというヘンテコな式になってしまいましたが、合わせてご指摘よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

硫酸コバルト七水和物のコバルトの酸化数は+2で、目的物のコバルトは+3です。
したがって過酸化水素はコバルトを酸化するために入れています。

>この状態でアルカリ性なんでしょうか??、、、pHを中性に戻す作業を後からしています。

中性かどうかは知りません。pHを戻す作業で酸かアルカリのどちらを入れたかでわかると思いますが。

最後の反応式でまず、右辺に+のイオンがあって左辺にないというのはありえません。
コバルトが左辺では+2なのに、右辺では+3になっているのを無視しているからそんな式になってしまったのでしょう。
酸化還元反応は半反応式を書いていかないとなかなか理解するのが難しいと思います。

半反応式は
Co^2+ → Co^3+ + e^-
H2O2 + 2H^+ + 2e^- → 2H2O

これを元に全反応式を求めると
CoSO4・7H2O + 3C2H8N2 + HCl + 1/2H2O2 → →〔Co(en)3〕Cl・SO4 + 8H2O
(係数の1/2が気になるようなら全体を2倍してください)
それとCo(en)^3+の対イオンは特にこだわらなくてもいいと思います。

硫酸コバルト七水和物のコバルトの酸化数は+2で、目的物のコバルトは+3です。
したがって過酸化水素はコバルトを酸化するために入れています。

>この状態でアルカリ性なんでしょうか??、、、pHを中性に戻す作業を後からしています。

中性かどうかは知りません。pHを戻す作業で酸かアルカリのどちらを入れたかでわかると思いますが。

最後の反応式でまず、右辺に+のイオンがあって左辺にないというのはありえません。
コバルトが左辺では+2なのに、右辺では+3になっているのを無視している...続きを読む


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