単糖類の立体異性体について。

質問

αグルコースやβグルコースといった環状構造の場合、炭素を回転させようとすると両側の炭素に拘束されて回転できなくなっているために立体異性体が存在することはわかるのですが（この考え方も違ってるかもしれませんが・・？）、グルコース、マンノース、ガラクトースといった鎖状の単糖類の場合、両端が自由になってるので、炭素を回転させることができて、２回転させれば結局一緒になってしまうと思います。
これは立体異性体というか同一分子にしか見えないのですが、分かる方是非教えてください。

回答No.3

noname#62864 · ベストアンサー

満足してもらえる回答ではないかもしれませんが、「そこを回転させてはいけません」ということになります。
つまり、補足で書かれているのはFischer投影式と呼ばれるもので、三次元的なものを平面構造に投影したものです。すなわち、個々の結合の角度は９０度ではなく、約109.5度になっています。それを所定の約束ごとに基づいて投影したのがFischer投影式です。そのため、その約束ごとに従えば、左右のHとOHを入れ替えるということは、その不斉炭素の立体配置が逆転することを意味します。
つまり、補足で書かれている「回転させる」ことによって同じになるということは、その不斉炭素の立体配置が異なっていることを意味します。

参考URL：

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A3%E3%83%83%E3%82%B7%E3%83%A3%E3%83%BC%E6%8A%95%E5%BD%B1%E5%BC%8F

お礼

返信大変遅くなりました。
当時から、化学を勉強する必要がなくなってしまって、放置していたのですが、今読み返したらよく分かりました。大変丁重な回答ありがとうございます。

回答No.2

noname#62864

一般に単糖の場合には、鎖状構造と環状構造は相互変換が可能です。つまり、水などがあれば、環は開いたり閉じたりします。酸触媒などがあれば、相互変換はさらにすみやかに進みます。だから、鎖状構造でかかれたり、環状構造でかかれたりします。
つまり、グルコースに関しても、特に環状構造のものに限定した議論をしたければグルコピラノースと言う名称をもちいて区別することもありますし、αとβの間の相互変換も可能ですので、それらはアノマーと呼ばれ、他の立体異性体とは区別して議論することが多いです。
以上は前置きですが、こうしたことをふまえて説明しますと、基本的に、鎖状構造であれ環状構造であれ、これらの立体異性体には不斉炭素が関与します。つまり、鎖状構造のグルコースではC2からC5までの４個の炭素が不斉炭素になっています。これらの不斉炭素の配置がグルコースと異なっていれば、それはグルコースの立体異性体と言うことになり、グルコースとは別の名称が呼ばれています。ただし、全てが異なっていれば、グルコースの光学異性体ということになります。
また、環状構造（グルコピラノース）であれば、C1も不斉炭素になります。その立体配置の違いはα、βで区別され、それらの関係は前述のように相互変換が可能なアノマーということになります。

これだけの説明ではわかりにくじでしょうが、要するに、不斉炭素の配置の違いで考えるべきです。ただし、糖の場合には、環は開いたり閉じたりすることと、アノマーという「特殊事情」のために、C1の不斉に関しては注意が必要であるということです。

なお、不斉炭素の周りの結合を回転させても、その立体配置が逆転することはありませんので、「グルコース、マンノース、ガラクトースといった鎖状の単糖類の場合、両端が自由になってるので、炭素を回転させることができて、２回転させれば結局一緒になってしまう」ということはないはずです。どのようなことをイメージされているのかよく分かりませんので、誤解があるかもしれませんが。

補足

H-C-OH 　　 H-C-OH
　　 l 　 　　　　　　 l
HO-C-H (2)→HO-C-H
　　 l 　 　　　　　　　l
H-C-OH (1)→HO-C-H
　　 l 　　　　　　　　 l
H-C-OH 　 H-C-OH
　　 l 　　　　　　　 l
H-C-OH 　H-C-OH
　　 l 　　　　　　 　l
CH2OH 　　　CH2OH
グルクトース　　マンノース
僕の読んでる参考書「化学IB・IIの新研究　三省堂」にはグルクトースとマンノースがこのように書いてあるんですけど、(1)と(2)の順番で回転させるとマンノースがグルクトースになっちゃう気がするんですけど・・・
実はこの部分がよくわからなかったんですよ。申し訳ありませんが教えてください。よろしくお願いします。

回答No.1

noname#160321

>２回転させれば結局一緒になってしまうと…
ちょっと意味が分りかねますが、直鎖表現で末端がアルデヒド型のものは末端から来る光学活性に意味はありません、他の部分から来る不斉で光学活性になっています。
ただし、環状になるときより安定な側があるので、そちら側が多く存在することは確かです。

補足

H-C-OH 　　 H-C-OH
　　 l 　 　　　　　　 l
HO-C-H (2)→HO-C-H
　　 l 　 　　　　　　　l
H-C-OH (1)→HO-C-H
　　 l 　　　　　　　　 l
H-C-OH 　 H-C-OH
　　 l 　　　　　　　 l
H-C-OH 　H-C-OH
　　 l 　　　　　　 　l
CH2OH 　　　CH2OH
グルクトース　　マンノース
僕の読んでる参考書「化学IB・IIの新研究　三省堂」にはグルクトースとマンノースがこのように書いてあるんですけど、(1)と(2)の順番で回転させるとマンノースがグルクトースになっちゃう気がするんですけど・・・
実はこの部分がよくわからなかったんですよ。申し訳ありませんが教えてください。よろしくお願いします。