エナンチオマー

化学において、エナンチオマー（/ɪˈnænti.əmər, ɛ-, -oʊ-/ ^[1] ih-NAN-tee-ə-mər ;古代ギリシャ語のἐναντίος (enantíos)「反対の」とμέρος (méros)「部分」に由来）は、光学異性体^[2] 、対掌体^[3]、または光学対掌体^[4]とも呼ばれ、互いに鏡像であり重ね合わせることができない一対の分子実体のうちの1つです。互いのエナンチオマーは、人の右手と左手によく似ています。どちらか一方を鏡像にしなければ、手を重ね合わせることはできません。^[5]これはキラリティーと分子や他の化学構造間の永続的な三次元関係のみの関係です。分子全体の再配向や構造変化によって化学物質がエナンチオマーに変換されることはありません。キラリティーのある化学構造は平面偏光を回転させます。^[6]各エナンチオマーの等量の混合物、ラセミ混合物、またはラセミ化合物は光を回転させません。^{[7] [8] [9]}

立体異性体には、エナンチオマーとジアステレオマーの両方が含まれます。ジアステレオマーは、エナンチオマーと同様に、同じ分子式を共有し、互いに重ね合わせることができませんが、互いの鏡像ではありません。^[10]

特定のキラル分子の2 つのエナンチオマー (絶対配置) のうちの 1 つを指定するための一般的な命名規則が 3 つあります。R/S システムは分子の形状に基づきます。(+)- および (−)- システム (旧式の同義語であるd - およびl - を使用して表記されることもあります) は、その光学回転特性に基づきます。D / Lシステムは、分子とグリセルアルデヒドのエナンチオマーとの関係に基づきます。

R/Sシステムは、キラル中心に対する分子の幾何学的形状に基づいています。^{[11] R/Sシステムは}、カーン・インゴールド・プレログ優先規則によって割り当てられた優先規則に基づいて分子に割り当てられます。この優先規則では、最大の原子番号を持つグループまたは原子に最高の優先順位が割り当てられ、最小の原子番号を持つグループまたは原子に最低の優先順位が割り当てられます。

(+) または (-) 記号は分子の光学回転を指定するために使用されます。光学回転とは、分子を含む溶液を通過するときに光の偏光が回転する方向です。^{[12]分子が右旋性であると示される場合、偏光面を時計回りに回転させ、(+) と表記することもできます。 [11]}分子が左旋性であると示される場合、偏光面を反時計回りに回転させ、(-) と表記することもできます。^[11]

ラテン語で「左」はlaevusとsinister、「右」はdexter (または正しい、高潔という意味のrectus )です。英語のrightはrectusと同語源です。これが D/L 表記法と R/S 表記法の起源であり、一般名に接頭辞levo-とdextro-が使われるようになった由来です。

接頭辞ar-はラテン語のrecto（右）に由来し、右利きの分子に適用されます。es-はラテン語のsinister（左）に由来し、左利きの分子に適用されます。例：ケタミン、アルケタミン、エスケタミン。^[13]

不斉原子はキラリティー中心[ ^{14] [15]と呼ばれ、}立体中心の一種です。キラリティー中心はキラル中心^{[16] [17] [18]}あるいは不斉中心^[19]とも呼ばれます。一部の文献では、立体中心、立体中心、立体原子、または立体原という用語をキラリティー中心のみを指すために使用していますが、^{[16] [18] [20]}、他の文献では、より広義に、ジアステレオマー（エナンチオマーではない立体異性体）をもたらす中心も指してこれらの用語を使用しています。^{[15] [21] [22]}

不斉原子を 1 個（または任意の奇数個）含む化合物は常にキラルである。しかし、不斉原子を偶数個含む化合物は、鏡像対称のペアで配置されているためキラリティーを欠くことがあり、メソ化合物と呼ばれる。たとえば、メソ 酒石酸（右図）には 2 つの不斉炭素原子があるが、鏡像対称面があるためエナンチオマー性は示さない。逆に、軸性、平面性、らせん性など、不斉原子を必要としないキラリティーの形態も存在する。^{[16] : pg. 3}

キラル分子は反射対称性 (C _s ) と回転反射対称性 (S _{2 n} ) を欠いていますが、他の分子対称性を持つことができ、その対称性はキラル点群C _n、D _n、T、O、または I のいずれかで記述されます。たとえば、過酸化水素はキラルであり、C ₂ (2 回回転) 対称性を持ちます。一般的なキラルなケースは点群 C ₁で、これは対称性がないことを意味します。これは乳酸の場合です。

このようなエナンチオマーの例としては、1957年から1961年まで世界中の多くの国で販売されていた鎮静剤 サリドマイドが挙げられます。この物質は先天異常を引き起こすことが判明し、市場から撤退しました。一方のエナンチオマーは望ましい鎮静効果をもたらしましたが、もう一方のエナンチオマーは不可避的に^[23]同量存在し、先天異常を引き起こしました。^[24]

除草剤 メコプロップはラセミ混合物であり、（R）-（+）-エナンチオマー（「メコプロップ-P」、「デュプロサンKV」）が除草活性を有する。^[25]

もう一つの例は、抗うつ薬のエスシタロプラムとシタロプラムです。シタロプラムはラセミ体（（S）-シタロプラムと（R）-シタロプラムの1：1混合物）であり、エスシタロプラム（（S ）-シタロプラム）は純粋なエナンチオマーです。エスシタロプラムの投与量は通常、シタロプラムの投与量の半分です。ここで、（S）-シタロプラムはシタロプラムのキラルスイッチと呼ばれます。

エナンチオ純粋な化合物は、 2つのエナンチオマーのうちの1つのみで構成されています。エナンチオ純度は、そのような組成物の治療効果が向上するため、実際上重要です。^[26]ラセミ薬からエナンチオ純粋な薬への切り替えは、キラルスイッチと呼ばれます。多くの場合、エナンチオマーは異なる効果を発揮します。1つの例はプロポキシフェンです。プロポキシフェンのエナンチオマーペアは、イーライリリー社によって別々に販売されています。パートナーの1つはデキストロプロポキシフェンで鎮痛剤（ダルボン）であり、もう1つはレボプロポキシフェンと呼ばれ、効果的な鎮咳剤（ノブラド）です。^{[27] [28]}  興味深いことに、薬の商品名であるDARVONとNOVRADも、化学的鏡像関係を反映しています。他の場合には、患者に臨床上の利点がない可能性があります。一部の管轄区域では、単一のエナンチオマー薬は、ラセミ混合物とは別に特許を受けることができます。^[29]一方のエナンチオマーのみが活性である可能性もあります。または、両方が活性である可能性があり、その場合、混合物を分離しても客観的な利点はありませんが、薬剤の特許性が拡張されます。^[30]

効果的なエナンチオマー環境（前駆体、キラル触媒、または速度論的分割）がない場合、ラセミ混合物をエナンチオマー成分に分離することは不可能ですが、特定のラセミ混合物は、エナンチオマーの結晶が物理的に分離され、機械的に分離できるラセミ集合体の形で自発的に結晶化します。ただし、ほとんどのラセミ化合物は、両方のエナンチオマーを1:1の比率で含む結晶を形成します。

ルイ・パスツールは先駆的な研究で、酒石酸アンモニウムナトリウムの異性体を分離することに成功しました。これは、個々のエナンチオマーが溶液から別々に結晶化するためです。確かに、同量のエナンチオモルフィック結晶が生成されますが、2 種類の結晶はピンセットで分離できます。この動作は珍しいものです。あまり一般的ではない方法として、エナンチオマーの自己不均化があります。

2 番目の戦略は不斉合成です。さまざまな技術を使用して、高いエナンチオマー過剰率で目的の化合物を調製します。含まれる技術には、キラル出発物質の使用 (キラルプール合成)、キラル補助剤とキラル触媒の使用、および不斉誘導の適用が含まれます。酵素の使用 (生体触媒) によっても、目的の化合物が生成される可能性があります。

3番目の戦略は、エナンチオコンバージェント合成であり、ラセミ前駆体から両方のエナンチオマーを利用して1つのエナンチオマーを合成する。キラル触媒を利用することで、反応物の両方のエナンチオマーが単一のエナンチオマーの生成物となる。^[31]

特定の温度と時間スケールでラセミ化 (エナンチオモルフ間の相互変換によりラセミ混合物が生成) の経路が利用可能である場合、エナンチオマーは分離できない可能性があります。たとえば、3 つの異なる置換基を持つアミンはキラルですが、いくつかの例外 (置換N -クロロアジリジンなど) を除き、室温で急速に「アンブレラ反転」が起こり、ラセミ化につながります。ラセミ化が十分に速い場合、分子は多くの場合、アキラルな平均構造として扱うことができます。

事実上、対になっている各エナンチオマーは同じエネルギーを持っています。しかし、理論物理学では、弱い核力（自然界で「左右を区別できる唯一の力」）のパリティ違反により、弱い中性電流メカニズムにより、エナンチオマー間には実際にはわずかなエネルギー差（10 ⁻¹² eV または 10 ⁻¹⁰ kJ/mol 以下）があると予測されています。このエネルギー差は、分子構造の小さな変化によって引き起こされるエネルギー変化よりもはるかに小さく、現在の技術では測定できないほど小さいため、化学的には重要ではありません。^{[17] [32] [33]}素粒子物理学者が使用する意味では、元の分子とまったく同じ質量エネルギー含有量を持つ分子の「真の」エナンチオマーは、反物質（反陽子、反中性子、陽電子）から構成される鏡像です。 ^[17]この記事全体を通して、「エナンチオマー」は、鏡像と重ね合わせることができない通常の物質の化合物の化学的意味でのみ使用されます。

準エナンチオマーは、厳密にはエナンチオマーではないが、エナンチオマーであるかのように振る舞う分子種である。準エナンチオマーでは、分子の大部分が反映されているが、分子内の原子または基が類似の原子または基に置き換えられている。 ^[34] 準エナンチオマーは、分子内の原子または基が置き換えられた場合にエナンチオマーになる可能性のある分子として定義することもできる。^[35]準エナンチオマーの例としては、 ( S )-ブロモブタンと( R )-ヨードブタンが挙げられる。通常の条件下では、( S )-ブロモブタンと( R )-ヨードブタンのエナンチオマーは、それぞれ( R)-ブロモブタンと( S )-ヨードブタンである。準エナンチオマーは、準ラセミ体も生成するが、これは、準エナンチオマーの等量混合物を形成するという点で、通常のラセミ体（ラセミ混合物を参照）に似ている。^[34]

実際のエナンチオマーとは見なされませんが、準エナンチオマーの命名規則も、幾何学的基礎から考慮される( R ) および ( S ) 構成を見ると、エナンチオマーと同じ傾向に従います( Cahn-Ingold-Prelog 優先規則を参照)。

準エナンチオマーは並列速度論的分割に応用されている。^[36]

• ウィキメディア・コモンズのエナンチオマー関連メディア
• chemwiki:立体異性