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エナンチオマー

J
Japedia 編集部
|更新日: 不明
( S )-(+)-乳酸（左）と( R )-(-)-乳酸（右）は、互いに重ね合わせることのできない鏡像である。

化学において、エナンチオマー（/ɪˈnænti.əmər, ɛ-, -oʊ-/ [ 1 ] ih-NAN-tee-ə-mər ）は、光学異性体[ 2 ] 、対蹠体[ 3 ]、または光学対蹠体[ 4 ]とも呼ばれ、互いに鏡像関係にあり重ね合わせることのできない分子のペアの1つです。

エナンチオマー分子は右手と左手のようなもので、鏡像に変換しない限り、一方を他方に重ねることはできません。[ 5 ]これは、分子またはその他の化学構造間の恒久的な三次元関係とキラリティの関係のみであり、分子全体の再配向や立体配座の変化によって、ある化学物質がそのエナンチオマーに変換されることはありません。キラリティを持つ化学構造は、平面偏光を回転させます。[ 6 ]各エナンチオマーが等量混合されたラセミ混合物またはラセミ体は、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、同じ分子式を持ち、互いに重ね合わせることはできませんが、互いに鏡像ではありません。[ 10 ]

命名規則

特定のキラル分子の2 つのエナンチオマー (絶対配置) のいずれかを指定するための一般的な命名規則は 3 つあります。R/S システムは分子の幾何学的構造に基づいています。(+)- および (−)- システム (廃止された同等のd - およびl -を使用しても記述されます) は旋光性に基づいています。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いています。

R/Sシステムは、キラル中心に対する分子の幾何学に基づいています。[ 11 ] R/Sシステムは、Cahn–Ingold–Prelog優先順位規則によって割り当てられた優先順位規則に基づいて分子に割り当てられます。この規則では、原子番号が最大のグループまたは原子に最高の優先順位が割り当てられ、原子番号が最小の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、分子の旋光度、つまり分子を含む溶液を通過する光の偏光が回転する方向を指定するために使用されます。[ 12 ]分子が右旋性である場合、偏光面を時計回りに回転させ、（＋）と表記されることもあります。[ 11 ]左旋性である場合、偏光面を反時計回りに回転させ、（－）と表記されることもあります。[ 11 ]

ラテン語で左はlaevusとsinister、右はdexter（または、正しい、または徳のあるという意味では rectus）です。英語のrightはrectusと同源語です。これがD / LとR / Sの表記法、および一般名に接頭辞levo-とdextro-が用いられるようになった由来です。

接頭辞ar- はラテン語recto (右) に由来し、右巻きバージョンに適用される。es-はラテン語sinister (左) に由来し、左巻き分子に適用される。例: ketamine、arketamine、esketamine。[ 13 ]

キラル中心

メソ酒石酸のフィッシャー投影図

不斉原子はキラル中心と呼ばれ、[ 14 ] [ 15 ]立体中心の一種です。キラル中心は、キラル中心[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]または不斉中心[ 19 ]とも呼ばれます。一部の文献では、立体中心、立体中心、立体中心原子、または立体中心という用語をキラル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、ジアステレオマー（エナンチオマーではない立体異性体）を生成する中心も指すために、これらの用語をより広く使用しています。[ 15 ] [ 21 ] [ 22 ]

不斉原子をちょうど1個（または奇数個）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、鏡面対称なペアで配置されているため、キラル性を欠く場合があり、メソ化合物と呼ばれる。例えば、メソ酒石酸（右図参照）は2つの不斉炭素原子を持つが、鏡面対称面が存在するため、エナンチオマー性を示さない。逆に、軸不斉、平面不斉、らせん不斉など、不斉原子を必要としないキラル性も存在する。[ 16 ]： 3ページ

キラル分子は反射対称性（C s）と回転反射対称性（S 2 n）を持たないものの、他の分子対称性を持つことがあり、その対称性はキラル点群（C n、D n、T、O、またはI）のいずれかで表されます。例えば、過酸化水素はキラルであり、C 2（2回回転）対称性を持っています。一般的なキラルな例としては、対称性を持たない点群C 1があり、これは乳酸の場合に当てはまります。

例

メコプロップの2つの鏡像異性体（左がS、右がR）の構造
シタロプラムの鏡像異性体。上は（R）-シタロプラム、下は（S）-シタロプラムです。

このようなエナンチオマーの一例として、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。出生異常を引き起こすことが判明したため、市場から撤去されました。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必然的に等量で存在し、出生異常を引き起こしました。[ 23 ] [ 24 ]

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

別の例として、抗うつ薬のエスシタロプラムとシタロプラムが挙げられます。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1/2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。

キラル医薬品

エナンチオピュア化合物は、2 つのエナンチオマーのうちの 1 つだけから構成されます。エナンチオピュアは、このような組成物が治療効果を向上させるため、実用上重要です。[ 26 ]ラセミ体の薬剤からエナンチオピュアな薬剤への切り替えは、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持ちます。プロポキシフェンの例が 1 つです。プロポキシフェンのエナンチオマー対は、イーライリリー社によって別々に販売されています。一方のパートナーは、鎮痛剤 (Darvon) であるデキストロプロポキシフェンで、もう 1 つは、効果的な鎮咳剤(Novrad) であるレボプロポキシフェンと呼ばれています。[ 27 ] [ 28 ]  興味深いことに、薬剤の商標名である DARVON と NOVRAD も、化学的な鏡像関係を反映しています。他のケースでは、患者に臨床的な利益がない場合があります。一部の法域では、単一エナンチオマーの薬剤は、ラセミ混合物とは別に特許を取得できます。[ 29 ]一方のエナンチオマーのみが活性である可能性もある。あるいは、両方とも活性である可能性もあり、その場合、混合物を分離しても客観的な利点はないが、医薬品の特許期間を延長することになる。[ 30 ]

エナンチオ選択的調製

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ある。ただし、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、機械的に分離可能なラセミコングロマリットの形で自発的に結晶化する。しかし、ほとんどのラセミ体は、両方のエナンチオマーを1：1の比率で含む結晶を形成する。

ルイ・パスツールは先駆的な研究において、酒石酸ナトリウムアンモニウムの異性体を分離することに成功した。これは、個々の鏡像異性体が溶液から別々に結晶化する性質を利用したためである。確かに、鏡像異性体結晶は同量生成されるが、2種類の結晶はピンセットで分離することができる。このような挙動は珍しい。あまり一般的ではない方法としては、鏡像異性体の自己不均化反応を利用する方法がある。

2つ目の戦略は不斉合成です。これは、様々な技術を用いて目的化合物を高いエナンチオマー過剰率で合成する方法です。具体的には、キラル出発物質の使用（キラルプール合成）、キラル補助剤やキラル触媒の使用、不斉誘導の適用などが挙げられます。酵素（生体触媒）を用いることで目的化合物を合成することも可能です。

3つ目の戦略は、エナンチオコンバージェント合成、つまり両方のエナンチオマーを利用してラセミ体の前駆体から一方のエナンチオマーを合成する方法です。キラル触媒を使用することで、反応物の両方のエナンチオマーから単一のエナンチオマーの生成物が得られます。[ 31 ]

特定の温度と時間スケールにおいて、ラセミ化（鏡像異性体間の相互変換によってラセミ混合物が生成される過程）が起こる経路が存在する場合、鏡像異性体を単離できないことがある。例えば、3つの異なる置換基を持つアミンはキラルであるが、いくつかの例外（置換N-クロロアジリジンなど）を除いて、室温で急速に「傘型反転」を起こし、ラセミ化に至る。ラセミ化が十分に速い場合、分子はしばしば非キラルな平均構造として扱うことができる。

パリティ違反

実質的には、ペアの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「左と右を区別できる」唯一の力）のパリティ違反により、弱い中性電流機構により、エナンチオマー間には実際にはごく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、分子構造のわずか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するには小さすぎるため、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な意味でのみ使用されます。

準鏡像異性体

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、分子の大部分は鏡像反転しているが、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 )-ヨードブタンがある。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。準ラセミ体は、通常のラセミ体（ラセミ混合物を参照）と同様に、準エナンチオマーの等量の混合物を形成する。[ 34 ]

準エナンチオマーは、並列速度論的光学分割に応用されている。[ 36 ]

関連項目

参考文献

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