[유기화학] 6. 입체화학 (Stereochemistry)

1. 이성질체의 분류

1) 구조 이성질체 : 결합의 연결순서가 다른 물질, 물성이 다르다

2) 입체 이성질체

① 거울상 이성질체 : 거울상과 동일하지 않은 분자, 물성이 같음

위키백과 카이랄성

② 부분입체 이성질체 : 서로 거울상이 아닌 입체이성질체, 물성이 다르다 -> 에피머, 아노머, cis-trans, E/Z

 

2. 카이랄성

1) 카이랄 : 대칭면이 없고 거울상과 동일하지 않은 분자들은 두 개의 거울상 이성질체로 존재한다. 

위키백과 카이랄성

2) 비카이랄 : 대칭면을 가지고 거울상과 동일한 분자

3) 카이랄 중심(=입체중심, 비대칭중심, 입체성중심)

- 4개의 다른 치환기와 연결되어 있는 탄소

4) 선구카이랄 : 한번의 화학적 단계로 비카이랄에서 카이랄로 전환되는 분자

- 선구카이랄성 중심: 치환기 한 개만 바꾸면 카이랄 중심이 되는 sp3 혼성 원자 

5) 카이랄 판단 

① 분자내 카이랄 중심이 없는 경우

- 분자 내 대칭면 존재 , 거울상과 겹침 => Achiral

- 분자 내 대칭면 없음 , 거울상과 겹침 => Achiral

② 분자내 카이랄 중심 1개인 경우 = chiral

③ 분자내 카이랄 중심 2개 이상인 경우

- 대칭면 존재, 거울상과 겹침 => meso, achiral

- 대칭면 없음, 거울상과 겹침 => meso, achiral

- 대칭면 없음, 거울상과 겹치지 않음 => ahiral

④ 분자내 카이랄 중심이 없으나 광학활성이 있는 경우

- allene (연속적인 이중 결합이 짝수개인 경우) : 기하 이성질체 가지지 않고 수직한 모양을 가진다. 

- cummulene (연속 이중 결합이 홀수개인 경우) : 대칭면 존재하고 기하이성질체가 존재하며 광학비활성이다. 

3. 광학활성

- 시료관에 어떤 물질의 용액을 넣고, 평면 편광(편광체를 이용해 얻어진, 한 평면으로만 진동하는 빛)을 통과시켰을 때, 평면 편광의 편광면이 회전하는 시료 물질에 대해서 일컫는 말

- 고유 광회전도

- 거울상 이성질체 초과량 (Enantiomeric excess %) = rhkdgkrwjrtnseh 

4. 순차 결정 규칙 (Cagn-Ingold-Prelog rule)

- 원자 번호가 높을 수록 번호를 먼저 매긴다. 

- 첫 번째 원자로 우선순위가 결정되지 않는다면 카이랄 중심에서 두 번째, 세 번째 원자로 가면서 차이가 날때까지 비교한다. 

맥머리의 유기화학 153p

- 다중 결합인 원자들은 결합수에 맞게 원자를 센다. 

맥머리의 유기호학 153p

5. R/S 배열

- 순차결정규칙을 따라 시계방향이면 R , 반시계방향이면 S 로 배열한다. 

- 질소, 황, 인에서 비공유 전자쌍은 우선순위가 가장 낮다. 

맥머리의 유기화학 그림5.8

6. 부분입체 이성질체

입체이성질체	거울상이성질체	부분입체이성질체
R,R	S,S	R,S / S,R
S,S	R,R	R,S / S,R
R,S	S,R	R,R / S,S
S,R	R,S	R,R / S,S

7. 메조화합물

- 부분입체 이성질체에 속함

- 분자 내에 2개 이상의 카이랄 중심을 가진다.

- 분자 내에 R,S를 가진다.

- 대칭면이 있다. 

- 광학 비활성이다. 

8. 라세미 혼합물

- 거울상 이성질체가 50 : 50 혼합물로 되어 있음. 

- 분할 : 라세미 혼합물을 각각 이성질체로 분리시키는 실험 방법