[スポンサーリンク]

一般的な話題

君には電子のワルツが見えるかな

[スポンサーリンク]

ケミカルガール!?

期末試験の終わったがらんとした図書室で化学反応式をいじっていると、シリカさんが入ってきた。彼女はまっすぐに僕のそばまでやってくる。

「芳香環?」

「うん」

視線はまっすぐ僕に向く。

「軌道にπ電子がどう埋まっていくかを考えればすぐにわかる。ヒュッケル則なんて覚える必要ないでしょ」

「いいんだよ、練習しているだけなんだから」

「反応式いじりが好きなら、ベンジン環に置換基をいろいろつけてみると楽しいよ。」

シリカさんは隣の席にすっと座り、耳に口を寄せてささやく。シリカさんは少し変わっている。ベンゼンのことをいつもベンジンと言う。

「配向性って知っているかな?」

「……配向性?」

「ふうん、君、まだ知らないのか」

こういうとき彼女は軽蔑する口調にはならない。ただただ素朴に驚くのだ。君は地面に物が落ちることを知らないのか。そういうニュアンスの驚き。

「例えば…そうだな、アニリンを考えてみるといい。アミノ基の非共有電子対が、ベンジン環状に流れ込むことを考えると、次の3つの共鳴構造が書ける」

「それがいったいどうしたって言うのさ」

「……きみ、意外と頭が固いな。これならどうかな」

そう言ってシリカさんが共鳴構造に印をつけていく。

「あっ、電子密度が、変わってる…」

「そう。ここに求電子剤がやってくるとどうなる?さぁ急げ急げ」

シリカさんはなんて楽しそうに話すんだろう。

「へぇ、オルト体とパラ体しかできないのか」

「君は、芳香環で遊んでいたじゃないか。せっかく遊ぶならいろいろくっつけて、その反応性を考えたほうが楽しいよね?君は一置換ベンジンから3つの共鳴構造を見出せるかな?ヒドロキシ基やニトロ基、その他さまざまな官能基によって作られる3つの共鳴が見えるかな?芳香環上で電子が踊っているのが見えるかな?」

シリカさんは一気にそこまで言うと、にっこり笑った。

「君には、電子のワルツが見えているかな?」

hirosige314さんツイートより転載

 

かの有名な結城浩数学ガール』のパロディを、ひとつ引かせていただきました。さながら『ケミカルガール』といったところでしょうか。実を言うとコレ、そんなに最近の文章というわけではなく、ネットに落ち流れてしばらく経つのですが、久しぶりに読み返して秀逸なツイートについなんだか感動してしまいました。わたしの心の中にだけある全米フォルダが号泣です。

というわけで(?)、芳香族化合物のおはなしです。

『数学ガール』の登場人物である村木先生をリスペクトしつつ(?)、ケムステでもすこし問題を出してみたいと思います。次の化合物1~6の芳香族性について知るところを記してください。 GREEN2013aroma1.png

芳香族化合物と言えば、高校では二重結合があるのに水素と化合しにくいですよといった話をされ、大学にくると核磁気共鳴スペクトルが普通と違いますよといったことを習います。

単結合と二重結合が順番に並んで、ただ輪になっていればいいというわけではなく、通常はパイ電子の数を数えて、4で割り切れず2余ったら芳香族の性質があり、4で割り切れたら反芳香族というヒュッケル則を、大学の学部生で習うことでしょう。量子力学でゼロからヒュッケル則を導出しようとするとなかなか手間がかかるらしいですが、それはそれとして頭に残りやすい鮮やかな結果です。

もちろん物事にはやはり、メビウス芳香族性みたいな例外があるんですけどね(ケムステ気になる化学用語『メビウス芳香族性』参照)。

とりあえずヒュッケル則の腕試しに、次の化合物16をの構造式を眺めて、おもしろいことがないか考えてごらんなさいな。

すべて(?)ヒュッケル則に従っているので、メビウス芳香族性は1オングストロームほども関係ないのですが、頭の体操がてらご一考のほど。

さて、あなたはシリカさんと仲良くなれるのか、解答のほど、健闘を祈ります。

 

ちょこっと解説(白字反転) 小説調じゃなくてすみません

化合物1: シラベンゼン

ケイ素原子1つの場合は安直に「2n =6」でヒュッケル則を満たす(6つの場合は話が複雑に……)。シラベンゼンSiC5H6低温下の特別な条件でしか存在できず、かさだかい置換基誘導体室温下で単離されているとのこと。芳香族化合物

化合物2: シクロブタジエン

ひっかけというのもおこがましいなにか。「2n =4」でヒュッケル則を満たさない。反芳香族化合物

化合物3: シクロオクタデカノナエン

2n =18」でヒュッケル則を満たし、また各炭素原子は同一平面上にあり、芳香族性を持つ。なお、環状炭化水素であっても、シクロデカペンタエンのようにゆがみすぎていると芳香族性を持てない。芳香族化合物

化合物4: ヒノキチオール

タイワンヒノキなど針葉樹に含まれる生物活性成分カルボニルの共鳴「>C=O」←→「>C-O」を考えて数えると「2n =6」で、ヒュッケル則を満たす。芳香族化合物

化合物5: ボラジン

無機ベンゼンとも。窒素原子とホウ素原子で「-N-B-」←→「-N=B」の共鳴を考えて、「2n =6」でヒュッケル則を満たす。融点-58度・沸点55度、乾燥した大気中では安定だが、引火点が低く禁水とのこと。芳香族化合物

化合物6: ホモトロピリウムカチオン

構造式上のsp3炭素が環に参加するホモ芳香族性により、「2n =6」でヒュッケル則を満たす。芳香族化合物

 

大学学部生で「楽勝だぜ」という場合は、シリカさんと(次元の壁もあるけど)仲良しになれそうな気がします、よ。

 

関連書籍

 

Green

Green

投稿者の記事一覧

静岡で化学を教えています。よろしくお願いします。

関連記事

  1. 天然物の構造改訂:30年間信じられていた立体配置が逆だった
  2. howeverの使い方
  3. 糖鎖を直接連結し天然物をつくる
  4. アルデヒドを分液操作で取り除く!
  5. 炭素繊維は鉄とアルミに勝るか? 2
  6. 人と人との「結合」を「活性化」する
  7. 銀の殺菌効果がない?銀耐性を獲得するバシラス属菌
  8. 速報! ノーベル物理学賞2014日本人トリプル受賞!!

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. LSD1阻害をトリガーとした二重機能型抗がん剤の開発
  2. 有機光触媒を用いたポリマー合成
  3. ピンナ酸の不斉全合成
  4. もう入れたよね?薬学会年会アプリ
  5. 巻いている触媒を用いて環を巻く
  6. 切磋琢磨するアメリカの科学者たち―米国アカデミアと競争的資金の申請・審査の全貌
  7. デヴィッド・クレネマン David Klenerman
  8. 1,2-還元と1,4-還元
  9. ジャンフェン・カイ Jianfeng Cai
  10. リビングラジカル重合による高分子材料合成技術【終了】

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

注目情報

注目情報

最新記事

化学者のためのエレクトロニクス入門③ ~半導体業界で活躍する化学メーカー編~

bergです。化学者のためのエレクトロニクス入門のシリーズも3回目を迎えました。前回は電子回路を大き…

第101回―「高分子ナノ構造の精密合成」Rachel O’Reilly教授

第101回の海外化学者インタビューは、レイチェル・オライリー教授です。ケンブリッジ大学化学科に所属(…

大学院生になっても宿題に追われるってどないなんだが?【アメリカでPh.D.を取る–コースワークの巻–】

アメリカでの PhD 課程の1年目には、多くの大学院の場合, 研究だけでなく、講義の受講やTAの義務…

島津製作所 創業記念資料館

島津製作所の創業から現在に至るまでの歴史を示す資料館で、数々の発明品が展示されている。第10回化学遺…

研究テーマ変更奮闘記 – PhD留学(後編)

前回の記事では、私がPhD留学を始めた際のテーマ決めの流れや、その後テーマ変更を考え始めてからの教授…

ジョン・ケンドリュー John C. Kendrew

ジョン・コウデリー・ケンドリュー(John Cowdery Kendrew、1917年3月24日-1…

食品添加物はなぜ嫌われるのか: 食品情報を「正しく」読み解くリテラシー

(さらに…)…

第100回―「超分子包接による化学センシング」Yun-Bao Jiang教授

第100回の海外化学者インタビューは、Yun-Bao Jiang教授です。厦門大学化学科に所属し、電…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP