異性体とは何ですか？

異性体は、同じ分子式（同じ数の同じ種類の原子で構成されていることを意味します）を持っているが、空間で異なる構造または配置を持っている化合物です。 たとえば、ペンタンは、5つの炭素原子と12の水素原子で構成される有機化合物です。 ペンタンの2つの異性体には、炭素が直鎖状に配置されている非分岐ペンタンと、4つの炭素が直鎖状に配置されているイソペンタンまたはメチルブタンが含まれます。 これらは両方とも同じ分子式を持ちますが、原子の実際の配置は異なります。 構造が異なる化合物は、たとえ同じ原子を含んでいても、化学的性質が大きく異なる可能性があるため、異性体は重要です。

同じ分子式を持つ化合物は、2つの点で構造的に異なる場合があります。 まず、構造異性体は、原子の実際の構造配置が異なります。 化合物を構成する官能基は、さまざまな方法およびさまざまな配置で結合されています。 一方、立体異性体は、官能基の位置に関しては同じように配置されていますが、空間内の相対的な位置は異なります。 たとえば、2つの分子は同じ原子と同じ構造を持っている場合がありますが、互いに重なり合っていない鏡像であることもあり、したがって異性体になります。

異性体は非常に重要です。なぜなら、たとえ同じ分子式を持っているとしても、異なる化合物は異なる化学的性質を持つことができるからです。 これは、表面的にはほぼ同一の立体異性体にも当てはまります。 たとえば、1つの化合物は薬物の重要な有効成分であり、その重複しない鏡像異性体はまったく効果がないか、有害でさえあります。 配置が異なる化合物は、他の原子や化合物と大きく異なる方法で反応することがよくあります。 それらは、どの化学物質と反応するか、または様々な化学物質と反応する速度が異なる場合があります。

多くの化学反応は異なる異性体の混合物を生成します。これは特に立体異性体に当てはまります。そのため、化学者は多くの場合、関心のある特定の異性体を分離するためにさまざまな方法を使用する必要があります。 異性体の分離には、さまざまな化学的性質に基づいたさまざまな方法を使用できます。 同一の分子式を持つ一部の化合物は、たとえば異なる温度で沸騰する場合があるため、蒸留を使用してそれらを分離できます。 他の化合物は異なる化合物と反応するため、化学反応を使用して、目的の化合物を変更せずに1つの異性体を除去できます。