分子構造を数値で表す

分子設計 第 2 回 | 教科書 第 2 章

第 2 話 候補を数で並べる

分子のどの特徴を、表の列にするか

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これまでの経過

前回の確認1 25 ℃・水相の「g / 水 100 g」と「g / 飽和溶液 100 g」の値は、
そのまま比べられるか

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問い 1分子のどの特徴を、表の列にするか

工程担当者「候補の分子がいくつもあるね。比べられる形にしてくれる?」

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今日の流れ 教科書 §2.1〜2.6

  1. 問い 1 ①構造のどこを、どう数にするか → 例題・基本演習 A
  2. 問い 1 ②その列で、何が区別でき、どの違いが表せないか → 基本演習 B・例題・応用演習

途中で理解確認。そのあと:問い 1 の答え → 実際のケモインフォでは → 自分の実験では

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考えてみる:沸点に関わりそうな違いはどこか

問い 1 ①構造のどこを数にするか

第 1 回の着目点:鎖の長さ、OH の位置、枝分かれ

手順 15 分子を見比べ、炭素数のほかに違う所を 1 つ選ぶ

手順 2〔どこ〕が違うと、〔どの力〕が変わりそうか、1 文で

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どの違いを、どの列にするか

問い 1 ①構造のどこを数にするか

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記述子とは:構造を、数の列にする 教科書 §2.1〜2.2

問い 1 ①構造のどこを数にするか

記述子:分子の構造の特徴を数にしたもの。表の構造の列になる

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・・ は、どう数えるか 教科書 §2.3

問い 1 ①どう数えるか

鎖状・単結合で OH を 1 つもつ一級・二級アルコールに使う(三級・エーテルには使わない)

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例題:枝分かれと二級を見分ける

問い 1 ①どう数えるか

枝分かれしていれば、二級になるか

2-メチル-1-プロパノールと
2-ブタノールの を求めてください

解き方

① 炭素の数:どちらも 4

② OH の炭素につく炭素:1 個(一級)/2 個(二級)

③ 炭素 3 個以上と結合する炭素:1 個/0 個(OH との結合は数えない)

2-メチル-1-プロパノール (4, 0, 1)、2-ブタノール (4, 1, 0)

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基本演習 A:5 分子を数える

問い 1 ①どう数えるか

手で:1-ペンタノール、2-ペンタノール、3-メチル-1-ブタノール 残り 2 つはアプリで

手順 1OH の炭素を見つける

手順 2分岐点を見つける

手順 3 を数える :二級なら 1 :分岐点の個数

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基本演習 A:残り 2 つをアプリで

5 つの構造に、炭素の番号・OH の炭素・分岐点の印を書き込み、 を求める

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基本演習 A の答え(1)

手で数えた 3 分子

① 1-ペンタノールOH の炭素につく炭素は 1 個(一級)→ (5, 0, 0)

② 2-ペンタノール2 個(二級)→ (5, 1, 0)。 は位置番号の 2 ではない

③ 3-メチル-1-ブタノール一級。3 番の炭素が分岐点 → (5, 0, 1)

枝分かれは ではなく に出る

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基本演習 A の答え(2)

アプリで確かめた 2 分子

① 3-ペンタノールOH の炭素は炭素 2 個と結合(二級)、分岐点なし → (5, 1, 0)

② 2-メチル-1-ブタノールOH の炭素(CH2)は一級、2 番の炭素が分岐点 → (5, 0, 1)

(5, 1, 0) と (5, 0, 1)

要点: は OH の炭素の級、 は炭素骨格の分岐。OH との結合は数えない

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が同じ 2 分子 教科書 §2.4

問い 1 ②同じ行になると、どうなるか

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基本演習 B:同じ行を探す

問い 1 ②5 分子で、同じ行はどれか

手順 1同じ の組を探す

手順 22-ペンタノールと 3-ペンタノールの予測値は

手順 3実際の沸点も同じと言えるか

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基本演習 B:アプリで確かめる

同じ の行を線で囲む

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基本演習 B の答え(1)

同じ行になる分子の組

① (5, 1, 0)2-ペンタノールと 3-ペンタノール

② (5, 0, 1)2-メチル-1-ブタノールと 3-メチル-1-ブタノール

2 組(5 分子 → 3 種類の行)

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基本演習 B の答え(2)

2-ペンタノールと 3-ペンタノールの予測値

① 予測値入力がどちらも (5, 1, 0) → 同じ値

② 実際の沸点OH の位置の違いは 3 列に入っていない → 同じとは言えない

予測値は同じ。実際の沸点が同じとは言えない

要点:同じ行の分子には、同じ予測値。物性が同じという意味ではない

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理解確認(個人・3 分)

:炭素数 :OH の炭素が二級なら 1、一級なら 0 :分岐点の個数

  1. CH3CH(OH)CH(CH3)CH3 の を求める
  2. 2 つの分子で が同じだった。同じ分子だと言えるか
    3 列に入っていない情報の例を 1 つ挙げる
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理解確認の答え

問 1 CH3CH(OH)CH(CH3)CH3 の

① 骨格式に直す主鎖の炭素 4 個+枝の CH3 → = 5

② 印を付けるOH の炭素(2 番)は二級、3 番の炭素は分岐点

よくある誤り枝の CH3 を落として = 4/OH の炭素も分岐点に数える

(5, 1, 1)。 と の両方が 1 になる例

問 2  が同じなら、同じ分子と言えるか

言えない。OH の位置・分岐の位置は 3 列にない(例:2-/3-ペンタノール)

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例題:列を足せば、区別できるか

問い 1 ②列を足せば、区別できるか

分子量と OH の数を列に足せば、区別できるか

2-ヘキサノールと 3-ヘキサノールで、
分子量と OH の数を比べてください

解き方

① 分子式どちらも C6H14O(異性体)→ 分子量は同じ

② OH の数どちらも 1 個

③ 判定どちらの列も、2 つで同じ値になる

区別できない。分子量も OH の数も、2 つで同じ

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応用演習:OH の位置を列にする

問い 1 ②OH の位置を、列にできるか

末端までの距離:OH の炭素から
最も近い末端までの C–C 結合の数
末端:ほかの炭素と 1 本だけ結合する炭素
(OH の炭素も含む)

手順 15 分子それぞれで、OH の炭素から末端まで線をたどって数える

手順 22-/3-ペンタノールは区別できるか
2-/3-メチル-1-ブタノールは区別できるか

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応用演習の答え(1)

末端までの距離 OH の位置の違いを数にした列

① 二級の 2 つ2-ペンタノールは 1、3-ペンタノールは 2 → 区別できる

② ほかの 3 つOH の炭素が末端そのもの → どれも 0

同じ行の 2 組のうち、この列で区別できるのは 2-/3-ペンタノールの組だけ

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応用演習:残った組を区別する

問い 1 ②残った組を区別する列は何か

手順 12 分子で違う所を指す

手順 2その違いを「〔どこ〕から〔どこ〕までの〔何〕の数」で定義する

手順 32 分子で数え、値が違うことを確かめる

最後に通し番号(1〜5)の列でも区別できる。予測は必ずよくなるか

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応用演習の答え(2)

残った組 2-メチル-1-ブタノールと 3-メチル-1-ブタノール

考え方違うのは分岐点の位置。末端までの距離は、どちらも 0

成立しない例「末端までの距離を足せば 5 つとも区別できる」
→ 2-/3-メチル-1-ブタノールはどちらも 0

OH の炭素から分岐点までの結合の数(1 と 2)など、別の列が必要

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応用演習の答え(3)

区別できれば、予測は必ずよくなるか

考え方区別できても、沸点の違いに合うかは、資料値で確かめるまで分からない

必ずよくなるとは限らない

要点:末端までの距離では、全部は区別できない。区別できても、予測が合うとは限らない

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問い 1 の答え・・ を列にする。同じ行の分子は区別できない

問い 1:分子のどの特徴を、表の列にするか

  • 列:=炭素数・OH の炭素の級・分岐点の数。第 3〜5 回の予測もこの 3 列で進める
  • C5 の 5 分子は 3 種類の行になる。表せない違い:OH の位置、分岐の位置
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実際のケモインフォでは:分子を数の並びにする

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自分の実験では、何を表の列にするか

  • 列にした情報と、省いた情報を、表の横に書いておく
  • 自分の研究(まだなら学生実験)で、結果に関わりそうなのに列にしていない情報を 1 つ書く
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まとめ:今日できるようになったこと

今日できるようになったこと(到達目標 ②)

  1. 骨格式・縮合構造式から を数えられる
  2. 同じ の分子を見つけ、
    表せない違い(OH の位置・分岐の位置)を言える
  3. 「区別できる」と「予測が合う」を分けて言える

まだ分からないこと

  • 記述子の近い分子の沸点から、
    候補分子の沸点を予測できるか
    → 第 3 回
  • 同じ行の分子の沸点は、
    同じか違うか → 第 5 回
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次回予告:第 3 回 似た分子から物性を予測する 教科書 第 3 章

第 3 話 似た分子から見積もる

工程担当者「構造を変えると、沸点も範囲から外れないか心配。
資料が届く前に、2-ペンタノールの沸点を見積もれる?」

次回の問い:「似ている」をどう定義すると、予測がどう変わるか

今日の復習 小テスト第 2 回(manaba)・基本演習を解き直す 教科書で読む §2.1〜2.6(§2.6 の発展も) 次回の予習 §3.1〜3.2

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