当マガジン『高校化学有機分子結晶美術展』では高校化学で扱われる有機分子の、既報の結晶構造解析データに基づく分子構造を紹介しています。本note記事では、これらをひとまとめにしつつ、引用文献の書誌情報や抄録などを記述していこうかな、と思っています。この後も、気が向いたときに、随時、更新していくつもりです・・・。
前置き
ほとんどの方は、高校化学で初めて有機化学に触れるものと思います。そうした高校化学で扱われる有機分子を、結晶構造解析による実測データに基づくコンピュータ・グラフィックス(CG)表記で楽しんでもらいたいというのが、当マガジン『高校化学有機分子結晶美術展』を始めたきっかけです。
有機分子のコンピュータ・グラフィックスを扱った本として、佐藤健太郎『有機化学美術館へようこそ』 技術評論社(2007年)があります。当マガジン『高校化学有機分子結晶美術展』を始めるうえで、本書『有機化学美術館へようこそ』から重要な影響を受けました。
書籍案内:有機化学美術館へようこそ――分子の世界の造形とドラマ #gihyojp http://bit.ly/LUHNuQ
分子の姿を視覚的に楽しめる優れた良書ですが、一方で、
ともあります。
私は学生の頃の研究で、有機分子や錯体を合成し、X線結晶構造解析をしていました。結晶構造解析では、観測した実験データに基づいて、現実の分子の構造をCG表示できます。狙った分子や錯体の合成のみならず、結晶構造解析に新規に成功することは、研究上、大きな一歩になりえます。世界中で行われている研究により、結晶構造解析データも、日々、蓄積され続けています。これを利用するうえで画期的な、次のようなニュースが流れました。
これにより、既報の結晶構造解析データを、かなり利用しやすくなりました。実際、note記事を作成するにあたり、私はAccess Structuresのページ(https://www.ccdc.cam.ac.uk/structures/)を利用させていただいています。
ただ、既報の結晶構造解析データを利用するにあたり、いくつか困難な点もあります。ある分子について、結晶データの報告がない場合もありますし(例えば、エチルメチルエーテル)、探すのが難しく、本当は存在していても、見付けられなかったり、見つけるのにかなり時間がかかったりします。結晶中で水素原子が表示されなかったり(cf. 文部科学省 元素戦略プロジェクト シリーズ「極限に挑む」 第1回「水素を見る」)、分子の配列の仕方が整っていない場合(ディスオーダー)こともあります。例えば、Beskeらは、彼らの論文(2021)で、以下のように記述しています。
これからデータを探そうとする人たちにとって、既に私の方で探しているこれらの結果を公表することは、便益に資するといえるかもしれません。前置きが長くなりました・・・。
参考文献の書き方は、SIST 科学技術情報流通技術基準 に準拠しました。
Ⅰ. アルカン
1. メタン CH₄
1-1. メタンハイドレート (CH₄)(H₂O)₄
1-2. ニッケル(II)=2,3,7,8,12,13,17,18-オクタエチルポルフィリン・C₆₀フラーレン・メタン・クラスレート・ベンゼン和物 NiC₃₆H₄₄N₄·C₆₀·CH₄·C₆H₆
2. ハロメタン CHₙX₄₋ₙ
2-1. クロロメタン CH₃Cl
2-2. ジクロロメタン CH₂Cl₂
2-3. クロロホルム CHCl₃
2-4. テトラクロロメタン CCl₄
2-5. ヨードホルム CHI₃
2-6. ヨードホルム・八硫黄 CHI₃·S₈
3. エタン C₂H₆
3-1. 1,2-ジブロモエタン・7,16-(2,3-アントラセノ)-7,16-ジヒドロヘプタセン 3C₂H₄Br₂·C₄₄H₂₆
4. プロパン C₃H₈
5. ブタン C₄H₁₀
6. ヘキサン C₆H₁₄
7. オクタン C₈H₁₈
Ⅱ. シクロアルカン
1. シクロブタン C₄H₈
2. シクロペンタン C₅H₁₀
3. シクロヘキサン C₆H₁₂
4. ヘキサクロロシクロヘキサン C₆H₆Cl₆
Ⅲ. アルケン・シクロアルケン
1. エチレン C₂H₄
2. プロペン C₃H₆
2-1. プロペン・カテナ-((μ8-2,5-ジオキシド-1,4-ベンゼンジカルボキシラート)-ジ-鉄(Ⅱ) C₃H₆·Fe₂C₈O₆
3. ブテン C₄H₈
3-1. 1-ブテン・カテナ-[(μ-2,5-ジオキシドベンゼン-1,4-ジカルボキシラト)-ジ-コバルト(II) CH₂=CHCH₂CH₃·Co₂C₈O₆
3-2. cis-2-ブテン・カテナ-[(μ-2,5-ジオキシドベンゼン-1,4-ジカルボキシラト)-ジ-コバルト(II) CH₃CH=CHCH₃·Co₂C₈O₆
3-3. trans-2-ブテン・カテナ-[(μ-2,5-ジオキシドベンゼン-1,4-ジカルボキシラト)-ジ-コバルト(II) CH₃CH=CHCH₃·Co₂C₈O₆
4. シクロヘキセン C₆H₁₀
Ⅳ. アルキン
1. アセチレン C₂H₂
1-1. 銀アセチリド・硝酸銀半水和物 Ag₂C₂·5.5AgNO₃·0.5H₂O
1-2. カルシウムカーバイド CaC₂
2. プロピン C₃H₄
2-1. プロピン・APPT-Cd-MOF 2C₃H₄·0.25(C₁₉₂H₁₄₄Cd₄N₄₈)·Cl₂O₈
3. ブチン C₄H₆
3-1. 2-ブチン・塩化水素 CH₃C≡CCH₃·HCl
Ⅴ. 脂肪族アルコール
1. メタノール CH₃OH
1-2. メタノール・クロロホルム CH₃OH·CHCl₃
2. エタノール C₂H₅OH
2-1. ナトリウムエトキシド二エタノール和物 C₂H₅ONa·2C₂H₅OH
3. プロパノール C₃H₇OH
3-1. ナトリウム=1-プロポキシド二1-プロパノール和物 CH₃(CH₂)₂ONa·2CH₃(CH₂)₂OH
3-2. 1-プロパノール・モノ-2-O-(メシチルスルホニル)-α-シクロデキストリン九水和物 2CH₃(CH₂)₂OH·C₄₅H₆₀O₃₂S·9H₂O
3-3. 1-プロパノール・ビタミンB₁₂十二水和物 3CH₃(CH₂)₂OH·C₆₃H₈₈CoN₁₄O₁₄P·12H₂O
3-4. 2-プロパノール CH₃CH(OH)CH₃
4. ブタノール C₄H₉OH
4-1. 1-ブタノール CH₃(CH₂)₃OH
4-2. 2-ブタノール CH₃CH(OH)CH₂CH₃
4-3. 2-メチル-2-プロパノール (CH₃)₃COH
4-4. 2-メチル-1-プロパノール (CH₃)₂CHCH₂OH
5. エチレングリコール HOCH₂CH₂OH
6. グリセリン HOCH₂CH(OH)CH₂OH
Ⅵ. エーテル
1. ジメチルエーテル (CH₃)₂O
2. ジエチルエーテル (C₂H₅)₂O
Ⅶ. 脂肪族アルデヒド・ケトン
1. ホルムアルデヒド HCHO
1-1. ホルムアルデヒド・アセチレン HCHO·C₂H₂
2. アセトアルデヒド CH₃CHO
3. プロピオンアルデヒド CH₃CH₂CHO
4. アセトン (CH₃)₂CO
Ⅷ. 脂肪族カルボン酸・エステル・塩・酸無水物
1. ギ酸 HCOOH
1-1. ギ酸・フッ化水素 HCOOH·HF
2. 酢酸 CH₃COOH
2-1. 酢酸エチル CH₃COOC₂H₅
2-2. 酢酸ナトリウム三水和物 CH₃COONa·3H₂O
2-3. 酢酸カルシウム一水和物 Ca(CH₃COO)₂·H₂O
2-4. 無水酢酸 (CH₃COO)₂O
3. プロピオン酸 CH₃CH₂COOH
4. 酪酸 CH₃(CH₂)₂COOH
4-1. 酪酸・シテナミド CH₃(CH₂)₂COOH·C₁₆H₁₃NO
5. シュウ酸 (COOH)₂
5-1. シュウ酸二水和物 (COOH)₂·2H₂O
5-2. シュウ酸ナトリウム (COONa)₂
5-3. シュウ酸カルシウム三水和物 CaC₂O₄·3H₂O
5-4. シュウ酸水素アンモニウム半水和物 NH₄HC₂O₄·0.5H₂O
5-5. シュウ酸・シュウ酸水素アンモニウム二水和物 (COOH)₂·NH₄H(COO)₂·2H₂O
5-6. ビス(シュウ酸水素)ヘキサメチレンジアンモニウム一水和物 (CH₂CH₂CH₂NH₃)₂H(COO)₂·H₂O
6. グルタル酸 HOOC(CH₂)₃COOH
6-1. グルタル酸・グリシン HOOC(CH₂)₃COOH·H₃N⁺CH₂COO⁻
7. アジピン酸 HOOC(CH₂)₄COOH
7-1. アジピン酸・尿素 HOOC(CH₂)₄COOH·CO(NH₂)₂
8. マレイン酸 cis-C₂H₂(COOH)₂
8-1. L-リシンマレイン酸水素塩 HOOCCH=CHCOO⁻H₃N⁺CH(CH₂CH₂CH₂CH₂NH₃⁺)COO⁻
8-2. 無水マレイン酸 (CHCO)₂O
9. フマル酸 trans-C₂H₂(COOH)₂
9-1. フマル酸・エテンザミド trans-C₂H₂(COOH)₂·C₉H₁₁NO₂
10. ポリ(メタクリル酸メチル )(CH₂=C(CH₃)COOCH₃)ₙ
11. ステアリン酸 C₁₇H₃₅COOH
12. トリステアリン酸グリセリル C₃H₅(C₁₈H₃₅O₂)₃
Ⅸ. 硫酸エステル・硝酸エステル
1. ドデシル硫酸ナトリウム C₁₂H₂₅OSO₃Na
1-1. ドデシル硫酸ナトリウム一水和物 C₁₂H₂₅OSO₃Na·H₂O
2. ニトログリセリン C₃H₅(NO₃)₃
Ⅹ. 脂肪族アミン
1. ヘキサメチレンジアミン H₂N(CH₂)₆NH₂
Ⅺ. 脂肪族ニトリル
1. アセトニトリル CH₃CN
1-1. アセトニトリル・アセチレン CH₃CN·C₂H₂
Ⅻ. 脂肪族アミド
1. ε-カプロラクタム C₆H₁₁NO
XⅢ. ヒドロキシ酸
1. L-乳酸 CH₃CH(OH)COOH
2. 酒石酸 HOOCCH(OH)CH(OH)COOH
2-1. (+)-酒石酸ナトリウムアンモニウム四水和物 NaNH₄OOCCH(OH)CH(OH)COO·4H₂O
XⅣ. 脂肪族アミノ酸
1. グリシン H₃N⁺CH₂COO⁻
2. アラニン H₃N⁺CH(CH₃)COO⁻
3. セリン H₃N⁺CH(CH₂OH)COO⁻
2-1. セリン・過酸化水素 H₃N⁺CH(CH₂OH)COO⁻·H₂O₂
XⅤ. 糖
1. α-D-グルコース C₆H₁₂O₆
2. β-D-グルコース C₆H₁₂O₆
3. フルクトース C₆H₁₂O₆
3-1. カテナ-[ビス(μ2-D-フルクトース)-ジアクア-カルシウム二塩化物一水和物] CaCl₂·2C₆H₁₂O₆·3H₂O
4. α-マルトース α-C₁₂H₂₂O₁₁
5. スクロース C₁₂H₂₂O₁₁
6. セルロース (C₆H₁₀O₅)ₙ
XⅥ. 芳香族炭化水素
1. ベンゼン C₆H₆
1-1. ベンゼン・エタン C₆H₆·C₂H₆
1-2. ベンゼン・臭素 C₆H₆·Br₂
2. トルエン C₆H₅CH₃
2-1. トルエン・臭素 C₆H₅CH₃·Br₂
3. キシレン C₆H₄(CH₃)₂
3-1. o-キシレン o-C₆H₄(CH₃)₂
3-2. m-キシレン m-C₆H₄(CH₃)₂
3-3. m-キシレン・アセチレン m-C₆H₄(CH₃)₂·C₂H₂
3-4. p-キシレン p-C₆H₄(CH₃)₂
4. スチレン C₆H₅CH=CH₂
5. ナフタレン C₁₀H₈
5-1. ピクリン酸・ナフタレン C₆H₂OH(NO₂)₃·C₁₀H₈
6. アントラセン C₁₄H₁₀
XⅦ. ハロゲン化芳香族炭化水素
1. クロロベンゼン C₆H₅Cl
1-1. p-ジクロロベンゼン C₆H₄Cl₂
2. ブロモベンゼン C₆H₅Br
2-1. フラーレン・ブロモベンゼン C₆₀·C₆H₅Br
ⅩⅧ. ニトロ芳香族炭化水素
1. ニトロベンゼン C₆H₅NO₂
1-1. m-ジニトロベンゼン C₆H₄(NO₂)₂
1-2. アゾベンゼン・1,3,5-トリニトロベンゼン C₆H₅N=NC₆H₅·2C₆H₃(NO₂)₃
1-3. 2,4,5-トリニトロトルエン CH₃C₆H₂(NO₂)₃
1-4. 2,4,6-トリニトロトルエン・アントラセン CH₃C₆H₂(NO₂)₃·C₁₄H₁₀
ⅩⅨ. 芳香族スルホン酸
1. ベンゼンスルホン酸 C₆H₅SO₃H
1-1. ベンゼンスルホン酸オキソニウム H₃OC₆H₅SO₃
1-2. ベンゼンスルホン酸(E)-1-メチル-4-スチリルピリジニウム 1.70C₁₄H₁₄N⁺·0.15C₂₈H₂₈N₂²⁺·2C₆H₅SO₃⁻
1-3. ベンゼンスルホン酸トリフェニルメチルアンモニウム (C₆H₅)₃CNH₃·2C₆H₅SO₃
1-4. p-ドデシルベンゼンスルホン酸グアニジウム H₂N=C(NH₂)₂C₁₈H₃₀SO₃
XX. フェノール類
1. フェノール C₆H₅OH
1-1. 2,4,6-トリブロモフェノール・4-ジメチルアミノピリジニウム=2,4,6-トリブロモフェノキシド C₆H₃Br₃OH·(CH₃)₂NC₅H₄NHC₆H₃Br₃O
1-2. ジアンミンビス(2,4,6-トリブロモフェノキシド)銅(II) [Cu(NH₃)₂(C₆H₃Br₃O)₂]
2. ナトリウムフェノキシド C₆H₅ONa
2-1. ナトリウムフェノキシド一水和物 C₆H₅ONa·H₂O
2-2. ナトリウムフェノキシド三水和物 C₆H₅ONa·3H₂O
2-3. ナトリウムフェノキシド四メタノール和物 [Na(CH₃OH)₄][OC₆H₅]
2-4. ナトリウムフェノキシド・アセトニトリル NaOC₆H₅·CH₃CN
3. クレゾール C₆H₄(OH)CH₃
3-1. o-クレゾール o-C₆H₄(OH)CH₃
3-2. m-クレゾール・尿素 m-C₆H₄(OH)CH₃·(NH₂)₂CO
3-3. p-クレゾール p-C₆H₄(OH)CH₃
4. 二価フェノール C₆H₄(OH)₂
4-1. カテコール o-C₆H₄(OH)₂
4-2. レゾルシール m-C₆H₄(OH)₂
4-3. ヒドロキノン p-C₆H₄(OH)₂
4-4. ヒドロキノン・二酸化炭素 C₆H₄(OH)₂·CO₂
XⅪ. 芳香族アルコール・アルデヒド・過酸化物
1. ベンジルアルコール C₆H₅CH₂OH
1-1. ベンジルアルコール・β-シクロデキストリン五水和物 C₆H₅CH₂OH·(C₆H₁₀O₅)₇·5H₂O
2. ベンズアルデヒド C₆H₅CHO
3. クメンヒドロペルオキシド C₆H₅C(CH₃)₂OOH
3-1. シス-1,3-ジ-tert-ブチル-2,4-ビス(tert-ブチルアミノ)-1,3,2,4-ジアザジホスフェチジン=2,4-ジオキシド・2-フェニル-2-プロパノール・2-フェニル-2-プロピルヒドロペルオキシド cis-[((CH₃)₃CHN)O=P(μ-NC(CH₃)₃)₂P=O(NHC(CH₃)₃)]·C₆H₅C(CH₃)₂OH·C₆H₅C(CH₃)₂OOH
3-2. リチウム=(2-フェニルプロパン-2-ペルオキシラト)-(1,4,7,10-テトラメチル-1,4,7,10-テトラアザシクロドデカン)・2-フェニルプロパン-2-ペルオキシド和物 [Li(C₁₂H₂₈N₄)C₆H₅C(CH₃)₂OO]·C₆H₅C(CH₃)₂OOH
3-3. リチウムクメンペルオキシド C₆H₅C(CH₃)₂OOLi
XⅫ. 芳香族カルボン酸・無水物・塩・エステル
1. 安息香酸 C₆H₅COOH
1-1. 安息香酸アンモニウム C₆H₅COONH₄
2. フタル酸 o-C₆H₄(COOH)₂
2-1. フタル酸セスキ水和物 C₆H₄(COOH)₂·1.5H₂O
2-2. 無水フタル酸 C₆H₄(CO)₂O
2-3. ヘキサアンミンコバルト(III)塩化物ビス(フタル酸水素)塩三水和物 [Co(NH₃)₆]Cl(C₈H₅O₄)₂·3H₂O
3. イソフタル酸 m-C₆H₄(COOH)₂
4. テレフタル酸 p-C₆H₄(COOH)₂
5. サリチル酸 C₆H₄(OH)COOH
6. サリチル酸ナトリウム C₆H₄(OH)COONa
7. サリチル酸メチル C₆H₄(OH)COOCH₃
7-1. ビス(2,4,6-トリス(4-ピリジル)-1,3,5-トリアジン)ヘキサヨード亜鉛・サリチル酸メチル (ZnI₂)₃(C₁₈H₁₂N₆)₂.4.25C₈H₈O₃
5-3. アセチルサリチル酸 C₆H₄(OCOCH₃)COOH
XXⅢ. 芳香族アミン・ジアゾニウム塩
1. アニリン C₆H₅NH₂
1-1. アニリン塩酸塩 C₆H₅NH₃Cl
1-2. アニリン・o-クレゾール C₆H₅NH₂·o-C₆H₄(OH)CH₃
2. 塩化ベンゼンジアゾニウム C₆H₅N₂Cl
XXⅣ. 芳香族アミド・芳香族アミノ酸
1. アセトアニリド C₆H₅NHCOCH₃
2. フェニルアラニン H₃N⁺CH(CH₂C₆H₅)COO⁻
2-1. フェニルアラニン一水和物 H₃N⁺CH(CH₂C₆H₅)COO⁻·H₂O
XXⅤ. アゾ染料・指示薬・検出試薬など
1. p-フェニルアゾフェノール p-C₆H₅N=NC₆H₄OH
1-1. ペルメチルβ-シクロデキストリン・p-フェニルアゾフェノール六水和物 C₆₃H₁₁₂O₃₅·C₁₂H₁₀N₂O·6H₂O
1-2. β-シクロデキストリン・p-フェニルアゾフェノール八水和物 (C₆H₁₀O₅)₇·C₆H₅N=NC₆H₄OH·8H₂O
2. 1-フェニルアゾ-2-ナフトール C₆H₅N=NC₁₀H₆OH
3. メチルオレンジ(4'-ジメチルアミノアゾベンゼン-4-スルホン酸ナトリウム) (CH₃)NC₆H₄N=NC₆H₄SO₃Na·4H₂O
3-1. メチルオレンジ四水和物 (CH₃)NC₆H₄N=NC₆H₄SO₃Na·4H₂O
3-2. 4-(2-(4-(ジメチルアミノ)フェニル)ヒドラジノ)ベンゼンスルホン酸(メチルオレンジのナトリウムイオン脱離・水素イオン付加体) (CH₃)NC₆H₄N=NH⁺C₆H₄SO₃⁻
4. メチルレッド C₁₅H₁₅N₃O₂
5. フェノールフタレイン C₂₀H₁₄O₄
6. ニンヒドリン C₉H₆O₄
無断転載を禁じます。