主な違い – 同素環化合物と複素環化合物
化学における環状化合物は、原子が互いに結合して環構造を形成している分子です。環を形成するためには、少なくとも 3 つの原子が互いに結合している必要があります。環が炭素原子のみで構成されている場合、それは有機環状分子です。環内の原子がどれも炭素原子でない場合、それらは無機化合物です。 環に存在する原子が同じ元素に属している場合、それらは同素環化合物と呼ばれます。しかし、環に炭素と他の原子の両方が存在する場合、それらは複素環式化合物として知られています。 これが同素環化合物と複素環化合物の主な違いです。
対象となる主な分野
1.同素環化合物とは
– 定義、有機および無機同素環化合物、例
2.複素環化合物とは
– 定義、有機および無機複素環式化合物、例
3.同素環化合物と複素環化合物の類似点は何ですか
– 共通機能の概要
4.同素環化合物と複素環化合物の違いは何ですか
– 主な相違点の比較
重要な用語:原子、ベンゼン、炭素環、炭素環式化合物、環式化合物、複素環、同素環、無機、有機、硫黄
同素環化合物とは
同素環化合物は、環員として同じ元素の原子を持つ環状化合物です。有機化学では、同素環化合物は炭素原子のみで構成されています。これらの化合物は 炭素環式化合物 としても知られています または炭素環 .それらは有機化合物だけでなく無機化合物でもあります。無機化合物は、環構造に炭素原子を含みません。それらには、硫黄、ケイ素、リン、ホウ素などのさまざまな元素が含まれています。同素環化合物に存在する原子の数は、3 からそれ以上の数までさまざまです。
一般的な炭素環には、シクロアルカン (環またはループを持つ通常のアルカン) とシクロアルケン (炭素原子の閉環を含む アルケン 炭化水素の一種) が含まれます。次の図は、最初の 4 つのシクロアルカンを示しています。これらの化合物は炭素原子同士がシグマ結合（単結合）でつながっており、すべての炭素原子がsp混成して環を形成しています。シクロアルケンでは、炭素原子は sp ハイブリダイズし、1 つの単結合と 1 つの二重結合 (C と H の間の 1 つの単結合と共に) を持って互いに接続されています。最も一般的なシクロアルケンの 1 つはベンゼンです。
図 1:シクロアルカンは炭素環です
無機化学では、硫黄、ケイ素、リンなどの元素は、同素環化合物である一般的な環状化合物を形成します。たとえば、ドデカサルファーは、環構造を形成する硫黄原子のみで構成されています。
複素環式化合物とは
複素環化合物は、炭素原子を含む環員として異なる元素の原子を有する環状化合物です。メンバーとして少なくとも 2 つの異なる元素が存在し、環を形成するために少なくとも 3 つの原子が存在する必要があります。
有機複素環化合物では、酸素、窒素、硫黄などの元素が環構造の炭素原子の代わりに存在します。ただし、ハロゲンは環内にはありません。これは、原子が環構造に参加するには少なくとも 2 つの結合を形成する必要があるのに対し、ハロゲンは単結合しか形成できないためです。
図 2:酸素、硫黄、窒素などの他の元素を含むいくつかの複素環式有機化合物
これらの化合物は、シクロアルカンまたは他の元素の原子が炭素原子に置き換えられたシクロアルカンに似ています。
同素環化合物と複素環化合物の類似点
- どちらも環状構造です。
- どちらも環構造に配置された原子を含んでいます。
同素環化合物と複素環化合物の違い
定義
ホモサイクリック 化合物: 同素環化合物は、環員として同じ元素の原子を有する環状化合物です。
複素環化合物: 複素環式化合物は、炭素原子を含む環員としてさまざまな元素の原子を有する環状化合物です。
原子の種類
ホモサイクリック 化合物: 同素環化合物の環には、同じ元素の原子が含まれています。
複素環化合物: 複素環式化合物の環には、さまざまな元素の原子が含まれています。
構成
ホモサイクリック 化合物: 同素環化合物は、同じ元素の原子が互いに結合して環を形成しています。
複素環化合物: 複素環式化合物には、互いに結合して環を形成している少なくとも 2 つの異なる元素の原子が含まれています。
例
ホモサイクリック 化合物: 同素環化合物の例としては、ベンゼン、シクロヘキサン、トルエン、シクロヘキサノールなどがあります。
複素環化合物: 複素環式化合物の例には、ピラン (酸素を含む)、アゾシン (炭素と窒素を含む)、チオカン (炭素と硫黄を含む) などがあります。
結論
複素環化合物と同素環化合物は、原子が互いに結合して囲まれた環状構造を形成している環構造で構成されています。同素環式化合物と複素環式化合物の主な違いは、同素環式化合物には同じ元素の原子でできた環が含まれるのに対し、複素環式化合物には異なる元素の原子でできた環が含まれることです。
参照:
1. デニスコ、オルガ V.、アラン ロイ カトリツキー。 「複素環化合物」ブリタニカ百科事典、ブリタニカ百科事典、2014 年 12 月 8 日、こちらから入手可能。
2. 「複素環化合物」ウィキペディア、ウィキメディア財団、2018 年 1 月 19 日、こちらから入手可能。
3. 「環状化合物」ウィキペディア、ウィキメディア財団、2018 年 1 月 19 日、こちらから入手可能。
画像提供:
1.「最初の4つのシクロアルカン」Pete Davis著 - Commons Wikimedia経由の自作(パブリックドメイン)
2. 「ヘテロサイクル サンプル」Peter Davis 著 – Commons Wikimedia 経由の自身の作品 (パブリック ドメイン)
