DL表記法

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出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2023/07/29 03:34 UTC 版)

適用法

基本的な原則

D-グリセルアルデヒド

IUPAC名	(R)-グリセルアルデヒド（許容慣用名） (R)-2,3-ジヒドロキシプロパナール（系統名）
分子式	C₃H₆O₃
分子量	90.0779
CAS登録番号	453-17-8
形状	無色固体
密度と相	1.455 g/cm³, 固体
融点	145 °C（ラセミ体）
沸点	140–150 °C/0.8 mmHg（ラセミ体）
SMILES	OCC(O)C=O

D/L表記法では、その分子をグリセルアルデヒドに対応させることで名づける。グリセルアルデヒドそのものがキラルであり、2つの光学異性体をD-とL-に呼び分けることができる。右図にD-体のグリセルアルデヒドを示す。L-体は-Hとヒドロキシ基(-OH)が、またはアルデヒド(-COH)とヒドロキシメチル基(-CH₂OH)が入れ替わったものである。

この表記法によりどちらの光学異性体であるかを一義的に表記できる。ただ、グリセルアルデヒドと良く似た小さな生体由来化合物の場合、この表記が容易であるとは限らない。グリセルアルデヒドは、特定の化学反応を用いれば、その立体配座（コンフォメーション）を変えることなく、広く用いられるキラル分子を生成することができる。これが、D/L表記法という命名法が用いられる歴史的経緯となった。例えば、アミノ酸(アミノ酸と糖類はD/L表記法が良く用いられる生体分子の代表例である)のアラニンは2つの光学異性体を持っており、それらはそれぞれがどちらのグリセルアルデヒド異性体に由来するかによって表記される。なお、グリシンはグリセルアルデヒドから派生するアミノ酸であるが、キラルではない（アキラルである）ため光学異性体を持たない。対して、アラニンはキラルなのである。

D/L表記法は、旋光性を示す(+)/(−)表記とは関係が無い。つまり、どちらの鏡像異性体（エナンチオマー）が右旋性で、どちらが左旋性であるかは全く表現していない。むしろ、D/L表記法は、その化合物の立体構造が、グリセルアルデヒドのどちらのエナンチオマーの立体構造と関連しているか、を表記しているのである。タンパク質のなかによく見られる19種あるL-アミノ酸のうち、9つは右旋性であるし（波長589nmにおいて）、D-フルクトースは“levulose”（果糖）の名のとおり、“levorotatory”（左旋性）である。

実は、グリセルアルデヒドの右旋性異性体は D-体である。これは幸運なことであった。というのも、このD/L表記法が確立された時代には、どちらの立体配置が右旋性かを知る方法が無かったからである。もし、この予想が間違っていたとしたら、今日のD/L表記は更に混乱を招くものとなっていたであろう。

アミノ酸における表記法

アミノ酸のD/L異性体は、グリセルアルデヒドのアルデヒド基 ${\ce {CHO}}$ をカルボキシ基 ${\ce {COOH}}$ に置換し、2位のヒドロキシ基 ${\ce {OH}}$ をアミノ基 ${\ce {NH2}}$ に置換するとセリンになることを踏まえて決定されている^[1]。

アミノ酸のD/L異性体の表記法は、"CORN"ルールに基づいて行うことができる。これは、キラル中心である炭素の周りに、

COOH, R, NH₂およびH(R:各種の炭化水素基)

がどのように配置しているかで判断する方法である。水素原子が奥側（向こう側）になるように見たとき、上記の官能基が炭素の周囲に時計回りに配置していればD-体で、反時計回りに配置していれば、L-体である。(例:L-アラニン)

グリセルアルデヒドを基準とするD/L命名法は混乱を招きやすく、多数の不斉点を持つ化合物には適用しにくい。しかしこの命名法が今でも生き残っている原因はアミノ酸、中でもシステインにある。現在多く使われるRS表記では、20種類のタンパク質を構成するアミノ酸のうちシステインだけが命名法の関係上R/Sが逆転してしまう（システイン以外ではRS表記の順位が ${\ce {NH2}}$ > ${\ce {COOH}}$ > ${\ce {R}}$ > ${\ce {H}}$ になるのに対し、システインは ${\ce {R=CH2SH}}$ であって硫黄原子が酸素原子よりも順位が高いため、 ${\ce {NH2}}$ > ${\ce {R}}$ > ${\ce {COOH}}$ > ${\ce {H}}$ となる^[1]）。このため混乱を招くとして、アミノ酸の立体配置表示には今でもD/L表記が主に使われている。