環状構造
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2025/11/13 12:16 UTC 版)
環状構造（かんじょうこうぞう）は、分子内の原子が輪のような構造を形成している状態である。化学、特に有機化学において非常に重要で、その種類や性質によって化合物の安定性や反応性が大きく異なる。[1]
種類
環状構造は主に以下の2種類に分けられる。
- 炭素環式化合物
環を構成する原子が全て炭素原子である化合物。(炭素環式化合物の例:シクロプロパン、シクロヘキサン、ベンゼンなど。) [2]
環を構成する原子の中に、炭素以外の原子が1つ以上含まれている化合物であり、これらは生物学的に重要な分子（DNA、RNA、タンパク質など）の基本骨格となることが多い。(複素環式化合物の例:ピリジン、フラン、チオフェンなど。) [3]
環ひずみ
通常の鎖状炭化水素では、炭素原子の結合角は理想的な正四面体角（約 109.5°）に近くなろうとするが、小さな環では、原子が強制的に接近させられるため、この理想的な角度が保てず、分子内にひずみが生じる。
- シクロプロパン（三員環)
結合角が 60°となり、非常に大きなひずみを持つため不安定で反応性が高い。
- シクロブタン（四員環)
結合角が約 90°で、ひずみは残る。
結合角が 109.5°に非常に近くなる配座（後述）をとることができるため、ひずみがほぼなく非常に安定である。[4]
配座
特に六員環のシクロヘキサンは、環ひずみとねじれひずみを最小限にするために、様々な立体構造をとる。これを配座と言う。
- いす形（Chair Conformation)
最も安定な配座で、結合角が 109.5°に保たれる。置換基はアキシアル位（軸方向)とエクアトリアル位（赤道方向)の2種類に配置される。
- 舟形（Boat Conformation)
いす形よりもエネルギーが高く不安定な配座である。これは、フラッグポール相互作用と呼ばれる立体的な反発が生じるためである。[5]
シクロヘキサン環は、これらの配座の間で配座異性化(環反転)を起こし、より安定ないす形が優勢になる。[6]
脚注
環状構造
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2021/07/06 16:09 UTC 版)
単糖のほとんどは環状構造であり、水中では分子内ヘミアセタール、ヘミケタール構造を取りやすい。この時の各構造を特にそれぞれアルドース、ケトースと呼ぶ。この構造変化は平衡反応であり、平衡を通して起こる立体異性化を変旋光と呼ぶ。具体例はグルコースの項を参照。 単糖はヒドロキシ基を多数持っており、同じ化学式を持つものにおいても多数の異性体が存在する。これらの異性体は全く異なる性質を示す。デオキシリボース (C5H10O4) など一部の例外はあるが、概ね組成式 CnH2nOn で表され、n = 5 のものを五炭糖（ペントース、例：リボース、デオキシリボース）、n = 6 のものを六炭糖（ヘキソース、例：グルコース、フルクトース、ガラクトース）と分類する。
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