研伸館・化学科の古谷勇馬です。先週の森上総先ジスルフィド結合が形成されます。還元処理した生からの問題はいかがだったでしょうか。それでは、毛髪を好きな形に整えて、酸化剤を処理すること解答および解説です。

でその形が維持できます。これがパーマの原理です。
なお、チオール基をもつ化合物は体内でも還元【解答および解説】剤としてはたらき、活性酸素の除去に寄与してい問1
ウ 酸化ることが知られています。京大でも出題されたグエ ジスルフィド結合

オ システインルタチオンはその一つですね。

カ 硫黄

ク エボナイト

ア 爪

イ 還元

キ 加熱

ジスルフィド結合はゴムにも見られます。天然---------------------------------------------------------------------

ゴムはイソプレンが付加重合したポリイソプレン

最初からかなり難しい問題で、受験生を怯ませからなりますが、ポリイソプレン鎖の間にはファるには最適の問題ではないでしょうか。知識問題

ンデルワールス力しかはたらいていないので、弾なので知らないと手も足も出ない問題で、アはな性が弱く、ゴムとしては使いものになりません。

かなか答えられないのではないかと思います。しそこで、硫黄を加えて加熱処理（加硫）すると、かし、問題が解けなくても、冷静に後の問題を解

ポリイソプレン鎖の間に硫黄の架橋構造（ジスルいていくということも実力の一つですよ。実際、フィド結合）が形成され、物理的強度や弾性が増後の問題はそこまで難しくはないですから。

します。加硫による物理的強度や弾性の向上については説明できるようにしておきましょう。

毛髪や爪はケラチンというタンパク質から構成

多量の硫黄で加硫を行うと、弾性が失われ、エされており、このケラチンにはシスチンが豊富にボナイトという樹脂状の物質になります。

含まれています。シスチンは 2 分子のシステインからなるアミノ酸で、次のような構造をしていま---------------------------------------------------------------------

す。

問 2ら。

H2N－CH－CH2－S－S－CH2－CH－NH2
COOH

COOH

共有結合間に生じる極性が打ち消されないか---------------------------------------------------------------------

毛髪を還元剤で処理すると、シスチンのジスル「極性が生じる」だけですと、字数が若干足りフィド結合が還元され、チオール基になります（チませんし、無極性分子である二酸化炭素の炭素原オール基は知識として特に覚えておく必要はあり子と酸素原子の共有結合に極性があることを考えません）。

ると、不十分なのではと思います。二酸化炭素は直線形なので、共有結合の極性が打ち消し合うのH2N－CH－CH2－S－S－CH2－CH－NH2COOH

COOH

H2N－CH－CH2－SH→COOHでしたね。水分子は折れ線形なので、共有結合の極性は互いに打ち消し合いません。尿素も構造をHS－CH2－CH－NH2＋COOH

考えると、明らかに極性は打ち消し合わないですよね。

硫黄原子の酸化数が減少し（－1 → －2）、還元されていることが分かるでしょう。

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これにより毛髪は軟化し、自由に形を整えやすくなります。
チオール基は還元性が強く、酸化剤により再び

1問5

問3---------------------------------------------------------------------＋δ

H2N－C－NH2(1)倍数比例の法則と混同しないようにしましょう。

O－δ

(2)

定比例の法則倍数比例の法則は例えば一酸化炭素と二酸化炭素

ウ＞イ＞ア＞エなど２種類の元素からなる複数の化合物において、---------------------------------------------------------------------

一定質量の一方の元素に結びついている他方の元

これは簡単でしょう。電気陰性度の差が大きい

素の質量比が一定になるという法則で、定比例のほど、極性が大きくなります。

法則は、単一の化合物における元素の組成比が一---------------------------------------------------------------------

定であるという法則です。尿素とオクタンの複合

問4体という、単一の化合物における元素の組成比に(1)水素結合ついて述べられているので、ここは定比例の法則(2)

イ、ウが正解です。

(3)

CH3－C

O ･･･ HO---------------------------------------------------------------------

C－CH3

問6

OH ･･･ O

親水性が失われ、疎水性をもつようになる。

ファンデルワールス力------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

オクタン、ヨウ素がそれぞれ無極性分子であり、水素結合に関する総合的な知識が問われていま極性による引力は生じないことが分かるので、ファンデルワールス力が正解となります。

す。なお、本文では尿素とオクタンについて述べられていますが、オクタンは無極性分子ですし、ところで、問題文にもあるように、デンプンの水素原子と結合しているのは炭素原子ですから、らせん構造にヨウ素分子が入り込むことにより、本文にある通り、オクタンと尿素が水素結合をす色を呈します。これがヨウ素デンプン反応です。

るとは考えられないでしょう。

ちなみに、デンプンには直鎖状の螺旋構造をもつちなみに、尿素と有機化合物の複合体の形成はアミロースと、分枝状の螺旋構造をもつアミロペ選択的に起こります。すなわち、鎖状で、かつ分クチンに分かれますが、アミロースはヨウ素デン枝が少ない有機化合物と複合体を形成しやすいのプン反応により青色を呈するのに対し、アミロペです。尿素分子が水素結合により螺旋状に連なり、クチンは赤紫色を呈します。アミロペクチンは分六角柱状の構造をとります。この柱の内部は空洞

枝している部分においては、螺旋構造を形成しなになっていて、直鎖炭化水素の分子が入れるだけいため、螺旋構造はアミロースよりも短くなりまの広さになっているので、直鎖炭化水素が選択的す。そのため、螺旋構造に取り込まれるヨウ素分にこの中に取り込まれるのです。この性質は身近子の数はアミロペクチンではアミロースよりも少にはほとんど応用されていませんが、例えば、空なくなり、これがアミロースとアミロペクチンで気中のエアロゾル中に含まれるアルカンを、尿素ヨウ素デンプン反応の色が異なる原因となります。と複合体を形成することで精製し、アルカンの水---------------------------------------------------------------------

素の同位体比を解析するなど、研究分野では利用されているようです。
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2

問7

で、クラウンエーテルは有機化合物の合成に応用

下図されています。その他に、イオンの分離などにも用いられています。
K+--------------------------------------------------------------------問8---------------------------------------------------------------------

(1)

配位結合

「色の原因となるもう一つのイオン」が過マン(2)テトラアンミン銅（Ⅱ）イオンはアンモニアやガン酸イオンなので、クラウンエーテルに取り込銅（Ⅱ）イオンにはないような新しい機能を有してまれるのはカリウムイオンであることが分かりまいないから。

すし、イオンの大きさを考えても、小さいカリウ---------------------------------------------------------------------

ムイオンの方がクラウンエーテルに取り込まれる

問題文の最後に述べられている超分子の定義をことは推察できるかと思います。クラウンエーテ読みとることがポイントです。「分子ではない銅

ル中の酸素原子には非共有電子対があるため、環（Ⅱ）イオンを含むから」とするのはクラウンエ内には陽イオンが取り込まれる、という考え方がーテルが超分子とされていることを考えると適切できれば素敵ですね。

ではないと思われます。

クラウンエーテルは 1967 年、Du Pont 社の---------------------------------------------------------------------Charles Pedersen によって発見されました。
しかし、この問題を初めて見たとき、知識偏重の問題で、彼は初めからクラウンエーテルを合成しようとし入試としてはどうなのかなと思いましたが、文章がていたわけではありませんでした。たまたまでき非常に面白く、知的好奇心を強く刺激させられまし

た副産物を調べることにより、クラウンエーテルた。入試問題の文章は知識がコンパクトに整理されの発見につながったのです（研究の世界で、本来ているものや、「論理的にこういう結論が導かれるのの目的とは異なる結果や、実験の失敗から大発見か！」あるいは「こういう化学現象があったのか！」に繋がるということは結構よくあります。これかと、読み物として面白いものが多いです。強者たるら研究に関わる皆様にはこのことを頭の片隅におもの、問題を解くだけではなく、問題を楽しむ姿勢いていただきたいと思います）。彼はこの発見で後も忘れないで欲しいものです。にノーベル化学賞を受賞しています。ちなみに、もうすぐ夏です。皆さんはどのような夏休みを過博士号を取得していないノーベル化学賞受賞者はごしますか？やらねばならないことはちゃんとやり、彼が世界で初めてです（ちなみに 2 番目は島津製

やりたいこともちゃんとやる。悔いのない夏休みに作所の田中耕一さんです）。

していただきたいと思います。そのためには夏休みに入る前に、何をやるべきかを残らず洗い出して計

クラウンエーテルには様々な種類があり、それ画を立てることが必要ですよ！

ぞれ穴の大きさが違うために選択的に取り込むイオンが異なります。さらに、様々な化学修飾によ【参考文献】

り、選択性を変えたり、光刺激をスイッチとして尿素付加化合物生成による直鎖炭化水素の分離

取り込むか否かを調節したりすることも可能にな

北海道大學工學部研究報告(40)125-137.っています。
問題文にもあるように、クラウンエーテルによhttp://www.org-chem.org/yuuki/crown/crown.html

りイオンを有機溶媒に溶解させることができるの

http://www.chem-station.com/yukitopics/crown.htm

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