鏡像異性体をつくりわける
袖岡 幹子

理化学研究所

ります。たとえば、同じ数の原子組成からなる分子でも、そのつながり方によってまった私たちの身の回りにあるさまざまなものや、く違う分子になります。このように同じ組成私たちの身体は、分子からできています。ひをもっていて構造が違う分子を異性体と呼とつ一 つの分 子 は、 炭 素 、 酸 素 、 窒 素 とび、いくつかの種類があります。たとえば、いった原子が結合してできていて、その結合炭素 7 個と水素 14 個からなる分子を考えての仕方の違いによっていろいろな性質が決まみます。図 1 に示すように、いくつものつな構造異性体（Constitutional Isomers）
異性体（Isomers）
立体異性体（Stereoisomers）

幾何異性体（Geometric Isomers）
ジアステレオ異性体（Diastereomers）
鏡像異性体（Enantiomers）

C7 H14C
H3C

CH3CCCHC
CH3C

H3CCH3構造異性体

CH3アキラル＝H

H3C（ E ）─体
幾何異性体 H3C H H

キラル

H CH3 H
C
H3CC
C
CH3

図164

異性体の分類（R ）（R ）H CH3H CH3ジアステレオ
H異性体
CH3H
H
C
C（S ）
C
C
C H（R ）C CH3H
H
C C
C C
H
H
H
H
H
H
H
H

CH3鏡像異性体＝（ Z ）─体

アキラル

（S ）
（S ）
H3C H
ジアステレオ H3C H
H（S ） 異性体
CH3H
H
C
CC
C （R ）CC CH3H
H
H
C C
C C
H
H
H
H
H
H
HH

H

キラリティー（掌性）（Chirality）

HO：鏡像異性体をもつキラル（Chiral）
アキラル（Achiral）：鏡像異性体をもたないCF

もとの形（実像）Br
不斉炭素鏡に映した形（鏡像）

一番小さい
小H OH

小一番小さいHO H

CCBr 大中 F

大 Br（ R ）─体（ S ）─体
鏡HO H

HCBr
図2F 中OH
CFFBr

鏡像異性体（Enantiomer）とは？（口絵カラー参照）

がり方が考えられます。直鎖状に炭素がつなと、やはり環の同じ側についている場合と反がって二重結合を一つもつもの、枝分かれし対側についている場合があります。このようたもの、環状になったものなどです。このよなタイプの異性体はジアステレオ異性体と呼うに、原子のつながり方が異なる異性体を構ばれています。

造異性体と呼びます。
さらに、同じ原子のつながり方をしていて残る鏡像異性体についてもう少し詳しくみてみましょう（図 2）。

も、そのつながり方に空間的な違いがある

炭素原子は一般的に手を 4 本もっていて、と、分子の性質は異なったものとなります。

4 つの原子と結合をつくることができますが、これを立体異性体と呼んでいますが、この立炭素原子に 4 つの異なる原子または原子団が体異性体には 3 つの種類があります。原子と結合する場合、その結合のしかたによって、原子の結合を考えた場合、単結合の周りは図 2 に示したように 2 つの違った分子になり回転できますが、 2 重結合の周りは回転できます。この 2 つの分子は、ちょうど右手と左ません。したがって、たとえば 2 重結合にメ手の関係のように、互いに鏡に映った形になチル基が 2 つついている場合を考えると、メりますが、重ね合わせることができません。

チル基が同じ側についている分子と反対側にこのような炭 素 原 子 のことを「 不 斉 炭 素ついている分子は互いにいったりきたりで（ chiral carbon）」と呼び、このような鏡に映きないため、違う性質を示します。このようした関 係 にある異 性 体 を、 鏡 像 異 性 体なタイプの異性体を幾何異性体と呼んでい（Enantiomer）と呼んでいます。そして、鏡像ます。

異性体が存在する分子をキラルな分子、存在また、単結合でつながった 5 員環の化合物しない分子（不斉炭素をもたない分子またはに 2 つのメチル基がついている場合を考える

不斉炭素をもっていても分子全体として鏡に鏡像異性体をつくりわける65

映した分子がもとの分子と重なる分子）を、がって大（ Br）中（ F）小（ OH）とたどると、アキラルな分子と呼んでいます。

時計回りに回ることになります。このような鏡像異性体の片方だけからなる化合物は光異性体を R 体と呼びます。もう一方の右側を回転させる性質をもっているため、光学異の分子は、大中小が左回りになり S 体と呼び性体という呼び方をすることもあります。鏡ます。

像異性体が光を回転させる方向はお互いに反対なので、両方の鏡像異性体が等量混ざっている場 合（ ラセミ体 という）は打 ち消 し

このように異性体にはいろいろな種類があ合って光を回転させる性質を示しません。こります。分子は、同じ分子組成であっても、れに対して、片方の鏡像異性体からなり、光それぞれの構造異性体のあいだでは、当然、を回転させる性質（旋光度という）を示す化

沸点や融点、極性などの物理的・化学的な合物は光学活性体と呼びます。

性質も違ってきますが、鏡像異性体に関して不斉炭素原子がどんな掌性（キラリティー）

は、先に述べた光を回転させる性質以外はをもつかを表現するとき、一方を（R ）─体、まったく同じです。しかし、生物に対する作もう一方を（S ）─体と呼びます。 たとえば、用はまったく違います。

図 2 に示した左側の分子の場合、炭素原子たとえば、植物がつくるカルボン（Carvone）上の 4 つの異なる置換基のうちの一番小さなという分子で考えてみます（図 3）。これは片もの（この場合は水素）を鏡からみて一番奥方の鏡像異性体（（R ）─体）は、スペアミントに置き、 残る 3 つの置換基の大きさにしたの香りとして、逆の鏡像異性体（（S ）─体）は鏡（ R ）─カルボン

スペアミントの香り

鏡OOO（ S ）─カルボンキャラウェイの香り（ウイキョウ）（ S ）─リモネン（ R ）─リモネン

レモンの香りオレンジの香り図 3 鏡 像 異 性 体 とにおい（ スペアミント、 キャラウェイ― 写 真 撮 影 ： 青 木 繁 伸（ 前 橋 市 ）http://aoki2.si.
gunma-u.ac.jp/BotanicalGarden/）（口絵カラー参照）

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という化合物も、一方はレモRンの香り、もう一方はオレンジの香りの成分です（図 3）。

OH
N

R H

H R

L-アミノ酸D-アミノ酸RN
HNH2OHNRO

たんぱく質

RH
NRHN

NH

R

われわれの身体をつくっているたんぱく質やDNA は キラル私たちの鼻のなかのにおい受O

O

また、リモネン（Limonene）

HOOC

Oとして私たちは感じます。

COOH

Oウェイ（ウイキョウ）の香り

H2N

たんぱく質

O

インド料理でよく使うキャラ

容体に、においのもととなるNN（S ）─サリドマイド
催奇形性としてその情報が伝わるわけです。微妙な違いですが、受O

O O

Oとによって、脳に特別な香り

NHN
HOO

低分子化合物が結合するこ（R ）─サリドマイド
催眠性医薬品などは鏡像異性体のつくりわけが必須

容体はこの 2 つの鏡像異性体をしっかりと区 別 していま

図4

鏡像異性体とアミノ酸、医薬品

す。 2 つの分子どうしが相互作用するとき、相手がアキラルな分子の場なかったため、（R ）─体と（S ）─体の等量の混合、その相互作用はどちらの鏡像異性体でも合物（ラセミ体）として合成され、そのまままったく同じですが、キラルな分子どうしの薬として使われていました。その結果、日本場合は、相性が違ってきます。

でも多くの妊婦が服用して奇形児が生まれ受容体は、不斉炭素をもつキラルな L 型のるという悲劇が起こりました。しかし、現アミノ酸がたくさんつながったたんぱく質か在この薬は、抗がん剤として再評価されていらできています（図 4）。したがって、受容体ます。

たんぱく質との相互作用は 2 つの鏡像異性体

その後の研究で、催眠作用が強いのはこののあいだでまったく違うものとなります。に薬の（R ）─体で、催奇形性が強いのは（S ）─体

おいの受容体に限らず、酵素も DNA も、私であるとの報告がなされています。ただし、たちの身体のなかで活躍している分子のほとこの分子は体内にはいってから（R ）─体が（S ）んどはキラルです。したがって、においに限─体に変化する現象も観察されているため、らず、生物活性を考える場合、鏡像異性体

この薬に関してだけいうと、（R ）─体だけを合の区別はとてもたいせつです。

成して薬にすれば奇形児は生まれなかったかは疑問です。しかし、身体に対するはたらきは鏡像異性体どうしでまったく違うというこ

1957 年に非常に有名なサリドマイドが睡眠とを多くの人が認識するきっかけとなりまし薬として発売されました（図 4）。当時は鏡像た。そのため、薬はラセミ体として開発する異性体が大事であることがあまり知られていのではなく、どちらか有用な鏡像異性体を単鏡像異性体をつくりわける

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