1H NMRによる化学構造の推定 111回薬剤師国家試験問108の解説
111回薬剤師国家試験 問108
塩素 Cl2 と光を用いて（R）-2-クロロブタンの塩素化を行ったところ、
水素の1つが塩素に置換した生成物が数種類生じた。
その1 つが化合物Ａであり、1H NMR を測定したところ、
化学シフト（ppm，基準物質はテトラメチルシラン）、
分裂パターン（多重度）及びプロトン数について、以下のピークが観測された。
化合物Ａの化学構造として、最も適切なのはどれか。１つ選びなさい。
111回薬剤師国家試験 問108 解答解説
化合物Ａの化学構造として、最も適切なのは、
選択肢5です。
本問の塩素と光による反応はラジカル置換反応であり、
いずれかの炭素上の水素1個が塩素に置換されます。
本問では、塩素化によって得られた生成物Aの構造を、1H NMRの
・化学シフト
・プロトン数
・分裂パターン
から決定します。
提示された各ピークから構造を推測します。
1.6 ppm、二重線、プロトン数3のピーク
3Hなので、
メチル基 −CH3の水素だと考えられます。
二重線になるのは、隣の炭素に水素が1個あるためです。
したがって、
CH3−CH
という部分構造があると考えられます。
4.3 ppm、六重線、1H
1Hなので、
−CH− の水素だと考えられます。
化学シフトが4.3 ppmという比較的低磁場に現れていることから、
この水素が結合している炭素には、
電気陰性度の大きい塩素が結合していると考えられます。
つまり、 −CH(Cl)− です。
六重線になるのは、
両隣の炭素に合計5個の水素があるためです。
したがって、
CH3−CH(Cl)−CH2−
という部分構造があると考えられます。
3.7 ppm、三重線、2H
2Hなので、
メチレン基 CH2の水素だと考えられます。
化学シフトが3.7 ppmという比較的低磁場に現れていることから、
この水素が結合している炭素には、
電気陰性度の大きい塩素が結合していると考えられます。
つまり、 −CH2Cl です。
三重線になるのは、
隣の炭素に2個の水素があるためです。
したがって、末端に、
−CH2−CH2Cl
という構造があると考えられます。
2.1 ppm、四重線、2H
2Hなので、
メチレン基 CH2の水素だと考えられます。
三重線になるのは、
両隣の炭素に合計3個の水素があるためです。
よって、このピークは、
−CH(Cl)−CH2−CH2Cl
の中央のCH2のプロトンのものと考えられます。
化学シフトが2.1 ppmで、
通常のアルカンのCH2より低磁場側にあるのは、
両隣の炭素に結合する塩素の影響だと考えられます。
以上をつなげると、
CH3−CH(Cl)−CH2−CH2Cl
となります。
したがって、選択肢5が正解です。