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接頭辞のオルト、メタ、およびパラは、ベンゼンに由来する二置換単環式芳香族化合物における 3 つの可能な置換パターンを表す古代の命名法を表しています。どの置換環炭素を親炭素とするかに関係なく、二置換は、最初の炭素に対して 2、3、または 4 位に置換基を持つ 3 つの異なる位置異性体のみを生じさせることができます。これらの各異性体は、それぞれオルト異性体、メタ異性体、パラ異性体と呼ばれます。
オルト置換パターン
接頭辞ortho- は、両方の置換基が互いに隣接している二置換のパターンを表すために使用されます。つまり、以下に示すように、ortho- は二置換芳香環の 1,2 置換パターンを表します。
オルト置換は、置換基の位置を示す接頭辞として使用される数字 1,2- を置換する記号 o- によって表すこともできます。後者は、国際純正応用化学連合 (IUPAC) が推奨する体系的な番号付けに対応しています。
オルト置換化合物の例
下の画像は、オルトまたは 1,2 置換を示す二置換ベンゼンの 3 つの例を示しています。すべての場合に見られるように、両方の置換基は隣接する炭素上にあります。最初の 2 つの例には、これらの芳香族誘導体が知られている一般的な名前が含まれており、いずれの場合も、オルト接頭辞 (またはその記号 o-) と IUPAC が推奨する番号付けの両方を使用して名前が示されています。
メタ置換パターン
接頭辞メタ-は、以下に示すように、置換基が 1 つの炭素で区切られている 1,3 置換を示します。
オルト置換の場合と同様に、メタ置換も文字 m- で表すことができ、IUPAC が推奨する番号付け 1,3 で表すこともできます。
メタ置換化合物の例
下の画像は、上に示したものと同じ化合物のメタ異性体を示しています。この場合、環置換基が 1 つの炭素によって分離されている 1,3 置換パターンを観察できます。繰り返しになりますが、一般的で体系的な名前は、接頭辞メタ– (またはその記号 m-) と IUPAC 推奨の番号付けの両方を使用して示されています。
–の置換パターン
接頭辞para – は、以下に示すように、置換基が環の反対の位置にある 1,4 置換パターンを示します。
以前と同様に、 の置換は、文字 p- だけでなく、IUPAC が推奨する番号付け 1,4 で表すこともできます。
パラ置換化合物の例
次の図は、前の 2 つの例で示したものと同じ化合物のパラ異性体を示しています。この場合、1,4 置換パターンは、環の反対側の置換基で観察できます。繰り返しになりますが、一般的で体系的な名前は、接頭辞 – (またはその記号 p-) と IUPAC 推奨の 1,4 番号付けの両方を使用して示されています。
接頭辞ortho-、meta- 、およびpara-の追加の使用法
記事の冒頭で述べたように、この接頭辞システムは主に二置換芳香族化合物の命名法で使用されます。しかし、相対位置システムであるため、目的の置換基に対するベンゼン環の 1 つまたは 2 つの炭素の位置を示すためにもよく使用されます。
これらの場合、接頭辞ortho-、meta-、およびpara- は、必ずしも環の絶対的な 1、2、1、3、および 1、4 の位置を示すのではなく、2、3 の両方の位置、および固有の 4 を示します。環上の特定の置換基または炭素に対して、あたかもその炭素が炭素 1 であるかのように (そうでない場合もありますが)。
この状況では、オルト、メタ、およびパラの位置は環上の相対位置を特定するためにのみ使用され、必ずしも置換基の実際の位置ではないため、化合物に 2 つの置換基があるかどうかは関係ありません。
オルソ、メタ、パラの追加適用例
活性化基とオルトパラディレクタ:ベンゼン環では、ヒドロキシル基やアミノ基などの特定の官能基が存在すると、これらの基に対して環の反対側の位置に隣接する炭素が活性化されます。求電子芳香族置換反応用試薬の追加。
これは、-OH 基を持つ芳香族化合物が求電子置換を受ける場合、オルト位にある炭素 (隣接する 2 つの炭素) とオルト位にある炭素で発生する可能性が高いことを意味します。 2つのメタ炭素よりも-OH基に関して。したがって、これらのタイプの置換基は、活性化剤 (反応をより速くするため) およびオルトパラ監督と呼ばれます。これは、反応が主にこれらの炭素に向けられるためです。
2 つ以上の置換基を持つ化合物: 3 つ以上の置換基を持つ環がある場合、接頭辞オルト、メタ、パラを使用して、他のものに対する相対位置を示すことができます。化合物をオルト、メタ、またはパラ異性体として命名することはできません (命名法では、これらの接頭辞は二置換環にのみ適用されるため)。たとえば、構造が下に示されている 2,4,6-トリニトロトルエンでは、すべてのニトロ基 (–NO 2) は互いにメタ位置にあります。また、そのうちの 2 つ (2 位と 6 位のもの) はメチル基に対してオルト位にあり、もう 1 つはパラ位 (炭素 4 のもの) にあると言えます。
接頭辞ortho-、meta-、para-の由来
接頭辞ortho-、meta- 、およびpara- はギリシャ語の接頭辞に由来します。Ortho-ギリシャ語のorthos -に由来し、正しいまたは正しいことを意味します。接頭辞のmeta- は、オルソ位置の次の位置であるため、次を意味します。最後に、ギリシャ語のpara- は、隣接、外側、または反対を意味します。この場合、最後の意味 (反対) が使用されています。なぜなら、これまで見てきたように、それはベンゼン環の反対側の炭素だからです。
これらの接頭辞は、もともと 1867 年に Wilhelm Körner によって有機化学に導入されましたが、今日与えられているものとは異なる意味を持ちます。王立化学会(王立英国化学会) がオルソ、メタ、パラのコンセンサスによって上記の置換を示すことを採用したのは1879 年のことでした。
かなり古い命名法システムであるにもかかわらず、IUPAC は今でもその使用を許可しています。ただし、特に複素環式芳香族化合物で発生する可能性があるあいまいさのため、お勧めしません。
接頭辞ortho-、meta-、およびpara-の制限
これは、水素原子の置換によってベンゼンから誘導された化合物にのみ適用できる相対配置システムです。そのため、ナフタレン、アントラセン、フェナントレンなどに由来する多環芳香族化合物には適用できません。
ピリジンの場合のように芳香族環が 6 員環であっても、オルト、メタ、パラという命名法を複素環式芳香族化合物に使用することはできません。この限定理由は、これらの場合、ヘテロ原子の存在により、置換基が結合できる異なる位置が互いに等しくないからである。
最後に、オルト、メタ、およびパラは、6 炭素環を持たない二置換芳香環の命名には使用できません。
参考文献
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Carey, F. (2021)。有機化学（第9版）。MCGRAW ヒル教育。
ベンゼンの命名。(2015 年 7 月 18 日)。https://chem.libretexts.org/@go/page/32469
«ortho»、«meta»、«para» の語源。(2016 年 10 月 17 日)。化学スタック交換。https://chemistry.stackexchange.com/questions/61153/origin-of-ortho-meta-para
