型の説

型の説：有機化学構造論への道標

19世紀前半、有機化学は未解明な部分が多く、化合物の分類や構造の理解は大きな課題でした。そんな中、アンドレ・デュマらによって提唱された「型の説（Type theory）」は、有機化合物の分類と構造解明に大きく貢献した理論です。電気化学的二元論に対抗する形で登場したこの理論は、後にケクレによる原子価の理論へと発展し、現代有機化学の基礎を築きました。

デュマによる型の説

デュマは、酢酸とトリクロロ[[酢酸]]のように、置換反応によって誘導され、類似の性質を示す化合物を「同じ化学型」に分類しました。一方、組成式の一部が置換されても性質が異なる化合物は「同じ機械型」に分類しました。しかし、この分類法は、化学型に属する化合物が少なく、性質の類似性の基準が曖昧だったため、電気化学的二元論に代わる有効な分類法とはなりませんでした。デュマ初期は電気化学的二元論を支持していましたが、酢酸とトリクロロ[[酢酸]]の反応実験結果から、この理論を放棄、型の説を提唱するに至りました。

ジェラールによる型の説

デュマの弟子シャルル・ジェラールは、複分解反応 A-B + C-D → A-C + B-D から、物質は2つの残基の結合体であると仮定しました。彼は、デュマの分類法を発展させ、組成式が CH₂ ずつ異なる化合物群を「相同列」（現在の同族体）、組成式が異なるが性質が類似する化合物群を「同型列」、反応で誘導されるが性質が異なる化合物群を「異型列」と分類しました。しかし、この分類法も、それぞれの列の共通点と相違点を明確に説明できないという批判を受けました。ジェラールは、有機化合物を無機化合物の誘導体として捉え、水、塩化[[水素]]、アンモニアなどを基本型として、その水素をアルキル基やアシル基で置換した誘導体として有機化合物を分類しました。しかし、この分類法も、反応経路によっては同じ化合物が複数の型に分類される可能性があり、完全なものではありませんでした。ジェラールは、型は化合物の反応関係を示す分類であり、構造を示すものではないと考えていました。

ジェラールは、ウィリアムソンのアルコールのアルキル化実験や、自身のカルボン酸無水物の合成、ヴュルツによるアミンの合成、ホフマンによるアミン類の研究成果を踏まえ、有機化合物を水、塩化[[水素]]、アンモニアの水素をアルキル基やアシル基で置換した誘導体として分類する新たな型の説を提唱しました。しかし、この分類法でも、アセト[[アルデヒド]]やアセトンなどの化合物をうまく分類できませんでした。また、ウィリアムソンはジェラールの型の説を拡張し、「二重の水の型」を導入することで、硫酸を説明しました。オドリングはリン酸やチオ[[硫酸]]を型の説で説明し、多価の基の概念を導入しました。これにより、アルデヒドやケトンなどのヘテロ原子との多重結合を持つ化合物も分類できるようになりました。

構造論への発展

エドワード・フランクランドは有機金属化合物の研究から、原子の飽和能（原子価）の存在を指摘しました。ケクレは、型の説と原子価を結びつけることで、有機化合物の構造を説明する新たな理論を構築しました。彼は、型の中のアルキル基やアシル基は炭素同士の結合によって形成され、残りの原子価には水素原子が結合すると考えました。この考えは、現在の有機化学で用いられている構造論の基礎となりました。しかし、ケクレは、型の式が分子内の原子の配列を反映しているとは考えていませんでした。分子内の原子の配列と型の式を結びつけたのは、クーパーやブトレロフです。ケクレは、幾何異性体や鏡像異性体の問題が生じてから、この考えを受け入れるようになりました。一方、コルベは最後まで構造論に反対していましたが、彼の弟子たちは構造論へと転向し、有機化合物の構造に関する見解は統一されていきました。型の説は、ケクレによって原子価説として再構成され、現代有機化学の基礎を築きました。

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