【苦手な人が多い】薬剤師国家試験のSN反応とE反応　演習編

皆様勉強お疲れ様です😄いつもご覧いただきありがとうございます。

本日はSN反応とE反応の演習編です🤓

講義編では、反応の基本的な部分を整理しましたが、実際に問題を解きながら、その知識の整理や活用、プラスアルファで必要な事項を説明していきます🤨

ここ10年程度の過去問から、代表的な問題を取り上げて解説していきますね🤓

それでは始めましょう！

S_N反応

まずはSN反応から始めましょう🤓

第103回　問103

まずはこの問題から🤓かなり基本的な問題です🤔

SN1反応であることが記載されていますので、反応のポイントを思い出しながら選択肢を削っていきましょう🤨

とりあえず選択肢3～5は即答できますよね？

選択肢3は「誤」ですね🤓SN1反応の反応速度を決めるのは基質Aのみです。

選択肢4は「正」です🤓基質Aと求核剤である水が反応するんですよね♪

選択肢5は「正」です🤓SN1反応はカルボカチオン中間体を経由する反応でした！

とりあえず答えは出てますが、残りの選択肢も大事なので確認しておきましょう😄

選択肢１は命名の問題ですが、立体が入っているときは必ず立体確認してください🤓引っ掛けが多いです。

今回はS配置でした😄また、番号の振り方も間違ってますね。メチル基の番号が小さくなるように振ります。

よって、選択肢1は「誤」です🤨

続いて選択肢2ですが、少し言葉が難しいですね🤔

「光学的に純粋な～」とあります。これは簡単に言えば「立体が1種類だけ」ということです。

何を問われているか、反応を書いて確認しますね！

SN1反応はカルボカチオン中間体を経由するため、求核剤である水が表裏から反応するため2種類の化合物が生成します🤔

よって、光学的に純粋ではないので「誤」です🤓

いかがだったでしょうか🤔これは基本的な問題なので絶対正解したい内容です！

選択肢3～5のような内容は非常によく出題されるため、確実に正誤をつけたいです。

第99回　問103

続いてこちら🤓

ちょっと難しい問題ですが、頻出内容も多いですよ。

まず、置換反応であることはわかりますが、SN2反応かどうかが聞かれています。どうですか？

化合物Cに注目ですよ。ヨードメタンですね！“立体障害が少ない”基質です。てことはSN2に決まりです🤓

選択肢1は「正」です。

となると、選択肢2はもちろん「誤」となります。

ついでに選択肢5も見ておきますね🤓化合物DはSN1もSN2も起こしくい化合物でしたよね！なので「誤」です🤓

この問題が難しのは、選択肢3＆4です🤮

まずは選択肢3です。SN反応もE反応も基本的には脱離基にハロゲンが使われます。ただ、ハロゲン以外にも脱離基として用いられるものは多数あります。その代表例が選択肢3です。

脱離基というのは、外れた後に安定である必要があります🤓共鳴安定化を受けるから脱離基になりそうだな、と考えるしかないです🤨よって選択肢3は「正」です🤓

最後に選択肢4🤮これは難かしい・・・余裕あれば今後のために考え方を知っておくといいかも('Д')

まず、プロトン性極性溶媒とは、水やエタノールのことです。酸素などの電気陰性度の大きい原子に結合した水素を持った化合物です😐

答えは「誤」なのですが、何でダメなんでしょう？

SN2反応は、基質と求核剤2つに影響を受ける反応ですよね🤓プロトン性極性溶媒を使ってしまうと・・・

こんな感じです。説明できるようになっておけば完璧です☺

どうでしょうか🤓ちょっと難易度高いですが頻出の問も多いので、もう一度解きなおしておきましょう🤨

第104回　問104

お次はこちらです🤓出題のされ方が少し変わっていますが、SN反応の問題と気づけたら解けます。

まず、スタートの化合物はβ-ケトエステルで、α位の水素は比較的酸性度が高く、強塩基で引き抜かれます。

すると、求核剤が出現しますので、あとは脱離基（Br）が結合した化合物とのSN反応を考えるということです。

まず、選択肢1と2は「誤」であることは大丈夫でしょうか？SN反応が起こりにくい化合物でしたね😄

では残りの選択肢を1つずつ確認しましょう。

選択肢3はSN1もSN2も起こりそうですね🤔

選択肢4は3級の基質なので、SN1しか起こりそうにないですね🤔

選択肢5はちょっと特殊な構造です（4年制時代の古い国家試験で出題歴あり）。

1級なのでSN1は起こりにくい←これは普通の考え方

1級やけど、かさ高い構造を持つためSN2も起こりにくい←これは特殊

よって、SN1もSN2も起こりにくい構造です。

したがって、答えはSN1もSN2も起こりやすい選択肢3となります😄

※実際にSN1とSN2のどっちが優先して起こっているかは判断難しいです・・・求核剤の強さや濃度にも左右されるため、今回はそこまで判断できなくても解答できる内容になっていると思われます。

第105回　問103

SN反応ラストです🤓

またまた珍しい問題です🤔最近エネルギー図を用いた出題がちょくちょくありますね～

反応式からSN反応に関する問題とわかります。

この問題で大事なのはSN1とSN2の反応機構です😄

図Aは山が1つ、図Bは山が2つあります。この時点で、図AがSN2反応、図BがSN1反応と判断できますね😄

図に反応機構を入れるとこんな感じになります。

では選択肢を見ていきますね😄

選択肢1は「誤」ですね。最終生成物のエネルギーのほうが低いので、エネルギーが放出されます。よって発エルゴン反応です🔥

選択肢2は「誤」ですよ🤓SN1は単分子反応です！

選択肢3は「正」です🤓SN2反応なので、基質の立体障害が大きくなると反応が進みにくくなるということを言ってます🤨

選択肢4は「誤」ですね🤓山が高い部分が律速と考えても良いですし、SN1はカルボカチオン中間体が生成する段階が律速と考えてもOKです。

選択肢５は「誤」です🤓SN2反応では1種類の生成物になりますよね🤨ラセミ混合物（2種類生成）になる可能性があるのはSN1反応です！

これでSN反応の演習は終了です、お疲れさまでした！

似たような出題が多いことには気づいていただけたと思います。今後出題されたとしても、同様の選択肢が入ってくる可能性が高いため、過去問は何度も解いておきましょう😄

E反応

続いてE反応に入ります😄あと少しです一緒に頑張りましょう😄

シンやアンチの考え方についてはこちらもご覧ください😄

一般的にSN反応の問題より難易度は高いと思います🤨

第101回　問102

まずは1問目です🤓基本問題です😄

特に選択肢1～3は絶対に正誤がつけられるようにしましょうね🤨

選択肢1は「誤」です。E2反応はカルボカチオン中間体を経由しません！

選択肢2は「誤」です。アンチペリプラナーの関係になる立体配座から進行します。

選択肢3は「正」です。E2反応なので、基質と塩基の両方が反応速度に関与してました🤓

ここまではOKでしょうか？

残りの選択肢が、立体を絡めた生成物の構造を求める問題になります🤓

選択肢4はこんな感じです。

エナンチオマーを使っても、同じ生成物Bが主生成物となります。よって「誤」です🤓

選択肢5も念のため構造を書いて確認しておきましょう😄

生成物Bは4ザイツェフ則に従っていることがわかります。よって選択肢5は「正」です🤓

選択肢4と5が難しいのは、アンチペリプラナーの立体配座に書き換える必要がある部分ですね🤔

苦手な方はこちらの記事が参考になると思います🤨

第104回　問101

続いてはシクロヘキサン誘導体を用いた問題です😄頻出です🤨

内容は基本的ですが、シクロヘキサンに関する考え方を復習する必要があるので、不安な方はこちらの記事を参考にしてください🤓

順番に確認してみましょう🤔

選択肢1は「正」ですね🤓一番かさ高い置換基（イソプロピル基）がエクアトリアル位に結合しているため、安定でした:-P

選択肢2は「誤」です🤮シクロヘキサンの問題では一番重要です。E2反応はアンチペリプラナーの関係にある脱離基とHが脱離しました。シクロヘキサン誘導体の場合、脱離基が“アキシアル位”にある場合しか反応が進みません！よってⅠの構造は脱離基（Cl）がエクアトリアル位にあるためダメです🤮実際にはⅡの立体配座で進行します。

選択肢3は選択肢2と合わせて以下のように構造を書きながら解けるようにしておきましょう😄

よって、選択肢3は「誤」となります🤨アンチペリプラナーの関係で脱離を最初に考えて、さらに候補が2ケ所あればザイツェフ則に従います🤓

選択肢4は「誤」で、選択肢5は「正」ですね🤓これはもう大丈夫でしょう！ほんとうによく出る問いですよね🤔

第109回　問102

最後はこちらの問題です！ニューマン投影式を用いた出題は珍しいです🤔

ニューマン投影式って？？？という方は考え方をここで復習しておきましょう！

まずは即答できる選択肢を削りましょうか！

選択肢1と4は「誤」ですよね🤔E2反応の基本を確認しておきましょう！

次は選択肢3を見てみましょう。脱離基の話です。これはSN反応でも同じなので、SN反応の問題でも出る可能性ありますよ🤓

脱離基による反応速度への影響は、脱離基が外れた後の安定性に影響を受けます。

同族元素の場合、原子のサイズが安定性に影響を与えます。

よって、原子サイズの大きいBrのほうが脱離基としては外れやすいため、選択肢3は「正」となります🤓

ちなみに、これは酸性の強さがHI＞HBr＞HCl＞HFとなることと考え方は同じですね🤨

では残りの選択肢2と5について、構造を書きながら確認してみましょう🤨

まず選択肢2ですが、正解を出すのには必要ないですが、第101回の問102よりも考慮することが一つ増えてます。

単純にザイチェフ則だけを考えても、Cが生成しにくいことはわかるので、選択肢2の答えは「正」です🤓

ただ、AとBは何なのか？ということも今後のために確認しておきましょう。アンチペリプラナーの立体配座になった場合、ザイツェフ則に従うとXからはAが、YからはBが生成する可能性があります。この時、AとBはどちらが生成しやすいかというと、生成物が安定なAとなります。

これが選択肢5にも関わっております。

選択肢4の説明で、生成物Aのほうが安定だから生成しやすいとお伝えしましたが、生成物Bが生成する場合のニューマン投影式（Y）の立体配座が不安定（メチル基とエチル基の反発）だから、より安定な立体配座（X）から生成するAが主生成物と考えることもできます！

これは難易度高いです🤮選択肢5は「誤」です。

ちなみに、立体構造の書き方は位置関係が間違っていなければ色々な書き方がありますので、全く同じ構造を書く必要はないですよ！違う構造を書いて答えが出た方はたぶん間違ってはないと思います。

まとめ

皆様お疲れさまでした🤓

SN反応とE反応の代表的な問題を解説しました。一度解いたことがある方も、始めて解いた方も、学びがあれば幸いです🤓

この範囲は、大問で出題されることが多いです。似たような選択肢が多いため、確実に正誤をつけられる部分から攻めていきましょう🔥