chemfig反応機構サンプル:多段階の反応機構、巻き矢印、ラジカルの片羽矢印

公開:2026年10月17日 · 著者:Scidart Academy · 読了時間:約11分
暗いコードパネルに表示したchemfigの\chemmoveコードと、その横に3本の片羽矢印で描いた、塩素ラジカルがメタンから水素を引き抜く様子
MolDrawで描いてchemfigとしてエクスポートした、巻き矢印と片羽矢印を使う多段階反応とラジカル反応の反応機構。

要点:以下はchemfigで書いた5つの完全な反応機構です:1電子の片羽矢印で描いた2つのラジカル連鎖反応と、2電子の巻き矢印で描いた3つの極性反応機構です。それぞれダウンロードしてpdflatexでコンパイルできる.texファイルです(2回実行してください)。変更するには、ファイルをMolDrawのキャンバスに貼り付け、マウスで編集して、Download → chemfig (.tex)を選びます。

5つのサンプル

メタンのラジカル塩素化段階見出しの下に、開始、2つの成長段階、停止。ホモリシス、新しい結合で合わさる片羽矢印。radical-chlorination-of-methane.tex
HBrの逆マルコフニコフ付加4段階で表す過酸化物効果:過酸化物のホモリシス、臭素原子の生成、プロペンへの付加、Hの引き抜き。骨格式の炭素上のラジカルの点。anti-markovnikov-hbr-addition.tex
塩基触媒アルドール付加エノラートの生成(平衡)、C–C結合の形成、プロトン化。電荷やπ結合から出る矢印。base-catalysed-aldol-addition.tex
tert-ブタノールのE1脱水4行に折り返す1つのスキーム。各矢印の上に反応条件、カルボカチオン付き。e1-dehydration-of-tert-butanol.tex
ベンゼンの臭素化σ錯体を経る芳香族求電子置換反応。矢印の上に触媒。bromination-of-benzene.tex

以下の各段階は3つの部分からなります:chemfigのコード(Copyボタンを使用)、そのコードからpdflatexが生成するPDF、同じコードを貼り付けたときにMolDrawが描く図です。どちらの画像も表示したコードそのものから作られているので、貼り付けでPDFと同じレイアウト、間隔、巻き矢印が得られることを確認できます。

図ではなく化学を記述したい場合は、MolScriptで反応機構を書きましょう:化学種をSMILESで、巻き矢印を1本1行で記述します。MolDrawがレイアウトし、同じchemfigコードを出力することもできます。

chemfigでの巻き矢印の書き方

chemfigはTikZを使い、次の3つの部分で原子間に矢印を描きます:

  1. 両端に名前を付ける。原子の前、または結合のオプション内(-[@{b1}:0])に@{a1}を置いて名前を付けます。
  2. \chemmove内で描く。スキームの後で、\chemmove{ \draw[…] (a1) to[bend left=50] (a2); }により、一方の名前からもう一方へ矢印を描きます。
  3. 2回コンパイルする。chemfigは1回目の実行で名前付き原子の位置を保存し、2回目でそれを使います。

サンプルでは、MolDrawのキャンバス上の矢印の見た目に合わせた次のルールを使っています:

電子2個完全な矢じり:-{Stealth[length=4pt,inset=1.5pt]}。
電子1個矢じりの半分である片羽矢印:-{Straight Barb[left,length=4pt]}。[left]または[right]で、曲線の外側の返しだけを残します。
尾の始点電子を与える非共有電子対、負電荷、ラジカルの点、または結合の中央。[shift={(…em,…em)}]で、尾を原子の中心からその位置へ動かします。
頭の終点電子を受け取る原子のすぐ手前、または新しい結合ができる場合は2つの原子の間。
スケール\setchemfig{atom sep=2.5em, …}で結合の長さを設定します。em単位のすべてのshiftはこれを基準に測られるので、コードをコピーするときはこの行も残してください。
曲線bend left / bend rightと角度、深い曲線にはlooseness。角度は両端を結ぶ線に対する相対値なので、chemfigがキャンバスと異なる間隔でスキームを配置しても、曲線の形は保たれます。

5つのファイルはすべて同じ2行を読み込みます。コードを自分の文書にコピーする場合もこれが必要です:

\usepackage{chemfig}
\usetikzlibrary{arrows.meta,decorations.pathmorphing}

1. メタンのラジカル塩素化

ラジカル連鎖反応の定番の最初の例で、4段階からなります:

  • 開始:光がCl–Cl結合を均等に切断します(ホモリシス)。2本の片羽矢印が結合から出て、それぞれの塩素に向かいます。
  • 成長1:塩素原子がメタンから水素を引き抜きます。Cl•の電子1個とC–H結合の電子1個が新しいH–Cl結合をつくり、C–Hのもう1個の電子はメチルラジカルとして炭素に残ります。
  • 成長2:メチルラジカルがCl2から塩素原子を引き抜いてCl•を再生し、サイクルが再び始まります。
  • 停止:2つのラジカルが対をつくります。ここではCH3•とCl•です。
radical-chlorination-of-methane.texをダウンロード

各段階はそれぞれ独立した\schemestart … \schemestopです。停止段階は、手書きするのが最も難しい部分を示しています:つくる結合の中央で合わさる2本の片羽矢印です。

開始

\setchemfig{atom sep=2.5em, + sep left=0.7em, + sep right=0.7em, compound sep=4em, arrow offset=6pt}
\schemestart
  \chemfig{@{a1}Cl-[@{b1}:0]@{a2}Cl}
  \arrow{->[h$\nu$]}
  \chemfig{\charge{90=\.}{Cl}}
  \+
  \chemfig{\charge{90=\.}{Cl}}
\schemestop
\chemmove{
  \draw[-{Straight Barb[left,length=4pt]}]([shift={(0.25em,-0.27em)}]b1) to[bend left=77,looseness=1.4] ([shift={(0.23em,-0.63em)}]a1);
  \draw[-{Straight Barb[left,length=4pt]}]([shift={(-0.25em,0.27em)}]b1) to[bend left=77,looseness=1.4] ([shift={(-0.23em,0.63em)}]a2);
}
chemfig、pdflatexでコンパイル
メタンのラジカル塩素化、開始:このchemfigコードをpdflatexでコンパイルしたもの
MolDraw、同じコードを貼り付けた後
メタンのラジカル塩素化、開始:同じchemfigコードをMolDrawに貼り付けたもの。レイアウトも巻き矢印も同じ

成長1:水素の引き抜き

\setchemfig{atom sep=2.5em, + sep left=0.7em, + sep right=0.7em, compound sep=4em, arrow offset=6pt}
\schemestart
  \chemfig{@{a1}\charge{90=\.}{Cl}}
  \+
  \chemfig{@{a2}H-[@{b1}:0]@{a3}CH_3}
  \arrow{->}
  \chemfig{HCl}
  \+
  \chemfig{\charge{90=\.}{C}H_3}
\schemestop
\chemmove{
  \path (a2) -- (a1) coordinate[pos=0.5] (m1);
  \draw[-{Straight Barb[left,length=4pt]}]([shift={(0em,1.71em)}]a1) to[bend left=65,looseness=1.2] ([shift={(0em,1.64em)}]m1);
  \path (a2) -- (a1) coordinate[pos=0.5] (m2);
  \draw[-{Straight Barb[left,length=4pt]}]([shift={(0em,-0.33em)}]b1) to[bend left=57,looseness=1.1] ([shift={(0em,-1.64em)}]m2);
  \draw[-{Straight Barb[left,length=4pt]}]([shift={(-0.45em,0.33em)}]b1) to[bend left=65,looseness=1.2] ([shift={(-0.83em,0.78em)}]a3);
}
chemfig、pdflatexでコンパイル
メタンのラジカル塩素化、成長1:水素の引き抜き:このchemfigコードをpdflatexでコンパイルしたもの
MolDraw、同じコードを貼り付けた後
メタンのラジカル塩素化、成長1:水素の引き抜き:同じchemfigコードをMolDrawに貼り付けたもの。レイアウトも巻き矢印も同じ

成長2:塩素の移動

\setchemfig{atom sep=2.5em, + sep left=0.7em, + sep right=0.7em, compound sep=4em, arrow offset=6pt}
\schemestart
  \chemfig{@{a1}\charge{90=\.}{C}H_3}
  \+
  \chemfig{@{a2}Cl-[@{b1}:0]@{a3}Cl}
  \arrow{->}
  \chemfig{H_3C-[:0]Cl}
  \+
  \chemfig{\charge{90=\.}{Cl}}
\schemestop
\chemmove{
  \path (a2) -- (a1) coordinate[pos=0.5] (m1);
  \draw[-{Straight Barb[left,length=4pt]}]([shift={(-0.55em,1.36em)}]a1) to[bend left=57,looseness=1.1] ([shift={(0em,0.87em)}]m1);
  \path (a2) -- (a1) coordinate[pos=0.5] (m2);
  \draw[-{Straight Barb[left,length=4pt]}]([shift={(0em,-0.27em)}]b1) to[bend left=57,looseness=1.1] ([shift={(0em,-0.87em)}]m2);
  \draw[-{Straight Barb[left,length=4pt]}]([shift={(-0.45em,0.27em)}]b1) to[bend left=77,looseness=1.4] ([shift={(-0.23em,0.63em)}]a3);
}
chemfig、pdflatexでコンパイル
メタンのラジカル塩素化、成長2:塩素の移動:このchemfigコードをpdflatexでコンパイルしたもの
MolDraw、同じコードを貼り付けた後
メタンのラジカル塩素化、成長2:塩素の移動:同じchemfigコードをMolDrawに貼り付けたもの。レイアウトも巻き矢印も同じ

停止

\setchemfig{atom sep=2.5em, + sep left=0.7em, + sep right=0.7em, compound sep=4em, arrow offset=6pt}
\schemestart
  \chemfig{@{a1}\charge{90=\.}{C}H_3}
  \+
  \chemfig{@{a2}\charge{90=\.}{Cl}}
  \arrow{->}
  \chemfig{H_3C-[:0]Cl}
\schemestop
\chemmove{
  \path (a2) -- (a1) coordinate[pos=0.58] (m1);
  \draw[-{Straight Barb[left,length=4pt]}]([shift={(-0.55em,1.36em)}]a1) to[bend left=57,looseness=1.1] ([shift={(0em,0em)}]m1);
  \path (a1) -- (a2) coordinate[pos=0.5] (m2);
  \draw[-{Straight Barb[right,length=4pt]}]([shift={(0em,1.37em)}]a2) to[bend right=57,looseness=1.1] ([shift={(0em,1.31em)}]m2);
}
chemfig、pdflatexでコンパイル
メタンのラジカル塩素化、停止:このchemfigコードをpdflatexでコンパイルしたもの
MolDraw、同じコードを貼り付けた後
メタンのラジカル塩素化、停止:同じchemfigコードをMolDrawに貼り付けたもの。レイアウトも巻き矢印も同じ

停止段階のコードでは、\path … coordinateの行が2つのラジカルの間に点をつくります。この点は両者の距離の比で決まるので、+ sep leftや結合の長さを変えても、片羽矢印は隙間で合わさります。一方の原子からの固定のずれでは、間隔が変わった途端に隙間を外してしまいます。

ラジカルの点は\charge{90=\.}{Cl}で書きます:原子の上、90°の位置にある電子1個です。CH3•では、点はグループ全体ではなく炭素に付けます:\charge{90=\.}{C}H_3。

2. HBrの逆マルコフニコフ付加(過酸化物効果)

過酸化物が存在すると、HBrはプロペンに「逆向き」に付加し、臭素が末端の炭素に結合します。これは連鎖がBr•によって運ばれ、Br•がより安定な第二級ラジカルが残る位置に付加するからです。

  • 開始1:ジ-tert-ブチルペルオキシドが弱いO–O結合で開裂します。
  • 開始2:tert-ブトキシルラジカルがHBrからHを引き抜き、Br•を遊離させます。
  • 成長1:Br•がC=CのCH2末端に付加します。π電子の1個は新しいC–Br結合に使われ、もう1個は中央の炭素に残ります。
  • 成長2:その第二級ラジカルがHBrからHを引き抜いて1-ブロモプロパンを与え、再びBr•を生じます。
anti-markovnikov-hbr-addition.texをダウンロード

開始:過酸化物のホモリシス

\setchemfig{atom sep=2.5em, + sep left=0.7em, + sep right=0.7em, compound sep=4em, arrow offset=6pt}
\schemestart
  \chemfig{-[:23](-[:-69]@{a2}O-[@{b1}:-3]@{a1}O-[:-52](-[:43])(-[:-75])-[:-161])(-[:47])-[:133]}
  \arrow{->[h$\nu$ or $\Delta$]}[,1.3]
  \chemfig{\charge{90=\.}{O}-[:-12](-[:-36])(-[:82])-[:-122]}
  \+
  \chemfig{\charge{90=\.}{O}-[:-12](-[:-36])(-[:82])-[:-122]}
\schemestop
\chemmove{
  \draw[-{Straight Barb[left,length=4pt]}]([shift={(-0.24em,0.28em)}]b1) to[bend left=77,looseness=1.4] ([shift={(-0.23em,0.62em)}]a1);
  \draw[-{Straight Barb[left,length=4pt]}]([shift={(0.24em,-0.28em)}]b1) to[bend left=77,looseness=1.4] ([shift={(0.23em,-0.62em)}]a2);
}
chemfig、pdflatexでコンパイル
HBrの逆マルコフニコフ付加、開始:過酸化物のホモリシス:このchemfigコードをpdflatexでコンパイルしたもの
MolDraw、同じコードを貼り付けた後
HBrの逆マルコフニコフ付加、開始:過酸化物のホモリシス:同じchemfigコードをMolDrawに貼り付けたもの。レイアウトも巻き矢印も同じ

開始:臭素原子の生成

\setchemfig{atom sep=2.5em, + sep left=0.7em, + sep right=0.7em, compound sep=4em, arrow offset=6pt}
\schemestart
  \chemfig{@{a1}\charge{90=\.}{O}-[:-12](-[:-36])(-[:82]@{a3})-[:-122]}
  \+
  \chemfig{@{a2}H-[@{b1}:0,0.8]@{a4}Br}
  \arrow{->}
  \chemfig{HO-[:-12](-[:-36])(-[:82])-[:-122]}
  \+
  \chemfig{\charge{90=\.}{Br}}
\schemestop
\chemmove{
  \path (a2) -- (a3) coordinate[pos=0.7] (m1);
  \draw[-{Straight Barb[left,length=4pt]}]([shift={(0em,1.36em)}]a1) to[bend left=65,looseness=1.2] ([shift={(-0.08em,-0.19em)}]m1);
  \path (a2) -- (a1) coordinate[pos=0.5] (m2);
  \draw[-{Straight Barb[right,length=4pt]}]([shift={(0em,0.27em)}]b1) to[bend right=57,looseness=1.1] ([shift={(0em,0em)}]m2);
  \draw[-{Straight Barb[right,length=4pt]}]([shift={(-0.36em,-0.27em)}]b1) to[bend right=77,looseness=1.4] ([shift={(-0.11em,-0.63em)}]a4);
}
chemfig、pdflatexでコンパイル
HBrの逆マルコフニコフ付加、開始:臭素原子の生成:このchemfigコードをpdflatexでコンパイルしたもの
MolDraw、同じコードを貼り付けた後
HBrの逆マルコフニコフ付加、開始:臭素原子の生成:同じchemfigコードをMolDrawに貼り付けたもの。レイアウトも巻き矢印も同じ

成長1:Br•は置換基の少ない炭素に付加する

\setchemfig{atom sep=2.5em, + sep left=0.7em, + sep right=0.7em, compound sep=4em, arrow offset=6pt}
\schemestart
  \chemfig{@{a1}\charge{90=\.}{Br}}
  \+
  \chemfig{@{a2}=[@{b1}:0]@{a3}-[:-60]}
  \arrow{->}
  \chemfig{-[:0]\charge{90=\.}{}-[:-60]-[:0]Br}
\schemestop
\chemmove{
  \path (a2) -- (a1) coordinate[pos=0.5] (m1);
  \draw[-{Straight Barb[left,length=4pt]}]([shift={(0em,1.37em)}]a1) to[bend left=65,looseness=1.2] ([shift={(-0.12em,0.87em)}]m1);
  \path (a2) -- (a1) coordinate[pos=0.5] (m2);
  \draw[-{Straight Barb[right,length=4pt]}]([shift={(0em,0.48em)}]b1) to[bend right=57,looseness=1.1] ([shift={(-0.12em,0.87em)}]m2);
  \draw[-{Straight Barb[right,length=4pt]}]([shift={(-0.45em,-0.48em)}]b1) to[bend right=65,looseness=1.2] ([shift={(-0.44em,-0.53em)}]a3);
}
chemfig、pdflatexでコンパイル
HBrの逆マルコフニコフ付加、成長1:Br•は置換基の少ない炭素に付加する:このchemfigコードをpdflatexでコンパイルしたもの
MolDraw、同じコードを貼り付けた後
HBrの逆マルコフニコフ付加、成長1:Br•は置換基の少ない炭素に付加する:同じchemfigコードをMolDrawに貼り付けたもの。レイアウトも巻き矢印も同じ

成長2:HBrからの水素の引き抜き

\setchemfig{atom sep=2.5em, + sep left=0.7em, + sep right=0.7em, compound sep=4em, arrow offset=6pt}
\schemestart
  \chemfig{-[:0]@{a1}\charge{90=\.}{}-[:-60]-[:0]Br}
  \+
  \chemfig{@{a2}H-[@{b1}:0,0.8]@{a3}Br}
  \arrow{->}
  \chemfig{-[:0]-[:-60]-[:0]Br}
  \+
  \chemfig{\charge{90=\.}{Br}}
\schemestop
\chemmove{
  \path (a2) -- (a1) coordinate[pos=0.58] (m1);
  \draw[-{Straight Barb[left,length=4pt]}]([shift={(0em,1.36em)}]a1) to[bend left=57,looseness=1.1] ([shift={(0em,0em)}]m1);
  \path (a2) -- (a1) coordinate[pos=0.5] (m2);
  \draw[-{Straight Barb[right,length=4pt]}]([shift={(0em,0.27em)}]b1) to[bend right=57,looseness=1.1] ([shift={(0.05em,0.43em)}]m2);
  \draw[-{Straight Barb[right,length=4pt]}]([shift={(-0.36em,-0.27em)}]b1) to[bend right=77,looseness=1.4] ([shift={(-0.11em,-0.63em)}]a3);
}
chemfig、pdflatexでコンパイル
HBrの逆マルコフニコフ付加、成長2:HBrからの水素の引き抜き:このchemfigコードをpdflatexでコンパイルしたもの
MolDraw、同じコードを貼り付けた後
HBrの逆マルコフニコフ付加、成長2:HBrからの水素の引き抜き:同じchemfigコードをMolDrawに貼り付けたもの。レイアウトも巻き矢印も同じ

成長2のラジカルは骨格式の炭素上にあり、点を付ける文字がありません。chemfigでは\charge{90=\.}{}でこれを扱います:空の原子に\chargeを使うので、結合は頂点で交わったままです。

片羽矢印は点だけでなく結合からも始められます。成長1では、矢印は=[@{b3}:0]で名前を付けたC=C結合から始まります。

3. 塩基触媒アルドール付加

2電子の矢印を使う極性反応機構で、3段階からなります:

  1. 水酸化物イオンがアセトンのα水素を引き抜き、エノラートを生じます。この段階は平衡です(\arrow{<=>})。
  2. エノラートの炭素がアセトアルデヒドのカルボニル炭素を攻撃し、C=Oのπ電子が酸素に移ります。
  3. アルコキシドが水からプロトンを受け取り、β-ヒドロキシケトンと水酸化物イオンが再び生じます。
base-catalysed-aldol-addition.texをダウンロード

1. エノラートの生成

\setchemfig{atom sep=2.5em, + sep left=0.7em, + sep right=0.7em, compound sep=4em, arrow offset=6pt}
\schemestart
  \chemfig{@{a1}HO^{-}}
  \+
  \chemfig{-[:0](-[:-60]@{a3}-[@{b1}:0,0.8]@{a2}H)=[:60]O}
  \arrow{<=>}
  \chemfig{-[:0](-[:-60]\charge{300:4pt=$\scriptstyle-$}{})=[:60]O}
  \+
  \chemfig{H_2O}
\schemestop
\chemmove{
  \draw[-{Stealth[length=4pt,inset=1.5pt]}]([shift={(1.88em,0em)}]a1) to[bend right=47] ([shift={(-0.69em,-0.4em)}]a2);
  \draw[-{Stealth[length=4pt,inset=1.5pt]}]([shift={(0.2em,0.27em)}]b1) to[bend right=65,looseness=1.2] ([shift={(0.17em,0.47em)}]a3);
}
chemfig、pdflatexでコンパイル
塩基触媒アルドール付加、1. エノラートの生成:このchemfigコードをpdflatexでコンパイルしたもの
MolDraw、同じコードを貼り付けた後
塩基触媒アルドール付加、1. エノラートの生成:同じchemfigコードをMolDrawに貼り付けたもの。レイアウトも巻き矢印も同じ

2. アルデヒドへの求核付加

\setchemfig{atom sep=2.5em, + sep left=0.7em, + sep right=0.7em, compound sep=4em, arrow offset=6pt}
\schemestart
  \chemfig{-[:0](-[:-60]@{a1}\charge{300:4pt=$\scriptstyle-$}{})=[:60]O}
  \+
  \chemfig{@{a3}O=[@{b1}:60]@{a2}-[:0]}
  \arrow{->}
  \chemfig{O=[:0](-[:-60])-[:60]-[:0](-[:60])-[:-60]O^{-}}
\schemestop
\chemmove{
  \draw[-{Stealth[length=4pt,inset=1.5pt]}]([shift={(0.39em,1.07em)}]a1) to[bend left=57,looseness=1.1] ([shift={(-0.65em,0.38em)}]a2);
  \draw[-{Stealth[length=4pt,inset=1.5pt]}]([shift={(0.64em,0.15em)}]b1) to[bend left=77,looseness=1.4] ([shift={(0.64em,0em)}]a3);
}
chemfig、pdflatexでコンパイル
塩基触媒アルドール付加、2. アルデヒドへの求核付加:このchemfigコードをpdflatexでコンパイルしたもの
MolDraw、同じコードを貼り付けた後
塩基触媒アルドール付加、2. アルデヒドへの求核付加:同じchemfigコードをMolDrawに貼り付けたもの。レイアウトも巻き矢印も同じ

3. アルコキシドのプロトン化

\setchemfig{atom sep=2.5em, + sep left=0.7em, + sep right=0.7em, compound sep=4em, arrow offset=6pt}
\schemestart
  \chemfig{O=[:0](-[:-60])-[:60]-[:0](-[:60])-[:-60]@{a1}O^{-}}
  \+
  \chemfig{@{a3}HO-[@{b1}:90,0.8,2]@{a2}H}
  \arrow{->}
  \chemfig{O=[:0](-[:-60])-[:60]-[:0](-[:60])-[:-60]OH}
  \+
  \chemfig{HO^{-}}
\schemestop
\chemmove{
  \draw[-{Stealth[length=4pt,inset=1.5pt]}]([shift={(0.62em,1.07em)}]a1) to[bend left=40] ([shift={(-0.72em,0.26em)}]a2);
  \draw[-{Stealth[length=4pt,inset=1.5pt]}]([shift={(0.27em,0.36em)}]b1) to[bend left=77,looseness=1.4] ([shift={(1.01em,0.11em)}]a3);
}
chemfig、pdflatexでコンパイル
塩基触媒アルドール付加、3. アルコキシドのプロトン化:このchemfigコードをpdflatexでコンパイルしたもの
MolDraw、同じコードを貼り付けた後
塩基触媒アルドール付加、3. アルコキシドのプロトン化:同じchemfigコードをMolDrawに貼り付けたもの。レイアウトも巻き矢印も同じ

ここでの矢印はすべて完全な矢じりです。各段階には2本の矢印があります:1本は結合をつくり、もう1本は結合を切ってその電子を原子に移します。後者は結合(b1)から始まり、原子で終わります。

エノラートの負電荷は骨格式の炭素上にあります。サンプル2のラジカルと同じく空の原子に\chargeを使って書くので、「−」のラベルのまわりで結合が短く切られることはありません。

4. tert-ブタノールのE1脱水:複数行にわたる1つのスキーム

最初の3つのサンプルでは、各段階にそれぞれ見出しを付けました。多くの教科書のように、反応機構全体を新しい行に折り返す1つの連続したスキームとして描くこともできます:

  1. OH基がH3O+からプロトンを受け取ります。
  2. 水が脱離してtert-ブチルカチオンが生じます。これが律速段階です。
  3. 水がC+の隣の炭素からプロトンを引き抜き、C–Hの電子が2-メチルプロペンのC=C結合をつくります。
e1-dehydration-of-tert-butanol.texをダウンロード

chemfigでは各行が矢印から始まる別々のスキームなので、反応条件は対応する矢印と一緒に保たれます:

スキーム全体

\setchemfig{atom sep=2.5em, + sep left=0.7em, + sep right=0.7em, compound sep=4em, arrow offset=6pt}
{\centering \textbf{Acid-catalysed dehydration of tert-butanol (E1)}\par}
\par\bigskip
\vspace{0.9em}
\schemestart
  \chemfig{@{a1}H\charge{90=\:,-90=\:}{O}-[:-12](-[:-36])(-[:82])-[:-122]}
  \+
  \chemfig{@{a3}H_2O^{+}-[@{b1}:90,0.8,2]@{a2}H}
\schemestop
\par\bigskip
\schemestart
  \arrow{->[protonation]}[,1.6]
  \chemfig{@{a4}H_2O^{+}-[@{b2}:-12](-[:-36])(-[:82])-[:-122]}
  \+
  \chemfig{H_2O}
\schemestop
\par\bigskip
\schemestart
  \arrow{->[$-$H$_{2}$O][slow]}
  \chemfig{-[:0]\charge{120:4pt=$\scriptstyle+$}{}(-[@{b4}:-60]-[@{b3}:0,0.8]@{a6}H)-[:60]}
  \+
  \chemfig{@{a5}H_2\charge{90=\:,-90=\:}{O}}
\schemestop
\par\vspace{1.2em}
\par\bigskip
\schemestart
  \arrow{->[$-$H$^{+}$]}
  \chemfig{-[:0](=[:-60])-[:60]}
  \+
  \chemfig{H_3O^{+}}
\schemestop
\chemmove{
  \draw[-{Stealth[length=4pt,inset=1.5pt]}]([shift={(0.37em,1.21em)}]a1) to[bend left=40] ([shift={(-0.67em,0.56em)}]a2);
  \draw[-{Stealth[length=4pt,inset=1.5pt]}]([shift={(0.27em,0.36em)}]b1) to[bend left=77,looseness=1.4] ([shift={(1.19em,0.11em)}]a3);
  \draw[-{Stealth[length=4pt,inset=1.5pt]}]([shift={(0.19em,-0.31em)}]b2) to[bend left=77,looseness=1.4] ([shift={(0.66em,-0.63em)}]a4);
  \draw[-{Stealth[length=4pt,inset=1.5pt]}]([shift={(0.55em,-1.21em)}]a5) to[bend left=47] ([shift={(0.69em,-0.4em)}]a6);
  \draw[-{Stealth[length=4pt,inset=1.5pt]}]([shift={(0em,0.27em)}]b3) to[bend right=77,looseness=1.4] ([shift={(0.08em,0.33em)}]b4);
}
chemfig、pdflatexでコンパイル
tert-ブタノールのE1脱水、スキーム全体:このchemfigコードをpdflatexでコンパイルしたもの
MolDraw、同じコードを貼り付けた後
tert-ブタノールのE1脱水、スキーム全体:同じchemfigコードをMolDrawに貼り付けたもの。レイアウトも巻き矢印も同じ

まねする価値のある2つの細部:

  • [,1.6]で矢印を通常の1.6倍の長さにすると、protonationという語が次の構造にはみ出さずに矢印の上に収まります。
  • カルボカチオンは\charge{120:4pt=$\scriptstyle+$}{}です:結合の間の最も広い隙間で、頂点から4 ptの位置にある小さな「+」です。

5. ベンゼンの求電子臭素化

ベンゼンのπ電子が(FeBr3で活性化された)臭素を攻撃し、σ錯体を生じます。次に臭化物イオンがsp3炭素からプロトンを引き抜き、C–Hの電子が芳香環を再生します。

bromination-of-benzene.texをダウンロード

1. 臭素への攻撃(σ錯体)

\setchemfig{atom sep=2.5em, + sep left=0.7em, + sep right=0.7em, compound sep=4em, arrow offset=6pt}
\schemestart
  \chemfig{?[a]-[:90]=_[@{b1}:30]-[:-30]=_[:-90]-[:-150]?[a,{=_}]}
  \+
  \chemfig{@{a1}Br-[@{b2}:0]@{a2}Br}
  \arrow{->[FeBr$_{3}$]}[,1.1]
  \chemfig{?[a]=_[:90]-[:30](-[:90]Br)-[:-30]\charge{30:4pt=$\scriptstyle+$}{}-[:-90]=_[:-150]?[a]}
  \+
  \chemfig{Br^{-}}
\schemestop
\chemmove{
  \draw[-{Stealth[length=4pt,inset=1.5pt]}]([shift={(-0.13em,0.23em)}]b1) to[bend left=74,looseness=1.34] ([shift={(-0.13em,0.73em)}]a1);
  \draw[-{Stealth[length=4pt,inset=1.5pt]}]([shift={(-0.25em,-0.27em)}]b2) to[bend right=77,looseness=1.4] ([shift={(-0.23em,-0.63em)}]a2);
}
chemfig、pdflatexでコンパイル
ベンゼンの臭素化、1. 臭素への攻撃(σ錯体):このchemfigコードをpdflatexでコンパイルしたもの
MolDraw、同じコードを貼り付けた後
ベンゼンの臭素化、1. 臭素への攻撃(σ錯体):同じchemfigコードをMolDrawに貼り付けたもの。レイアウトも巻き矢印も同じ

2. H⁺の脱離で環が再生する

\setchemfig{atom sep=2.5em, + sep left=0.7em, + sep right=0.7em, compound sep=4em, arrow offset=6pt}
\schemestart
  \chemfig{?[a]=_[:90]-[:30](-[:90]Br)(-[@{b2}:-30]\charge{30:4pt=$\scriptstyle+$}{}-[:-90]=_[:-150]?[a])-[@{b1}:30,0.8]@{a2}H}
  \+
  \chemfig{@{a1}Br^{-}}
  \arrow{->}
  \chemfig{?[a]-[:90]=_[:30](-[:90]Br)-[:-30]=_[:-90]-[:-150]?[a,{=_}]}
  \+
  \chemfig{HBr}
\schemestop
\chemmove{
  \draw[-{Stealth[length=4pt,inset=1.5pt]}]([shift={(-1.55em,0em)}]a1) to[bend right=51] ([shift={(0.73em,0.13em)}]a2);
  \draw[-{Stealth[length=4pt,inset=1.5pt]}]([shift={(-0.04em,-0.33em)}]b1) to[bend left=51] ([shift={(0.51em,-0.02em)}]b2);
}
chemfig、pdflatexでコンパイル
ベンゼンの臭素化、2. H⁺の脱離で環が再生する:このchemfigコードをpdflatexでコンパイルしたもの
MolDraw、同じコードを貼り付けた後
ベンゼンの臭素化、2. H⁺の脱離で環が再生する:同じchemfigコードをMolDrawに貼り付けたもの。レイアウトも巻き矢印も同じ

環は*6(…)ではなく絶対結合角とフック(?[a])で書かれているので、各環はキャンバス上とまったく同じ向きになり、環のすべての結合に矢印用の@{…}名を付けられます。FeBr3の下付き文字はMolDrawではFeBr₃と入力し、FeBr$_{3}$としてエクスポートされます。

自分で反応機構をつくる

  1. MolDrawエディターで化学種と反応矢印を描くか、これらのファイルのいずれかから始めます:ファイルを開き、すべてをコピーして、Ctrl+Vでキャンバスに貼り付けます。
  2. 巻き矢印ツールを選びます。非共有電子対、電荷、ラジカルの点、結合から、電子を受け取る原子や結合までドラッグします。1電子の段階では、矢印のオプションでFishhook (1e⁻)を選びます。
  3. テキストツールで、各行の上に段階の見出しを追加します。
  4. Download → chemfig (.tex)を選ぶか、自分の文書にコードを貼り付けるならCopy as chemfig (LaTeX)を選びます。
  5. 2回コンパイルします。

エディターのAIアシスタントに頼むこともできます。例えば:「トルエンのベンジル位のラジカル臭素化を、片羽矢印を使って、開始・成長・停止を見出しの下に描いて。」アシスタントがキャンバスに各段階を描き、同じ方法でエクスポートできます。

chemfigを貼り付けて戻すと、MolDrawは各\chemmove矢印がどの原子や結合から始まりどこで終わるか、完全な矢じりか片羽矢印か、bendがどちら側に曲がり、曲線がどれくらい深いかを読み取ります。2つの原子の間の\path … coordinateの点で終わる矢印の頭は結合をつくる矢印になるので、片羽矢印は再び隙間で合わさります。間隔は\setchemfig(atom sep、compound sep、+ sep left/right、arrow offset)から取られ、文字と線はchemfigの細い線幅でLaTeX風のセリフ体で描かれます。それでもMolDrawは各矢印を独自のルールに合わせるので、手書きの\drawが完璧である必要はありません。

エクスポートしたコードを手で調整する

  • 曲線を浅く、または深く:bendの角度を変える(57の代わりにbend left=40)か、loosenessを削除します。
  • 曲線を反対側に:bend leftとbend rightを入れ替えます。片羽矢印では、返しが外側に残るよう、矢じりの[left]と[right]も入れ替えます。
  • 尾や頭を動かす:em単位のshiftを編集します。(0em,1em)は原子の中心から1 em上です。
  • 片羽矢印が合わさる位置:pos=0.58を変更します。0.5は2つの原子のちょうど中間です。
  • 行の上の余白:各スキームの前の\vspace{…em}は、上向きに弧を描く矢印のための余白です。矢印が見出しに触れる場合は大きくします。

よくある質問

chemfigで片羽矢印を描くには?

両端に@{…}で名前を付け、\chemmove内で片側だけの矢じりを使って矢印を描きます:\draw[-{Straight Barb[left,length=4pt]}] (a1) to[bend left=50] (a2); 返しが曲線の外側に来るよう[left]または[right]を使います。TikZライブラリarrows.metaを読み込んでください。

2本の片羽矢印を新しい結合の中央で合わせるには?

\chemmove内で\path (a1) -- (a2) coordinate[pos=0.5] (m1);として2つの原子の間に点をつくり、両方の片羽矢印を(m1)で終わらせます。chemfigがスキームの間隔をどう取っても、この点は原子と一緒に動きます。

chemfigで骨格式の炭素にラジカルの点を付けるには?

空の原子に\chargeを使います:\charge{90=\.}{}。結合は頂点で交わったままで、点はその上に置かれます。ラベル付きの原子なら\charge{90=\.}{Cl}と書きます。

PDFで巻き矢印の位置がずれるのはなぜですか?

\chemmoveはLaTeXの1回目の実行で保存された位置を使います。ファイルをもう一度コンパイルしてください。

これらのサンプルを編集できますか?

はい。.texファイルを開いて内容をコピーし、MolDrawのキャンバスに貼り付けます。マウスで構造式や矢印を変更してから、もう一度chemfig (.tex)でダウンロードします。

サンプルは自由に使えますか?

はい。ノート、演習問題、学位論文、論文にお使いください。

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