วิธีนับสเตอริโอไอโซเมอร์: กฎ 2ⁿ สารประกอบมีโซ อิแนนทิโอเมอร์ และไดแอสเทอริโอเมอร์

เผยแพร่: 19 ต.ค. 2026 · ผู้เขียน: Scidart Academy · เวลาอ่าน: ~7 นาที
สูตรโครงสร้างแบบเส้นของกรดทาร์ทาริก กรดไดคาร์บอกซิลิกสี่คาร์บอนที่มีศูนย์สเตอริโอซึ่งมีหมู่ OH สองตำแหน่ง
กรดทาร์ทาริกมีศูนย์สเตอริโอสองตำแหน่งแต่มีสเตอริโอไอโซเมอร์เพียงสามตัว เพราะหนึ่งตัวเป็นมีโซ

คำตอบสั้น ๆ: นับศูนย์สเตอริโอและพันธะคู่ที่เป็นสเตอริโอเจนิก (E/Z) ได้ n จำนวนสเตอริโอไอโซเมอร์สูงสุดคือ 2ⁿ ถ้าโมเลกุลมีสองครึ่งที่เหมือนกัน การจัดเรียงบางแบบเป็นมีโซ (อะไครัล มีระนาบกระจกภายใน) และนับเพียงครั้งเดียว จำนวนจริงจึงน้อยกว่า กรดทาร์ทาริก: n = 2, 2² = 4 แต่มีสเตอริโอไอโซเมอร์เพียง 3 ตัว กลูโคสสายเปิด: n = 4, 16 คู่ที่เป็นภาพสะท้อนในกระจกคืออิแนนทิโอเมอร์ คู่อื่นทั้งหมดคือไดแอสเทอริโอเมอร์ เครื่องมือแจกแจงสเตอริโอไอโซเมอร์ฟรีแสดงรายการและวาดทั้งหมดให้

นิยามสำคัญ

  • สเตอริโอไอโซเมอร์มีอะตอมเดียวกันเชื่อมต่อกันในลำดับเดียวกัน แต่จัดเรียงในที่ว่างต่างกัน
  • ศูนย์สเตอริโอ (ศูนย์ไครัล) มักเป็นคาร์บอนที่มีหมู่ต่างกันสี่หมู่ ระบุเป็น R หรือ S
  • พันธะคู่ที่เป็นสเตอริโอเจนิกมีหมู่ต่างกันสองหมู่บนคาร์บอนแต่ละตัว ระบุเป็น E หรือ Z
  • อิแนนทิโอเมอร์คือภาพสะท้อนในกระจกที่ซ้อนทับกันไม่ได้ ศูนย์สเตอริโอทุกตำแหน่งกลับข้าง
  • ไดแอสเทอริโอเมอร์คือสเตอริโอไอโซเมอร์ที่ไม่ใช่ภาพสะท้อนในกระจก ไอโซเมอร์ cis/trans เป็นไดแอสเทอริโอเมอร์
  • สารประกอบมีโซมีศูนย์สเตอริโอแต่เป็นอะไครัล เพราะมีระนาบกระจกภายใน

กฎ 2ⁿ และเมื่อใดที่กฎใช้ไม่ได้

องค์ประกอบสเตอริโอแต่ละตัวมีสองทางเลือก n องค์ประกอบจึงให้สเตอริโอไอโซเมอร์ได้มากที่สุด 2ⁿ ตัว กฎให้คำตอบที่แน่นอนเฉพาะเมื่อโมเลกุลไม่มีสมมาตร เมื่อสองครึ่งของโมเลกุลเหมือนกัน ให้ตรวจหา:

  • รูปมีโซ: (2R,3S) ในโมเลกุลสมมาตรเหมือนกับ (2S,3R) และเป็นภาพสะท้อนในกระจกของตัวเอง
  • การจัดเรียงที่เหมือนกัน: ในเฮกซา-2,4-ไดอีน (2E,4Z) เหมือนกับ (2Z,4E) จึงมี 3 ไอโซเมอร์แทน 4
  • ศูนย์ซูโดอสมมาตร: ในเพนเทน-2,3,4-ไตรออล C3 เป็นศูนย์สเตอริโอเฉพาะเมื่อ C2 และ C4 มีคอนฟิกูเรชันตรงข้ามกัน ระบุเป็น r หรือ s รวมทั้งหมด 4 ไม่ใช่ 8

ทางลัดสำหรับโซ่สมมาตรที่มีศูนย์สเตอริโอ n ตำแหน่ง: ถ้า n เป็นเลขคู่ จำนวนคือ 2ⁿ⁻¹ + 2^(n/2 − 1) ถ้า n เป็นเลขคี่ คือ 2ⁿ⁻¹ สำหรับกรดทาร์ทาริก (n = 2): 2 + 1 = 3

COOHCOOHHOH(R)HOH(R)(2R,3R) COOHCOOHHOH(S)HOH(S)(2S,3S) COOHCOOHHOH(R)HOH(S)มีโซ (2R,3S) อิแนนทิโอเมอร์ ระนาบกระจก
กรดทาร์ทาริกในภาพฉายฟิชเชอร์: คู่อิแนนทิโอเมอร์ (R,R)/(S,S) และรูปมีโซพร้อมระนาบกระจก

วิธีใช้เครื่องมือแจกแจงสเตอริโอไอโซเมอร์

  1. เปิดเครื่องมือแจกแจงสเตอริโอไอโซเมอร์
  2. วาดโมเลกุลในตัวแก้ไข หรือวาง SMILES ลงในกล่องแล้วกด Enter หรือกดตัวอย่าง เช่น กรดทาร์ทาริก, กลูโคส (สายเปิด) หรือ เฮกซา-2,4-ไดอีน กด หาสเตอริโอไอโซเมอร์ เพื่อรันอีกครั้ง
  3. อ่านจำนวน: จำนวนศูนย์สเตอริโอและพันธะ E/Z ขีดจำกัด 2ⁿ และจำนวนจริง
  4. ดูกลุ่ม: Enantiomer pairs (mirror images), Meso compounds และ Achiral stereoisomers (cis/trans, E/Z) แต่ละภาพมีป้าย R/S และ E/Z ของตัวเอง
  5. ใช้ตาราง How each pair is related เพื่อดูว่าคู่ใดเป็นอิแนนทิโอเมอร์และคู่ใดเป็นไดแอสเทอริโอเมอร์
  6. ถ้า SMILES ของคุณกำหนดศูนย์บางตำแหน่งด้วย @ หรือ @@ ไอโซเมอร์ที่ตรงกันจะถูกทำเครื่องหมาย your input กด เปิดใน MolDraw ใต้โครงสร้างใดก็ได้เพื่อแก้ไข

เครื่องมือลองทุกการจัดเรียงและเปรียบเทียบด้วยรหัสมาตรฐานที่คำนึงถึงสเตอริโอ จึงไม่นับโมเลกุลเดียวกันซ้ำ

ตัวอย่างโจทย์

1. บิวแทน-2-ออล: 2

C2 มี H, OH, CH₃ และ CH₂CH₃ ศูนย์สเตอริโอหนึ่งตำแหน่ง 2¹ = 2: (R) และ (S) เป็นคู่อิแนนทิโอเมอร์

2. 2,3-ไดโบรโมบิวเทน: 3

ศูนย์สเตอริโอสองตำแหน่งที่มีหมู่เหมือนกัน (2R,3R) และ (2S,3S) เป็นอิแนนทิโอเมอร์ (2R,3S) มีระนาบกระจก: มีโซ รวม 3

3. 2,3-ไดโบรโมเพนเทน: 4

ปลายทั้งสองต่างกัน (CH₃ และ CH₂CH₃) จึงไม่มีรูปมีโซ 2² = 4: อิแนนทิโอเมอร์สองคู่

4. กลูโคสสายเปิด: 16

C2, C3, C4 และ C5 เป็นศูนย์สเตอริโอ และปลาย (CHO และ CH₂OH) ต่างกัน 2⁴ = 16 อัลโดเฮกโซส: D 8 ตัวและ L 8 ตัว D-กลูโคสคือ (2R,3S,4R,5R)

5. 1,2-ไดเมทิลไซโคลเฮกเซน: 3

cis มีระนาบกระจก (มีโซ, (1R,2S)) trans เป็นไครัล: (1R,2R) และ (1S,2S) ในทางตรงข้าม 1,4-ไดเมทิลไซโคลเฮกเซนมีเพียง cis และ trans และไม่มีตัวใดเป็นไครัล

ตารางสรุป

โมเลกุลn2ⁿสเตอริโอไอโซเมอร์
บิวแทน-2-ออล122 (1 คู่)
กรดทาร์ทาริก243 (1 คู่ + มีโซ)
บิวเทน-2,3-ไดออล243 (1 คู่ + มีโซ)
2,3-ไดโบรโมเพนเทน244 (2 คู่)
ทรีโอนีน244 (2 คู่)
เฮกซา-2,4-ไดอีน243 (EE, ZZ, EZ)
เพนเทน-2,3,4-ไตรออล384 (มีโซ 2 + 1 คู่)
คาร์โวน122 (R และ S)
กลูโคส (สายเปิด)41616 (8 คู่)

ข้อผิดพลาดที่พบบ่อย

  • ตอบ 2ⁿ สำหรับโมเลกุลสมมาตรโดยไม่ตรวจหารูปมีโซ
  • ลืมว่าพันธะคู่ E/Z นับรวมใน n
  • นับ C=C ในวงขนาดเล็ก หรือคาร์บอน CH₂ หรือ C(CH₃)₂ เป็นสเตอริโอเจนิก
  • เรียก (2R,3S) และ (2S,3R) ว่าเป็นสองสารเมื่อโมเลกุลสมมาตร
  • คิดว่าไดแอสเทอริโอเมอร์ทุกตัวมีศูนย์สเตอริโอ cis- และ trans-บิวต์-2-อีนก็เป็นไดแอสเทอริโอเมอร์เช่นกัน
  • นับไนโตรเจนของเอมีนเป็นศูนย์สเตอริโอ ซึ่งกลับข้างเร็วเกินไป

เคล็ดลับการสอบ

  • JEE และ NEET: คำถาม "จำนวนสเตอริโอไอโซเมอร์ทั้งหมด" มักซ่อนรูปมีโซหรือพันธะ E/Z ไว้ ให้เขียนชุด R/S ทั้งหมดแล้วขีดฆ่าตัวที่ซ้ำ
  • AP และ A-level: ไอโซเมอร์เชิงแสงต้องมีศูนย์ไครัล สารประกอบมีโซไม่มีสมบัติทางแสงแม้จะมีศูนย์ไครัล
  • เคมีอินทรีย์ระดับมหาวิทยาลัย: ใช้หมู่จุดตัดสินความเป็นไครัล: โมเลกุลที่มีระนาบกระจก (σ) หรือจุดศูนย์กลางการผกผัน (i) เป็นอะไครัล เครื่องมือหาหมู่จุดแสดงองค์ประกอบเหล่านี้แบบ 3D
  • อิแนนทิโอเมอร์มีจุดหลอมเหลวและสเปกตรัม NMR เหมือนกัน แต่ไดแอสเทอริโอเมอร์ไม่เหมือน ไดแอสเทอริโอเมอร์จึงแยกได้ด้วยการตกผลึกหรือโครมาโทกราฟี

คำถามและคำตอบ

คำนวณจำนวนสเตอริโอไอโซเมอร์อย่างไร?

นับศูนย์สเตอริโอและพันธะคู่ที่เป็นสเตอริโอเจนิก (n) ค่าสูงสุดคือ 2^n ถ้าโมเลกุลมีสองครึ่งที่เหมือนกัน ให้ตัดรูปมีโซและการจัดเรียงที่เหมือนกันออกเพื่อให้ได้จำนวนจริง

กรดทาร์ทาริกมีสเตอริโอไอโซเมอร์กี่ตัว?

สามตัว: อิแนนทิโอเมอร์ (2R,3R) และ (2S,3S) และรูปมีโซ (2R,3S) กฎ 2^n ให้ 4 แต่ (2R,3S) และ (2S,3R) เป็นโมเลกุลเดียวกัน

สารประกอบมีโซคืออะไร?

โมเลกุลที่มีศูนย์สเตอริโอสองตำแหน่งขึ้นไปแต่เป็นอะไครัลเพราะมีระนาบกระจกภายใน เหมือนกับภาพสะท้อนในกระจกของตัวเองและไม่มีสมบัติทางแสง (optically inactive)

อิแนนทิโอเมอร์กับไดแอสเตอริโอเมอร์ต่างกันอย่างไร?

อิแนนทิโอเมอร์คือภาพสะท้อนในกระจกที่ซ้อนทับกันไม่ได้ ศูนย์สเตอริโอทุกตำแหน่งกลับข้าง ไดแอสเทอริโอเมอร์คือสเตอริโอไอโซเมอร์ที่ไม่ใช่ภาพสะท้อนในกระจก เช่น (2R,3R) และ (2R,3S)

กลูโคสมีสเตอริโอไอโซเมอร์กี่ตัว?

รูปสายเปิดมีศูนย์สเตอริโอสี่ตำแหน่งและไม่มีสมมาตร จึงได้ 2^4 = 16 ได้แก่อัลโดเฮกโซสแบบ D แปดตัวและแบบ L แปดตัว

พันธะคู่ E/Z นับรวมเมื่อใช้ 2^n หรือไม่

นับ พันธะคู่ที่มีหมู่ต่างกันสองหมู่บนคาร์บอนแต่ละตัวมีรูป E และ Z จึงนับเป็นหนึ่งองค์ประกอบสเตอริโอ เหมือนศูนย์สเตอริโอ

โมเลกุลเป็นไครัลได้โดยไม่มีศูนย์สเตอริโอหรือไม่

ได้ แอลลีนและไบแอริลบางชนิดเป็นไครัลเพราะมีแกนไครัล ไม่ใช่ศูนย์สเตอริโอ เพนตา-2,3-ไดอีนเป็นแอลลีนที่เป็นไครัล

เครื่องมือและคู่มือที่เกี่ยวข้อง

เครื่องมือที่เกี่ยวข้อง

คู่มือที่เกี่ยวข้อง

อัปเดตล่าสุด: