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異性体は、同一の式からなるが構造または空間配置が異なる。それらは自然界に存在しますが、経済的に重要な多種多様な有機分子のために有機化学 - 炭素化合物の研究 - に特別な興味をそそります。科学者達は、アルカンと呼ばれる有機直鎖状分子の異性体の数を数学的に導き出すことを試みてきたが、異性体の数と炭素の量との間に単純な関係は見いだされなかった。しかし、アルカン構造を断片に分解する計算プログラムは、より良い結果を得て作業するのがより簡単です。
異性体の種類
２種類の異性体は構造的および光学的である。構造異性体は、官能基と呼ばれる原子の異なる配置または原子の小さなクラスターを有する。これらの異性体は、分子の分岐と官能基の配置の違いから生じます。光学異性体、または立体異性体は構造的に同一であるが、原子および官能基の空間的幾何学的位置が異なる。光学異性体の例には、鏡像および反対方向に回転する分子が含まれる。
アルカンと出会う
アルカンは、炭素原子（Ｃ）および水素（Ｈ）の鎖であり、ｎ個の炭素原子ごとに２ｎ ＋ ２個の水素があるように配置されている。それらは主に天然ガスと原油から生じます。アルカン中の炭素は、各炭素がＣ − ＣまたはＣ − Ｈ結合によって他の４個の原子に結合する鎖を形成する。直鎖状または非環式アルカンは環を形成しない。最も単純なアルカンはメタン、CH 4です。炭素数４以上のものは構造異性体を形成していてもよく、炭素数７以上のものは光学異性体を形成していてもよい。いくつかの異性体は「立体的に不利」であり、それはそれらが安定に保つために多くのエネルギーを必要とするのでそれらの形成がありそうもないことを意味する。
異性体を数える
ケンブリッジ大学のRobert PatonとJonathan Goodmanは、IsoCountという無料のアプリケーションを提供しています。これは、任意の非環式アルカンの構造異性体と光学異性体の数を計算します。アルカンの炭素数を入力するだけで、プログラムは構造異性体と光学異性体の数を明らかにし、立体異性体としてどれだけの量が不利であるかを判断します。プログラムは、アルカンの部分を対話的に調べて異性体の量を導き出すアルゴリズムを使用します。たとえば、7と入力すると、プログラムはC 7 H 16アルカンに9つの構造異性体と2つの光学異性体があることを報告します。
不安定なアルカン
１６および１７個の炭素を有するアルカンは安定な化合物ではなくそして室温で急速に解離するであろう。 C17は存在せず、C16は非常に低い温度で急速に形成されるだけです。より大きな鎖のいくつかのアルカンも不安定である。 IsoCountプログラムは、結果を報告するときにカーボンフラグメントが不安定であると見なします。異性体数は炭素数と共に急速に増大する。 IsoCountの著者は、167-炭素アルカンの異性体が宇宙の粒子数を上回るだろうと推定しています。