大問Ⅳ　アミノ酸とアスパルテームの構造決定有機化学・難易度 やや難　

37 ②（高く，有機溶媒より水）

　アミノ酸の結晶は分子内で −NH₃⁺ と −COO⁻ になった双性イオンがイオン結合で積み重なったイオン結晶である。イオン結合は分子間力より強いので，同程度の分子量のカルボン酸やアミンより融点が高い。

　また双性イオンは極性の大きい水に水和されやすく，無極性の有機溶媒には溶けにくい。

38 ①（タンパク質）

　酸や酵素で加水分解すると複数の α-アミノ酸を与えるのはタンパク質である。タンパク質は α-アミノ酸がペプチド結合でつながった高分子だからである。

39 ④（鏡像異性体）

　α-アミノ酸は −NH₂，−COOH，−H，側鎖 R が同一炭素に結合している。グリシンは R が H なので同じ原子・原子団が 2 つあり不斉炭素原子をもたないが，それ以外は 4 つが互いに異なり不斉炭素原子となる。

　不斉炭素原子をもつため，重ね合わせられない鏡像の関係にある鏡像異性体が存在する。

40 ⑤（ニンヒドリン）

　α-アミノ酸やタンパク質にニンヒドリン水溶液を加えて加熱すると，赤紫〜青紫色を呈する。これをニンヒドリン反応といい，遊離のアミノ基の検出に用いる。

41 ④（C₉H₁₁NO₂）

　原子数の比は C : H : N : O＝(65.4÷12.0) : (6.7÷1.00) : (8.5÷14.0) : (19.4÷16.0)＝5.45 : 6.7 : 0.607 : 1.21 ≒ 9 : 11 : 1 : 2 となる。

　組成式 C₉H₁₁NO₂ の式量は 165 で，加水分解前の X が C₁₄H₁₈N₂O₅（分子量 294）であることから，A の分子式はこの組成式そのもの C₉H₁₁NO₂ と決まる。

42 ⑤（HOOC−CH₂−CH(NH₂)−COOH）

　C はアルコールで，2 分子の脱水縮合で D になるから 2M_C−18.0＝M_D，かつ M_D＝1.44M_C である。この 2 式から M_C＝32（メタノール），M_D＝46（ジメチルエーテル）と決まる。

　X（C₁₄H₁₈N₂O₅）は 2 か所で加水分解されて A，B，C になるので，B の分子式は C₁₄H₁₈N₂O₅＋2H₂O から A（C₉H₁₁NO₂）と C（CH₄O）を除いた C₄H₇NO₄ である。

　選択肢のうち C₄H₇NO₄ で α-アミノ酸なのは HOOC−CH₂−CH(NH₂)−COOH（アスパラギン酸）だけである。

43 ③，44 ④（順不同）

　③ B は分子中にカルボキシ基を 2 個，アミノ基を 1 個もつので酸性アミノ酸であり，正しい。

　④ A（C₉H₁₁NO₂，フェニルアラニン）も B（アスパラギン酸）も，アミノ基の付いた炭素だけが不斉炭素原子で，ともに 1 個なので正しい。

　① は誤りで，酸性アミノ酸である B の等電点の方が小さい。② は誤りで，A は中性アミノ酸である。⑤⑥ はビウレット反応の記述だが，この反応はペプチド結合を 2 個以上もつトリペプチド以上で起こるので，単独のアミノ酸では起こらず誤りである。

45 ③，46 ⑥（順不同）

　③ C はメタノールで，熱した銅線に触れさせると酸化されてホルムアルデヒドになる。ホルムアルデヒドは刺激臭をもつ気体なので正しい。

　⑥ D はジメチルエーテルで，その構造異性体はエタノールである。エタノールはグルコースのアルコール発酵で得られるので正しい。

　② は誤りで，水素結合をするメタノール（沸点 65℃）の方がジメチルエーテル（沸点 −24℃）より沸点が高い。④ は誤りで，メタノールを酸化すると得られるのはホルムアルデヒドを経てギ酸である。⑤ は誤りで，ヨードホルム反応を示すのは CH₃CH(OH)− の構造をもつものであり，メタノールは示さない。① は誤りで，アセチルサリチル酸の加水分解で得られるのはサリチル酸と酢酸である。