構造異性体

骨格の異性化

骨格異性体、または鎖異性体では、骨格の構成要素（通常は炭素）が並び替えられ、異なる構造を作る。ペンタンには3つの異性体がある。n-ペンタン（単に「ペンタン」と呼ばれることが多い）、イソペンタン（メチルブタン）、ネオペンタン（ジメチロールプロパン）である。

位置異性体

位置異性化では、官能基や他の置換基が親構造上の位置を変えます。下表では、水酸基がn-ペンタン鎖上の3つの異なる位置に留まり、3種類の化合物を作ることができる。

ベンゼン環の異なる部位に置換基を配置できるため、多くの芳香族異性体が存在する。フェノールやヒドロキシベンゼンは1つの異性体しか存在しないが、クレゾールやメチルフェノールはメチル基を環上の3つの位置に配置できるため、3つの異性体が存在する。キシレノールは水酸基が1つ、メチル基が2つあり、合計6つの異性体が存在する。

官能基の異性化

機能異性体は、構造異性体の一つである。機能異性体の2つの化合物は、分子式が同じ（各原子の数が同じ、例えばシクロヘキサン：C
₆H
₁₂と1-ヘキセン:C
₆H
₁₂).しかし、原子は他の方法で接続されているため、グループ分けが異なっている。このような原子の集まりを、官能基、官能基、あるいはモエティーと呼んでいる。別の言い方をすれば、分子式は同じだが官能基が異なる2つの化合物は、官能異性体である。

例えば、シクロヘキサンと1-ヘキセンの化学式は、C₆ H₁₂ 。シクロヘキサンはシクロアルカン、ヘキセン-1-エンはアルケンなので、官能基異性体と呼んでいます。

2つの分子が機能的異性体であるためには、主要な原子群が特定の方法で配置されている必要がある。有機化学の分野では、このような例がよく見られます。C₂ H₆ O は分子式の1つです。原子の並び方によって、ジメチルエーテル CH₃ -O-CH₃ またはエタノール CH₃ CH₂ -O-H という2つの異なる化合物を表すことができる。ジメチルエーテルとエタノールは官能異性体である。はエーテルである。炭素鎖-酸素-炭素鎖の官能基をエーテルと呼ぶ。もう一つはアルコールである。炭素鎖-酸素-水素の官能基はアルコールと呼ばれる。

官能基が同じでも位置が変われば、構造異性体は官能基異性体ではありません。1-プロパノールと2-プロパノールは構造異性体ですが、官能異性体ではありません。どちらもアルコールである。官能基（炭素鎖-O-H）は両者とも存在するが、同じではない。

化学者の中には、構造異性体と機能異性体という言葉を同じように使う人もいるが、すべての構造異性体が機能異性体であるわけではない。

化学の分野では、機能性異性体の同定は赤外分光法を用いて行われることが多い。赤外線は、主に分子振動に関連するエネルギーに対応します。アルコール官能基は、水素結合に起因するOH-ストレッチと呼ばれる非常に明瞭な振動を持っています。液体および固体状態のすべてのアルコールは、ある波長の赤外線を吸収する。

同じ官能基を持つ化合物は、その官能基に関連した振動のために、すべて特定の波長の赤外線を吸収する。実は、赤外線のスペクトルは2つの領域に分かれています。まず、官能基の領域と呼ばれる部分。ジメチルエーテルとエタノールの赤外スペクトルは、官能基の領域で似て非なるものになります。

赤外線スペクトルの第2部分はフィンガープリント領域と呼ばれ、分子の対称性によって許される運動の種類に関連し、結合エネルギーの影響を受けている。フィンガープリント領域は、個々の化合物に対してより特異的である。1-プロパノールと2-プロパノールは官能基領域では同じような赤外スペクトルを持っていますが、フィンガープリント領域では異なっています。

簡単に言うと、官能異性体は、アルコールとエーテルのように官能基が異なる構造異性体のことです。

異性体カウント

異性体の数え方の一例として、分子式 C₃ H₆ O で表される7つの構造異性体が存在し、それぞれ結合の連結性が異なり、常温で空気安定であることが分かっています。さらに2つの構造異性体はカルボニル異性体のエノール互変異性体であるが、これは安定ではない。