Stereochemie 7. Přednáška 7

Transkript

1 Stereochemie 7 Přednáška 7 1

2 ptická čistota p = [ ]poz [ ]max x 100 = ee = [R] - [S] [R] + [S] x 100 p optická čistota [R], [S] molární frakce R a S enantiomerů ee %R = ee + %S = ee %R = 2 (pro převládající enantiomer) %S = ee 2 ( pro menšinový enantiomer) důležitá pro sledování obsahu produktů při asymetrické syntéze problém, pokud *α+max není známo nebo rotace není lineárně závislá na koncentraci ( vodíkové vazby, ) 2

3 Zjišťování čistoty enantiomeru Krystalizace několikanásobná krystalizace a sledování konstantnosti b.t. a α ( nespolehlivé v případě racemických tuhých roztoků) Chromatografie Derivatizace vzorek převeden na diastereoizomerní směs reakcí s opt. čistým reagentem a použitím achirální stacionární fáze. je možno použít PLC nebo GC a) derivatizační činidlo musí být enant. čisté b) na koloně nesmí docházet k racemizaci c) dva diastereoizomery musí být dělitelné Použití chirální stacionární fáze není nutná derivatizace není nutná enant. čistota stac. fáze (stupeň separace se ale zvyšuje s rostoucí opt. čistotou stac. fáze). 3

4 NMR spektroskopie Použití diastereoizomerů Ph C + Ph C C 3 CCl Ph C C 3 C CPh C 3 C 3 C 3 Ph C C - velmi výhodné acylační činidlo možno použít 1, 13 C, 19 F NMR současně CF 3 - nepřítomnost α vodíku znemožňuje racemizaci - nutné, aby signály byly dobře oddělené a derivatizační činidlo čisté 4

5 Použití posunových činidel (shift reagents). tvoří diastereoizomerní komplexy s chirálním substrátem mající několik typů funkčních skupin a zároveň způsobují větší separaci chemických posunů diastereotopických skupin protonů enantiomerní čistota shift reagentu není nezbytná, nutná je ovšem kalibrace metody s racemickým materiálem. 5

6 Použití chirálních solvatačních činidel činidlo vytváří diastereoizomerní solváty díky solvent-solute interakcím používá se jako solvent, cosolvent, přídavek pevné látky pro alkoholy, aminy, sulfoxidy, fosfiny, aminoxidy, epoxidy se používají: C CF 3 CF 3 C S ( + - ) R C 3 F 3 C + C Ph vzniklé komplexy jsou nestálé, mnoho substrátu zůstává nekomplexováno F 3 C Ph C S Me R + F 3 C Ph C S R Me 6

7 Určování konfigurace dva diastereoizomery mají různou vzdálenost mezi stejnými skupinami různá relativní konfigurace dva enantiomery mají stejnou vzdálenost mezi stejnými skupinami, ale liší se uspořádáním v prostoru mají různou absolutní konfiguraci u achirálních sloučenin je dostačující k popisu molekuly relativní konfigurace u chirálních sloučenin je nutno rozlišit i konfiguraci absolutní Určení absolutní konfigurace 1. metody založené na rentgenové difrakci 2. metody založené na korelaci krystalů 7

8 Korelační metody pro přiřazení konfigurace Chemická korelace Metody při nichž nedochází k ataku na chirální centrum C N 2 C ox C C 2 N 2 C 2 C 2 (+)-isoserin (+)-glyceraldehyd NBr C Na/g C C 2 Br C 3 (-) - mléčná kyselina 8

9 Chemická korelace zahrnující diastereoizomery Freundenbergova chemická korelace 9

10 Chemická transformace zahrnující chirální centrum Cl C 3 NaN 3 C 3 N 3 2 /kat C 3 N 2 C 6 5 C 6 5 C 6 5 Me Pr C Et SCl 2 Me Pr C Et S Cl - Cl - S 2 Me Pr C Cl Et 10

11 Chemické transformace zahrnující předvídatelnou změnu symetrie C C C C C C C C C C 2 C C C C C C 2 + C C C C C C 2 C C C C C C + C C C C C C C C C C C C 2 C C C C C C 11

12 Metody založené na porovnání optické rotace Pravidlo vzdálenosti C 3 C 2 C 2 R R =, Cl, Br, I, N 2 C 3 C 2 R R =, Me, Et, Pr, But (+) (-) Pravidlo posunu C C 2 N C 3 C 3 (+)-mléčná kyselina (+)-alanin 12

13 Pravidlo optické superpozice +A -A -A +A R (C) 3 R (C) 3 R (C) 3 R (C) 3 C 2 +B C 2 C 2 -B C 2 13

14 Metoda založená na molekulární rotační diferenci Pro základní steroidní molekuly byla naměřena optická rotace: α-cholestan + 91 o, α-androstan + 5 o, α-pregnan +52 o β-cholestan + 97 o, β-androstan + 11 o, β-pregnan +58 o hydroxylová skupina v poloze 6, α orientace: + 55 o, orientace β: 50 o, dvojná vazba mezi atomy 2,3: o, mezi atomy 3,4 hodnotou o R R R + 91 o vypočteno: 243 o nalezeno: 248 o vypočteno: 214 o nalezeno: 211 o 14

15 Millsovo pravidlo pro epimerické 2-cyklohexen-1-oly 2 C C C 2 C C C S R R R S [M] D o R [M] D o 15

16 Metoda quasi-racemátů dvě strukturně podobné chirální molekuly opačné konfigurace někdy tvoří quasi-racemáty, které mohou být jednoduše charakterizované směsným bodem tání C C 2 C EtS S C C 2 C C S S Et C 2 C C S C 2 C k. jablečná (+)-C QR (+)-A QR (+)-B C R C 2 C C 2 C C S-R C 2 C Me C 2 C k. methyljantarová QR (+)A(+)B (+)B (-)A (+)-A (+)-B (-)-A 16

17 sloučeniny musí být chemicky velmi podobné nesmějí být příliš malé oba enantiomery alespoň jedné sloučeniny musí být dostupné metoda není použitelná, pokud (+)A(+)B i (+)A(-)B tvoří molekulární sloučeniny (zřídka) nebo jednoduchou směs (častěji) 17

18 Korelační metoda založená na NMR spektroskopii tvorba diastereoizomerních asociátů C C N F 3 C C S (-) S (+) C 2 5 C N 3 C CF 3 3 C C N C 2 CF