1

100

]

[

]

[

]

[

]

[

.

.

%

⋅

−

+

−

−

=

P

ent

P

P

ent

P

e

e

Nadmiar enancjomeryczny

wyrażany jest przez względny nadmiar jednego z enancjomerów w mieszaninie:

gdzie
P

, ent-P oznaczają enancjomery

100

]

[

]

[

.

.

%

⋅

=

u

enancjomer

mieszaniny

p

o

α

α

Czystość optyczna

[

α]

mieszaniny

– skręcalność badanej mieszaniny enancjomerów pomierzona przy długości fali

λ

[

α]

enancjomeru

– skręcalność enancjomeru optycznie czystego pomierzona przy długości fali

λ

nadmiar enancjomeryczny

czystość optyczna

=

wtedy i tylko wtedy, gdy

czystość optyczną wyznaczono dla związku rzeczywiście enancjomerycznie czystego

2

100

]

[

]

[

]

[

]

[

.

.

%

2

1

2

1

⋅

+

−

=

D

D

D

D

e

d

gdzie

D

1

, D

2

– związki diastereoizomeryczne

Nadmiar diastereoizomeryczny

stosuje się do określania produktu reakcji, której wynikiem jest
mieszanina diastereoizomerów

Czyste optycznie enancjomery możemy uzyskiwać na drodze:

™

pozyskania chiralnych surowców ze źródeł naturalnych

(uzależnione jest to od substancji występujących w przyrodzie i
możliwości ich pozyskania, czyli opłacalności procesu),

™

syntezy asymetrycznej (najczęściej wieloetapowa i dość

kosztowana np. ze względu na stosowanie chiralnych katalizatorów,
metoda w zasadzie ograniczona do skali laboratoryjnej),

™

rozdzielania mieszanin racemicznych (pracochłonna, lecz

najczęściej stosowana i relatywnie najtańsza metoda).

3

ROZDZIELANIE MIESZANIN RACEMICZNYCH NA ANTYPODY OPTYCZNE

Metody rozdzielania mieszanin racemicznych

™

BIOLOGICZNE

™

PRZEMIANY CHEMICZNE

™

CHEMICZNE

™

PROCESY FIZYCZNE

ROZDZIELANIE MIESZANIN RACEMICZNYCH NA ANTYPODY OPTYCZNE

KRYSTALIZACJA ENANCJOMERÓW Z ROZTWORU RACEMATU

rozdzielana mieszanina racemiczna musi być konglomeratem;
podczas krystalizacji oddzielnie wypadają enancjomorficzne
kryształy (najlepiej makroskopowej wielkości) obu
enancjomerów (–) i (+).

konglomeraty stanowią mniej niż 20% substancji racemicznych

pierwsze rozdzielenie – krystalizacja (+)- i (–)-winianu sodowo-amonowego
przez powolne zatężanie wodnego roztworu

4

ROZDZIELANIE MIESZANIN RACEMICZNYCH NA ANTYPODY OPTYCZNE

KRYSTALIZACJA PREFERENCYJNA

rozdzielana mieszanina racemiczna musi
być konglomeratem

separacja jest zapoczątkowywana przez zaszczepienie
nasyconego roztworu mieszaniny racemicznej niewielka ilością,
jednego z enancjomerów; w wyniku krystalizuje z roztworu tylko
jeden, ten zaszczepiony enancjomer.

rac

-ZWIĄZEK

11g

(–)-ZWIĄZEK

0.87g

PRZESĄCZ + 0.9g rac-ZWIĄZEK

(+)-ZWIĄZEK

0.9g

PRZESĄCZ + 0.9g rac-ZWIĄZEK

(–)-ZWIĄZEK

0.8g

PRZESĄCZ + 0.8g rac-ZWIĄZEK

itd

O

OH

ROZDZIELANIE MIESZANIN RACEMICZNYCH NA ANTYPODY OPTYCZNE

KRYSTALIZACJA PREFERENCYJNA

NH

2

NH

2

(> 76°C)

CHCO

2

H

NH

3

+

2

SO

4

-2

OH

O

NH

3

+

Cl

-

N

HN

(> 45°C)

(< 5°C)

1,1’-binaftyl

2,2’-diamino-1,1’-binaftyl

chlorowodorek histydyny

siarczan fenyloglicyny

5

ROZDZIELANIE MIESZANIN RACEMICZNYCH NA ANTYPODY OPTYCZNE

KRYSTALIZACJA Z UŻYCIEM CHIRALNEGO ROZPUSZCZALNIKA

Chiralność rozpuszczalnika może wpływać na szybkość krystalizacji zależnie
od stereospecyficzności i siły oddziaływania rozpuszczalnik – substrat.

Adsorpcja chiralnego rozpuszczalnika na powierzchni rosnących kryształów
jednego z enancjomerów jest przyczyną zablokowania ich dalszego wzrostu
i umożliwia krystalizację drugiego z enancjomerów.

najczęściej chiralny rozpuszczalnik sprzyja wzrostowi kryształów o
konfiguracji przeciwnej do zastosowanego rozpuszczalnika.

ROZDZIELANIE MIESZANIN RACEMICZNYCH NA ANTYPODY OPTYCZNE

TWORZENIE I SEPARACJA DIASTEROMERYCZNYCH POCHODNYCH

(±)-A + (-)-B

(+)-A (-)-B

(-)-A (-)-B

DIASTEREOIZOMERY:

różne właściwości fizyczne takie, jak:
temperatura topnienia/wrzenia,
rozpuszczalność, stabilność

Rodzaj utworzonego połączenia między związkami A i B w poszczególnych parach
diastereomerycznych zależy od natury oraz właściwości reagujących substratów:

™

wiązanie jonowe – sól diastereoizomeryczna

™

kowalencyjny kompleks z przeniesieniem ładunku

™

związek inkluzyjny

6

2(+)-B

(+)-W

× (+)-B

(–)-W

× (+)-B

(+)-W

× (+)-B

(–)-W

× (+)-B

(–)-W

(+)-W

(+)-W

2(+)-B

+

2(+)-B

(–)-W

+

rozdzielenie

N

N

OH

H

R

chinina, R = OCH

3

,

cynchonidyna, R = H,

Tworzenie diastereoizomerycznych soli

ETAP II – rozdzielenie diastereoizomerycznych soli

ETAP III –uwalnianie rozdzielanej substancji z
diastereoizomerycznej soli

ETAP I – tworzenie diastereoizomerycznych soli

Tworzenie diastereoizomerycznych soli

UWARUNKOWANIA:

1.

WYKORZYSTYWANA REAKCJA MUSI BYĆ ODWRACALNA

2.

ETAP ODZYSKIWANIA – NIE MOŻE PRZEBIEGAĆ Z RACEMIZACJĄ

3.

DUŻE RÓŻNICE W WŁAŚCIWOŚCIACH DIASTEREOIZOMERYCZNYCH SOLI

7

chinidyna, R = OCH

3

, (8R,9S)

cynchonina, R = H, (8R,9S)

chinina, R = OCH

3

, (8S,9R)

cynchonidyna, R = H, (8S,9R)

8

9

N

N

OH

H

R

9

8

N

N

H

R

HO

N

N

MeO

MeO

O

O

CH

3

OH

NHCH

3

brucyna, X = OMe
strychnina, X = H

efedryna

Do rozdzielania racemicznych kwasów używa się optycznie czynne zasady

NH

2

NH

2

NH

2

NHNH

2

O

HO

(S)−α-metylobenzyloamina

(S)−1(β-naftylo)etyloamina

hydrazyd

(S)−tyrozyny

czynniki o charakterze kwasowym stosowane do rozdzielania zasad:

NHCOCH

3

OH

O

(S )-N

-acetyloleucyna

SO

3

H O

kwas 10-kamforosulfonowy

O

CH

3

OH

O

kwas fenoksypropionowy

OH

O

OH

kwas migdalowy

CO

2

H

OH

H

H

O

H

CO

2

H

kwas winowy

O

O

P

O

OH

KWAS BINAFTYLOFOSFOROWY

O

O

O

COOH

O

C

O

H

2

KWAS (-)-DIIZOPROPYLIDENO-2-OKSO-L-GULONOWY

8

Tworzenie diastereoizomerycznych soli

rozdzielanie racemicznych aminokwasów możliwe jest na dwu drogach:

1.

transformacja aminokwasu w kwas przez ochronę grupy aminowej lub w zasadę przez
ochronę grupy karboksylowej; rozdzielanie klasyczną metodą z zastosowaniem
odpowiednio dobranej optycznie czynnej zasady lub optycznie czynnego kwasu

O

SO

3

H

HO

SO

3

H

KWAS CHOLESTENONOSULFONOWY

KWAS TERPENOSULFONOWY

2.

rozdzielaniu aminokwasów bez przekształcania ich w jakiekolwiek pochodne i na
bezpośrednim zastosowaniu dwóch czynników rozdzielających, zarówno kwasowego
jak i zasadowego

O

O

O

OR
OH

O

O

+ (+) - ROH

_

Tworzenie diastereoizomerycznych soli

rozdzielanie racemicznych ALKOHOLI możliwe jest poprzez:

1. tworzenie ftalanu odpowiedniego alkoholu, a następnie na rozdzieleniu tej
pochodnej standardowo na przykład z brucyną czy inną aminą

DLA SILNIE KWAŚNYCH ALKOHOLI

(+) - ROH

_

RO

-

RCl

BrCH

2

CO

2

Et

HOCH

2

CO

2

Et

ROCH

2

CO

2

Et

(+)-ROCH

2

CO

2

H

_

NH

2

(S)-(-)-AMFETAMINA

9

Tworzenie diastereoizomerycznych soli

2.

tworzenie diastereoizomerycznych pochodnych odpowiedniego alkoholu z:

™

optycznie czynnym kwasem – diastereoizomeryczne estry

COOH

OH

KWAS (S)-(+)-MIGDA£OWY

O

H

O

O

H

BEZWODNIK KWASU trans-1,2-CYKLO-
HEKSANODIKARBOKSYLOWEGO

NCO

H

3

C

H

(R)-1-(1-NAFTYLO)ETYLOIZOCYJANIAN

O

H

O

O

H

(+)-NOE-LACTOL (DIMER)

™

optycznie czynnym związkiem karbonylowym – diastereoizomeryczne acetale

™

optycznie czynnym izocyjanianem – diastereoizomeryczne karbaminiany (uretany)

Tworzenie diastereoizomerycznych soli

rozdzielanie racemicznych

ZWIĄZKÓW KARBONYLOWYCH

możliwe jest poprzez

ich transformację w N-podstawione iminopochodne

O

H

2

N

X

AH

N

X

AH

NH

2

NH

SO

3

H

NH

2

NH

CO

2

H

H

2

N

N
H

OH

O

O

H

2

N

O

OH

O

4-SUFOFENYLOHYDRAZYNA

KWAS HYDRAZYNOBENZOESOWY

MONOHYDRAZYD KWASU SZCZAWIOWEGO

KWAS AMINOOKSYOCTOWY

NH

2

+

H

2

SO

3

(+)

_

O

NH

3

+

X

OH

SO

3

-

*

10

Tworzenie diastereoizomerycznych kompleksów

rozdzielanie racemicznych

WĘGLOWODORÓW AROMATYCZNYCH

możliwe jest

poprzez tworzenie

π-kompleksów

HELICENY, CHIRALNE ETERY NAFTYLOWE

N

O

NO

2

NO

2

NO

2

O

2

N

O

OH

CZĘŚĆ FLUORENOWA UMOŻLIWIA KOMPLEKSOWANIE

RESZTA KWASU MLEKOWEGO ‘DOSTARCZA’ CHIRALNOŚCI

O

O

O

O

O

O

Me

i

Pr

Me

i

Pr

Me

i

Pr

Tworzenie diastereoizomerycznych kompleksów

TWORZENIE DIASTEROIZOMERYCZNYCH ZWIĄZKÓW INKLUZYJNYCH

(

±)-2-BROMOBUTAN

TRI-o-TYMOTYD

R

HO

OH

COOH

R = OH lub H

OH

O

OH

P

2

O

5

lub POCl

15 - 40%

Kwasy żółciowe

11

Tworzenie diastereoizomerycznych kompleksów

TWORZENIE DIASTEROIZOMERYCZNYCH ZWIĄZKÓW INKLUZYJNYCH

(

±)-2-CHLOROBUTAN

Enancjomeryczne kryształy mocznika; reszty C(NH

2

)

2

są skierowne na zewnątrz kanału

CHROMATOGRAFIA NA
DIASTEREOSELEKTYWNYCH FAZACH STAŁYCH

ROZDZIELANIE MIESZANIN RACEMICZNYCH NA ANTYPODY OPTYCZNE

ANALIT A

99% (+) oraz 1% (–)

CDA o czystości enancjomerycznej

99.5% (+)-B i 0.5% (–)-B

(+)-A

× (+)-B (98.5%)

(–)-A

× (+)-B (1%)

(–)-A

× (–)-B (0%)

(+)-A

× (–)-B (0.5%)

3 PIKI, ponieważ

(+)-A

× (+)-B i (–)-A × (–)-B

są enancjomerami

12

CHROMATOGRAFIA NA
DIASTEREOSELEKTYWNYCH FAZACH STAŁYCH

ROZDZIELANIE MIESZANIN RACEMICZNYCH NA ANTYPODY OPTYCZNE

OCOCl

OCH

3

CF

3

COCl

N

COCF

3

COCl

H

COCl

H

H

3

C

CH

3

CH

3

NCO

™

odczynniki derywatyzujące (CDA) stosowane w chromatografii gazowej (GC)

CF

3

H

NHNH

2

O

H

3

CO

CO

2

H

chloromrówczan mentolu

chlorek kwasu O-metylo-3,3,3-trifluoromigdałowego

chlorek N-trifluoroacetyloproliny

chlorek kwasu chryzantemowego

eter metylowy Trolox

TM

CHROMATOGRAFIA NA
DIASTEREOSELEKTYWNYCH FAZACH STAŁYCH

ROZDZIELANIE MIESZANIN RACEMICZNYCH NA ANTYPODY OPTYCZNE

™

odczynniki derywatyzujące (CDA) stosowane w wysokosprawnej

chromatografii cieczowejj (HPLC)

OCH

2

CO

2

H

CO

2

H

H

OH

COCl

H

OCH

3

N

CO

2

C

6

H

5

COCl

N

NH

2

CH

2

OSiR

3

R: t-Bu(CH

3

)

2

t-BuPh

2

N

O

Cl

O

O

Ph

Ph

H

H

13

CHROMATOGRAFIA NA CHIRALNYM NOŚNIKU

ROZDZIELANIE MIESZANIN RACEMICZNYCH NA ANTYPODY OPTYCZNE

pozwala rozdzielić substancje bez względu na to czy krystalizują, czy też nie

™

chromatografia cieczowa z chiralną fazą ruchomą

F

3

C

H

OH

OH

O

N
H

PROPRANOLOL

AMINY

KWAS (+)-KAMFOROSULFONOWY

AMINOALKOHOLE, GLIKOLE,

HYDROKSYKETONY, AMINOKWASY,

KWASY HYDROKSYKARBOKSYLOWE

(+)-N,N-DIIZOPRPOPYLOWINOAMID

SULFOTLENKI

2,2,2-TRIFLUORO-1-(9-ANTRYLO)ETANOL

SELEKTANT

CHIRALNA FAZA RUCHOMA

2,2,2-TRIFLUORO-1-(9-ANTRYLO)ETANOL

CHROMATOGRAFIA NA CHIRALNYM NOŚNIKU

ROZDZIELANIE MIESZANIN RACEMICZNYCH NA ANTYPODY OPTYCZNE

O

O

Si

wysięgnik

selektor

pozwala rozdzielić substancje bez względu na to czy krystalizują, czy też nie

ALKOHOLE, ALKENY,

HALOGENKI ALLIOWE,

BINAFTYLE, BIAŁKA

CYKLODEKSTRYNY

AMINY, SULFOTLENKI,

TIOLE, LAKTONY

FLUOROALKOHOLE

AMINOKWASY

POCHODNE AMINOKWASÓW

SELEKTANT

SELEKTOR

CHIRALNY

™

chromatografia gazowa i cieczowa na enacjoselektywnych fazach stacjonarnych

14

CHROMATOGRAFIA NA CHIRALNYM NOŚNIKU

ROZDZIELANIE MIESZANIN RACEMICZNYCH NA ANTYPODY OPTYCZNE

GC

oddziaływania z mezofazami

UREIDY

HPLC

hydrofobowe i polarne oddziaływania w

białkach

BIAŁKA, PEPTYDY

GC, HPLC, TLC

wymiana ligandów

KOMPLEKSY METALI

HPLC

inkluzja

ETERY CROWN

GC, HPLC

tworzenie związków inkluzyjnych

OLIGOMERY

CYKLICZNYCH HEKSOZ

HPLC

inkluzja z

oddziaływaniami

przyciągającymi

WĘGLOWODANY

HPLC

π-KWASY

HPLC

FLUOROALKOHOLE

GC, HPLC

wiązania wodorowe, oddziaływania

π−π,

oddziaływania dipolowe, charge transfer

AMIDY

CHROMATO-

GRAFIA

ZASADA ROZDZIAŁU

TYP

ENACJOSELEKTYWNEJ

FAZY STAŁEJ

CHROMATOGRAFIA NA CHIRALNYM NOŚNIKU

ROZDZIELANIE MIESZANIN RACEMICZNYCH NA ANTYPODY OPTYCZNE

F

3

C

H

OH

CH

2

S

(CH

2

)

3

Si

O

O

O

C

CO

2

(CH

2

)

11

Si

OEt

O

O

H

N

H

N

CO

2

H

C

6

H

5

H

O

NO

2

O

2

N

-

H

3

N (CH

2

)

3

Si

O

O

OEt

+

H

O

π-KWAS

F

3

C

H

R

π-ZASADA

R

H

R

CH

H

O

π-KWAS

F

3

C

H

π-ZASADA

R

R

H

R

CH

SELEKTOR

SELEKTANT

15

ROZDZIELANIE KINETYCZNE

ROZDZIELANIE MIESZANIN RACEMICZNYCH NA ANTYPODY OPTYCZNE

(R,S)-A

kR > kS

chiralny reagent

P + (S)-A

gdzie: P zawiera (R)-A

S
d.s. 98%

OH

O

+

R-A
e.e >96%

OH

0.6 M t-BuOOH

L-(+)-winian
diizopropylu,
Ti(Oi-Pr)

4

rac-A

OH

enancjoselektywne epoksydowanie alkoholi allilowych – Sharpless

KONTROLA CZASU REAKCJI

ROZDZIELANIE KINETYCZNE

ROZDZIELANIE MIESZANIN RACEMICZNYCH NA ANTYPODY OPTYCZNE

KONTROLA TEMPERATURĄ

+

OH

OH

O

O

O

O

+

(2R,4R)-(-)

H

+

O

rac

(S)-(+)

O

O

OH

i

-Bu

3

Al

-20 C(5h)

O

HCl
(0 C)

O

O

(R)-(-)

16

Rozdzielanie mieszanin racemicznych przy pomocy mikroorganizmów

Penicillium glaucum

COOH
CHOH
CHOH
COOH

rac

-kwas winowy

COOH
C
C
COOH

H
OH

HO

H

kwas D-(+)-winowy

“Większość naturalnych, organicznych związków, podstawowych produktów przemian
życiowych, posiada taką asymetrię, że są one nienakładalne na swoje odbicia. To
stanowi prawdopodobnie jedyną dobrze zaznaczoną linię podziału, którą można
obecnie oddzielić chemię martwej materii od chemii żywych organizmów”.

ROZDZIELANIE MIESZANIN RACEMICZNYCH NA ANTYPODY OPTYCZNE

Metody tworzenia odmian racemicznych

Mieszanie enancjomerów – dokładne zmieszanie równocząsteczkowych
ilości obu enancjomerów jest sposobem niepraktycznym z wyjątkiem
przypadków, gdy jest to potrzebne do celów porównawczych. Entropia
mieszania jest dodatnia, ponieważ taki sposób tworzenia mieszaniny
racemicznej prowadzi do stanu mniej uporządkowanego.

R

S

R

+ S

50 : 50

17

Metody tworzenia odmian racemicznych

Synteza – powstawanie cząsteczki dyssymetrycznej z cząsteczki
symetrycznej zawsze prowadzi do utworzenia się odmiany racemicznej

Warunek:
reakcja zachodzi w nieobecności optycznie czynnych substancji i asymetrycznych wpływów fizycznych

A

N

do grupy karbonylowej – tworzenie się nitrylu kwasu mlekowego

reakcje podstawienia, np. bromowanie kwasów karboksylowych (P

cz

+ Br

2

)

A

E

do wiązania podwójnego C=C – przyłączenie borowodoru do niesymetrycznego alkenu

i utlenienie związku boroorganicznego do alkoholu

H

CH

3

O

CN

-

OH

H

CH

3

CN

OH

H

CN

CH

3

+

P

ent-P

R

Br

OH

R

OH

O

Pcz, Br

2

Br

2

R

OH

O

Br

H

Br

OH

O

R

H

+

P

ent-P

H

R

H

R

1

H-BH

2

H-BH

2

BH

2

R

1

CH

2

R

H

+

BH

2

R

1

CH

2

R

H

OH

R

1

CH

2

R

H

+

OH

R

1

CH

2

R

H

P

ent-P

Metody tworzenia odmian racemicznych

Racemizacja – jest to proces przemiany czystego enancjomeru w
odpowiadającą mu odmianę racemiczną; inaczej jest to konfiguracyjna
zmiana elementu chiralnego czyli inwersja konfiguracji

Ogólnie: proces racemizacji polega na tworzeniu się płaskiego produktu pośredniego

Racemizacja może zachodzić pod wpływem:
™

światła,

™

ciepła,

™

czynników chemicznych

Racemizacja może polegać na zmianie konfiguracji na drodze:
™

przemian chemicznych

™

zmiany konformacji – inwersja pierścienia, obrót wokół wiązania

pojedynczego, inwersja piramidalna, itp.

18

RACEMIZACJA TERMICZNA – może m. in. polegać na homolitycznym rozerwaniu
jednego z wiązań asymetrycznego atomu węgla pod wpływem ciepła; najczęściej
w takim przypadku towarzyszą jej inne reakcje chemiczne.

racemizacja termiczna w przypadku cząsteczek, w których dyssymetria
wynika z zahamowania rotacji wokół wiązania polega tylko na
odkształceniu wiązań

Metody tworzenia odmian racemicznych

Metody tworzenia odmian racemicznych

Racemizacja związków o zahamowanej rotacji wokół wiązań pojedynczych

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

<

NAPRĘŻENIA TORSYJNE

NO

2

COOH

O

2

N

HO

2

C

O

2

N

CO

2

H

O

2

N

CO

2

H

O

2

N

CO

2

H

HO

2

C

NO

2

<

STABILNOŚĆ

I > Br > CH

3

> Cl > NO

2

> COOH > OCH

3

> F

19

Metody tworzenia odmian racemicznych

Racemizacja związków o zahamowanej rotacji wokół wiązań pojedynczych

BrCH

2

CH

2

CH

2

(CH

2

)

10

CH

2

Br

CH

2

CH

2

(CH

2

)

10

∆G

#

= 71.5 kJmol

-1

N

N

S

S

R

R

R

R

N

N

S

S

Metody tworzenia odmian racemicznych

Racemizacja związków w skutek inwersji konfiguracji

Inwersja piramidalna centrów trójkoordynacyjnych

N

N

N

N

N

N

Aminy o zahamowanej inwersji piramidalnej

trietylenodiamina

chiralna zasada Trögera

T = 52°C

∆G# = 71 kJmol

-1

N

H

N

H

20

Metody tworzenia odmian racemicznych

Racemizacja związków w skutek inwersji konfiguracji

Inwersja piramidalna centrów trójkoordynacyjnych

P

Pr

Ph

Me

As

As

Ph

Me

Me

Ph

S

PhCH

2

Me

Et

S

O

Me

C

6

H

4

CH

3

∆G

#

= 134.2 kJmol

-1

∆G

#

= 98.7kJmol

-1

∆G

#

= 111.2 kJmol

-1

∆G

#

= 180 kJmol

-1

FOSFINA

ARSYNA

SULFOTLENEK

SÓL SULFONIOWA

Metody tworzenia odmian racemicznych

tworzenie się wolnych rodników – homolityczne rozerwanie wiązania kowalencyjnego
prowadzi do utworzenia rodników

Cl

2

, ROOR

CH

2

CH

3

H

3

C

H

CH

2

Cl

CH

2

CH

3

H

3

C

CH

2

Cl

+

CH

2

CH

3

H

3

C

CH

2

Cl

Cl

CH

2

CH

3

H

3

C

Cl

CH

2

Cl

3

°

™

chlorowanie wobec nadtlenków (+)–1–chloro–2–metylobutanu

rac –

1,2-DICHLORO-2-METYLOBUTAN

21

Metody tworzenia odmian racemicznych

tworzenie się wolnych rodników – homolityczne rozerwanie wiązania kowalencyjnego
prowadzi do utworzenia rodników

™

bromowanie optycznie czynnego

α–deuteroetylobenzenu

rac –

BROMO-

α-DEUTEROETYLOBENZEN

NBS, h

ν

H

H

3

C

D

Ph

CH

3

D

RODNIK TYPU BENZYLOWEGO

CH

3

D

Br

Ph

CH

3

D

Ph

Br

+

Metody tworzenia odmian racemicznych

tworzenie się kationów – heterolityczne rozszczepienie wiązania kowalencyjnego

™

racemizacja asymetrycznych alkoholi pod wpływem mocnych kwasów

2-BUTANOL

+H

+

H

CH

2

CH

3

HO

H

3

C

H

2

O

H

CH

2

CH

3

H

3

C

H

CH

2

CH

3

H

2

O

H

3

C

H

2

O

+H

+

H

CH

2

CH

3

HO

H

3

C

S

H

CH

2

CH

3

H

2

O

H

3

C

R

22

Metody tworzenia odmian racemicznych

tworzenie się kationów – heterolityczne rozszczepienie wiązania kowalencyjnego

™

racemizacja optycznie czynnego II-rzędowego halogenku

2-CHLOROBUTAN

R

Cl

-

H

CH

2

CH

3

Cl

H

3

C

H

CH

2

CH

3

H

3

C

Cl

-

H

CH

2

CH

3

Cl

H

3

C

S

mechanizmu S

N

1

im bardziej polarny jest rozpuszczalnik, tym większa zdolność do jonizacji

korzystne rozpuszczalniki polarne

Metody tworzenia odmian racemicznych

tworzenie się anionów – heterolityczne rozszczepienie wiązania kowalencyjnego

™

racemizacja kwasu (–)-migdałowego pod wpływem zasady

R

S

polega na utracie protonu przez związek optycznie czynny

zależy od kwasowości wodoru związanego z
asymetrycznym atomem węgla

zależy od stereochemicznej trwałości tworzącego się
pośrednio karboanionu

H

C

Ph

O

O

-

OH

-

HO

COOH

Ph

H

H

C

Ph

O

-

O

-

Ph

HOOC

OH

H

PŁASKI KARBOANION,

STABILIZOWANY REZONANSEM

23

Metody tworzenia odmian racemicznych

tworzenie się anionów – heterolityczne rozszczepienie wiązania kowalencyjnego

™

proces enolizacji chiralnych ketonów pod działaniem zasady

PŁASKI KARBOANION,

STABILIZOWANY REZONANSEM

H

R

2

R

O

R

1

H

2

O

pow oli

OH

-

H

O

R

R

1

R

2

R

2

C

R

1

O

R

R

2

C

R

1

O

-

R

R

2

C

R

R

1

R

2

C

R

R

1

™

Inwersja karboanionu o hybrydyzacji sp

3

Metody tworzenia odmian racemicznych

Inne przykłady racemizacji

™

racemizacja

α-chloroetylobenzenu podczas rozpuszczania w ciekłym dwutlenku siarki

™

proces enolizacji katalizowany przez kwasy

Ph

H

H

H

Cl

CH

3

Ph

H

SO

2

Ph

H

3

C

Cl

H

HCl

OH

R

R

1

R

2

-H

+

H

O

R

R

1

R

2

+H

+

R

1

O

R

R

2

H

24

Metody tworzenia odmian racemicznych

Przemiany chemiczne pokrewne do racemizacji

™

epimeryzacja kwasu mannonowego

KWAS MANNOWY

(CHOH)

3

CH

2

OH

OH

H

COOH

Pyr

∆

(CHOH)

3

CH

2

OH

H

HO

COOH

KWAS GLIKONOWY

Epimery – są stereoizomerami różniącymi się konfiguracją na jednym z
kilku centrów stereogennych.

Epimeryzacja – selektywna inwersja na jednym z centrów stereogennych
zawartych w związku.

W STANIE RÓWNOWAGI NIE MA ODMIANY

RACEMICZNEJ – DIASTEREOIZOMERY

Cykliczne hemiacetalowe struktury monosacharydów

CH

2

OH

H

O

OH

HO

HO

OH

D-

glukoza

1

2

3

5

4

6

CH

2

OH

H

OH

OH

HO

HO

O

CH

2

OH

H

OH

OH

HO

HO

O

1

2

3

5

4

6

6

4

5

3

2

1

α−

D-

glukopiranoza

tt

146°C (MeOH)

[

α] +112

β−

D-

glukopiranoza

tt

150°C (AcOH)

[

α] +19

anomeryczny atom węgla

anomeryczny atom węgla

ANOMERY

Stan równowagi:

[

α] +52

36.4%

α−D-glukopiranoza

63.6%

β−D-glukopiranoza

aksjalna grupa OH

ekwatorialna grupa OH

MUTAROTACJA

Metody tworzenia odmian racemicznych

™

mutarotacja węglowodanów