Metody rozdziału mieszaniny 
racemicznej

1.  Przekształcenie w Diastereoizomery

2.  Wykorzystanie zróżnicowanej absorpcji

3.  Rozpoznanie Chiralne

4.  Procesy Biochemiczne

5.  Rozdział Kinetyczny 

6.  Rozdział Mechaniczny

7.  Deracemizacja

Przekształcenie w Diastereoizomery

Jeżeli  mieszanina  racemiczna  zawiera  w  swojej  budowie  grupę  karboksylową, 
możliwe jest utworzenie soli w reakcji z optycznie czynną zasadą

. 

Utworzona  w  ten  sposób  para  diastereoizomerów  ma  już  różne  właściwości  i 
można ją rozdzielić. Najczęściej wykorzystuje się różnicę w rozpuszczalności.
Mieszaninie diastereoizomerów pozwala się powoli krystalizować z odpowiednio 
dobranego  rozpuszczalnika.  W  związku  z  tym,  że  rozpuszczalność  obu 
diastereoizomerów  jest  różna,  tworzące  się  na  początku  kryształy  są  dużo 
bogatsze w jeden z izomerów. Przefiltrowanie osadu w tym momencie pozwala 
na częściowy rozdział mieszaniny.
Niestety, różnica w rozpuszczalności na tyle duża aby przeprowadzić rozdział za 
pomocą  tylko  jednej  krystalizacji  jest  bardzo  rzadko  spotykana,  dlatego  też 
niezbędne  jest  zazwyczaj  wykonanie  kilkukrotnej  krystalizacji  tzw.  krystalizacji 
frakcjonowanej. 

Przekształcenie w Diastereoizomery

Na szczęście optycznie czynne zasady (przede wszystkim alkaloidy) są 
stosunkowo tanie i łatwo dostępne np

.

Brucyna

Strychnin
a

Morfina

(+)-
Efedryna

Przekształcenie w Diastereoizomery

Rozdział  alkoholi  wymaga  pewnej  pomysłowości  w  uzyskiwaniu 
soli  diastereoizomerycznych  nadających  się  do  rekrystalizacji. 
Aby  rozszczepić  alkohol  racemiczny,  ROH,  przekształca  się  go 
zazwyczaj w monoester kwasu ftalowego.
Strategia  polega  na  tym,  żeby  pozostawić  jedną  z  grup 
karboksylowych 

wolną, 

umożliwiając 

utworzenie 

soli 

diastereoizomerycznych  z  jedną  z  amin  przedstawionych  na 
poprzednim  slajdzie.  Po  rozdzieleniu  odpowiednich  soli 
amonowych  usuwa  się  aminę  przez  zakwaszanie  i  powstaje 
jeden  z  enancjomerów  monoestru  kwasu  ftalowego.  Następnie 
ester  ten  jest  przekształcany  przez  hydrolizę  zasadową  do 
jednego z enancjomerów wyjściowego alkoholu, ROH

CO

2

H

CO

2

R

Wykorzystanie zróżnicowanej absorpcji

Enancjomery 

można 

rozdzielić 

również 

przy 

użyciu 

chromatografii kolumnowej, Jeżeli kolumna chromatograficzna 
zawiera  odpowiednią  chiralną  fazę  stacjonarną,  enancjomery 
powinny być wymywane z kolumny z różną szybkością. Mimo, 
że  nie  powstają  tutaj  wiązania  chemiczne,  enancjomery 
podlegają  tutaj  oddziaływaniom  diastereoizomerycznym  z 
chiralną  fazą  stacjonarną.  Jeśli  jeden  z  enancjomerów  jest 
dobrze  „rozpoznawany  chiralnie”  przez  fazę  stacjonarną, 
będzie on w większym stopniu adsorbowany na chiralnej fazie 
stacjonarnej, a co za tym idzie, wolniej wymywany.
Na  przykład  kwas  migdałowy  został  niemal  całkowicie 
rozdzielony na kolumnie zawierającej skrobię

.

Kwas 
migdałowy

Rozpoznanie Chiralne

Użycie 

związków 

inkluzyjnych 

do 

rozdziału 

racematu 

poprzez 

diastereoizomery jest również spotykane.
Jednak  w  niektórych  przypadkach  możliwe  jest  utworzenie  związku 
inkluzyjnego z tylko jednym z obu enancjomerów. Taka metoda rozdziału nosi 
nazwę rozpoznania chiralnego. 
Wykorzystuje  się  tutaj  fakt,  że  tylko  jeden  z  enancjomerów  („gość”)  pasuje 
do luki „gospodarza”.
Częściej  spotykaną  sytuacją  jest  wykorzystanie  różnic  w  szybkościach 
tworzenia  obu  diastereoizomerów  związków  inkluzyjnych.  Przykładem  może 
być  wykorzystanie  eteru  koronowego    do  częściowego  rozdziału  soli 
amoniowej:

Rozpoznanie Chiralne

Kiedy roztwór wodny soli amoniowej został zmieszany z 
roztworem chloroformowym czystego optycznie eteru 
koronowego, a następnie obie fazy rozdzielono, okazało się, 
że faza chloroformowa zawiera dwa razy więcej 
diastereoizomerycznego kompleksu pomiędzy eterem 
koronowym a enacjomerem R soli amoniowej.

Procesy Biochemiczne

Związek  chiralny,  który  reaguje  z  różnymi  szybkościami  z  dwoma 
enancjomerami  może  być  obecny  w  żywym  organizmie.  Przykładem 
takich związków są oczywiście enzymy.
Enzymy, są to związki o dużej masie molowej, zwykle zawierające dużo 
grup  amidowych,  katalizujące  określone  reakcje  w  żywych  komórkach. 
Wszystkie enzymy są katalizatorami, są chiralne, i w swoim naturalnym 
wodnym środowisku wykazują wysoką stereoselektywność.
Te  właściwości  enzymów  wykorzystano  do  rozdziału  mieszanin 
racemicznych.
Przykładem może być reakcja przedstawiona poniżej:

S

OCOMe

PCL

bufor fosforanowy

aceton

S

OCOMe

S

OH

racemat

+

Do przeprowadzenia syntezy jednego z enancjomerów chiralnego feromonu 
owadziego  potrzebne  było  rozszczepienie  racemicznego  octanu,  które 
osiągnięto  przez  enancjoselektywną  hydrolizę  dającą  tylko  jeden  z 
enacjomerów  odpowiedniego  alkoholu.  Drugi  enecjomeryczny  octan 
pozostał  nietknięty  przez  lipazę  z  Pseudomonas  cepacia  (PCL),  enzym 
dobrany do tej reakcji.

Rozdział Kinetyczny 

Jeżeli  enancjomery  reagują  ze  związkiem  chiralnym  z  różnymi 
szybkościami,  czasami  możliwy  jest  częściowy  rozdział  racematu, 
zatrzymując tę reakcję przed jej ukończeniem.
Bardzo  ważnym  zastosowaniem  tej  metody  jest  możliwość  rozdziału 
enacjomerycznych  alkenów  w  reakcji  z  diizopinokamfyloboranem, 
ponieważ  alkeny  jest  bardzo  trudno  przeprowadzić  w  diastereoizomery 
jeżeli w ich cząsteczce brak jest innych grup funkcyjnych.
Innym  ciekawym  przykładem  może  być  rozdział  alkoholi  allilowych 
podanych poniżej poprzez reakcje epoksydowania:

Przemiana w podanym przykładzie jest wyjątkowo selektywna, gdyż 
reakcji  ulega  tylko  jeden  z  enancjomerów,  natomiast  drugi  nie 
reaguje w ogóle.

Rozdział Kinetyczny 

Metoda  ma  tę  wadę,  że  w  jej  wyniku  można  otrzymać  tylko  jeden  z 
enancjomerów, ale istnieją co najmniej dwie drogi aby uzyskać drugi 
izomer:
-     użycie drugiego enacjomeru chiralnego odczynnika
-  przekształcenie  produktu  w  wyjściowy  związek  oczywiście  z
       zachowaniem stereochemii

Rozdział Mechaniczny

To  jest  metoda  dzięki  której  Ludwik  Pasteur  udowodnił,  że  racemiczny 
kwas  winowy  składa  się  z  (+)-  i  (-)-kwasu  winowego.  W  przypadku 
racemicznej  soli  sodowo-amonowej  kwasu  winowego  okazało  się,  że 
enacjomery  krystalizują  oddzielnie  –  wszystkie  cząsteczki  (+)  tworzą 
jeden  kryształ,  natomiast  wszystkie  (-)  łączą  się  tworząc  inny  kryształ. 
Ponieważ kryształy są nie nakładalne na siebie, więc różnią się wyglądem 
a  to  pozwala  wprawnemu  krystalografowi  rozdzielić  je  przy  pomocy 
pęsety.

Niestety, metoda ta ma niewielkie znaczenie praktyczne gdyż niewiele 
związków  krystalizuje  w  ten  sposób.  Nawet  enacjomery  winianu 
sodowo-potasowego krystalizują oddzielnie poniżej 27°C.

Rozdział Mechaniczny

Bardziej  użyteczną  modyfikacją  tej  metody  jest  zaszczepienie 
mieszaniny  racemicznej  czymś  co  spowoduje  wykrystalizowanie  tylko 
jednego enacjomeru.
Znanym  przykładem  rozdziału  mechanicznego  racematu  jest 
rozszczepienie heptahelicenu.

Okazało się, że z wrzącego benzenu wypada w postaci kryształów tylko 
jeden z enancjomerów.

Deracemizacja

W tym procesie jeden z enancjomerów przekształcany jest w drugi, a co za 
tym  idzie  mieszanina  racemiczna  przekształcana  jest  w  jeden  czysty 
enancjomer lub wzbogacona w jeden z nich.
Na  przykład,  podany  poniżej  tioester  został  umieszczony  razem  z 
odpowiednio 

dobranym 

optycznie 

czynnym 

amidem 

(obecność 

zewnętrznej optycznie czynnej substancji jest niezbędna w tej metodzie).

Po  28  dniach  roztwór  zawierał  89%  jednego  enancjomeru  i  11% 
drugiego.
Aby  deracemizacja  mogła  mieć  miejsce  muszą  być  spełnione  dwa 
warunki:
a)    enacjomery  muszą  tworzyć  różne  kompleksy  z  czynną  optycznie 
substancją
b)  muszą przekształcać się w warunkach eksperymentu
W tym przypadku niezbędna była obecność zasady (trietyloamina) aby 
przekształcenie mogła nastąpić.