Рацемические растворы

Объяснить причину возникновения изомерии только с помощью структурных формул Кекуле невозможно. Первый шаг в этом направлении был сделан в 1848 г. французским химиком Луи Пастером (1822—1895). Кристаллизуя из водного раствора винограднокислый натрий-аммоний при комнатной температуре, Пастер обнаружил, что образованные в этих условиях кристаллы асимметричны. Причем наблюдаются две формы кристаллов правая и левая (при одинаковой ориентации кристаллов небольшая характерная грань у одних кристаллов находилась слева, а у других — справа). Пастер сумел под увеличительным стеклом при помощи пинцета тщательно разделить оба типа кристаллов. Свойства растворов этих кристаллов оказались полностью идентичными исключение составляла только их оптическая активность — растворы обладали противоположным вращением. Превратив кристаллы, обладающие в растворе правым вращением, в кислоту, Пастер обнаружил, что получил известную ранее природную правовращающую винную кислоту, из кристаллов другого типа получался ее оптический изомер — ранее не известная левовращающая винная кислота. Отсюда Пастер сделал вывод, что в кристаллах виноградной кислоты содержится равное количество молекул право- и левовращающих винных кислот и именно поэтому виноградная кислота оптически неактивна. Соединения, подобные виноградной кислоте, стали называть рацемическими (от латинского названия виноградной кислоты). [c.87]

Для расщепления рацемических аминов нужны асимметрические реактивы кислотного характера. Выбор таких реактивов меиее богат по сравнению с используемыми для расщепления рацемических кислот (с помощью алкалоидов и синтетических оснований). Наиболее часто применяемым реактивом кислотного характера является (- -)-винная кислота. Типичный пример ее использования — получение оптически активного а-фенилэтиламина. Если смешать рацемический амин с (-4-)-винной кислотой в теплом метанольном растворе, то выпадает почти чистая диастереомерная соль, содержащая (—)-амин [38]. Если же вместо метанола в качестве растворителя использовать воду, то удается получить амин лишь незначительной оптической чистоты. Перед нами наглядный [c.98]

Температура плавления рацемической яблочной кислоты 130—131°, а оптически деятельных форм 100 . Вращательная способность яблочной кислоты зависит от концентрации разбавленные растворы -формы отклоняют поляризованный свет влево, но с повышением концентрации левое вращение убывает, в 34%-ном растворе становится равным нулю и затем переходит в правое. [c.407]

К методу расщепления рацематов отбором кристаллов примыкает расщепление кристаллизацией, т. е. протекающее как бы самопроизвольно . Чаще всего такого рода самопроизвольное выделение одного из антиподов из раствора рацемата удается вызвать, внося в пересыщенный раствор рацемата затравку одного из антиподов. Затравкой может служить не только кристалл выделяемого антипода, но и изоморфный с ним кристалл постороннего вещества. Так, из пересыщенного раствора рацемического аспарагина II порошок кристаллов гликокола (вещества оптически неактивного и даже не содержащего асимметрического атома) выделяет оптически активный аспарагин. [c.91]

Если соединение состоит из хиральных молекул, то в чистом виде оно всегда оптически активно однако смесь равных количеств энантиомеров оптически неактивна, так как одинаковое по величине, но противоположное по знаку вращение взаимно компенсируется. Такие смеси называют рацемическими смесями [5] или рацематами [6]. Их свойства не всегда полностью совпадают со свойствами индивидуальных энантиомеров. В газообразном или жидком состоянии, а также в растворах их свойства обычно одинаковы, так как в этих случаях смеси почти идеальны, однако в твердом состоянии [7] такие свойства, как температура плавления, теплота плавления, растворимость, часто отличаются. Так, рацемическая винная кислота плавится при температуре 204—206 °С, а ее растворимость в воде при 20 °С составляет 206 г/л, в то же время температура плавления ( + )-или (—)-энантиомера равна 170 °С, а растворимость— 1390 г/л. Процесс выделения двух оптически активных компонентов из рацемической смеси называют разделением. [c.131]

Хиральные соединения отличаются друг от друга но своему действию на плоскополяризованный свет. С примером такого явления мы столкнулись в разд. 23.4, где рассматривалась изомерия координационных соединений. Допустим, что пучок поляризованного света проходит через раствор, содержащий хиральное вещество, например аланин (схема установки изображена на рис. 23.14). Раствор одного энантиомера вызывает вращение плоскости поляризации в одном направлении, а раствор другого энантиомера - в противоположном направлении. В каждом случае угол вращения пропорционален концентрации раствора и длине кюветы с раствором. Раствор, содержащий равные концентрации двух энантиомеров, называется рацемической смесью и не вызывает вращения плоскости поляризации света. Энантиомеры хирального вещества часто называют оптическими изомерами, так как они оказывают действие на поляризованный свет. [c.445]

Рацемизация—процесс обратный деструктивному асимметрическому синтезу. При рацемизации оптически-активного соединения (например, (+)-вращающего) можно допустить, что все (Н-)-молекулы переходят в состояние промежуточного комплекса, из которого уже образуются равные количества (+)- и (—/-антиподов. Процесс рацемизации можно использовать для реализации псевдо-асимметрического синтеза . Допустим, что рацемический раствор выделяет с1- и /-кристаллы. Следует собрать /-кристаллы, а /-кристаллы растворить в маточном растворе и рацемизовать растворенное вещество. Повторяя эту операцию. многократно, можно все рацемическое соединение перевести в -форму. [c.12]

Еще Пастер показал, что почти абсолютного разделения смеси Ь- и В-изомеров данного вещества добиться довольно легко. Надо лишь использовать в каком-то звене цепи реакций оптически активное вещество. В то же время попытки выделить оптически активные вещества непосредственно из рацемических растворов окончились неудачей. Сейчас господствует мнение, что оптически активное вещество может быть создано только другим оптически активным веществом. [c.288]

Практическим критерием 100%-ной оптической чистоты кристаллического вещества часто может служить неизменность его оптического вращения и температуры плавления в ходе дальнейших перекристаллизаций. Однако этот критерий не может быть абсолютно надежным даже частично расщепленный энантиомер может не менять своих констант, если рацемическая модификация образует твердый раствор, состав которого не изменяется при дальнейшей кристаллизации (подобно тому, как существуют азеотропные смеси, не меняющие своего состава при перегонке). Другим признаком служит неизменность тех же констант для диастереомерных солей при их дополнительной перекристаллизации. Однако и этот критерий не обладает абсолютной надежностью. Довольно хорошим признаком полной оптической чистоты может служить получение обоих антиподов с одинаковым по абсолютной величине вращением, особенно если оба антипода получались независимым путем с использованием разных асимметрических реагентов. [c.161]

Эквимолярная смесь двух антиподов называется рацемической формой, рацемической модификацией или просто рацематом. Для рацемической формы характерно то, что она не проявляет оптической активности. Это обусловлено точной компенсацией вращений, вызванных двумя антиподами, так что полное вращение плоскости поляризации света равно нулю. Для рацематов в твердой фазе (в отличие от жидкой и газовой фаз или растворов) различают три формы, а именно рацемическую смесь, рацемическое соединение и рацемический твердый раствор. Рацемическая смесь состоит из индивидуальных кристаллов как левовращающего, так и правовращающего антиподов, кристаллы рацемического соединения содержат одинаковое количество обоих антиподов, а кристаллы рацемического твердого раствора — разное их количество. Во всех случаях суммарные количества правовращающего и левовращающего компонентов рацемата одинаковы. [c.88]

В Природе распространена левовращающая L-яблочная кислота она содержится во многих плодах — в яблоках, в кислой рябине, в виноградном соке и т. и. В чистом виде она представляет собой игольчатые кристаллы с темп, плавл. 100° С, хорошо растворяется в воде. Рацемическая DL-яблочная кислота, получаемая синтетически, плавится при 130—131° С и труднее растворима в воде. [c.212]

На фоне этих частичных успехов особенно интересен метод адсорбционного расщепления, разработанный С. В. Рогожи-ным, В. А. Даванковым и сотрудниками [72]. В полимерный носитель вводят остатки оптически активной аминокислоты. Через колонку, заполненную таким адсорбентом, пропускается раствор солей меди или другого металла-комплексообразова-теля при этом металл образует комплекс с закрепленной на носителе аминокислотой. Через подготовленную таким образом колонку пропускают раствор рацемической аминокислоты Ь 0. За счет комплексообразования с участием иона меди и закрепленной на носителе оптически активной аминокислоты 2 могут образоваться два диастереомерных комплекса [c.110]

ИЛИ левовращающим, то этот смешанный раствор будет оптически неактивным. Такая смесь энантиомеров называется рацемической смесью. [c.193]

Механическое разделение [87]. Именно этим методом Пастер доказал, что рацемическая винная кислота в действительности представляла собой смесь ( + )- и (—)-изомеров [88]. В случае рацемической натрийаммониевой соли винной кислоты энантиомеры кристаллизуются раздельно — в одном кристалле собираются (-1-)-изомеры, в другом— (—)-изомеры. Такие кристаллы отличаются по внешнему виду, так как каждый кристалл несовместим со своим зеркальным изображением поэтому опытный кристаллограф может разделить их пинцетом [89]. Однако такого рода кристаллизация свойственна лишь некоторым соединениям, так что практически метод механического разделения используется редко. Даже натрийаммониевая соль винной кислоты кристаллизуется раздельно только при температуре ниже 27 °С. Более удобной разновидностью этого метода, хотя и не ставшей еще общепринятой, является посев рацемического раствора вместе с затравкой, вызывающей кристаллизацию только одного энантиомера [90]. Интересным примером механического разделения явилось выделение гептагелицена (разд. 4.2). Один из энантиомеров этого соединения, который, как оказалось, имеет необычно высокую величину вращения ([a]D =+6200°), спонтанно кристаллизуется из бензола [91]. В случае 1,Г-динаф-тила оптически активные кристаллы можно получить просто при нагревании поликристаллического рацемического образца соединения при 76—150 °С. При этом происходит фазовое изменение с переходом одной кристаллической формы в другую [92]. Следует отметить, что 1,1 -динафтил — одно из немногих соединений, которое можно разделить пинцетом по методу Пастера. В некоторых случаях разделение удается осуществить энантио- [c.160]

Оптическая фотоизомерия. Оптической фотоизомеризацией называют как фотоиндуцированную рацемизацию (при облучении какого-либо чистого энантиомера), так и фотопревращение (photoresolution), приводящее к обогащению рацемического раствора одним из оптических антиподов при облучении в подходящих условиях [c.289]

Хроматография на оптически активном носителе имеет сход-ство с кристаллизацией из оптически активного растворителя, когда также не требуется предварительной обработки рацемата. Этот метод дает положительные результаты с частичным расщеплением рацемического соединения, если один из энантиомеров более растворим в данном хиральном растворителе, чем другой. Больший практический интерес представляет расщепление рацемата спонтанной кристаллизацией или, другими словами, кристаллизацией из пересыщенных растворов. Метод основан на том, что после добавления одного из энантиомеров к рацемическому раствору этого же соединения из раствора кристаллизуется большее количество оптически активного вещества, чем было добавлено. Хотя метод применим только для некоторых соединений, он имеет большие технические преимущества. При повторении процесса можно получить оба энантиомера в чистом виде путем простой кристаллизации. Метод используется в практике для получения аминоклслот. [c.50]

Селективное действие ионообменников явилось причиной возникновения новых направлений и в биологии. Здесь широко используются свойства доноров и акцепторов электронов. Груб-хофером и Шлейтом была получена синтетическая смола для разделения рацематов, в которую были введены оптически-активные группы следующим образом. Карбоксильная смола (амберлит ХЕ-64) была сначала переведена обработкой пири-динтионилхлоридом в хлорангидрид, который затем обработкой вторичным гидроксилом хинина был переведен в оптически-активный анионообменник. Первые фракции фильтрата, полученные при пропускании рацемического раствора молочной кислоты через колонку с таким обменником, содержали практически чистую 1-молочную кислоту. Названным авторам удалось далее посредством диазотирования аминосмолы, содержащей первичные ароматические аминогруппы, зафиксировать поглощение ионообменником ферментов, таких, как диастаза, пепсин, рибо-нуклеаза, карбоксипептидаза. Ферментная активность в процессе этой операции сохранилась. Интересны далее опыты Лауча и сотрудников , которые на этой основе построили искусственные модели ферментов. [c.433]

Синтетические аминокислоты представляют собой рацемические смеси. Для разделения рацематов могут быть использованы классические методы, например образование диастереомерных солей эфиров аминокислот с оптически активными кислотами. Разделение рацематов природных аминокислот часто осуществляется ферментативными методами, что может быть иллюстрировано следующим примером (Грин-штейн). При взаимодействии Ы-ацетил-О, -фенилаланина с толуиди-ном в присутствии протеолитического фермента папаина (из растений папа1 я — дьпшого дерева) при 37° и pH = 6,5 образуется только толуи-дид -формы, который количественно выпадает в осадок, тогда как Ы-ацетил-Ь-фенилаланин остается в растворе [c.360]

СКЛОННЫ считать результаты этих опытов не заслуживающими внимания. Но надо помнить, что на заре развития жизни даже незначительные отклонения могли давать реальное преимущество в борьбе за существование и что наблюдаемое нами теперь совершенство достигнуто за 3 млрд. лет в результате взаимодействия процессов мутирования и естественного отбора. Что касается избирательного синтеза, то было показано, что из перенасыщенных рацемических растворов могут спонтанно выпадать Ь- или О-энан-тиоморфы [18]. Что же касается избирательного распада, то Э. Коттон еще в 1896 году обнаружил, что оптические изомеры имеют различные коэффициенты поглощения для лево- и правополяризованного по кругу света (упомянутый уже эффект Коттона) и что по крайней мере в теории рацемическая смесь диссимметрических молекул при облучении таким светом должна преимущественно терять один из сортов молекул, приобретая оптическую активность. Однако экспериментальное подтверждение этого было получено только в 1929 году [58] — вот как велики методические трудности в этой области Другой возможный путь появления оптической активности исследовал Гараи [13], который в 1961 году начал изучение возможного действия р-излучения в комплексе с левополяризованным по кругу тормозным у-излучением, возникающим при торможении р-частиц (электронов). Лишь через семь лет Гараи получил положительные результаты он обнаружил, что в этих условиях В-тирозин разрушается быстрее Ь-тирозина. Конечно, дополнительные эксперименты в этой области не повредили бы . [c.289]

Другой вариант использования оптически активного растворителя — распределение расщепляемого рацемата между ним и оптически неактивной фазой. Так, распределением между водой и эфирами (+)-винной кислоты удалось расщепить 2,3-дибромбутандиол-1,4 [9]. В качестве оптически активной фазы использованы также растворы оптически активных вторичных аминов IX и X в хлороформе. Встряхивая с ними водный раствор натриевых солей рацемической миндальной кислоты или рацемического N-ацетилаланина, удается получить эти последние в оптически активном виде. Любопытно и практически важно, что используемые амины IX и X могут и не иметь 1007о-иой оптической чистоты это не препятствует полному расщеплению миндальной кислоты [10]. [c.93]

На практике такое разделение осуществляется следующим образом. Носитель— силикагель или цеолит — насыщают водным раствором NaPF6 или Й качестве подвижной фазы используют раствор оптически чистого акцептора в хлороформе. Затем рацемическую смесь наносят на колонку, дают установиться [c.270]

Биохимическое расщепление основано на наблюдении Пастера, что грибки или бактерии, растущие в растворах рацемических соединений и питающиеся ими, почти всегда потребляют и разрушают лишь одну из обеих энантиоморфных форм, оставляя другую нетронутой. Таким образом, оказывается возможным выделение последней формы в чистом виде. Например, Peni illium glau um ассимилирует в растворе аммониевой соли d,/-винной кислоты только -форму и оставляет /-форму тот же грибок разрушает /-молочную, /-миндальную и /-аспарагиновую кислоты, а также /-лейцин. По-видимому, для того чтобы определенный микроорганизм мог ассимилировать какое-либо соединение, последнее должно обладать определенной пространственной конфигурацией представляется далее, что один и тот же грибок при одинаковых внешних условиях разрушает оптически активные формы с одинаковой конфигурацией. Однако грибок постепенно можно заставить ассимилировать и второй антипод. [c.135]

На другую возможность асимметрических синтезов указывают опыты Шваба и Рудольфа. Они показали, что расщепление рацемического атор-бутилового спирта в присутствии нагретой меди, осажденной на оптически активном кварце, протекает оптически избирательно, т. е. в этих условиях один антипод расщепляется быстрее другого. Таким образом, здесь оптически активная вспомогательная система характеризуется не асимметрией молекулы, а асимметрическим строением кристаллической решетки. Что такая решетка может действовать односторонне направляющим образом, известно еще ил более старых работ Остромысленского, который показал, что при внесении в пересыщенный раствор аспарагина кристаллов гемиэдрически кристаллизующегося гликоколла происходит выделение оптически чистого или соответственно /-аспарагина. [c.139]

Когда вещество, имеющее оптические изомеры, получают в лаборатории, химические условия в процессе синтеза не обязательно оказываются хиральными. Поэтому в результате получаются равные количества двух изомеров. Такая смесь изомеров, ее называют рацемической, не вращает плоскополяризованный свет, поскольку вращательное действие каждого из двух изомеров компенсируется противоположным действием другого. Чтобы разделить рацемическую смесь изомеров, их следуе поместить в хиральное окружение. Например, для разделения рацемической смеси [Со(еп)з]С1з можно воспользоваться одним из оптических изомеров хирального тартрат-аниона, С Н О . Если в водный раствор [Со(еп)з]С1з добавить ( -тартрат, то в осадок выпадет й(-[Со(еп)з]( -С4Н40б)С1, а в растворе останется /-[Со(еп)з] [c.384]

При кристаллизации из раствора соединения ЫаЫН4С4Н405 два его оптических изомера образуют кристаллы двух типов, представляющие собой зеркальное изображение. В 1848 г. Луи Пастер впервые разделил эту рацемическую смесь под микроскопом ему удалось С1т0брать кристаллы одного изомера. [c.384]

Л 10.21. а ) Напишите схему реакции гидролиза мезоизомера 1,4-дихлор-2,3-диметилбутана при действии на него 1 молекулы КОН в водном растворе. Почему при этом получается рацемическая смесь зеркальных изомеров 4-хлор-2,3-диметил-1-бутанола б) Выполните аналогичное задание для мезоизомера 2,4-дибромпентана. Назовите образующееся соединение. [c.64]

Метод самопроизвольной кристаллизации. Оптически деятельные изомеры образуют рацемическую смесь или рацемический твердый раствор, или рацемическое соединение. В определенных условиях удается из растовора выделить смесь кристаллов каждого из изомеров и только после этого механическим путем отделить один тип кристаллов от другого. Впервые этот метод был применен Пастером для разделения оп- [c.65]

Хиральные растворители используются в ЯМР-спектроскопии для определения абсолютной конфигурации оптически активных соединений. С этой целью рацемат растворяют в хи-ральном растворителе. При этом отдельные энантиомеры (5) и (R) взаимодействуют с хиральным растворителем по-разному и потому дают неодинаковые спектры ЯМР. Так, если в качестве хирального растворителя использовать (5)(+)-2,2,2-три-фтор-1-фенилэтанол, а в качестве субстрата взять рацемический а-арилэтиламин, то в его спектре ПМР сигнал метинового протона 5-энантиомера попадает в более слабое поле, чем сигнал соответствующего протона Л -энантиомера. [c.74]

Менее растворима соль (—)-кислоты она выпадает из раствора и подвергается очистке четырехкратной перекристаллизацией из воды. Чистую диастереомерную соль (—)-кислоты с (—)-амином разлагают соляной кислотой, вы делившуюся (—) гидратроповую кислоту извлекают эфиром перегоняют она имеет [а]о—120° (в бензольном растворе) выход составляет около 10% от общего количества взятой рацемической кислоты. Асимметрический реагент [(—)-а-фе нилэтиламин] остается в виде гидрохлорида в водном рас творе его можно легко регенерировать. [c.96]

А, Механическое разделение. Если раствор рацемической смеси образует кристаллы, то они могут получаться двух типов. В первом типе кристаллов кристаллическая решетка построена из равного числа молекул каждого энантиомера. Во втором случае осаждается смесь двух разновидностей кристаллов одна состоит исключительно из (-Н)-энантиомера, а вторая содержит только (—)-энантиомер, В таком случае кристаллы иногда удается различить (например, по зеркальному соотношению расположения мельчайших граней кристалла). Если индивидуальные кристаллы достаточно велики, то их можно разделить вручную. Это крайне трудоемкий и малоэффективный метод, и применение его крайне ограничено. В настоящее время он представляет только исторический интерес, так как именно таким путем Пастер впервые разделил натрийаммоние-вую соль ( )-винной кислоты. Большинство рацемических смесей кристаллизуется как рацематы, и поэтому их нельзя разделить подобным способом. Между прочим, следует заметить, что рацематы, обладая различной кристаллической структурой, могут иметь температуру плавления и растворимость, сильно отличающиеся от аналогичных свойств отдельных энантиомеров. Известны примеры, когда смешение насыщенных растворов энантиомеров вызывало выпадение в осадок менее растворимого рацемата. Упомянутые различия соответствуют относительной легкости упаковки чередующихся лево- и правовращающих молекул в кристаллах рацемата по сравнению с образованием решетки только из право- или левовращающих молекул. [c.194]

Химические свойства этих кислот обычны. Обе дают по две серии сложных эфиров и солей. Электрофильное присоединение к двойной связи проходит нормально, только очень медленно. При озонолизе образуется глиоксиловая кислота ОНС—СО2Н. Нуклеофильное присоединение к двойной связи также возможно, поскольку алкен сопряжен с двумя карбонильными группами. Нагревание любого изомера с водным раствором гидроксида натрия приводит к образованию рацемической яблочной кислоты реакции с алкоксидами или аминами дают соответствующие замещенные янтарные кислоты. [c.258]

Подобные оптически недеятельные соединения получили название рацемических веществ, или рацематов, от названия виноградной кислоты a idum ra emi um, на которой впервые было замечено явление оптической недеятельности, обусловленной присутствием равных количеств противоположно вращающих изомеров. В парах, растворах и расплавах рацематы, по-видимому, являются смесью обеих оптически деятельных форм. Так, при определении молекулярного веса виноградной кислоты по понижению температуры замерзания ее раствора получена величина, соответствующая формуле HgOe. Точно так же плотность паров эфиров виноградной кислоты соответствует простым, а не удвоенным молекулам. В кристаллической же решетке, как это показывает рентгенографический анализ, узлы заняты удвоенными молекулами. [c.294]

Вследствие того, что рацемизация в раствор2 происходит очень быстро, добавление к насыщенному раствору правовращающего кристалла в качестве затравки приводит к кристаллизации всей массы в виде ( + )-энантиомера. Таким способом получаьэт оптически активное соединение без применения оптически активнс го расщепляющего реагента. Если аддукт образуется с растворителе м, представляющим собой рацемическую смесь, то каждый кристалл в зависимости от формы его полости предпочтительно включает молеку ду либо либо (—) [c.319]

Атропин и гиосциамин являются стереоизомерами, из них атропин оптически инактивен, гиосциамин вращает плоскость поляризации влево. При действии щелочи на спиртовой раствор гиосциамина или при нагревании до П0° он переходит в атропин. Последний может быть разложен на право- и левовращающие изомеры, из которых /-форма идентична гиосциа-мину. Таким образом, атропин является рацемическим гиосциамином. По А. П. Орехову, в растениях содержится только гиосциамин, превращение его в атропин происходит в процессе экстракции. По своим химическим свойствам оба алкалоида ничем не отличаются, но ио физиологическому действию гиосциамин обладает более высокой (в 2 раза) активностью. [c.424]

Сальсолидина гидрохлорид — белый или белый со слабым желторатым оттенком мелкокристаллический порошок, без запаха, т. пл. 215—235°, растворимый в 15 ч. воды. Основание сальсолидина, т. пл. 60—61°, растворяется в ацетоне, хлороформе, мало растворимо в эфире. Хлоргидрат рацемического сальсолидина, т. пл. 194—196°, легко реагирует с углекислотой воздуха с образованием кристаллического карбоната, т. пл. 117—119°. Строение сальсолидина доказано метилированием и /-сальсолина диазометаном и сопоставлением с природными продуктами (А. П. Орехов и Н. Ф. Проскурнина) [c.452]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология