Методы определения оптической (энантиомерной) чистоты

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКОЙ (ЭНАНТИОМЕРНОЙ) ЧИСТОТЫ [c.106]

Развитие инструментальных методов - газо-жидкостной хроматографии и ЯМР-спектроскопии - позволило создать принципиально новый подход к определению энантиомерной чистоты, не требующий оптически активного эталона сравнения. Именно этим методам, их основам и конкретным применениям посвящена главная часть настоящей книги. Она знакомит читателей с использованием современных физико-химических методов для определения пространственного строения органических молекул, и более точно ее можно было бы назвать "Методы определения энантиомерной и диастереомерной чистоты". Впервые в одном издании обстоятельно изложены все современные методы, применяемые для этой цели, что делает эту книгу интересной и полезной не только для тех, кто работает с оптически активными соединениями, получает их выделением из природных соединений, расщеплением рацематов или асимметрическим синтезом, но и для тех, кто не имеет дела с оптической изомерией,, а работает со смесями диастереомеров. А это относится практически к любому химику-органику. [c.6]

Асимметрические органические реакции последние два десятилетия привлекают все большее внимание исследователей в различных областях химии - как теоретической, так и промышленной. Это связано с тем, что современный асимметрический синтез - еще недавно "экзотическая" область химии - дает реальные возможности получения оптически активных соединений, к которым относятся биологически активные вещества и многие лекарственные препараты. Это объясняется также теми возможностями, которые асимметрический синтез открывает при изучении механизмов реакций. Решающее значение в таких исследованиях, как и при расщеплении рацематов, имеет знание оптической (энантиомерной) чистоты изучаемых соединений, для чего необходимы надежные методы ее определения. Без этого не возможны ни корреляция величины оптической активности со структурой, ни оценка эффективности асимметрического синтеза или расщепления рацематов. [c.5]

Различное поведение энантиомеров в биологических системах [33, 34] вызвало необходимость разработки аналитических методов определения энантиомерного состава и чистоты лекарственных средств или их метаболитов. Разделив лекарственное средство на оптические изомеры, можно изучить различие в фармакокинетическом поведении этих изомеров. Хиральную хроматографию можно также применять [c.187]

Другим интересным применением метода является использование оптически активных СР для определения оптической чистоты. Идея аналогична той, которая обсуждалась в гл. 8, где описывалось применение оптически активных растворителей. В данном случае образование различных диастереоизомерных аддуктов характеризуется различными константами устойчивости, что дает для энантиомерных оснований различные сдвиги, усредненные по мольным долям. В работах [61—63] сообщается об использовании для этой цели различных оптически активных комплексов редкоземельных металлов. [c.198]

По мере увеличения точности измерений оптического вращения в результате повышения чувствительности приборов становится проблемой воспроизводимость экспериментальных результатов. Величины вращения, приведенные в литературе, должны быть тщательно оценены, прежде чем рассчитывать оптическую чистоту какого-то соединения, поскольку возможность потенциальной ошибки при измерении оптического вращения довольно значительна, особенно когда выбор условий может вызвать изменения, обсужденные выше. Поскольку существует несколько различных методов для определения энантиомерного состава, нет необходимости измерять оптическое вращение для соединений с низкой вращательной способностью или минимальной энантиомерной чистотой. Однако в подавляющем большинстве случаев наиболее полезной характеристикой оптически активного соединения является оптическое вращение, желательно измеренное при нескольких длинах волн и по крайней мере в двух растворителях. Для расчета абсолютного вращения энантиомера необходимо подтвердить энантиомерный состав соединения, определенный на основании его оптического вращения, с помощью другого метода. Поскольку в большинстве случаев оптическая чистота, рассчитанная по данным оптического вращения, и энантиомерная чистота, полученная с помощью других физических методов, совпадают, при изучении асимметрического синтеза удобнее использовать определение оптического вращения. Если [c.41]

В 60-ё годы метод использовался для изучения хиральных соединений [ 12 - 18], Ио затем появилось очень мало работ [ 19 - 22], в которых метод изотопного разбавления применялся для определения энантиомерной чистоты оптически активных соединений. К более поздним работам в этой области относятся исследования немецких ученых [23, 24]. [c.62]

Поскольку любой ахиральный детектор, применяющийся в хроматографии, будет одинаково относиться к оптическим изомерам независимо от их конфигурации, сравнение относительной площади пиков приводит к определению энантиомерной чистоты в методе (б) t см. табл, 1, параметр "в"]. При этом получаются достаточно точные результаты, так как интегрирование пика можно провести с высокой точностью. Это крайне важно для двух граничных случаев, а именно а) почти рацемические смеси, когда необходимо оценить очень малую энантиомерную чистоту, например при определении оптической активности некоторых природных веществ б) смеси с высокой энантиомерной чистотой, когда необходимо установить [c.80]

Предложен интересный метод определения энантиомерной чистоты без знания максимального оптического вращения и без использования вспомогательного оптически активного вещества. Для этого соединение Р Н, оптическую чистоту которого хотят определить, переводят в производное с двумя связанными остатками Р для спиртов и аминов это могут быть, например, эфиры или амиды с дикарбоновыми кислотами, для аминокислот — дипептиды. Если Р Н не был оптически чистым, то возникают два диастереомера — мезо- й -формы (схема 124). Соотношение мезо/01 определяют для реакции с рацемическим, а затем с оптически активным исходным К Н, в последнем случае — с разной глубиной превращения. Полученные данные используют для расчета энантиомерной чистоты Р Н. [c.113]

Этот метод требует определения двух переменных, а именно удельного вращения и содержания изотопа. Первая из этих величин определяется поляриметрически, а втор 1я — или с помощью масс-спектрометра, или с помощью жидких сцинциляционных счетчиков для /3-излучающих радиоизотопов. Наиболее простой прием состоит в следующем образец неизвестной оптической чистоты смешивают с изотопно меченным рацематом того же соединения. Предположим, что а — масса образца (энантиомерной чистоты Р и удельного вращения [а], (К)-форма предполагается в избытке), а Ь — масса рацемического соединения с изотопным содержанием /д. Содержание изотопа в смеси а + Ь дается следующей формулой [c.35]

Сдвиги, индуцируемые реагентом 13, распространяются на 6 - 7 атомов углерода от координационного центра. Построив зависимость 6 от концентрации, можно получить предельные сдвиги и константы образования и определить стехиометрию комплексов [28, 742]. Чтобы показать, каким образом применяется уравнение (2.36) при исследовании геометрии металл-лигандного комплекса, рассмотрим два примера. На рис. 2.12 показанынизкопольные и высокопольные сдвиги в системе ROH — 13 (М = Ей) в качестве растворителя использован D 1. Сдвиги качественно согласуются с (2.36) для модели, изображенной на рис. 2.13. Химические сдвиги в аналогичной системе борнеол — 13 (М = Рг) удается рассчитать с точностью 5,8% по уравнению (2.36), если принять расстояние Рг —О равным 3,0 А, а угол Рг —О —С равным 126° и двугранный угол Н - С—О-Рг равным 25° [14]. Разработаны эффективные расчетные методы определения положения атома металла относительно лиганда, исходя из наблюдаемых химических сдвигов 1Н по уравнению (2.36) [32, 216, 422]. Контактные сдвиги могут давать вклад в наблюдаемые сдвиги протонов, связанных с первыми двумя-тремя атомами углерода вблизи гетероатома [610]. Реагенты, содержащие хиральные центры, дают неэквивалентные спектры энантиомерных лигандов, что позволяет непосредственно оценивать оптическую чистоту препарата [347], Сдвиги бифункциональных молекул можно разложить на вклады от двух отдельных комплексов [445]. [c.308]

Другими преимуществами этого метода является относительно невысокая стоимэсть приборов и легкость проведения измерений. Хотя цена дорогих поляриметров может достигать 10 ООО долл., а для измерения в видимой и УФ-областях спектра может потребоваться спектрополяриметр, стоимость которого ещэ выше, использование ЯМР-спектроскопии для определения энантиомерной чистоты требует более дорогого оборудования и также хиральных веществ. Метод ядерного магнитного резонанса является более информативным при изучении ахиральных систем, но он не позволяет различать энантиомеры в рацематах, если не создать хирального окружения. Если же можно создать такое окружение для энантиомеров, то метод ЯМР предпочтителен по сравнению с измерением оптического вращения для определения степени расщепления, скоростей реакций, степени асимметрической индукции и оптической чистоты. В настоящее время оптическое вращение все еще остается наиболее простым методом для сравнения полученных величин с данными для известного соединения и для отнесения конфигурации. В отличие от ЯМР-спект роскопии оптическое вращение определяют для жидкого вещества или растворов в низкокипящих растворителях, содержащих только нужное соединение. Поэтому после определения вращения вещество можно легко выделить обратно. [c.32]

Оптически активные реагенты сдвига используют для определения энантиомерной чистоты сульфоксидов [21а] абсолютная конфигурация сульфоксидов может быть определена методом ЯМР [21бгв] при использовании хиральных растворителей типа (—)-(К)-2,2,2- трифтор-1-фенщ1этанола. " [c.256]

Мо/кно видеть, что оптическая чистота связана с экспериментальным свойством, т. е. с удельными вращениями [а] и [А], в то время как энантиомерная чистота характеризует состав вещества и определяется безотносительно к какому-либо физическому измерению. В настоящей 1лаве рассматриваются методы определения более важной величины, а именно энантиомерной чистоты. Однако, поскольку эти две величины равны или связаны друг с другом, а термин оптическая чистота до настоящего времени использовался гораздо чаще даже вне всякой связи с оптическими свойствами, когда выражение энантиомерная чистота является более уместным, мы будем применять термин оптическая чистота как синоним энантиомерной чистоты. Величина оптической чистоты может изменяться от О (в этом случае считают, что вещество [c.284]

Оптическая чистота определяется как отношение удельного оптического вращения смеси энантиомеров к удельному вращению чистого энантиомера и обычно совпадает с энантиомерной чистотой, которая характеризует истинный состав смеси энантиомеров. Однако в некоторых случаях взаимодействие рацемата с энантиомером может привести к нелинейной зависимост вращения от концентрации, и тогда для определения энантиомэрной чистоты необходимо использовать другой метод [ 1]. [c.24]

В данной главе рассматриваются определение оптической чистоты методом поляриметрии и развитие поляриметрии как одного из методов оценки энантиомерного состава. Поляриметрия позволяет количественно измерять изменение направления колебаний линейнополяризованного (плоскополяризованного) света при его прохождении через оптически анизотропное вещество или раствор. [c.26]

В 1959 г. Берсон и Бен-Эфраим [9] опубликовали первое сообщение о применении метода изотопного разбавления для определения энантиомерной чистоты. Они вывели уравнения для расчета энантиомерной чистоты смеси и выделенных энантиомеров, если имеются данные оптического вращения. В более поздних работах [10, 11] метод изотопного разбавления вновь был использован для проверки энантиомерной чистоты хиральных субстратов. [c.62]

Детальное рассмотрение этого метода выходит за рамки данной книги, и ниже приведено только его схематическое описание. Наиболее важное понятие в данном методе — это так называемая дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК). Принцип калориметрий — это определение энергии, выделяемой или поглощаемой образцом, как функции температуры. Приборы для ДСК содержат две ячейки (для образца и сравнительную), к которым необходимо подводить различную по величине энергию, чтобы температура их была одинаковой. Это различие в энергии сканируется во времени при линейном градиенте температуры. Такое микрокало-риметрическое устройство позволяет находить как температуру, так и энтальпию фазовых переходов (подобных плавлению). Если исследуются хиральные соединения, то записываются ДСКграммы для образца неизвестной оптической чистоты и для рацемата. Они содержат всю необходимую информацию (температуру плавления и энтальпию плавления рацемата, а также температуру окончания плавления образца Ту) для расчета энантиомерного состава по уравнению Пригожина — Дефея [П]. [c.36]

Первое успешное разделение энантиомеров методом газовой хроматографии было проведено для аминокислот. Сравнительно широкое распространение метод получил именно при исследовании этого класса соединений. Таким образом были установлены конфигурации аминокислотных компонентов в биополимерах, биологических жидкостях, в магматических и осадочных породах, а тжже в почвах [7, 48, 49, 50]. Был проведен геохронометрический эксперимент по определению возраста знаменитых свитков Мертвого моря путем оценки рацемизации природных аминокислот (Э. Джиль-Ав, частное сообщение). Метод газовой хроматографии был использован для изучения небольших величин энантиомерной чистоты аминокислот в экспериментах по обнаружению оптической активности в неживых системах [ 51]. Конфигурационную стабильность аминокислот белка при гидролизе пептидов и получении производных на фазе 6 тщательно исследовал Франк [52]. [c.89]

Предложи -1 и конформационная модель для сгфвделения абсолютной конфигурации. Она основывается на учете неэквивалентности химических сдвигов протонов групп и В" ь диастереомерных производных 24. Различия в химических сдвигах в ЯМР-спектрах диастереомерных карбаматов [ 72] также можно коррелировать со стереохимией асимметрического центра в исходном спирте. Синтезирована оптически активная перфтор-2-пропоксипропионовая кислота и изучено ее использование для определения энантиомерной чистоты спиртов методом ПМР- и 1 Р-ЯМ Р- Л1ектроскопии [73]. [c.171]

Ферментативный метод определения энантиомерной чистоты основан на использовании высокостереоспецифичных ферментов. Так, например, оксидаза аминокислот окисляет -аминокислоты в 1000 раз быстрее, чем О-аминокислоты. Таким образом, если взять 0-аминокислоту, оптическую чистоту которой необходимо проверить, то отсутствие реакции с оксидазой аминокислот укажет на практически полную оптическую чистоту (не менее 99,9 %). Если же ферментативное окисление якобы чистой Ь-аминокислоты идет с заметной скоростью, то это следует считать призна-ко.м того, что она содержит примесь -аминокислоты. [c.107]

Образование ацеталей можно использовать также для определения оптической чистоты кетонов, действуя на них хиральными 1,2-диолами или 1,2-дитиолами и затем определяя энантиомерную чистоту методом спектроскопии ЯМР С (схема 122). Для определения энантиомерной чистоты кетонов на них предложено также действовать 0-карбоксиме-тилгидроксиламином, затем получать соли с оптически активными аминами (схема 123) и исследовать их методом ЯМР. [c.111]

Оптическое вращение химического соединения при определенной длине волны - важное физическое свойство при изучении хиральной системы, поскольку позволяет сравнивать данные, имеющиеся в литературе с начала прошлого века. Помимо использования этой величины для идентификаций стереоизомера удельное вращение при определенной длине волны (поляриметрия) или в какой-то области длин волн (дисперсия оптического вращения) и различие в коэффициентах поглощения левого и правого циркулярнополяризованного света (круговой дихроизм) являются классическими методами для определения энантиомерного состава или оптической чистоты образца. [c.24]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология