|
|
|
Главная --> Справочник терминов Рацемизации оптически Гораздо чаще рацемизация протекает не самопроизвольно, а вызывается какими-либо физико-химическими воздействиями. Катализаторами рацемизации часто являются щелочные агенты; отсюда следует важный практический вывод — при работе с оптически активными веществами надо по возможности избегать щелочных сред. Однако рацемизация может катализироваться и протонами; так, правовращающий 1,3,4-трифенилбутанон-2 XXXIV легко рацемизуется в присутствии концентрированной серной кислоты при комнатной температуре. Рацемизация протекает в большей степени в хлороформе [40] и диметилформамиде [41], чем в диоксане, толуоле, тетрагидрофуране или в смесях толуола с диоксаном. Ацилироваиие этилового эфира глицина карбобензилокси-глицил^-фенилаланилимидазодом в тетрагидрофуране ери комнатной температуре приводит к получению смеси, содержащей примерно 5% DL-формы. Но при температуре —10° в днметил-формамиде рацемизация протекает не более чем на 0,5% и L-форма с т.нл. П9,8—120,3С, [а]о— 12,2+1,25° (с=2%, этиловый спирт), была получена- с выходом Ллкилбромид, если бы он и получался в этих реакциях в оптически активном состоянии, должен медленно рацемизо-ваться в присутствии бромистого серебра; однако с помощью контрольных опытов бьзло установлено, что такая рацемизация протекает слишкола медленно для того, чтобы ею можно было объяснить в основном ту потерю оптической активности, которая наблюдается при взаимодействии серебряной соли с бромом. Ранее сообщалось, что при взаимодействии оптически активных серебряных солей с бромом образуются оптически недеятельные бромиды [24—26]; значение этих результатов оставалось, однако, не ясным, так как в то время не были показано, что потеря активности не полностью зависит от рацемизации бромида под действием бромистого серебра. этом рацемизация протекает через енольную форму: Для объяснения желтой окраски 5,10-дигидро-10-хлорфенарса-зина и родственных соединений (например, бромзамещенного и сульфата) были предложены альтернативные структуры (360) или (361), в которых протон гетероцикла находится у пятивалентного атома мышьяка. Существенное подтверждение обычной структуры (346; X = As) дал рентгеноструктурный анализ, с помощью которого показано, что эта молекула не вполне копланарна и имеет изгиб вдоль оси N—As (диэдрический угол 169°), а связь As—С!, которая лежит вне плоскости, имеет длину, близкую к длине связи As—С1 в дифенилхлорфосфине. Существование молекулярной асимметрии было показано получением двух (-(-)-бромкамфорсульфо-натов с различным оптическим вращением из бензопроизводного (362). В ряду феноксарсина диэдрический угол более острый; соединения (363; R = Me, Et, Ph) были разделены на энантиомеры, имеющие значительную оптическую стабильность. Рацемизация протекает в процессе реакций, затрагивающих атом мышьяка, например при кватернизации действием метилиодида или окислении соединения (363; R = Ph) до 10-оксида, который, впрочем, был разделен на энантиомеры. легкость одновременно протекающего раскрытия кольца, Робертсон и сотрудники исключают промежуточное образование соединения LXXIII, поскольку раскрытие кольца и его замыкание в этом соединении происходят недостаточно легко. Промежуточное образование соединения LXXII следует, по-видимому, исключить на основании опытов с токсикаролом (стр. 137), которые показали, что раскрывается кольцо С. Таким образом, рацемизация протекает, вероятно, с промежуточным образованием соединений типа LXXIV и LXXIVa, в соответствии с механизмом, предположенным Бутенандтом и Хильгетагом [333] для гидролитического расщепления ротенона. легкость одновременно протекающего раскрытия кольца, Робертсон и сотрудники исключают промежуточное образование соединения LXXIII, поскольку раскрытие кольца и его замыкание в этом соединении происходят недостаточно легко. Промежуточное образование соединения LXXII следует, по-видимому, исключить на основании опытов с токсикаролом (стр. 137), которые показали, что раскрывается кольцо С. Таким образом, рацемизация протекает, вероятно, с промежуточным образованием соединений типа LXXIV и LXXIVa, в соответствии с механизмом, предположенным Бутенандтом и Хильгетагом [333] для гидролитического расщепления ротенона. ^Дной из главных проблем синтеза пептидов является легкая рацемн-'* хиральных аминокислот с активированной карбоксильной груп-"ри действии оснований. Такая изомеризация особенно вероятна минокислот, имеющих ацильную группу при атоме азота, так как ' "ч случае возможно промежуточное образование 5-оксазолона. При ! РаЦемизация протекает через енольную форму: Исследование показало, что оптически активный кетон (XXXIII) рацемизуется при 100° в хлороформе, серной или уксусной кислотах, причем скорость рацемизации подчиняется уравнению первого порядка. Однако рацемизация протекает не через стадию енолизации, поскольку в дейтеросерной или дей-тероуксусной кислотах рацемизация не сопровождается образованием сколько-нибудь заметных количеств дейтерированного кетона, в котором водород в а-положении был бы замещен на дейтерий. Дальнейшие исследования показали, что рацемизация является следствием раскрытия четырехчленного цикла и образования оптически неактивного (1-фенил-2-хлорчэтенил)хлоркетена (XXXVIII). В результате этой работы был найден новый общий метод синтеза циклобутенонов из винилкетенов (или из исходных веществ для получения винилкетенов). 3. Выше уже обсуждались возможности рацемизации или инверсии продукта сольволиза RS. Однако образование ионной пары, сопровождаемое внутренним возвратом, может оказывать влияние и на стереохимию молекулы субстрата RX. Известны случаи, когда в результате внутреннего^возврата оптически активный субстрат претерпевал рацемизацию (например, при соль-волизе ct-n-анизилэтил-п-нитробензоата в водном ацетоне [45]), в то время как в других случаях наблюдается частичное или полное сохранение конфигурации (например, при сольволизе n-хлоробензгидрил-п-нитробензоата в водном ацетоне [46]). Считается, что рацемизация RX происходит по следующему пути: RX^iR+X-^^X-R+^fcXR. Показано, что в некоторых случаях, когда в результате внутреннего возврата происходит рацемизация, она идет быстрее сольволиза. Это также служит доказательством существования ионных пар. Например, скорость рацемизации оптически активного n-хлоробензгидрохлорида примерно в 30 раз больше, чем скорость его сольволиза в уксусной кислоте [47]. иости реакций, протекающих по механизму Sjv2, было получено при изучении рацемизации оптически активных галоген-производных под действием» солей, содержащих радиоактивный галоген: Как уже указывалось ранее, читийалюминннгидрид обычно не вызывает рацемизации оптически активных соединений даже топа, когда центр асимметрни находится рядом с восстанавливаемой группой. Это свой ство дает возможность получать оптически активные спирты из оптически активных кислот или сложных эфи-ров [175, 178—181] Аналогична динамическая стереохимия биарнлов. Энергетический барьер для рацемизации оптически активного ^'-биыафтила (см. также формулу на схеме 2.1) составляет 21—23 ккал/моль [18]. В основном состоянии два кольца не копланарны, рацемизация происходит вследствие вращения вокруг Ы'-связи. превращения одного из хиральных спиртов в его энантиомер. По ряду причин считается, что инверсия во время гидролиза сложного эфира (гл. 18, ч. 3) или тозилирования спирта (гл. 11) не происходит. Инверсия должна происходить на стаднн замены тозилатной группы на ацетатную, поскольку в ходе этого процесса разрьшается связь между хиральным углеродом и кислородом. Изучение подобных циклов для очень большого числа вторичных спиртов и их производных всегда приводило к согласующимся между собой результатам. Во всех случаях можно полагать, что замещение тозилатной группы OTs на ОН", OR", OAc" происходит с инверсией. Отсюда возникло предположение, что и замещение галогена в алкилгалогенидах при действии галогенид-ионов должно протекать аналогично, т.е. с инверсией конфигурации. Прямое подтверждение этого предположения было получено Хьюзом и Иигольдом, которые измерили скорость изотопного обмена галогена и скорости рацемизации оптически активных 2-йодоктаиа, 1-фенилэтилбромида и 2-бромпропионовой кислоты при действии радиоактивного Nal или LiBr в ацетоне: отражается на скорости всей реакции. Дополнительная информация о механизме этой реакции была получена при изучении дейтеров од сродного обмена и рацемизации оптически активных карбонильных соединений. Дейтероводородный обмен алифатических и циклических кетонов, катализируемый кислотой, наблюдается только для атомов водорода при а-углеродных атомах по отношению к карбонильной группе. Объясните, каким образом нагревание ведет к рацемизации оптически активного бифенила (опять же полезно использовать модели). Учитывая присутствие и азлактонах типа V активного а-атома водорода, можно легко объяснить чрезвычайную легкость рацемизации оптически активных соединений этого типа. Этот процесс протекает настолько быстро, что ни и одном случае не удалось выделить оптически активный азлактон 131. На этом свойстве основано дна рацио-Р1алышх способа рацемизации аминокислот [44, 93, 94]. Один из них заключается в нагревании аминокислоты и растворе ледяной уксусной кислоты с 2 молями уксусного ангидрида. При другом способе водный раствор натриевой соли аминокислоты обрабатывают больпнш избытком уксусного ангидрида при комнатной температуре. В результате в обоих случаях образуется рацемическое ацетильное •производное аминокислоты. Скорость изотопного обмена H/D и рацемизации оптически Во избежание рацемизации оптически активных сложных эфиров и • спиртов может оказаться целесообразным проводить реакцию гидрогенизации эфиров а-аминокислот и а-оксикислот до соответствующих аминоспиртов или щщколей при низкой температуре над никелем Ренея в присутствии триэтиламина [48] *. вости закона действия масс. Внезапное появление такого рода работ так же трудно объяснить, как и их отсутствие в предыдущий период. Правда, в смежной, но изолированной области газовых реакций даже в «мрачные времена» происходили выдающиеся "события, связанные главным образом с прекрасными ^основополагающими работами Боденштейна [51]. Были установлены и подтверждены многочисленными способами механизмы, которые объяснили сложную'кинетику реакций водорода с хлором и бромом. В химикГбыл введен метод стационарных концентраций (разд. 4. 15), "явившийся крупным успехом в количественном описании реакций, сопровождающихся образованием промежуточных соединений в незначительных концентрациях. Возможно, этот'метод послужил толчком для «возрождения» кинетических исследований в растворах; во всяком случае, он был быстро пущен в работу энтузиастами изучения механизмов реакций. (-•? Решающим^доказательством справедливости закона действия масс стали, по-видимому, предпринятые в тридцатых годах исследования галогенирования кетонов и родственных превращений. Было' показано, что в условиях кислотного катализа, за'исключением "очень высоких кис-лотностей, скорость имеет нулевой порядок~по~галогену и одинакова для хлора, брома и иода. Далее, в сопоставимых условиях скорость рацемизации оптически активных кетонов типа  Рациональное объяснение Результате вспенивания Результате указанной Результатом образования Расположении сегментов Результатов исследований Результатов показывает |
- |
Навигация