ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Оптически активные органические соединения из "История стереохимии органических соединений" В этом разделе мы рассмотрим развитие того направления в классической стереохимии, которому было уделено наибольшее внимание в первоначальных работах Вант-Гоффа и Ле Беля. Идя от более простого к более сложному, мы рассмотрим сначала методы получения оптически активных соединений, затем способы определения их конфигурации и в заключение — установление и толкование зависимостей между пространственным строением и оптической деятельностью органических молекул. Конечно, упомянуты будут только важнейшие вехи в истории этой области стереохимии. [c.68] Существует два общих способа получения оптически активных органических соединений 1) путем расщепления рацематов и 2) путем синтеза из других оптически активных соединений, а в последнее время и путем абсолютного асимметрического синтеза. [c.68] Как мы уже упоминали в главе I, еще Пастер предложил три способа расщепления рацематов 1) механическое разделение кристаллов, отличающихся по форме 2) выделение одной из форм при помощи микроорганизмов, поедающих другую форму, и 3) химический метод, основанный на различии в свойствах продуктов реакции правой и левой форм с другими оптически активными реагентами. Работы по расщеплению рацематов этими методами после возникновения стереохимии отличаются от пастеровских пионерских исследований тем, что они стали вестись широким фронтом и с ясно осознанной целью — получать индивидуальные, интересующие химика активные соединения. [c.68] Впоследствии (1884 г.) Вырубовым [4] и Вант-Гоффом [5, стр. 173 и сл. ] было указано на зависимость расщепляемости рацематов от температуры. Было установлено, что существует температура, выше которой из раствора выпадает рацемат, а ниже —смесь правой и левой форм, которая только и поддается механическому разделению. [c.69] Второй метод Пастера, называемый иногда биохимическим, вследствие своей сложности и неясности природы самого процесса, применялся также относительно редко. Правда, Фишер [6, стр. 2992] образно высказал общую идею о зависимости между молекулярным строением энзимов и оптически активных веществ, подвергающихся их воздействию, в том смысле, что они должны подходить друг к другу, как ключ к замку, чтобы оказать друг на друга химическое действие . Но в третьем издании монографии Вант-Гоффа [7] об этом методе нет даже упоминания. И лишь в последние десятилетия интерес к этому методу стал увеличиваться в связи с проблемой строения белковых блоков и с необходимостью получения составляющих их оптически активных аминокислот [2, стр. 575 и сл. ]. [c.69] Третий метод Пастера пользуется наибольшей популярностью. И в применении этого метода были свои трудности. Например, после воздействия на рацемат оптически активного реагента образуются диастереомеры, большей частью отличающиеся рядом своих свойств, в том числе и растворимостью, настолько, что их разделение не представляет затруднений. Но иногда разница в растворимости бывает столь незначительной, что диастереомеры образуют трудно разделимые молекулярные соединения, получившие даже название частичных рацематов [8]. [c.69] Расщепление рацематов через образование диастереомеров или даже молекулярных комплексов типа диастереомеров применялось к представителям самых различных классов органических соединений алкоголям, альдегидам и кетонам, кислотам, аминам, аминокислотам, а в последнее время и металлоорганическим соединениям. [c.69] Дерацемизация кислот имеет несравнимо более глубокие корни в истории химии, так как расщепление виноградной кислоты при помощи активного алкалоида цинхонина было осуществлено еще Пастером. [c.69] Особенно большое значение для биохимии имеет дерацемизация аминокислот. В соответствии с их природой расщепление может быть осуществлено, казалось бы, при их взаимодействии с оптически активными как основаниями, так и кислотами. Однако на практике этот метод встретил затруднения, так как аминокислоты склонны к образованию внутренних солей. Поэтому Фишер [И] предложил превращать аминокислоты в К-бензоильные производные, а затем действовать на последние оптически активными алкалоидами. Этот путь, с вариацией природы ацильного радикала, и получил широкое распространение в лабораторной практике. [c.70] Таким образом, к началу этого столетия метод расщепления рацематов через диастереомеры выдвинулся на первое место по сравнению с другими методами дерацемизации. [c.70] Кроме этих трех, пастеровских , способов расщепления рацематов были найдены и другие. Один из них ведет начало также от старого наблюдения Пастера [12, стр. 54], что первые кристаллы, выпадающие из насыщенного раствора рацемического кислого яблочнокислого аммония, подобны кристаллам оптически активной соли. Затем было найдено, что такой кристаллизации способствует внесение в пересыщенный раствор затравки из кристаллов того или другого антипода [13]. Много лет спустя Остромысленский [14] нашел, что для той же цели затравкой могут служить изоморфные кристаллы, даже не активные оптически. К последнему десятилетию относятся примеры дерацемизации путем обычной перекристаллизации правда, такую перекристаллизацию приходится иногда повторять до 400 раз [2, стр. 374]. [c.70] Вант-Гофф высказал предположение [15, стр. 30] о различной растворимости антиподов в оптически активных растворителях. Несмотря на многочисленные попытки применить это свойство для разделения рацематов, достаточно убедительные результаты были получены только в последние 10—15 лет [2, стр. 377]. [c.70] Другой путь получения оптически активных органических соединений — синтез только одного из зеркальных изомеров,— казалось бы, в принципе не мог быть осуществлен в лабораторных условиях, поскольку, по теории вероятностей, должен всегда образоваться рацемат или, хотя бы, конгломерат обеих оптических форм. На это было указано Ле Белем еще в 1874 г. (стр. 52—53). [c.71] Однако спустя два десятилетия были обнаружены факты, заставившие пересмотреть такую точку зрения. Изучая превращения сахаров, например гексоз в гептозы через промежуточное образование циангидрина, Фишер [18] обнаружил, что при этом возникает лишь один из ожидавшихся стереоизомеров. [c.71] Кислота, полученная таким путем, оказалась также левовращающей. Очевидно, что здесь применен другой путь для создания асимметрического центра уже не реакция замещения, а реакция присоединения, но между обоими процессами имеется и существенное сходство. В момент реакции, приводящей к возникновению асимметрического атома углерода, в составе молекулы уже находился другой асимметрический центр, который и оказывал направляющее влияние на преимущественное образование одного из диастереомеров. Поэтому реакции такого тина получили название часттного асимметрического синтеза. [c.72] К такому типу синтеза следует отнести и ферментативный асимметрический синтез, впервые осуществленный Розенталером [22] в те же годы, к которым относятся упомянутые выше работы Марк-вальда и Мак-Кензи. Как показал Розенталер, под действием фермента, находящегося в зернах горького миндаля, из альдегидов образуются оптически активные нитрилы. [c.72] Практической важности полный асимметрический синтез с участием цикрулярнополяризованного света не получил, но его принципиальное значение как доказательства возможности синтеза оптически активных органических веществ из неактивных исходных продуктов безусловно велико. [c.73] Вернуться к основной статье