ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Расщепление через диастереомеры из "Стереохимия Издание 2" Расщепление через днастереомеры — практически наиболее важный путь получения оптически активных веществ в определенных случаях с ним может конкурировать биохимический метод, а в последнее время — асимметрический синтез. Суть в том, что рацемат действием оптически активного вещества (асимметрического реагента К ) переводят в пару диастереомеров. Диастереомеры, как уже неоднократно подчеркивалось, отличаются по физическим свойствам друг от Д1зуга, их можно более или менее легко разделить. В принципе можно было бы при этом воспользоваться разными физическими методами разделения, но на практике обычно применяют кристаллизацию, т. е. используют различие в растворимости. В последнее время все чаще применяют также хроматографические методы. [c.50] Для того чтобы прошла первая стадия, в расщепляемом веществе и в асимметрическом реагенте должны присутствовать функциональные группы, способные взаимодействовать друг с другом. Чаще всего для этого используют кислотно-основные группировки, т. е. диастереомер возникает в результате солеобразования. Соли — кристаллические вещества, их удобно разделять кристаллизацией, а при завершении процесса легко осуществить и третью стадию, разлагая соль действием сильной кислоты или сильного основания. Если группы, имеющиеся в расщепляемом веществе и асимметрическом реагенте, неспособны к солеобразованию, то их стараются модифицировать, чтобы все же свести дело к получению соли. [c.51] Важнейшая задача — подбор асимметрического реагента. Образуемые при его участии днастереомеры должны как можно сильнее различаться по растворимости (или другим свойствам, если для разделения используют не кристаллизацию, а иные приемы). К сожалению, до настоящего времени не создано каких-либо теоретических предпосылок или хотя бы эмпирических правил подбора асимметрических реагентов. На практике исследователю не остается ничего иного, как пробовать все реактивы, имеющиеся в его распоряжении. [c.51] Вторая стадия — разделение диастереомеров — требует подбора растворителя и температуры, чтобы различие в растворимости диастереомеров оказалось наибольшим. [c.51] В предыдущем разделе уже упоминался пример, когда при самопроизвольном расщеплении пришлось осуществить 400 кристаллизаций. Это, конечно, крайний случай, однако пять — восемь перекристаллизаций — нормальное явление при расщеплении рацематов через диастереомеры. Можно легко представить себе, как много значит при этом простое умение работать аккуратно, без потерь Полезен, например, такой простой прием выделить для проведения расщепления набор посуды и не мыть его, переходя к последовательным кристаллизациям. Если не сделать этого, то излишняя тщательность — мытье посуды после каждой кристаллизации — заметно увеличит потери. [c.51] Третья стадия — разрушение диастереомера — самая простая, во всяком случае тогда, когда используется солеобразование. Рассмотрим теперь конкретные примеры расщепления рацематов, относящихся к различным классам органических соединений. [c.51] Рассмотрим в качестве примера получение оптически активного а-фенилэтиламина (48). В начале 50-х годов для этой цели успешно применили (-(-)-винную, кислоту [36], а также борнилсульфат [37] (схема 17). [c.52] При обработке рацемата а-фенилэтиламина (48) ( + )-винной кислотой (18) образуются тартраты ( + )- и ( — )-аминов. Диастереомерная соль ( — )-амина с ( + )-винной кислотой растворима в метаноле гораздо хуже, чем соль (- -)-амина. Первая соль выпадает сразу почти чистой, особенно при внесении затравки полученной ранее соли. Для окончательной очистки ее достаточно обычно перекристаллизовать один раз из воды, затем разложить концентрированным водным раствором щелочи и отделить ( — )-а-фенилэтиламин от раствора тартрата натрия. Поскольку (-[-)-винная кислота — реагент дешевый, регенерация асимметрического реагента в этом случае нецелесообразна. [c.52] На этом примере можно проиллюстрировать роль растворителя. Еще в начале нашего столетия аналогичное расщепление пытались осуществить в воде, однако, несмотря на большое число кристаллизаций, полученный амин имел лишь невысокую оптическую чистоту. Простота получения оптически активного а-фенилэтиламина делает его доступным веществом. В случае других аминов диастереомерные тартраты разделяются не столь легко, требуется большое число кристаллизаций, что увеличивает затраты времени и уменьшает выходы. Например, для расщепления через тартраты аминов (49) — (52) необходимо значительное число кристаллизаций пять-шесть (из этанола) для амина (49), шесть-семь (из воды) для (50), девять (из водного этанола) для (51) и 24 (из этанола) для амина (52). [c.52] Интересно, что кристаллы диастереомерных солей ( + )- и ( — )-а-фенилэтиламина с борнилсульфатом резко различаются по форме и их можно было бы легко отобрать друг от друга, как это сделал Л. Пастер с натриевоаммониевой солью виноградной кислоты. [c.53] Для увеличения числа доступных асимметрических реагентов используют и другой путь — модификацию природных веществ. Примером может служить дибензоилвинная кислота (57), которая была использована, в частности, для получения оптически активного р-(диметиламино) изобутирофенона (58) — исходного вещества для синтеза дар-вона , широко применяемого в асимметрическом синтезе [39] (см. разд. 2.5). [c.53] Гораздо менее распространена, но все же доступна ( — )-миндальная кислота, с помощью которой получен [40] оптически активный 2-(анилинометил) пирролидин (59), также используемый в асимметрическом синтезе. [c.53] Расщепление рацемических кислот на оптические антиподы несколько облегчается тем, что доступных оптически активных оснований много это прежде всего алкалоиды — хинин, цинхонин, бруцин, стрихнин, морфин и др. Их существенный недостаток — сильная токсичность. Поэтому в последнее время алкалоиды все чаще заменяют доступными синтетическими активными аминами, например а-фенилэтиламином и его аналогами. [c.54] Процесс расщепления рацемических кислот совершенно аналогичен рассмотренному выше расщеплению аминов химическая суть та же — солеобразование. Это хорошо видно на примере расщепления рацемической З-метил-2-фенилбутановой кислоты с помощью а-фенилэтил-амина (схема 19). [c.54] Карбоксильную группу можно модифицировать таким образом, чтобы сделать возможным образование диастереомерных солей и с кислотными асимметрическими реагентами это показано на примере амидинов замещенных миндальных кислот, расщепленных на оптические антиподы через диастереомерные соли с оптически активной миндальной кислотой. [c.55] Важный класс оптически активных соединений составляют аминокислоты. Сами аминокислоты расщепляются с трудом они представляют собой внутренние соли, разомкнуть которые способны только сильные кислотные агенты. Для этого пригодны, например, сульфокислоты, полученные из камфоры и других природных оптически активных соединений. Например, полученная из (—)-р-пинена сульфокислота (64) была использована для расщепления рацемического фенилглицина. [c.55] По сравнению с расщеплением аминов и кислот в этом случае появляется дополнительная стадия — защита одной из функциональных групп. На практике наибольщее распространение получило расщепление через ацильные производные. Э. Фишер, работавший с аминокислотами и белками на рубеже прошлого и нынешнего веков, неоднократно успешно применял этот способ. Защиту аминогруппы он проводил фор-милированием, ацетилированием, бензоилированием, а в качестве асимметрических реагентов использовал алкалоиды. В наше время существенно расширилось число применяемых защитных групп, а кроме алкалоидов используют также синтетические оптически активные основания. [c.56] Вернуться к основной статье