Современные методы расщепления через диастереомеры
До настоящего времени наиболее часто использовался метод расщепления на диастереомеры. В случаях, когда рацемическая смесь содержит карбоксильную группу, можно получить соль с оптически активным основанием. Если рацемическое соединение содержит аминогруппу, можно получить соль с оптически активной кислотой.
Если рацематическую смесь обработать оптическим активным соединением, способным легко реагировать с обоими антиподами, то в молекулу каждого из них вводится фрагмент с одинаковой конфигурацией. Так антиподы превращаются в диастереомеры. Полученные вещества подвергают дальнейшему расщеплению, после чего введенные фрагменты удаляют и выделяют чистые оптически активные соединения.
Например, схема разделения рацемического $α$-фенилэтиламина правовращающей винной кислотой имеет вид:
Рисунок 1. Современные методы расщепления через диастереомеры. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Каждая из проекционных формул антиподов, которые участвуют в образовании рацемического $α$-фенилэтиламина, поворачивают в плоскости чертежа на 90º.
При обработке рацемического $α$-фенилэтиламина $D$-винной кислотой образуется смесь диастереомерных солей, различающихся по растворимости в метаноле. Это качество и используется для их расщепления. Активные формы $α$-фенилэтиламина можно выделить при последующем подщелачивании.
Рисунок 2. Современные методы расщепления через диастереомеры. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Допустим, что оптически активный реагент (кислота или основание) имеет $S$-конфигурацию. Тогда появившиеся соли будут представлять собой смесь ($R$)- и ($S$)-диастереомеров. В отличие от энантиомеров, они будут обладать разными свойствами.
Рисунок 3. Современные методы расщепления через диастереомеры. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Для разделения диастереомеров, отличающихся свойствами, используют разные методы. В практической деятельности чаще всего используют кристаллизацию, основываясь на разной растворимости диастереомеров.
В настоящее время пользуются хроматографическими методами, на последней стадии которых выделяют энантиомер. Для разделения такой рацемической смеси ведется эмпирический подбор реагентов, так как нет теоретических предпосылок для предсказания разной растворимости диастомерных солей.
Для получения оптически активных веществ разделение через диастереомеры является наиболее важным.
Расщепление рацемических кислотных соединений
Для расщепления рацемических кислотных соединений используют природные оптически активные основания – алкалоиды (эфедрин, бруцин, хинин, стрихнин, морфин, цинхонин и др.). После расщепления их регенерируют и снова используют.
Алкалоиды – сильно токсичные соединения, поэтому все чаще их стараются заменить синтетическими оптически активными веществами – аминами ($α$-фенилэтиламин).
Так, например, происходит расщепление рацемической 3-метил-2-фенилбутановой кислоты:
Рисунок 4. Современные методы расщепления через диастереомеры. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Рисунок 5. Современные методы расщепления через диастереомеры. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Расщепление рацемических основных соединений
Для расщепления рацемических основных соединений используют оптически активные кислоты: миндальную (α-гидроксифенилуксусную), винную, глутаминовую ($α$-аминоглутаровую), аспарагиновую (аминоянтарную), камфорсульфоновую и др.
Полное разделение энантиомеров в ходе одной операции, как правило, осуществить очень сложно из-за малого различия в растворимости этих соединений. Поэтому используют многократную кристаллизацию, при этом процесс становится долгим и трудоемким.
При отсутствии кислотной или основной группировки в молекуле, ее можно ввести, а после расщепления на энантиомеры, снять:
Рисунок 6. Современные методы расщепления через диастереомеры. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Рисунок 7. Современные методы расщепления через диастереомеры. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Рисунок 8. Современные методы расщепления через диастереомеры. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Диастереомеры могут образовываться в результате взаимодействия кислот и оснований Льюиса. Например, при разделении ароматических соединений, не содержащих ни основных, ни кислотных группировок, используется их способность формировать π-комплексы с нитрофлуореном, в котором фрагмент энантиомерной молочной кислоты обеспечивает реагенту в целом оптическую активность.
