立体化学第五章立体异构体的分离鉴别方法

+ (S,S)-丁 二 醇
C4H9 H
H 3 O+
O C4H9
分
H H H3C O O CH 3 H O
离
O
+ (S,S)-丁 二 醇
C4H9 H
H 3 O+
O C 4H 9 H
缩酮易逆反应得到对应体！
5-8,9
注意：避免二个对映体的反应速度可能不同引起的分离不完全
3)化学拆分是经典方法,在工业上很重要.如分离半合成青霉素
２)
H
C
H3C
C
（1） （2）
CH3
Ｈ（１）与Ｈ（２）非对映的（化学环境不同）
H
O
３)
H3C
（1）
（2）
C
N CH3
-CH3（1）和 -CH3（2）中的质子是非对映的
5-2
４)
2 H 3H
1 H
6 H 4H
7 H
2 H
1 H H4
6 H
7 H H5
H 3
H 5 H 4 H 5
H 3 H 3 H 4
方法2：两个非对映体混合物可用NMR谱估计比例。 大多数的非对映体的1H、13C是磁不等性的(非对映 的）,NMR谱有区别,由信号的积分曲线估计两组成。 决定d、l%； 方法3：对映体与手性试剂作用转化成非对映体，再用 NMR谱。常用的手性试剂是顺磁性金属衍生物的可溶 于有机溶剂中的物种。
这个手性试剂称为手性位移试剂。
5-8
一、基于基态非对映体性质的分离 1.化学法拆分: 1)将一对外消旋体（±）A 如酸与一个不对称试剂B （拆分剂）如（R）-B作用，形成非对映体盐，再用 分步结晶、分馏、色谱等方法分离，得到（R）-A和 （S）-A。
（R）- A · （R）-B （R）- A + （S）- A + （R）-B （S）- A · （R）-B (S)A +(R)B (R)A +(R)B
PhCHCH 2 CH 2CH 3 + (±) OH CO 2H Ph CF 3 R C OMe (R)-Mosher 酸 Ph C 3H 9 s C O H C O CF 3 Ph + C OCH 3 非对映体 Ph H C 3H 9 RC O C O CF 3 C P h
？ ？
OC H3
可用非对映体的-OCH3上H, -CF3的19F 的NMR 估计对 映体的比例
3. NMR 谱和异构体比例 用NMR的σ和J判断混合物中各组分的比例很方便，广泛 被使用的原因是 : 1）不破坏化合物的组分; 2）混合物不需要分离; 方法1 烯烃的E、Z比例的测定: σ=5~7 E型的J值大（12~18）； CH CH Z型的J值小（7~11）。 由计算积分曲线确定E、Z的比例。 5-3
H 3C
O C O CH 3
+
Eu(hfc)3
(+)-络合物+(- )-络合物
(± ）Ⅱ
5-4
5-4
一个对映体过量
5-5
③在不对称中心有杂原子的对映体的各种化合物也可用 Eu（hfc）3的方法分析。 ④对映体混合物也可同光学纯的物质反应，生成非对映体， NMR谱不同，只要光学纯试剂含有NMR能区别的特征质 子： 例1. 仲醇 + Mosher 酸反应生成酯：
H 5
Ｈ３／Ｈ３，Ｈ４／Ｈ４或Ｈ５／Ｈ５分别为对 映质子； 而Ｈ１／Ｈ６，Ｈ２／Ｈ７或Ｈ３／Ｈ５分别非对 映质子。
5-2
５）环己烷
α–H间是对映的；e–H间是对映的； α–H和e– H间是非对映的。 理论上用NMR能分辨非对映质子 而不能区别对映质子。 在室温下翻转太快,非对映质子也 难区别；低温下可分辨。
5-10
4）生物拆分法： 原理 微生物是手性的，选择的与对映体中的一个 相互作用 ，代谢一个，留下一个。 困难是找一个合适的酶；其缺点是消耗一个对映。 二、动力学方法拆分 原理：（±）-A与拆分剂B反应的过渡（+）-A－ B 和（－）-A…B是非对映体，能量不同，反应的 活化能不同，反应速度不同，采用不足量的拆分剂 进行反应。反应快的那个A优先生成非对映体，而 反应慢者留在溶液中，达到拆分的目的。
5-1
二 . NMR谱
1 . 影响化学位移σ的因素 1) 电负性原子的诱导效应
质子 CH3-(烷基)3 CH3CH2O- CH3CH=CH2 CH3CO2R CH3-环己基 σ 0.9 1.3 1.71 2.3 2.3 质子 –CH2OR σ 3.4
–CH2Cl –CH2Br -CH2NO2 CH2-CH2 H-ph CH3-OR
300 11000 335 24000
285 10000 345 30000
反式–红移现象，强度大。
5-12
3、NMR谱法
①NMR谱法
H R
a
耦合常数
H
b
R1
H
b
C
1
C R
2
Jab =9Hz
H
a
C
C R
2
J ab =15Hz
②大取代基的内烯烃有核邻交盖式效应[Nuclear Overhauser Effect (nOe)] ，即通过双键或一个环，两基团空间作用使信号加强
3.3
H-OR
3.6
4.3
HOCOR
4.7
5.3
7.3
0.5~ 4.5
质子 N2HR σ 1.05~ 5.0
9.0~ 13.0
5-1
2) 邻位基团的场效应
Me
σＨa = 1.77(受邻近的-CH2-影响)
H H O
σＨb =1.95 (受邻近的C=O影响)
正常 Ｈ=1-1
第五章
立体异构体的分离鉴别方法
化学反应类型
Ａ＋Ｂ Ａ＋Ｂ Ｃ （很少） Ｃ＋Ｄ＋Ｅ （多） Ｃ＋Ｄ可能为对映体或顺－反异构体
若反应混合物为立体异构体需要做三项工作： 1.需要鉴别每一个组分； 2.估计每个组分（异构体）的比例； 3.分离出各种异构体。
5-1
5.1 估计反映混合物中立体异构体的比例的方法 最常用的方法是NMR谱和其他的光谱法
一、混合物中各种异构体表示 非对映体过量(d.l)表示：
%非对映体Ａ－ %非对映体Ｂ d.l = %非对映体Ａ＋ %非对映体Ｂ
对映体过量（e.e）表示：
%对映体Ａ－ %对映体Ｂ e.e = %对映体Ａ + %对映体Ｂ
如对映体A.B的比例为90:10，则
e.e = 90 – 10 90 +10 = 80%
Cl
H
C
C H3C H H
C
C CH 3 Cl
C
C H H
C
C Cl
675cm -1
964cm -1
699cm 7
-1
895cm -1
5-12
2、VU谱法能区别共轭烯烃
CH CH
CH CH N CH N CH N
顺式λmax=280 εmax=10500 反式λmax=296 εmax=26000
5-3
手性试剂与含极性官能团的分子相互作用，引起产物的 某些质子化学位移向低场移动并有所差别. C 例：①两个对映体含有手性 基化合物与 作用。得 到含金属的非对 映体，受金属络合物的影响，将使“” 指向的H有某种程度向低场移动。使△σ 差值变大。
O
②增加位移试剂的量，导致在某一给定时间内增加络合物 的量，也使△σ 值增大。
5-11
扁桃酸与光学纯薄荷醇的酯化速度比为0.89714。
CH 3
±
*H C OH
COOH
+ * OH
三、其他拆分方法
H 3C
CH 3
1、机械拆分法：
包括接种结晶拆分法，交替加入晶种诱导结晶。DL-氯霉素 醇（伤寒、化脓脑膜炎用药）拆分；干扰结晶拆分法。 2、萃取拆分法： D－酒石酸正丁酯在辛烷溶液中拆分麻黄碱。 3、膜拆分法： β–环糊精聚合物膜拆分氨基酸效果很好。
安边西林（Ampicilin,一个临床抗菌素）的合成。过程如下： (R)-苯基甘氨酸与6-APA反应制得Ampicilin。而苯基甘氨酸是外销旋体需 要拆分、分离、纯化得到(R)-苯基甘氨酸.可用(+)樟脑磺酸(CSA)拆分：
(S)(+)PhCH(NH 2)COOH + (+)CSA OH
-
OH 处理
5-11
5.3 立体异构体的鉴别 5.3.1 顺–反异构体的鉴别
一、光谱法鉴别 1、IR谱法鉴别 RCH CHR1 二元取代类型化合物 在1600~1700cm-1 吸收 ； 反式RCH=CHR1(对称性，不产生振动偶极矩) 在1600cm-1无吸收。 C H 面外振动：
C
C
H3C
H
H3C
H
Cl
H
外消旋的碱(±)B可以用酸性拆分试剂如R-A 拆分。
盐是优先的非对映体：容易快速形成,很容易分离， 分解。
5-8
间接形成非对映体：
（R）- 醇- 苯二甲酸 · （R）- B （± ）醇+ 苯酐 +（R）- B （S）- 醇- 苯二甲酸 · （R）- B
2）用手性二醇分离（±）δ -壬内酯
O H H3C O O CH 3 H O
OH 处理
CH 3 CH 3 H COOH H
-
H N H
S
CH 3 CH 3
(+)CSA +
COOR NH 2
Ph
N O
COOR H
(R)-
Ampicilin
6-APA
5-9’
4）向（±）六螺苯外消旋体中加一个不对称的络合 剂，其中一个对映体先结晶出来。 5）三-（2-甲基-5-异丙基苯甲酸-2-酚酯）在苯溶液中， 一个对映体能从d.l溶液中先结晶出来，同时溶液中 外消旋体迅速转化，保持平衡，一直可使全部d.l-体 以一种晶体分离出来。 2.色谱法分离（分析规模）： 手性填料的GC、HPLC色谱柱，在分析规模上分离 对映体。 1）原理：静止手性填料与流动相中(±) 对映体形成 （化学键）非对映体络合物过渡态，吸附程度不同， 流动速度不同。