VIII Методы Разделения энантиомеров.
Природные вещества, молекулы которых хиральны, являются индивидуальными энантиомерами. Если же хиральный центр возникает в процессе химической реакции, проводимой в колбе или промышленном реакторе, получается рацемат, содержащий равные количества двух энантиомеров. При этом возникает проблема разделения энантиомеров с целью получения каждого из них в индивидуальном состоянии. Для этого используют специальные приемы, называемые методами расщепления рацематов.
Метод Пастера.
Л.Пастер в 1848 г. обнаружил, что из водных растворов натриево-аммониевой соли виноградной кислоты (рацемат (+)- и (-)-винных кислот) при определенных условиях выпадают кристаллы двух типов, отличающиеся друг от друга как предмет и его зеркальное отображение. Пастер разделил эти кристаллы с помощью микроскопа и пинцета и получил в чистом виде соли (+)-винной кислоты и (-)-винной кислоты. Такой метод расщепления рацематов, основанный на самопроизвольной кристаллизации энантиомеров в двух различных кристаллических модификациях, получил название "метод Пастера". Однако, этот метод удается применить далеко не всегда. В настоящее время известно около 300 пар энантиомеров, способных к такой "самопроизвольной кристаллизации" в виде кристаллов разной формы. Поэтому были разработаны другие методы, позволяющие разделять энантиомеры.
Расщепление через диастереомерные соли .
Этот метод требует наличия энантиомерно чистого "расщепляющего реагента". Он используется для расщепления рацематов аминов (тогда расщепляющим реагентом является оптически активная кислота) и для расщепления рацематов кислот, (тогда расщепляющим агентом является оптически активный амин). В качестве оптически активных кислот чаще всего используют следующие соединения:
В качестве оптически активных аминов применяют:
Рассмотрим принцип данного метода на примере расцепления рацемата -фенилэтиламина, который легко получить из ацетофенона и формиата аммония. В качестве расщепляющего агента в данном случае используют - природную (+)-винную кислоту. Входящие в состав рацемата (+)-амин и (-)-амин являются энантиомерами. Все их обычные физические свойства, в том числе и растворимость, идентичны. При добавлении ( + )-винной кислоты к рацемату образуются две соли: А и Б.
(+)-амин (-)-амин |
(+) - винная кислота |
соль А: (+)-амин • (+) -кислота соль Б: (-)-амин • (+) -кислота |
рацемат |
смесь диастереомеров |
Соли А и Б уже не являются энантиомерами: при отражении в зеркале молекулы соли А мы увидели бы соль [(-)1-амин • (-)кислота] , являющуюся энантиомером соли А и отличную от соли Б , поскольку в молекуле соли Б содержится (+)- кислота. Следовательно, соли А и Б - это диастереомеры. Они отличаются друг от друга по физическим свойствам и, в частности, по растворимости. При подходящем подборе растворителя полученные диастереомерные соли А и Б можно разделить кристаллизацией. Так, соль Б растворима в метаноле гораздо хуже соли А. При перекристаллизации из метанола соль Б выпадает сразу почти чистой. Раствор же содержит в основном соль А.
Полученные таким путем энантиомерно чистые амины можно затем использовать для разделения рацематов кислот.