К.И. Грандберг - Органическая химия (1125789), страница 55
Текст из файла (страница 55)
Идея асимметрического синтеза состоит в том, чтобы в процессе (чаще всего в переходном состоянии) в момент возникновения асимметрического атома в прохиральной молекуле на нее действовал какой-либо асимметрический агент. Если это асимметрическая молекула, то речь идет о так называемом частичном асимметрическом синтезе; если асимметрический агент имеет физическую природу, то об абсолютном асимметрическом синтезе.
В первом асимметрическом синтезе было осуществлено присоединение СН МЕ1 к сложному эфиру фенилглиоксиловой кислоты и оптически активного природного спирта ( — )-ментола: О СН вЂ” С вЂ” С~~ * (-)-мэвтсл ОМК1 (-)-иэвтол Снз -+ С Н вЂ” С вЂ” СООН (- (-)-Ментол э 3 ОН Воздействие асимметрического остатка ( — )-ментола приводит к частичному асимметрическому синтезу, и после гидролиза сложноэфирной группы образуется соответствующая а-оксикислота с заметным преобладанием одного из изомеров (оптический выход 25% ). Прекрасные результаты получены при использовании комплексных восстанавливающих агентов.
Так, при восстановлении арилалкилкетонов до спиртов комплексом апюмогидрида лития с оптически активным 2,2'-дигндроксибинафтилом-1,1' оптический выход спиртов составил 85 — 100% (нзомерня типа о,о'-динитродифеновой кислоты). В этом случае при обработке алюмогидрида лития одним из энантиомеров 2,2'-дигидроксибинафтила-1,1' два гидридных атома водорода заменялись хиральным остатком бинафтнла н образовывался хиральный восстанавливающий агент: 1лнзА)~ хвр. О '. О,.) СзНз — СΠ— Н + ?аНзА)~ х„р, — + СэНэСН(ОН)В -.О .Р., (ОВ > 90% ) 447 В случае присоединения оптически активного а-фенилэтиламина к малеиновой кислоте и последующем гидрогенолизе с отщеплением этилбензола аспарагиновая кислота получена с оптическим выходом 76%: НООС Н 'Сн + Сзн»СН(снэ))ЧН» — » .с НООС Н НООС эчн — СНСвНэ "н~ СН, НООС Н СООН *1 нн сн 1 СООН <ОВ тбга) К вЂ” С вЂ” СООК' 11 Х Н~Р6) 1 н,о; н+  — С вЂ” СООВ' О + -н,о мн 1 СН,— Сн — СООС,Н, К вЂ” СН вЂ” СООК' 1 Х 11 СН,— СН В вЂ” СН вЂ” СООВ' 1 — ХН СН вЂ” СН вЂ” СООН з н4э; н — + СН,СНО+  — СН(ннэ)ОООН С довольно высоким оптическим выходом (до 70%) оптически активные аминокислоты могут быть получены по общей схеме, исходя из эфиров доступной природной оптически актив-- ной а-аминокислоты (чаще всего апанина).
На первой стадии образуется производное шиффова основания, далее оно подвергается гидрогенолизу двойной связи С М с предшествующи гидролизом сложноэфирной группы аланина, именно на это ' стадии «наводится» оптическая активность. Далее при дейст-: вии окислителя (трет.бутилгипохлорит) идет декарбоксилиро- '. вание остатка аланина с окислением по его — С вЂ” Х-связи; п следующий гидролиз приводит к оптически активной а-ами.' нокислоте: СОС Н Сн Н СΠ— С,Н,СН, Вгэ С Н вЂ” С вЂ” Вг 1 НэСН«С« — ОС Н СОС Н СН ««э СОС Н СН 1* Н вЂ” С вЂ” Вг '  — С вЂ” Н ! СОС Н СН ОВ 6% Тут в качестве хирального агента физической природы выступает энантиоморфность кристаллов исходного халкона.
Казалось бы, незначительные различия в физических и химических свойствах оптических изомеров не должны иметь ' В циркулярио поляризованном свете компоизитз электрического поля измзиязтся по направлению таким образом, что электрическое поле зри движеиии по оси распространения светя описывает спирзль, отвечающую движению либо пс часовой стрелке, либо против из«. В последнее время осуществлены удачные асимметрические синтезы с иммобилизованными хиральными агентами по схеме, похожей на схему получения оптически активного пролина по Даванкову (см.
с. 446). Успехи в реализации абсолютного асимметрического синтеза на сегодняшний день значительно скромнее, чем частичного. Однако только абсолютный асимметрический синтез может дать ответ на вопрос, как появились на Земле первые оптически активные органические соединения, без которых невозможна никакая жизнь. В атой связи возникает вопрос, какое природное физическое воздействие может быть асимметрическим. По-видимому, главную роль тут может играть циркулярно поляризованный свет», образующийся прн отражении обычного света от водных поверхностей.
Исследован целый ряд фотохимических процессов, приводящих при облучении прохиральных соединений циркулярно поляризованным светом к асимметрическим молекулам. Достоверно показано, что удается получать преобладание одного из энантиомеров в реакционном продукте, хотя и с весьма низким оптическим выходом.
Наиболее высокий достоверный оптический выход (6% ) при абсолютном асимметрическом синтезе получен при бромировании парами брома энантиоморфных кристаллов транс-4,4'-диметилхалкона. При этом происходило 100% транс-присоединение брома по двойной связи, в результате чего образовывалось только два (а не четыре) энантиомера, хотя в ходе реакции и возникало два асимметрических атома углерода: ~ 5 Г»нннбнрг «Оргннн ггн** гн» г 449 принципиального значения при их функционировании в жи-' вых организмах. Однако в обмене веществ в живой природе участвует только один из знантиомеров. Физиологически ак.
тивны только определенные энантиомеры лекарственных препаратов, Ферментов, <реромонов. а-Аминокислоты только Л-ряда принимают участие в построении бесчисленного многообра. зия белков. Наша пища тоже состоит в основном из оптически активных веществ. И сегодня самая важная проблема на пути создания искусственной пищи — это асимметрический синте а-Ь-аминокислот и определенных оптических изомеров саха. ров. Даже простейший живой организм легко реализует асимметрический синтез, что сегодня недоступно для самой крупной химической лаборатории. Однако вне всякого сомнения наступит время, когда основные компоненты пищи человече-' ству будет доставлять не малорентабельное сельское хозяйство, а химические заводы.
10. Дисперсия оптического вращения Оптическое вращение, как правило, измеряется только при определенной длине волны — 589 нм (1] — линия натрия). Однако существув]т, приборы для измерения оптической активности как функции длины вол-, ны, т. е. дисперсии оптического вращения. Кривые дисперсии оптического вращения в ряде случаев очень чувствительны к небольшим структурным изменениям в молекуле. Это особенно ярко проявляется в оптически активных соединениях, содержа. щих рядом с асимметрическим центром хромофорные группы, вызываю- [а] 10 з 12 щие аномалии на обычно плавных кривых дисперсии вращения.
Тзк, для цис- и транс.10-метилдекалонов-2 при длине волны 589 ям наблюдается небольшая величина вращения по сравнению с величиной вращения э интервале 270 — 400нм (рис. 81). При уменьшении длины волны от 589 нм кривая дисперсии вращения транс-изомера (кривая 2) проходит через максимум при 390 нм и далее меняет знак. В таких случаях говорят, что соединение проявляет положительнып эффект Коттона. Ход кривой дисперсии вращения, при котором кривая сначала проходит через минимум, а потом через максимум, как в случае цис-изомера (кривая 1), называют отрицательным эффектом Коттона. Кривые дисперсии оптического вращения часто оказываются полезными при определении конфигурации соединения, открытии ряда функциональных групп, выяснении тонких структурных особенностей и т. д.
11. Динамическая стереохимия Ранее мы обсуждали лишь вопросы стереохимин структур (конформации и конфигурации). Однако весьма важен и раздел, касающийся стереохимической направленности реакции!. Так, например, если без учета стереохимических факторов осуществлять синтез одного из изомеров резерпнна, обладающего фармакологическим действием (см. гл. 24), то нз-за имеющихся в резерпине шести асимметрических атомов углерода (2э = 64 изомера) придется проводить сначала раскристаллизацию 32 диэстереомерных пар, а потом еще и разделение одной из нужных пар иа оптически активные изомеры.
Такая задача практически невыполнима. Поэтому необходимо найти такие схемы синтезов, при которых будет получаться по возможности лишь один из стереоизомеров. Рассмотрим несколько примеров простейп]их стереоспецифических синтезов. Пользуясь различными методами восстановления при восстановлении 4-трет-бутилциклогексанона, можно получить чистые цис. или транс-изомеры! с н сн сн сн сн, А1С! сн <сн ] сон н н нь1гс]ь Н <Сньс]эг -12 цас-<е,з)-изомер 450 451 Рис.
81. Кривые дясперсии оптического вращения цис- (1) и транс-10-метилдекалона-2 (2) ' См. кнл Моррисон Дж., Мошер Г. Асимметрические органические реакции. М., Мир, 1973. Так как присоединение гзлогенов идет через вжесткиев циклические ониевые ионы, заряженные положительно, атака аннана брома идет в транс-положение к связи С---Вг в ониевом ионе.
Позтому из цис-бутена-2 образуется рацемическая смесь (+, -)-2,3-дибромбутанов: СНз СНз СНз Вг СН з, "-'в'- г' ВГ~Н вЂ” "з С-----С вЂ” + Н г Н Н Вг Н СН з цас-бутса-2 сн сн, сн Н Вг Вг Н сн сн, Можно осуществить стереонзправленное восстановление алкинов до ° алкенов: при восстановлении натрием в жидком аммиаке образуется лвранс-алкен, а при каталитическом восстановлении над специальным, катализатором Линдлара — цис.алкен: В: В Н В с сг Л.наев. с с еж И,. "с=с" Н~ ~Н В" ~н транс-кзомер цис-взамер а из гаранг-бутена-2 — мезо-2,3-дибромбутан: Н СН3 Н Вг СНз зг С=С вЂ” в-+ С-- — --С вЂ” в СНз СН, Вг- Н трансбувев-2 Снз Вг Н ,,„,„21 Сахара Сахара (углеводы) являются одной из наиболее важных и распространенных групп природных органических соединений.
Они составляют до 80% массы сухого вещества растений и около 2'/с сухого вещества животных организмов. Высокомолекулярные сахара (целлюлоза) являются главным опорным материалом растительных клеток. Биополимеры на основе углеводов обеспечивают нас одеждой (хлопок, лен, вискоза), строительным материалом и топливом (древесина), питательными веществами (сахароза, крахмал). Важным природным источником углеводов являются так называемые гликозидьк они широко распространены и представляют собой соединения углеводов с друтими классами соединений, например с фенолами или спиртами. Природным источником углеводов являются также вещества типа танинна. В них гндроксильные группы сахаров зтерифицированы ароматическими полиоксикислотами (дигалловой или галловой).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
