Научная статья на тему 'Хроматографический способ выделения энантиомера хиральной структуры из рацемической смеси'

Хроматографический способ выделения энантиомера хиральной структуры из рацемической смеси Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
97
17
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Azerbaijan Chemical Journal
Область наук
Ключевые слова
рацемическая смесь / энантиомеры / хиральность / краун-эфиры / диастереомеры. / racemik mixture / enantiomers / chiral structure / crown ethers / diastereomers.

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — П. Ф. ГусейНова, А. Л. Шабанов, У. А. Гасанова, З. О. Гахраманова, М. М. Гасанова

Осуществлено хроматографическое выделение S,S-энантиомера из рацемической смеси, полученной этерификацией 6-метил-15-гидрокси-1,4,7,10,13-пентаокса-2,3,11,12-дибензоциклогексадекана с L-аланином. R,S-изомер остается в хроматографической колонке в связанном виде с крахмалом. Разделение обусловливается образованием сильной водородной связи аминной группы S,S-изомера с краун-эфирным кольцом. Наоборот, R,S-изомер слабо связывается с кольцом краун-эфира и сильно удерживается адсорбентом.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — П. Ф. ГусейНова, А. Л. Шабанов, У. А. Гасанова, З. О. Гахраманова, М. М. Гасанова

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

CHROMATOGRAPHIC METHOD OF SEPARATING ENANTIOMER OF A CHIRAL STRUCTURE OF THE RACEMIC MIXTURE

There has been carried out chromatographycal separation of S,S-enantiomer from racemic mixture, prepared by esterification of 6-methyl-15-hydroxy-1,4,7,10,13-pentaoxa-2,3,11,12-dibenzocyclohexadecane ether with L-alanine. R,S-izomer remains in cromatographic column bonded with starch. Separation is conditioned by the formation of strong hydrogen bond of amine group of S,S-izomer with crown еther ring. On the contrary, R,S-izomer is weakly linked with the crown ether ring and is heawily retained by adsorpbent.

Текст научной работы на тему «Хроматографический способ выделения энантиомера хиральной структуры из рацемической смеси»

28

AZЭRBAYCAN К1МУА JURNALI № 1 2012

УДК 543.547

ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЙ СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ЭНАНТИОМЕРА ХИРАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ ИЗ РАЦЕМИЧЕСКОЙ СМЕСИ

П.Ф.Гусейнова, А.Л.Шабанов, У.А.Гасанова, З.О.Гахраманова, М.М.Гасанова

Осуществлено хроматографическое выделение ..-энантиомера из рацемической смеси, полученной этерификацией 6-метил- 15-гидрокси-1,4,7,10,13 -пентаокса-2,3,11,12-дибензоцикло-гексадекана с Ь-аланином. ^.-изомер остается в хроматографической колонке в связанном виде с крахмалом. Разделение обусловливается образованием сильной водородной связи аминной группы ..-изомера с краун-эфирным кольцом. Наоборот, ^.-изомер слабо связывается с кольцом краун-эфира и сильно удерживается адсорбентом.

Ключевые слова: рацемическая смесь, энантиомеры, хиральность, краун-эфиры, диастерео-меры.

Несмотря на трудности, некоторые успехи достигнуты при хроматографическом разделении рацемической смеси. Через хроматографическую колонку, заполненную хиральными веществами, энантиомеры проходят с разными скоростями. В результате этого предоставляется возможность их разделения без химического превращения в диастереомеры. Подобное разделение было успешно осуществлено с помощью бумажной, колоночной, тонкослойной [1], газовой и жидкостной хроматографии [2]. Этими методами рацемическую миндальную кислоту удалось разделить почти полностью колоночной хроматографией на крахмале. Известно много примеров разделения газовой и жидкостной хроматографией на колонках с хиральными адсорбентами. В последние годы большие успехи были достигнуты лауреатом Нобелевской премии Д. Крамом [2], который применил хиральные краун-эфиры (II) для разделения энантиомеров. Впервые хираль-ные корананды он использовал для разделения оптически активных аминокислот. Такие коранан-ды (I) содержали тиольные нуклеофилы, расположенные над и под плоскостью макроцикла.

Коранандное разделение аминов было сравнено с разделением их ациклических аналогов. Результаты совпали. Схематические структуры соединений I и II представлены ниже схемой, показывающей хиральные особенности макрогетероцикла II:

Крамом показано, что корананды такого типа образуют с катионами аммония водородные связи N-№--0 с участием зарядов. Хозяин комплементарен такому органическому катиону из-за отсутствия симметрии третьего порядка аммониевой группы. В случае хиральных гостей наблюдается хиральное распознавание как следствие стерических взаимодействий между заместителями нафталиновых фрагментов (СН3БН) и заместителями гостя.

НИИ "Геотехнологические проблемы нефти, газа и химия " при Азербайджанской государственной нефтяной академии

a.shabanov36@mail.ru

Поступила в редакцию 23.02.2012

хиральныи центр

БЫ

I .-изомер

II

Основываясь на работе Д.Крама [2] по разделению хиральных краун-соединений, методом колоночной хроматографии нами показано, что более простые хиральные краун-эфиры также могут применяться для разделения предложенным Крамом [2] методом. Исходя из гидроксилзаме-щенного краун-эфира (III) с хиральным центром, содержащего в боковой цепи аланиновый фрагмент, нами синтезировано макроциклическое соединение (IV) по схеме:

CH3

ос

O

O

O

O

Yj)

+ HOOC-CH-CH3

I

nh2

H2SO4 / бензол

OI

III

O

Ol

CI

O O

;c

O-C-CH-CH3

I

NI2

IV

+ H2O;

O

ЧЛ

O

II3

OOC-CH-CH3

I +

NH3Cr

V

Выход полученного продукта IV составил 43%. Индивидуальность и чистота его установлены методом тонкослойной хроматографии на пластинке '^ИийэГ'. Строение соединения определено на основании ИК-спектральных данных и элементного анализа. В ИК-спектре этого соединения имеется интенсивная полоса поглощения при 1728 см-1, характеризующая наличие сложноэфирного фрагмента. Полоса поглощения аминной группы проявляется при 1655 см-1. Следует отметить, что полоса поглощения исходной гидроксильной группы отсутствует. В ИК-спектре этого соединения содержатся полосы связей и групп макроциклического кольца. Разделение полученного вещества IV на оптические изомеры осуществлено на хроматографической колонке, заполненной адсорбентом -раздробленным на маленькие горошины сухим крахмалом. В качестве элюента использован этиловый спирт. Перед хроматографированием 500 мг смеси из энантиомеров хирального соединения IV превращали в хлоридную соль V. Нами выделены 210 мг ««-изомера в виде хлоридной соли V с температурой плавления 1360С. Механизм разделения смеси хлоридных солей, по-видимому, заключается в том, что .«-четвертичная соль V не превращается во внутренний комплекс и сильно удерживается в колонке за счет взаимодействия аммониевого катиона с адсорбентом. Однако, как и следовало ожидать, превратившийся во внутренний комплекс ««-изомер V, слабо взаимодействует с адсорбентом, и поэтому скорость его выхода из колонки большая. Благодаря этому происходит отделение ««-изомера от .«-изомера, который остается в колонке.

Мы предполагаем, что ««-изомер образует внутренний комплекс (VI) связыванием аммониевого фрагмента с макроциклическим кольцом за счет внутриводородных связей. В ИК-спектре VI обнаружена внутримолекулярная водородная связь при 3587 см-1. Естественно, взаимодействие этого энантиомера с адсорбентом в колонке сильно ограничено.

Для подтверждения «-хиральной структуры макроциклического кольца в соединении VI нами проведено восстановление его тетраборгидридом натрия, при этом макроциклическое коль-

30

П.Ф.ГУСЕЙНОВА и др.

цо не затрагивается. В результате выделено гидроксилзамещенное макроциклическое соединение, являющееся «-энантиомером (VII), [а]2° = -67.60:

сн3

о ^С .

^ - нН\ Н- -

сн3

сг

ЧА

- N -

КаВН4 / Н20

О со-сн-сн о

сг

О VI

он

VII

«-изомер

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

6-метил-15-гидрокси-1,4,7,10,13-пентаокса-2,3,11,12-дибензоциклогексадекан III получен по методике А.ЛШабанова, Тонг Кань Шон [3], исходя из бисфенола (VIII) и 1,3-дихлор-2-пропанола (IX):

сн3

о

он

Он

о

но

Т)

с1 с1

VIII

IX

Синтез сложного эфира Ь-аланина (IV). Для получения этого соединения нами проведена этерификация гидроксилзамещенного краун-эфира с Ь-аланином. К 0.89 г (0.01 моля) Ь-аланина в 25 мл безводного бензола добавляли 3.6 г (0.01 моля) гидроксилзамещенного краун-эфира III. К полученной смеси прикапывали 3 капли концентрированной серной кислоты. При перемешивании смесь кипятили до полного выделения азеотропной воды.

После удаления бензола в вакууме, создаваемом водоструйным насосом, получена густая масса темно-коричневого цвета, которую нейтрализовали содой. Нейтральную массу экстрагировали безводным этиловым спиртом, через экстракт пропускали 0.36 г (0.01 моля) хлористого водорода. Полученную соль V отделяли, перекристаллизовывали из абсолютного этилового спирта. Соль V имеет Тш 158-1600С, выход - 2.6 г (60.33%).

Хроматографирование соли V осуществляли в стеклянной колонке, заполненной сушенным раздробленным крахмалом (45 г). Элюент - безводный этиловый спирт. Выделено 210 мг «,«-энан-тиомера VI, имеющего Тпл 151-1530С.

Найдено, %: С 59.24, Н 6.15, N 3.11, с1 7.35. С23Н30О7^1. Вычислено, %: С 59.03, Н 6.46, N 2.99, с1 7.58.

В ИК-спектре обнаружена внутримолекулярная водородная связь при 3587 см-1.

Восстановление энантиомера (VI). 100 мг полученного энантиомера VI смешивали с 10 мл дистиллированной воды и при перемешивании порциями добавляли 35 мг тетраборгидрида натрия. По окончании реакции многократно смесь экстрагировали эфиром, экстракт сушили над №28о4, экстрагент удаляли, остаток перекристаллизовывали из хлороформа. Выделено 63 мг хи-рального краун-эфира VII, который имеет Тпл 680С, [а]2° = -67.60.

и

Найдено, %: С 66.72, Н 6.3. С2оН24О6. Вычислено, % С 66.65, Н 6.71.

Таким образом, в результате хроматографирования смеси энантиомерных солей R,S и S,S-изомеров 6-метил-15-гидрокси-1,4,7Д0Д3-пентаокса-2,3,11Д2-дибензо^-аланилциклогексадекана в стеклянной колонке, заполненной крахмалом в качестве адсорбента (элюент - этиловый спирт), выделен SS-изомер, RS-изомер не вышел из колонки. Установлено, что при восстановлении выделенного SS-изомера тетраборгидридом натрия получен S-изомер краун-соединения VII.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Дж. Марч. Органическая химия. М.: Мир, 1987. С. 129-197.

2. Cram D.T., Cram T.M. Container molecules and their guests. London: Royal Society of Chemistry, 1994. P.65-77.

3. Тонг Кань Шон. Дисс....канд. хим. наук. Баку: ИХП АН Азербайджанской Республики. 1990. 112 с.

XlRAL QURULU§LU ENANTiOMERiN RASEMlK QARI§IQDAN XROMATOQRAFiK

USULLA AYRILMASI

P.F.Huseynova, B.L.§abanov, U.B.Hasanova, Z.O.Qahramanova, M.M.Hasanova

6-metil- 15-hidroksi-1,4,7,10,13-pentaoksa-2,3,11,12-dibenzotsikloheksadekan L-alaninin esterla^masindan ali-nan 5,5-enantiomerin rasemik qari§iqdan xromatoqrafik usulla ayrilmasi yerina yetirilmi§dir. Миэууэп edil-mi§dir ki, ^,.-izomer xromatoqrafiya kalonkasinda kraxmal ila birlikda qalir. Xromatoqrafik ayrilma S,S-izomerin amin qrupunun kraun efir halqasi ila guclu hidrogen rabitasinin amala galmasi hesabina ba§ verir. ^,.-izomer kraun efirla zaif birb§ir, adsorbent isa onu ^skib saxlayir.

Agar sozlzr: rasemik qarigiq, enantiomerhr, xiralliq, kraun efirhr, diastereomerbr.

CHROMATOGRAPHIC METHOD OF SEPARATING ENANTIOMER OF A CHIRAL

STRUCTURE OF THE RACEMIC MIXTURE

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

P.F.Guseynova, A.L.Shabanov, U.A.Gasanova, Z.O.Gahramanova, M.M.Gasanova

There has been carried out chromatographycal separation of ..-enantiomer from racemic mixture, prepared by esterification of 6-methyl-15-hydroxy-1,4,7,10,13-pentaoxa-2,3,11,12-dibenzocyclohexadecane ether with L-ala-nine. ^.-izomer remains in cromatographic column bonded with starch. Separation is conditioned by the formation of strong hydrogen bond of amine group of ..-izomer with crown ether ring. On the contrary, R,S-izomer is weakly linked with the crown ether ring and is heawily retained by adsorpbent.

Keywords: racemik mixture, enantiomers, chiral structure, crown ethers, diastereomers.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.