第五章立体异构体的分离鉴别方法

PhCHCH2CH2CH3 + OH (± )
CO2H Ph CF3 R C OMe (R)-Mosher 酸
Ph
C3H9 s C O H C O CF3 C OCH3
Ph Ph +
H C3H9 RC O C O CF3 C P h
？ ？
OC H3
非对映体
可用非对映体的-OCH3上H, -CF3的19F 的NMR 估计对映体 的比例
CH CH
σ=5~7 ； E型的J值（12~18）； Z型的J值小（7~11）。
由计算积分曲线确定E、Z的比例。
5-3
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。
C
C H3C H H
C
C CH3 Cl
C
C H
-1 699cm 7
C
C H Cl
675cm-1
964cm
-1
895cm-1
5-12
2、VU谱法能区别共轭烯烃
CH CH
CH CH N N CH CH N
顺式λmax=280 εmax=10500 反式λmax=296 εmax=26000
300 11000 335 24000
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碱 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
+ (S,S)-丁二醇
C4H9
H3O+
分
H H H3C O O O C4H9 H CH3 H
O
离
O
+ (S,S)-丁二醇
C4H9 H
H3O+
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
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：
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。
5-9
柱： 固定相填改性的糖，如 环糊精的-O-戊基化产物。 应用： 对非环、单环、双环的 对映体都有分离能力。如分 离含Cl、Br 等CH的对映体。
285 10000 345 30000
反式–红移现象，强度大。
5-12
3、NMR谱法
①NMR谱法
Ha
耦合常数
Hb
C
R1
C R2
Jab =9Hz
R1
Hb
C
Ha
C R2
Jab =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
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
这个手性试剂称为手性位移试剂。
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.
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
C
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。
*
(+)CSA
O H NH2 C HN H Ph O N H S
OH-处理
CH3 CH3 H COOH H
H N H
S
CH3 CH3
(+)CSA +
COOR NH2
Ph
N O
Ampicilin
(R)-
COOR
6-APA H
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。
3.3
H-OR
3.6
4.3
HOCOR
4.7
5.3
7.3
0.55.0
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)
σＨ =1.71
(正常)
a
H3C
b CH3
5-13
二、物理常数法 1、耦极矩：
X H H X
C
C H
C
C X H X
5-11
扁桃酸与光学纯薄荷醇的酯化速度比为0.89714。
CH3
±
*H C OH
COOH
+
* OH
三、其他拆分方法 1、机械拆分法：
H3C
CH3
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。
２)
H
H
C
H3C
C
（1）
Ｈ（１）与Ｈ（２）非对映的（化学环境不同）
H （2）
O
CH3
３)
（1）
（2）
H3C
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
5-5
R-醇Mosher酸的酯、S–醇Mosher酸的酯和(R) (主要的)，(S)（次要的）醇混合物Mosher酸酯的 NMR图如下：
5-6
5-6
例2 内酯对映体与光学纯的一个对映体二醇，生成 两个非对映体邻二酯（缩酮），多种质子可以用 NMR谱信号区别，估计对映体混合物比例：
H O H3 C H3 C O * C4H9 + H HO S OH R H -H2O S CH3 O C 4 H9 O S S H O + O C4H9 CH3 H3C O H S S H O CH3
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。 在室温下环翻转太快,非对映质子也 难区别；低温下可分辨。 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:
5-1
3)典型偶合常数J值(质子–质子自旋)
偶合模型 J/Hz
H C ~~ C ~~ ~~
H C H
CH
6~8
H C
CH （自由转动）
CH
0~12
CH （阻转动）
12~15
H
~~ C H
H C
C
Z--式
E--式
C H
C
7~11
12~18
9~11
2. 对映质子与非对映质子
１)
X H
C
Y H
这两个质子是对映的（化学环境相同）
5-10
4）生物拆分法： 原理 微生物是手性的，选择性与对映体中的一 个相互作用 ，代谢一个，留下一个。 困难是找一个合适的酶； 缺点是消耗一个对映体。 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。
5-11
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
C
C
CHR1 二元取代类型化
合物 在1600~1700cm-1 吸收 ； 反式RCH=CHR (对称性，不产生振动偶极矩)在 1600cm-1无吸收。 C H面外振动：
H3C H H3C H Cl H Cl H