Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Краббе П. Применение хироптических методов в химии

.pdf
Скачиваний:
7
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
5.75 Mб
Скачать

70 Глава 2

метрически возмущенный) . Изучены т а к ж е эффекты Коттона продуктов конденсации димедона и дигидроре-

зорцина с аминокислотами и некоторыми

пептидами

[390—394].

 

 

Таблица 8

 

 

 

УФ-спектры поглощения и ДОВ

димедонильных производных

алифатических и алицнклических

аминов

 

 

 

УФ-спектр

Д О В

П р о д у к т конденсации

поглощения

Молекуляр ­

днмедоиилп и аминов

А, ИМ

log е

ная

ампли­

 

туда

а, град

(S) -2-Аминопентан

279

4,36

 

- 2 3

(S) -2-Амино-З-метилбутан

279

4,42

 

- 8

(S) -1,3-Диметнлбутиламнн

279

4,38

 

-21

(3R) -а-Амино-5а-прегнан

280

4,43

 

+62

(3S) -В-Амино-5а-прегнан

280

4,44

 

- 7 0

(35)-В-Амнно-17В-окси-5а-андростан

281

4,42

 

- 8 4

(3S)-В-Амино-20В-оксипрегнен-5

280

4,43

-183

(3S) -В-Аминопрегнен-5-он-20

280

4,43

—192

(17R) -а-Амино-38-окси-5а-андростан

297

4,50

+957

(175)-В-Амино-3(3-окси-5а-андростан

298

4,51

-607

(35), (175)-ЗВ-17В-Диаминоандро-

295

4,81

-1253

стен-4

В случае оптически активных арилалкиламинов эф­ фекты Коттона, обусловленные ароматическими перехо­ дами, могут давать иногда полезную стереохимическую информацию [67, 291, 396—398]. Очень часто, однако,

имеют дело со сложными эффектами Коттона на

кривых

Д О В

и К Д . К тому ж е

изменение

природы или

положе­

ния заместителя в ароматическом кольце влияет

на

знак

и интенсивность эффектов Коттона, затрудняя

иногда

определение

конфигурации.

 

 

 

 

 

2.17. ДИТИОКАРБАМАТЫ

И

ДИТИОУРЕТАНЫ

 

Кроме производных

аминов, перечисленных

в

разд.

2.12

и 2.16,

для

определения

конфигурации оптически

активных аминов и а-аминокислот

т а к ж е довольно

часто

используют N-нитробензоильный [395] и дитиокарбамат -

ный

[386, 387,

399,

400]

хромофоры.

 

 

ДОВ и КД

функциональных

групп

71

Полосу при 340 нм для асимметрических

дитиокарба-

матов и дитиоуретанов

связывают

с п

я*-переходом,

тогда как полоса поглощения приблизительно при 280 нм относится к я -»• я*-переходу. Д л я п - * я*-эффекта Кот­ тона дитиокарбаматов было предложено [401—403] про­

стое

правило квадрантов . Это правило, изображенное на

рис. 19, позволяет предсказывать

знак эффекта Коттона. Замести­

тели, попадающие в верхний пра­

вый

и нижний

левый

квадранты

дают

положительные вклады, тог­

да как заместители в верхнем ле­

вом

и нижнем

правом

квадран ­

тах

дают

отрицательные вклады

в эффект

Коттона.

 

Рис. 19. Правило квадрантов для дитиокарбаматного хромофора [402].

Хотя эффект Коттона, связанный с п-*- я*-переходом хромофора NCS2, довольно слаб, правило квадрантов для дитиокарбаматов успешно применено для многих алифатических и алициклических аминопроизводных.

2.18. АЗИДЫ

Алкилазиды имеют довольно слабый переход вблизи 285 нм, приписываемый переходу электрона с несвязы-

вающей

2/?у -орбитали, расположенной главным образом

на атоме

азота N1, связанного

с алкильной группой, на

антисвязывающую

я5-орбиталь. Эта орбиталь

относится

главным

образом к 2р.т;-атомным орбиталям

оставшихся

двух атомов азота

( N 2 и N 3 ) .

 

 

Было

предложено правило октантов дл я

азидного

хромофора

[404—407]. Как и в случае насыщенных кето-

нов, только

две поверхности,

образующие октанты, хо­

рошо определены с точки зрения симметрии. Д л я того чтобы определить знак отдельного октанта, необходимо взглянуть на хромофор вдоль оси N3—N2 N1 от N 3 по

72

Глава 2

направлению

к N h причем иеподеленная пара электронов

на Ni должна лежать в вертикальной плоскости, как по­ казано на рис. 20. Знаки азидных октантов являются такими же, как и у карбонильных октантов [404—407].

Передние

N 3

октанты октанты

Задние октанты

Рис. 20. Правило октантов для азидного хромофора [404].

Правило рассмотрено на примере ацетата 7а-азидо- холестерина 41. Так как большая часть тетрациклической

системы

попадает в верхний

правый октант,

соединение

41 обладает

отрицательной

молекулярной

эллиптич-

ностью

( [ 0 Ь , =

- 2 0 4 0 ° ) .

 

 

АсО

42

4 3

 

Правило октантов для азидов можно применить для не­ которых азидосахаров, но при этом необходимо учиты­ вать как конформацию циклической системы, так и кон­ фигурацию заместителей [408].

2.19. АЗОМЕТИНЫ, НИТРОЗАМИНЫ, N-ХЛОРАМИНЫ, НИТРО- И НИ! РИЛОКСИПРОИЗВОДНЫЕ,

АЗИРИДИНЫ, ПИРАЗОЛИНЫ

В настоящее время имеется несколько правил, пред­ сказывающих знак эффекта Коттона в циклических азо-

ДОВ

и

КД функциональных

групп

73

метинах [409—412],

 

нитрозаминах,

нитропроизводных

[352—355, 413, 414], а также N-хлораминах [415].

 

Хромофор C =

N

в

азометинах

имеет слабую

полосу

поглощения около

250

нм, которая

становится оптически,

активной в диссимметрическом окружении. Правило, основанное на многочисленных примерах, предсказывает,, что циклические азометины в конформации ( V I I I ) обла­ дают положительным эффектом Коттона, а отрицатель­ ный эффект Коттона обусловлен конформацией (IX) [409—412].

VIII

IX

В N-нитрозопроизводных оптически активных аминов переход nN—>п3 проявляется в области 370 нм, где об­ наруживается эффект Коттона, являющийся функцией стереохимии окружения хромофора [352—355, 413, 414]. Правило секторов, предложенное для этого хромофора [352—355, 413, 414], приведено на рис. 21.

На основании

данных К Д многочисленных соединений

было предложено

правило секторов для нитрохромофора

[10, 11, 413, 414,

416], показанное на рис. 22.

Были получены спиропиразолмновые производные мо­ нотерпенов, сесквитерпеновых лактонов, гомосопряжен-

ных диенов, а

т а к ж е некоторых стероидов [419—424].

Азогруппа этого

гетероцикла является оптически актив­

ной в асимметрическом окружении. Эффект Коттона

азогруппы, проявляющийся при

330 нм,

становится

более

интенсивным

в присутствии

соседнего

карбонила

[419—424].

 

 

 

Показано, что пиразолиновые производные флорибан-

дина

и вермеерина

располагают

удобным

хромофором

для

определения

конфигурации

метилен-у-лактонной

группировки в этих изомерных сесквитерпеновых дилактонах. Действительно, пиразолиновое производное флорибандина 42 имеет положительную молекулярную эл­ липтичность ([0]з19 = + П 800°), тогда как пнразолин

74

 

Глава

2

вермеерина

43

обнаруживает

отрицательный максимум

на кривой

КД

([9]з24 = — 10000°) . Такие эффекты Кот­

тона означают, что диазометан присоединяется к метиленовой группе с а- и 6-сторон соответственно. Это сви­

детельствует о цис-

и гране-конфигурации у-лактона

в этих сесквитерпепах

[419—424].

Нитрилоксистероиды обнаруживают три слабых эф­ фекта Коттона в областях 270, 230 и 210 нм. Эти полосы на кривых К Д могут использоваться для определения

Рис. 21. Правило сек­

Рис.

22. Правило секто­

торов для N-нитрозо

ров

для

нитрохромо-

хромофора [354].

 

фора

[417].

положения гидроксильных групп, а т а к ж е для решения стереохимических задач [425].

N-Хлорамины и N-хлораминокетали имеют слабую полосу поглощения между 250 и 280 нм. Обнаружено со­ ответствие между стереохимией окружения хромофора и знаком эффекта Коттона [415].

Асимметрический

центр в 2-алкилазиридине обуслов­

ливает образование

устойчивого

асимметрического атома

азота при стереоселективных реакциях

N-галогенирова-

ния. Описаны кривые Д О В некоторых

галогенированных

азиридинов [426].

 

 

 

2.20. ТИОЦИАНАТНЫЙ

ХРОМОФОР

Опубликованы работы, посвященные исследованию оптических свойств изотиоцианатных [129] и метилизотиоцианатных [351] производных некоторых аминоспир-

ДОВ и КД функциональных групп

75

тов, аминокислот и пептидов. Исследование ряда сте­ роидных тиоцианатов с помощью Д О В и К Д показало, кроме того, что переход при 250 нм является оптически активным [427]. Учитывая то, что этот переход качествен­ но напоминает п-*- л*-переход азидов, для тиоцианатного хромофора было предложено правило октантов (рис . 23) . Появление оптической активности, обусловленной азидным хромофором [404—407] (который рассматривается

 

Передние

\

Задние

 

Передние

\ Задние

/

<3.

N

С

S

a.

N

 

 

 

октанты

! октанты

 

октанты

\ октанты

 

Передний

Задний

октант

октант

Рис. 23. Правило октантов для тиоцианатного хромофора [427).

как внутренне симметричный), позволяет высказать пред­

положение, что аналогичные представления могут быть

распространены и на

изоэлектрический

тиоцианатный

хромофор (—S—C =

N ) . Следовательно,

оптическая

активность, обусловленная этими группами, является следствием диссимметрического окружения. Таким обра­ зом, знак и величина эффекта Коттона таких соединений зависят от природы и расположения атомов вблизи хро­ мофора. Тиоцианатный переход приблизительно при 245 нм может принадлежать переходу электрона с несвязывающей Зру-орбитали, расположенной главным об­ разом на атоме серы, на антисвязывающую л*-орбиталь, образованную в значительной степени 2рж -атомными орбиталями углерода и азота [427].

Если смотреть вдоль оси от атома азота через атом углерода на атом серы (рис. 23), то плоскостями сим­ метрии являются: а) плоскость xz, содержащая атомы S, С и N и атом углерода группы R, связанной с атомом

76

Глава 2

серы; б) плоскость уг,

ортогональная к плоскости xz и

содержащая атомы S, С и N; в) слабо выраженная по­

верхность, замененная

третьей плоскостью {ху), ортого­

нальной к другим плоскостям и проходящей через атом углерода в S — C ^ N - г р у п п и р о в к е [427].

Как и в случае азида, вращательная сила тиоцианатного хромофора слабее, чем вращательная сила карбо­

нильной группы.

Были получены кривые К Д различных

тиостероидов и

показана

потенциальная

применимость

нового правила

октантов к

анализу вращательных вкла­

дов различных

стероидных

тноцианатов.

Д л я изучения

эффекта свободного вращения была т а к ж е исследована температурная зависимость К Д [427].

2.21.ФОСФОРСОДЕРЖАЩИЕ ХРОМОФОРЫ, ДИСУЛЬФИДЫ. СУЛЬФОКСИДЫ

ИДРУГИЕ СЕРУСОДЕРЖАЩИЕ ПРОИЗВОДНЫЕ

Кроме хромофоров, упомянутых выше, были

изучены

с применением

методов Д О В и

К Д некоторые

другие

серусодержащие

функциональные

группы. Среди

иссле­

дованных групп необходимо упомянуть ксантаты [428— 432], дитиокарбоксильные производные [401—403], днтиокарбаматы[432], тнонокарбалкоксипроизводные [386,387, 433], тиогидантоины [21, 386, 387], ацилтиомочевины [434, 435], сульфиды [436, 437], дитианы [438—441], дитиоланы [442], тионы [730—732], (см. также тиоэфиры [735—737]), сульфоксиды и родственные соединения [443—461].

Описаны оптические свойства оптически активных органических сульфитов [462] и алкилсульфинилстероидов [463—465]. Обсуждалось, кроме того, влияние этиленацетальной, монотиоацетальной и дитиоацетальной групп на эффект Коттона, обусловленный соседней кетогруппой [466].

Изучение хироптических свойств и сопоставление эф­ фектов Коттона различных окисей и сульфидов фосфина говорит о прямом конфигурационном соответствии сульфоксидов и фосфиноксидов [467, 470]. Сходство в явле­ ниях К Д обеих систем позволяет предположить возмож­ ность существования правила замещения, которому под­ чиняются сульфоксиды и фосфиноксиды. При длине вол-

ДОВ и КД

функциональных

групп

77

ны X, удаленной от центра оптически

активного

перехода,

молекулярное вращение

[М] пропорционально сумме всех

переходов aJ/?//(a,2

где ki и

— длина волны

центра полосы и вращательная сила /-го перехода [467— 470].

Соединения 44 и 45, как

следует из результатов дру­

гих методов, имеют одинаковую абсолютную

конфигура­

цию

и различаются

только

замещением

группы

\

I

 

 

 

 

 

S = 0

на С Н 3 — Р = 0 -

 

группу

и одну

метальную

/

I

 

 

 

 

 

группу

в пара-положении

в

ароматическом кольце 44.

 

4 4

4 5

 

Кривые

К Д сульфоксидов точно соответствуют по

знаку

и форме

кривым

К Д фосфиноксидов, что служит

ясным

подтверждением абсолютных конфигураций, определен­ ных независимыми методами [467—470].

Р я д работ посвящен исследованию хироптических свойств других фосфорсодержащих оптически активных

соединений (например, фенилфосфинатов,

бифениленфос-

форных

ионов, фенилфосфиноксида

и т. д.) [467—484].

 

Исследованы т а к ж е оптические

свойства асимметри­

ческих тиепаионов-2 и политиолэфиров

[485]. Д в а

эф­

фекта

Коттона вблизи 298 нм

(/г->-я*-переход)

и

234 нм (я->-п*-полоса) принадлежат тиолактониому хромофору.

Дисульфидный хромофор (—S—S—) играет важную роль особенно в химии и биохимии. Эта функциональная группа имеет несколько оптически активных переходов в УФ-области [349, 438—441, 486—499]. Обычно, первый УФ-переход в дисульфидах с открытой цепью не являет­ ся оптически активным, тогда как этот переход в цикли­ ческих дисульфидах обладает большой оптической актив­ ностью [80]. Системы с шестичленным кольцом, вклю-

78 Глава 2

чающим дисульфидный хромофор, изогнутые в виде правой спирали, обнаруживают сильный отрицательный эффект Коттона около 280—290 нм. Такой переход обус­ ловлен внутренней диссимметричностыо хромофора. Вто­ рой эффект Коттона, противоположного знака, меньший по величине и более чувствительный к слабым воздей­ ствиям, проявляется приблизительно при 240 нм [80, 486—499]. Например, в ацетиларанотине 46, участвующем в метаболизме, наблюдаются три оптически активных перехода при 345, 310 и 268 им, принадлежащих дисульфидному хромофору.

4 6 47 4 S

Химическое превращение соединения 46, близко связан­ ного с антибиотиком глиотоксином 47, приводит к диолу 48. На кривой К Д этого диола имеется только три эф­ фекта Коттона ниже 230 нм (222, 210 и ниже 200 нм),

соответствующие

циклическому

дикетопнперазиновому

хромофору [258,

532,

533]

(разд. 4.1). Это показывает, что

в ацетиларанотине

46

оптически

активные переходы

в более длинноволновой области обусловлены дисульфидной группировкой [486—499].

2.22. ЭФИРЫ, ОЗОНИДЫ, НИТРОНЫ, НИТРОКСИЛЫ, ИМИНЫ, С-НИТРОЗОСОЕДИНЕНИЯ, ПОЛИЕНЫ И Т. Д.

Изучены оптические свойства некоторых алифатиче­ ских и циклических эфиров (тетрагидрофурана, тетра-

гидропирана) и

их комплексов [500—505], а

т а к ж е тио-

эфиров [735—737]. Получены

т а к ж е

кривые

Д О В озони-

дов [506].

 

 

 

 

Получен ряд

нитроксилов,

среди

которых

исследован

камфенил-грег-бутилнитроксил, который оказался опти­ чески активным свободным радикалом; изучен его К Д [507].

 

ДОВ и К.Д функциональных

групп

 

79

О б н а р у ж е но по крайней мере четыре перехода, при­

надлежащих нитронному

хромофору

('N^C=Nо) ;

на­

пример, слабая п->-л*-полоса

приблизительно

при 295

нм,

сильных

я я * - п е р е х о д

вблизи 230—250 нм,

п -> а*-по-

лоса приблизительно

при

207 нм и

четвертый переход,

вероятно

я-»-я*-типа.

В

асимметрическом

окружении

эти переходы становятся оптически активными [508]. Фо­ тохимическое воздействие на нитроны приводит к оксази-

ранам. Оксазирановая

группа

\ ^ / ^

Nу т а к ж е

оптически

активный

хромофор,

который

обнаруживает

по крайней мере два эффекта

Коттона

(вблизи

225 и

195 им) [509].

 

 

 

 

Изучены

оптические свойства алифатических

С-нит-

розосоединений, которые имеют несколько оптически ак­ тивных переходов [510]. Кроме того, изучены хромофор­ ная азоксигруппа [511], имины [113, 512], уреиды [735— 737], З-метилпирролидинон-2 [513] и дитиокарбэтоксипро-

изводные

антибиотиков

[514].

 

 

Сопряженные полиены, относящиеся к каротиноидам,

обладают

несколькими

эффектами

Коттона между 200

и 400 нм [515—520]. Знак и интенсивность этих

эффектов

Коттона

отражает

стереохимию

хиральных

концевых

групп. Д а н н ы е Д О В

и

К Д позволяют установить корре­

ляцию соединений, принадлежащих к различным клас­ сам, и определить их абсолютную конфигурацию. Напри­ мер, была установлена хиральность каротина, а-крипт- оксантина, крококсантина и ксантофилла. Далее, с по­

мощью Д О В

и

К Д показано, что хиральность у центра

С-6 является

одинаковой в

природных (-Ь)-а-каротине,

( + )-б-каротине

и е-каротине

[515—520].

Наконец, несколько работ было посвящено изучению оптических свойств соединений, в которых асимметриче­ скими центрами служат не атомы углерода, серы, фос­ фора или азота, а другие атомы (например, кремний, германий, селен, теллур и т. д.) [19, 20, 521—531].

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ