2015 년 3 월 6 일 Dr. Ryan Spoering이 강의 한 Harvard ‘s Chemistry 20 : Organic Chemistry 과정 15 강의 노트입니다.

광 회전

거울상 이성질체가 편광 된 빛을 다르게 회전한다는 사실은 혼합물의 조성을 결정하는 데 유용한 특성입니다. 혼합물의 조성은 라 세미 (50/50)와 순수 (모두 하나의 거울상 이성질체).

키랄 분자의 경우 20D라는 값을 찾을 수 있습니다. 20D는 λ = 581 nm (나트륨 D- 라인, 따라서 D) 인 나트륨 빛 아래에서 경로 길이 1dm의 20 ° C에서의 회전을 의미합니다. 이 양은 매개 변수 c = 농도 (g / mL) 및 l = 경로 길이와 함께 방정식 20D = α / (cl)을 통해 실제 회전 α를 도출 할 수 있습니다.

비율	α	ee
100 : 0	+12	100 %
90:10	+9.6	80 %
50:50	0	0 %

90:10 혼합에서 10은 90 개 중 10 개를 상쇄하므로 100 : 0 혼합에서 가진 회전의 80 % 만 80 %로 끝납니다. % ee.

파스퇴르와 타르타르산

1848 년, 파스퇴르는 타르타르산과 라 세미산이라는 두 가지 명백한 관련 물질을 연구하고있었습니다. 타르타르산은 때때로 와인에서 결정화되는 천연 물질이며 덱스 트 로터리입니다. 라세 믹 산은 광학적 회전이 없다는 점을 제외하고는 모든면에서 타르타르산과 동일 해 보이는 산업 부산물이었습니다. 파스퇴르는 생명 주의자 였고 생명과 비 생명을 구별하는 물리적 근거를 밝히는 데 매우 관심이있었습니다. 그는 많은 천연 제품이 광학적으로 활성이있는 반면 합성 제품은 거의 없었기 때문에 광학 회전이 생명력에 특정한 것이라고 생각했습니다.

Pasteur는 나트륨 암모늄 라 세미산을 합성 한 다음 결정화했습니다. 그것은 거시적으로 구별되는 두 가지 유형의 결정 더미를 형성했습니다. 한 쌍의 핀셋과 원시 1848 현미경을 사용하면 실제로 더미를 분리하여 서로의 거시적 거울 이미지 인 두 개의 개별 결정 더미로 만들 수 있습니다. 그런 다음 두 파일을 다시 용해하면 각각 광학적으로 활성화되지만 방향은 반대입니다.

이제 이러한 방식으로 작동하는 라 세미 혼합물이 거의 없음을 알고 있습니다. 대다수는 라 세미 결정을 형성합니다. 소수의 형태로 분리 된 크리스탈. 게다가 이것을 알더라도 Pasteur의 실험을 재현하는 것은 실제로 매우 어렵습니다.

Tartaric acid와 그 거울상 이성질체는 각각 2 중 회전 대칭을 가지고 있지만 평면 대칭이 없습니다. 타르타르산을 반사하고 중첩시킬 수있는 평면은 없습니다. 따라서 분자는 키랄입니다. 그러나 z 축이 화면 밖으로 튀어 나온다고 상상하면 분자를 해당 축을 중심으로 180 ° 회전 한 다음 중첩 할 수 있습니다. 이것을 C2 대칭이라고합니다. 타르타르산에는 메조-타르타르산이라고하는 부분 입체 이성질체도 있습니다. 이 분자는 대칭 평면을 가지고 있으므로 achiral입니다. 일반적으로 입체 탄소와 대칭 평면을 가진 이와 같은 화합물을 메조 화합물이라고합니다.

합성의 입체 특이성

단일 거울상 이성질체를 준비하기위한 세 가지 주요 전략이 있습니다. 오늘은이 세 가지 방법 중 두 가지를 다루는 유명한 예를 살펴 보겠습니다.

Walter White와 같은 사람들 은 상업적 판매를 위해 순수한 덱스 트로 메탐페타민을 합성하고자하는 두 가지 방법을 개발했습니다. 키랄 풀과 해상도입니다.

Chiral 풀

키랄 풀 방법에서는 자연에서 입체 중심을 훔칩니다. 자연은 우리가 출발 물질로 사용할 수있는 거대한 키랄 분자 풀을 제공합니다. dextromethamphetamine의 경우 (-)-에페드린 또는 (+)-pseudoephedrine에서 시작하여 매우 위험한 반응을 통해 수산기를 제거 할 수 있습니다.

해결

마약 단속 노력으로 인해 많은 양의 슈도에페드린을 획득하는 것이 점점 더 어려워지면서 사람들은 해결 방법에 더 많은 관심을 기울였습니다. 이 방법에서는 먼저 라 세미 혼합물을 합성합니다.

그런 다음 (+와 같은 거울상 투명 분자를 추가하여 분리합니다. )-타르타르산. (+)-타르타르산은 각 거울상 이성질체와 함께 염을 형성하지만 두 염은 물리적 특성이 다르기 때문에 신중한 조건에서 덱스 트로 메타 암페타민 만 결정화되도록 할 수 있습니다.

하지만, 기껏해야 50 %의 수율을 얻을 수 있고 실제로는 그렇게 많이 얻는 것도 어렵 기 때문에 이것은 낭비입니다.

입체 탄소가없는 카 이럴 성

다음에는 입체 탄소가없는 카 이랄 성을 가진 분자에 대해 살펴 보겠습니다. 이들은 일반적으로 안정적이지 않으며 상당히 빠르게 상호 변환됩니다. 다음은 입체 질소를 사용한 예입니다.

분자에 단일 입체 중심이 아직없는 이상한 예도 있습니다. 전반적으로 키랄을 관리합니다. 예를 들어, Gauche butane은 하나의 탄소가 입체적이지 않더라도 축 방향 키랄성을 가지고 있습니다. 또한 빠르게 상호 변환됩니다.