外消旋体的修饰与外消旋混合物的分离

Racemic Modification and Resolution of Racemic Mixture

2020年4月17日Ankur Choudhary (noreply@blogger.com)AI 专业翻译

外消旋修饰

外消旋修饰物或外消旋体是由 (+) 和 (-) 对映体组成的混合物。当一种物质的对映体以等量混合时,一个对映体的分子会与另一个对映体的分子完全抵消,因此外消旋体没有整体的光学活性(即没有旋光性)。前缀 “(±)” 表示该样品是外消旋的。例如,(±)-2-甲基-1-丁醇。

在没有手性催化剂的情况下,如果其中一个起始物质是手性的,反应产物总是外消旋体。

尽管如此,纯对映体仍然可以通过使用手性催化剂或试剂来合成。

外消旋修饰方法

混合:当等量的右旋(+)和左旋(-)异构体被紧密混合时,可以实现外消旋体的形成。

**化学合成**:在没有手性催化剂的情况下,手性起始物质在反应中总是会产生手性外消旋体作为产物。氢氰酸与乙醛(均为手性物质)的反应会生成 CH3CHOHCN,其中含有等量的两种形式的乙腈。

热消旋作用 - 热量可以导致光学活性物质发生消旋反应。这种反应会暂时破坏其中一个立体中心的键。随后,一个分离的原子或基团会重新连接到该立体中心上,从而生成另一个对映体。例如,当α-苯基氯的光学活性对映体被蒸馏时,它会转化为其消旋对映体。

**Walden inversion**:这一过程被称为**Walden inversion**,其中2-异辛烷在回流的丙酮中通过碘化钾的作用发生外消旋化(racemization)。

**差向异构化**:具体来说,它指的是在具有多个立体中心的化合物中,某个立体中心的碳原子构型发生改变,从而导致非对映异构体之间相互转化。

**互变异构**:在生物学上,当一种光学活性物质的溶液随时间旋转直至达到平衡时,就会发生这种变化。互变异构过程是由差向异构化或自发的结构变化引起的。温度、溶剂和催化剂都会影响互变异构现象。葡萄糖的互变异构是由酸碱作用催化的。

外消旋混合物的分离纯化

这个过程被称为“拆分”,其目的是将外消旋体分解为其对映体。由于对映体具有相同的物理性质(沸点、熔点、溶解度等),传统方法无法将它们分离。如果将对映体转化为非对映体,就可以利用它们在物理性质上的差异来进行分离。纯对映体可以通过从相应的非对映体中分离出来而得到再生。

例如: “药品生产质量管理规范(GMP)是确保药品质量和安全的重要标准。”
一种具有 D-构型的手性碱可以用来将外消旋体混合物转化为盐。在这种盐中,你会发现两种非对映异构体:(D-酸, D-碱) 和 (L-酸, D-碱)。由于它们的物理性质不同,这两种非对映异构体盐可以完全分离。分离后的非对映异构体盐可以分别解离,重新生成 D-酸和 L-酸。

像布鲁辛(brucine)、士的宁(strychnine)、L-苯乙胺(l-phenyl ethanamine)这样的手性碱可以用来溶解外消旋酸。外消旋碱也可以通过使用(+)酒石酸、(–)苹果酸、(–)扁桃酸、(+)樟脑酸等手性酸进行处理。通过将外消旋醇与手性酸反应,可以生成非对映异构酯。如果这些非对映异构酯是液态的,分离它们就会变得非常困难。

在这种情况下,作为全酯的替代品,合成了一种含有一个游离羧基的半酯。布鲁辛(brucine)盐的手性特性使其在结晶后能够与其非对映异构体分离。在各自非对映异构体盐的水解过程中,2-丁醇会重新生成其纯对映体。



**生物机制导致的拆分现象:** 在某些霉菌、细菌和真菌中,一种对映体比另一种被更快地分解或消除。例如,青霉菌(Penicillium glaucum)在培养外消旋混合物时,会选择性破坏右旋对映体,最终只留下左旋对映体。



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