дурацкий вопрос по стереохимии

[Vittorio]

Здравствуйте, уважаемые коллеги.
Положим, есть некий оптически активный фрагмент/радикал/сложный заместитель -смесь R и S в соотношении 1 к 1. Соединяем два таких фрагмента через какой-то связующий фрагмент, назовем его спейсером - например, 1,4-фениленовый. Получаем мезоформу и смесь двух антиподов, как вот на рисунке. Спектр ¹Н ЯМР такой смеси показывает четкое удвоение всех сигналов. Предположим, мы будем удлинять фрагмент, связывающий два активных хвоста- заменим фениленовый спейсер на дифениленовый, п-терфениленовый и т.п., или вообще на (СН₂)_n, где n = много.
Возникают вот такие вопросы - до каких пор можно удлинять спейсер, чтобы смесь сохраняла свои свойства именно как смесь диастереомеров? common sense подсказывает, что при определенной длине цепи-спейсера наступит момент, когда два активных участка будут вести себя как независимые молекулы, фактически как рацемическая смесь. От чего это может зависеть? от степеней свободы, от температуры, от величины угла вращения отдельного центра? есть ли тут какие-либо строгие закономерности?
спасибо.

[Ahha]

Что-то я не очень въезжаю на ночь глядя .

до каких пор можно удлинять спейсер, чтобы смесь сохраняла свои свойства именно как смесь диастереомеров?

В смысле, какие именно свойства? Удвоение всех сигналов в ЯМР? Мой common sense говорит, что удвоение сигналов центральной части спейсера начнет достаточно быстро "затухать" при его удлинении. Вот насчет боковых частей - вроде нет причин, чтобы им "схлопываться", но вот точно что-то сейчас уже не соображаю, какую аналогию провести.

On second thoughts, вроде как должны они схлопнуться, потому что разница в хим. сдвигах диастереомеров по идее обуславливается, в частности, разницей в хим. окружении атомов при хиральных центрах. То есть да, все-таки должны, да. Как скоро - черт-е знает, думаю, что это зависит от природы спейсера отчасти. Но недолго ждать.

Если же под свойствами понимается удельное вращение, оно, конечно, будет падать при увеличении длины нехирального спейсера из-за того, что MW растет, а хиральных центров как было 2 (два прописью), так и осталось. Да, удельное вращение каждого конкретного диастереомера, разумеется.

[Vittorio]

спасибо за ответ!

Что-то я не очень въезжаю на ночь глядя .

да и я тоже))

В смысле, какие именно свойства? Удвоение всех сигналов в ЯМР? Мой common sense говорит, что удвоение сигналов центральной части спейсера начнет достаточно быстро "затухать" при его удлинении. Вот насчет боковых частей - вроде нет причин, чтобы им "схлопываться", но вот точно что-то сейчас уже не соображаю, какую аналогию провести.

нет, со спейсером все как раз ясно. Именно боковых частей.

On second thoughts, вроде как должны они схлопнуться, потому что разница в хим. сдвигах диастереомеров по идее обуславливается, в частности, разницей в хим. окружении атомов при хиральных центрах. То есть да, все-таки должны, да. Как скоро - черт-е знает, думаю, что это зависит от природы спейсера отчасти. Но недолго ждать.

Если же под свойствами понимается удельное вращение, оно, конечно, будет падать при увеличении длины нехирального спейсера из-за того, что MW растет, а хиральных центров как было 2 (два прописью), так и осталось. Да, удельное вращение каждого конкретного диастереомера, разумеется.

так. это всё надо обдумать.

[Ahha]

Я сначала стормозил что-то, не сообразил, а тут дело простое. Из трех молекул на вашем рисунке в ПМР (без доп. ухищрений) различимы С и (А, В). А и В так запросто неразличимы. Изомер С отличается от других тем, что в нем протоны 8 и 8` (если я правильно понял вашу нумерацию) находятся в разном хим. окружении. Они далеко друг от друга, но если вы говорите, что видно два набора сигналов, которые относятся именно как сигналы диастереомерной смеси, я вам верю , такое бывает. Насколько надо разнести эти атомы, чтобы они перестали "чувствовать" друг друга - не знаю. Тут много думать нужно.

[ShredMaster]

формально пара A-B будет диастереомерами c C при любой длине цепи, хоть миллион. соотсвественно и сигнал в ЯМР один от пары энантиомеров A-B, второй от С.
если же говорит об ощутимой разнице в физических свойствах, то скрое всего после вставки еще одного бензола уже будет трудно что-то уловить.
почему-то кажется, что если цепь будет гибкой, то разница пропадет быстрее.

[Phobos]

Наверное, самая простая аналогия - какой-нибудь хиральный диол, например, 2,4-пентандиол. Роль спейсера выполняет метиленовая группа в третьем положении. А теперь представим, что вместо нее мы засунули длинную насыщенную цепочку атомов на 10. А гидроксилы в предпоследних положения остались как были.

[SkydiVAR]

Возникают вот такие вопросы - до каких пор можно удлинять спейсер, чтобы смесь сохраняла свои свойства именно как смесь диастереомеров? common sense подсказывает, что при определенной длине цепи-спейсера наступит момент, когда два активных участка будут вести себя как независимые молекулы, фактически как рацемическая смесь. От чего это может зависеть? от степеней свободы, от температуры, от величины угла вращения отдельного центра? есть ли тут какие-либо строгие закономерности?
спасибо.

Уважаемый Vittorio, тут не угадаешь! То, что на ЯМР при 200 МГц дает строго один набор сигналов, на 900 МГц превосходно разрешается, то, что выходит из колонки на 200 мл силикагеля при элюировании П:Э=1:1 одним пятном из колонки на 2 л силикагеля при элюировании П:Э=10:1 выйдет двумя отдельными фракциями (но и элюента надо будет на два порядка больше!). У меня был случай, когда замена хлора на бром в пара-положении концевого бензольного ядра приводила к невозможности (по крайней мере, у меня - не получилось, несмотря на отсутствие ограничений по времени, количеству силикагеля и растворителей, даже обогащения одним из компонентов при сравнении первой и последней фракций не было) разделения диастереомеров, при том, что замена в мета- и орто- положениях давала смесь, прекрасно делящуюся даже на короткой колонке. Сильно сомневаюсь, что в подобных случаях можно хоть что-то заранее предсказать... Впрочем, я не теоретик, я - практик...

[Ahha]

если же говорит об ощутимой разнице в физических свойствах, то скрое всего после вставки еще одного бензола уже будет трудно что-то уловить.
....
почему-то кажется, что если цепь будет гибкой, то разница пропадет быстрее.

Опять-таки, в каких именно физических свойствах? Про t плавления ничего предположить не могу, может будут различаться, может нет. Биологическое действие - no comments. ЯМР - черт знает, это может оказаться очень хитрая система. Мне почему-то подумалось, что если вместо фенильного мостика будет что-нибудь типа -СН2СН2- или -СН2СН2СН2-, то двух наборов хим. сдвигов при прочих равных условиях можно и не увидеть. Дело тут не только в гибкости, хотя и в ней тоже, безусловно. А может, и одного метилена хватит... Но это, как я уже сказал, сильно много думать надо: молекулы рисовать, прикидывать, как там все это расположено. Очень возможно, что я и ошибаюсь.

[Vittorio]

Я сначала стормозил что-то, не сообразил, а тут дело простое. Из трех молекул на вашем рисунке в ПМР (без доп. ухищрений) различимы С и (А, В). А и В так запросто неразличимы. Изомер С отличается от других тем, что в нем протоны 8 и 8` (если я правильно понял вашу нумерацию) находятся в разном хим. окружении. Они далеко друг от друга, но если вы говорите, что видно два набора сигналов, которые относятся именно как сигналы диастереомерной смеси, я вам верю , такое бывает.

все именно так и обстоит. Есть два набора сигналов - мезоформы С, и смеси А+В. Меня этот факт, чесс говоря, удивил - хиральные центры разнесены в пространстве весьма далеко, и разница в хим окружении незначительна..

Насколько надо разнести эти атомы, чтобы они перестали "чувствовать" друг друга - не знаю. Тут много думать нужно.

вот! в том-то и вопрос... Энивей, спасибо!!

[Vittorio]

формально пара A-B будет диастереомерами c C при любой длине цепи, хоть миллион. соотсвественно и сигнал в ЯМР один от пары энантиомеров A-B, второй от С.
если же говорит об ощутимой разнице в физических свойствах, то скрое всего после вставки еще одного бензола уже будет трудно что-то уловить.
почему-то кажется, что если цепь будет гибкой, то разница пропадет быстрее.

формально - бесспорно. А фактически- ....
мне вот тоже почему-то кажется, что если спейсер будет полиметиленовый, а не полифениленовый, то удвоение исчезнет быстрее. Но объяснить внятно, почему так -затрудняюсь в голове почему-то крутится - число степеней свободы, бОльшее число конформаций..
буду проверять экспериментально, на бензидине и 1,омега-диаминоалканах.

[Vittorio]

Сильно сомневаюсь, что в подобных случаях можно хоть что-то заранее предсказать...

звучит не особо обнадеживающе. Но - спасибо!

[Ahha]

Есть два набора сигналов - мезоформы С, и смеси А+В. Меня этот факт, чесс говоря, удивил - хиральные центры разнесены в пространстве весьма далеко, и разница в хим окружении незначительна..

Насколько надо разнести эти атомы, чтобы они перестали "чувствовать" друг друга - не знаю. Тут много думать нужно.

вот! в том-то и вопрос... Энивей, спасибо!!

"Я вам один умный вещь скажу, но вы не обижайтесь!" ©

На самом деле, очень хороший вопрос для меня лично. Он мне никогда раньше в голову не приходил, вроде, все понятно, а тут вдруг... В общем, я попытаюсь изложить те мысли, к которым я пришел после почти суток раздумий. Disclaimer: ниже я имею в виду только ЯМР-спектральные характеристики, насчет остальных физических свойств надо говорить особо.

Посыл: тот факт, насколько сильное различие в сигналах диастереомеров вы будете наблюдать в ЯМР-спектре, очень сильно зависит от того, каким конкретно эффектом вызвано это различие. Поясню. Допустим, речь идет об упоминавшемся кем-то ранее 2,4-пентандиоле и его гомологах засчет "расширения" центрального мостика. Чем обусловлена разница в хим. сдвигах у его диастереомеров? Только тем, что гидроксильная группа в ориентации R как-то по-другому экранирует (или дезэкранирует) близлежащие протоны, чем в S ориентации? Нет, не только. Гидроксильная группа на такие сильные эффекты неспособна. А вот две гидроксильных группы, имеющих определенную ориентацию друг относительно друга, будут оказывать такой эффект в зависимости от этой самой относительной ориентации. Естественно, этот эффект будет ослабевать по мере отдаления гидроксилов друг от друга. Не то чтобы сигналы хиральных атомов "схлопнутся", но станут очень близки.

А вот ваши соединения - совсем другое дело. Во-первых, при асимметрических центрах есть арил, во-вторых эти центры находятся в составе весьма жесткого цикла. Арил, очень вероятно, будет вызывать всякие экранирующие-дезэкранирующие эффекты, зависящие только от его ориентации, жесткость цикла не будет давать этим эффектам даже теоретической возможности "усредниться". И в-третьих,спейсер у вас тоже ароматический. Настаивать не буду, это уже надо конкретно проверять, но он тоже может влиять на фрагменты, прилежащие к хиральным центрам, по-разному, в зависимости от их конфигурации.

Так что предварительные выводы относительно ваших молекул такие:
1) Возможно, замена мостика с фенильного на алкильный и его удлинение снизит разницу в хим. сдвигах, но вряд ли она уйдет совсем даже при больших длинах.
2) Я не уверен, что удлинение мостика до би-, три, тетрафенила существенно снизит разницу в хим. сдвигах, хотя, еще раз, не настаиваю на этом выводе.

И опять-таки: для более точных выводов надо смотреть пространственные структуры.

[Vittorio]

Ahha,

[Ahha]

Ahha,

Мне очень стыдно.

Стыдно за тот бред, что я вчера написал. Все, что в моем предыдущем посте зачеркнуто - бред феерический. Где, ***, были мои мозги, когда я это писал?! Не говоря уже о том, когда придумывал. Самое обидное, я знаю правильный ответ курса с четвертого, а тут так лажанулся.

В общем, если вы не заметили ошибку (***, увольнять меня надо к едреней фене за такие "ошибки" ), я объясню. Если заметили - не надо надо мной сильно смеяться, errare humanum est, кажется . И потом, я ведь ее сам нашел, без подсказок .

[matroskin]

В продолжение вопроса о стереохимии...

Возможно ли разделить два энантиомера, имеющих взаимно противоположную конфигурацию двух оптических центров (RS и SR), расположенных рядом друг с другом и имеющих неодинаковые заместители, методом диастереомерии?

[SkydiVAR]

...методом диастереомерии?

Это как???

[matroskin]

Очень просто - добавить ещё один оптический центр зафиксированной конфигурации в виде D-винной кислоты или же оптически чистой сульфокамфоры. Получится пара диастереомеров, в которых один центр будет одинаковым, а два остальных - абсолютно противоположных друг другу.

[Кирилл Корнилов]

Положим, есть некий оптически активный фрагмент/радикал/сложный заместитель -смесь R и S в соотношении 1 к 1. Соединяем два таких фрагмента через какой-то связующий фрагмент, назовем его спейсером - например, 1,4-фениленовый. Получаем мезоформу и смесь двух антиподов, как вот на рисунке. Спектр ¹Н ЯМР такой смеси показывает четкое удвоение всех сигналов. спасибо.

Вы имеете в виду смесь мезо-формы и двух энантиомеров? В таком случае, вне зависимости от длины соединительного фрагмента энантиомеры останутся таковыми, а мезо-форма будет отличаться от них сигналом диастереомерного протона. ВНЕ ЗАВИСИМОСТИ от длины фрагмента. Для того, чтобы диатереомеры начали вести себя как смесь отдельных энантиомеров, нет никаких предпосылок. Если это не так - сможет ли кто-то подвердить это литературной ссылкой?

[Vittorio]

Вы имеете в виду смесь мезо-формы и двух энантиомеров?

ага.

ВНЕ ЗАВИСИМОСТИ от длины фрагмента. Для того, чтобы диатереомеры начали вести себя как смесь отдельных энантиомеров, нет никаких предпосылок. Если это не так - сможет ли кто-то подвердить это литературной ссылкой?

Ссылкой подтвердить не смогу. С другой стороны, а Вы можете аргументировать, почему нет предпосылок?

[Любитель_Манниха]

Хмммм. Ну а если так подойти к вопросу- что в диастереомерах отвечает за различные свойства (R,R), (S,S), (R,S), (S,R)? М.б. при увеличивающемся расстоянии между стереогенными центрами, которые вобщем-то будут оставаться той же конфигурации, просто различия в свойствах будут сглаживаться, и в конце концов все комбинации конфигураций двух центров будет иметь одинаковые свойства? :shuffe: По крайней мере, если удлиняющая цепочка неспособна к сопряжению, т.е линкер- (CH2)n