Файл: Краббе П. Применение хироптических методов в химии.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 13.07.2024

Просмотров: 118

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

ДОВ и

КД функциональных групп

55

довании с помощью

Д О В ряда производных

ь-фенила-

ланина, замещенных в ароматическом кольце, обнару­

жена

температурная зависимость параметров уравнения

Д р у д е

[см. уравнение (2)] [272—275]. Ароматические

аминокислоты обладают положительным эффектом Кот­ тона, отвечающим ароматическому электронному пере­

ходу 1В<-]А\д,

который

имеет

небольшую вращатель ­

ную силу

и

зависит от строения молекулы. Второй аро­

матический

переход, по-видимому, совпадает с

п^-л*-

полосой

карбоксильной

группы.

Оптические

свойства

(3-ариламинокислот вне области эффектов Коттона при­ писывают вицинальному эффекту арильного замести­ теля. Хромофор, на который сильно влияет этот вицинальный эффект, оказывается, поглощает ниже 200 нм.

Может

проявляться и оптически активный

п - > а * - п е р е х о д

связи N — С а

. Например,

хироптические

свойства D - фе -

нилглицина

и

ь-фенилаланина, исследованные

при раз­

личных

рН,

позволяют

предположить

 

существование

взаимодействия

между '/^-переходом бензольного коль­

ца и

л*-полосой карбоксильной группы [272—275]

(разд.

2.14).

 

 

 

 

 

 

При

тщательном исследовании Д О В

и

К Д

производ­

ных молочной и миндальной кислот были обнаружены аномальные свойства (например, полоса поглощения

приблизительно

при 240 нм) конформационно

лабильных

а-аминокислот

и а-оксикислот. Отклонение

от нормы

спектров Д О В и К Д у нескольких представителей этих кислот, по-видимому, обусловлено нуклеофильным харак­ тером гетероатома, связанного с асимметрическим цент­ ром. Это обусловливает возникновение различных конформеров и (или) приводит к равновесной смеси струк­ турно различных образований [276—282].

Если суммарный эффект Коттона карбоксильного хромофора трудно обнаружить или при этом получаются неопределенные результаты, прибегают к помощи произ­ водных либо по карбоксильной, либо по гидроксильной и аминогруппам (разд. 2.11, 2.16, 2.21), полоса поглоще­ ния которых сдвигается в длинноволновую область.

Так

как молибдатные комплексы соединений, содер­

ж а щ и х

гидроксильную группу,

получаются довольно

легко

[152—154], можно было

предположить, что


56 Глава 2

а-оксикислоты могут образовать другие металлоорганические соединения. Действительно, такие комплексы об­

разуются и проявляют эффекты

Коттона,

которые можно

использовать для стереохимических целей

[283]. Описаны

т а к ж е

хироптические

свойства

комплексов никеля(II)

[284],

меди(II) [285,

286]

и

триэтилентетраминкобаль-

т а ( Ш )

с аминокислотами

[287,

288].

 

2.13. ОКСИМЫ

Окспм насыщенного карбонилсодержащего соедине­ ния имеет относительно простой УФ-спектр поглощения, и его легко можно исследовать оптическими методами.

он

 

 

 

Рис. 13. Эффект Коттона со­

 

 

 

пряженных

стероидных

окси-

 

 

 

мов приблизительно при 240 нм

 

 

 

 

[19,

20].

 

 

 

 

 

/ — 32;

г — 33 .

 

200

250

300

 

 

 

 

 

 

А , н м

 

 

 

 

 

 

З н а к и

интенсивность

эффектов

Коттона

о т р а ж а ю т

сте­

реохимию окружения

хромофора

[19, 20,

289, 290].

Если

а,Р-ненасыщенные кетоны обнаруживают несколько полос поглощения между 210 и 350 нм (разд. 2.9), то по­

ложение упрощается в случае

соответствующих оксимов.

Действительно, на

кривых К Д

стероидов

32 и 33

(рис. 13)

присутствует один

сильный,

лишенный

тонкой

струк­

туры эффект Коттона вблизи 240 нм (ср. со сложными эффектами Коттона на рис. 10). Аналогично этому эф ­ фекты Коттона диеноноксимов более просты по сравне­

нию с

эффектами

Коттона оксимов соответствующих

кетонов,

и их знак

т а к ж е отражает стереохимию окру-


ДОВ и КД функциональных групп

57

ж е н ия хромофора [19, 20]. Следовательно, иногда эффект Коттона, который наблюдается у оксимов, будет давать более надежную стереохимическую информацию, чем в случае соответствующих кетонов. В некоторых случаях было отмечено, что на эффекты Коттона оксимов суще­ ственно влияет природа растворителя [19, 20, 289, 290].

2.14. АРОМАТИЧЕСКИЕ ХРОМОФОРЫ

Наиболее простые ароматические соединения имеют три полосы поглощения, которые становятся оптически активными в диссимметрическом окружении: это переход

при

180—190

нм (называемый р, rBa,

M , g - > £ , „ ,

' Л - э - ' В

или

 

-переходом),

 

полоса

при

200—220

нм

(р,

'La,

'Alg->'Blu,

М — > ' L a

или Е2)

и переход при

260—280нм

(a,

'Lb,

'A]g->'B2u,

 

lA->lLb

или

В)

[291]. Несмотря на

то

что

оптические

свойства

ароматических

хромофоров

хорошо

исследованы,

теоретические

исследования

огра­

ничивались

лишь

несколькими

группами

соединений.

Были

предложены правила, имеющие эксперименталь­

ную или теоретическую основу, для

молекул,

содержа ­

щих ароматические

хромофоры в жестких системах [292],

таких,

как

фенилы

[67, 292—294],

тетразамещенные

фенилы [295], биарилы [296], фенилозотриазолы [297], пурины [298], циклонуклеозиды [83], гелицены [46, 47, 299—304] и т. д. Принимая различные допущения, было показано, что по знаку и величине эффектов Коттона можно определить стереохимию этих соединений, т. е. абсолютную конфигурацию асимметрических центров и

конформацию колец или сопряженных

систем.

 

Б ы л а установлена

Р-спиральность

гексагелицена —

соединения с простым

внутренне диссимметричным хро­

м о ф о р о м — [299—306]

путем

изучения

скорости измене­

ния

диполя.

 

 

 

 

 

В нескольких

особых случаях абсолютная конфигура­

ция

соединений,

обладающих

связанным осциллятором

(разд. 2.1), может быть определена с помощью знака эффекта Коттона, если имеется строгое геометрическое соотношение хромофоров в молекуле с направлением поляризации соответствующих электронных переходов.


58

Глава 2

Эта методика была успешно использована дл я изучения алкалоида каликантина 34 и основания Трегера 35, ко­ торые имеют два хромофора типа анилина [62—64, 307, 308].

Как указывалось выше (разд. 2.12), аминокислоты, содержащие ароматическое ядро (например, фенилаланин, тирозин, триптофан и т. д.), кроме эффекта Кот­ тона, обусловленного /г->я*-переходом карбоксильной группы, обнаруживают и другие эффекты Коттона. Они легко наблюдаются для тирозина, тогда как фенила-

ланин

имеет

только

слабый

эффект

Коттона

около

260 нм. Это обусловлено локальной

Сги-симметрией век­

торов

электрического

и магнитного моментов

перехода

в бензольном

ядре;

последние

перпендикулярны

друг

другу

в фенилаланине

[67].

В

тирозине

наложение

п-*-л*-переходов

до

некоторой

степени

искажает

эту

перпендикулярность,

тогда как

в

фенилаланине

могут

накладываться

только Зй-или а-орбиталь

[67, 433].

 

а)

Правило

квадрантов

для

ароматических

соедине­

ний

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Правило квадрантов для различных жестких арома­ тических соединений, содержащих ароматическое ядро рядом с асимметрическим центром, позволяет предска­ зать абсолютную конфигурацию, если известно строение [292]. Как и в случае карбонильной группы, бензольное кольцо может быть разделено плоскостями, проходящи­ ми через р-орбитали (рис. 14). Плоскость А проходит через шесть узлов зт-орбиталей ароматического кольца; плоскость В является плоскостью симметрии [292].


ДОВ и КД функциональных групп

59

П р а в и ло квадрантов для ароматических соединений, которое было опробовано на различных ароматических алкалоидах, можно проиллюстрировать на примере ко­ деина 36а [292].

 

с н 3 о

 

 

 

 

с н 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C H 3 V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Плоскость А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ы г с7 \он

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

н

+

 

 

 

 

 

3 6 а

 

 

36 6

Плоскость В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Когда молекула помещается в квадрантах,

как

показа­

но на

 

проекции

366, то ароматическое кольцо распола­

гается

 

в

плоскости

А и

делится плоскостью

В

пополам.

Метоксильная

и эпок­

 

 

 

 

сидная

группировки

ле­

 

 

 

 

ж а т

 

в

плоскости

А.

+

 

 

-

Если

 

взглянуть

на

мо­

 

 

лекулу

36а

вдоль

оси,

 

 

 

 

соединяющей

атомы

 

Ч/

 

С-2,

С-12

и

С-13, то

по­

 

 

в

rf-z\

 

/

лучается

проекция

366,

 

 

 

 

где

группы

в

верхнем

 

 

>

/

левом

 

и нижнем

правом

 

 

 

 

 

 

Рис.

14.

Правило квадран-'

-

+

тов

для

ароматических со­

 

 

единений [292].

/

/

/ /

/

 

/

//

/

/

к в а д р а н т ах дают положительные вклады в эффект Кот­ тона при 240 нм. Заместители в верхнем правом и ниж­

нем левом квадрантах дают отрицательные

вклады.

Знаки обращаются для перехода при 285 нм ( ' A i g

' Б 2 и )

вследствие энантиомерной природы «нормальной» аро­ матической эллиптичности [292]. Действительно, эффекты