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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 13.07.2024

Просмотров: 106

Скачиваний: 0

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

Основные принципы, определения

15

рых поглощают хромофоры. Такие кривые называют ано­ мальными или кривыми с эффектом Коттона.

D - ( + ) - Камфора 1 имеет карбонильный хромофор, поглощающий приблизительно при 292 им (см. УФ-спектр

Рис. 1. Положительная плавная кривая ДОВ (/?)-( + )-1-бром- флюоренола За (/) п отрицательная плавная кривая ДОВ (S)-(—)- бромфлюоренола 36 (2) [27].

поглощения, рис. 2). Кетогруппа находится в диссим-

 

метрическом

окружении

и

поэтому

является

оптически

 

активной.

Кривая

Д О В

этого соединения

характери­

 

зуется

пиком

при 312 им и впадиной

при 274 нм. Точка Яо

 

(294 нм)

с [М] =

0°, где

меняется

 

знак

вращения,

при­

 

близительно

соответствует

длине

волны

максимума

 

УФ-спектра поглощения. Расстояние по вертикали

между

 

пиком

и впадиной

на

рис. 2) называется молекуляр­

 

ной амплитудой.

Таким

образом,

молекулярной

ампли­

 

тудой

является разность

между

мол^к-удурным

•-frp-atrre*

 

 

 

 

 

 

 

 

I

Гос. пуб/г*-:-.-:.*

1

 

 

 

 

 

 

 

 

I

научно-"! o;:Vi.;

•>

 

 

 

 

 

 

 

 

I

библио! e.'.a

i ' -CP

14ИТ.АЯЬ!- ОГО ЗАЛ& ii


" I

I

I

I

I

1

1_

200

 

300

 

400

 

500

 

 

 

А, н м

 

 

 

Рис. 2. УФ-спектр поглощения и положительный эффект Коттона на кривых ДОВ и КД о-(-)-)-камфоры 1.

1—УФ-спектр; 2 — К Д ; 3 — Д О В .

Основные принципы, определения

17

нием более длинноволнового экстремума [М]| и моле­ кулярным вращением экстремума при более коротких длинах волн [М]г, деленная на 100:

В

случае D - ( + ) - к а м ф о р ы 1 молекулярная

амплитуда

равна

а = + 6 4 ° (этанол) .

 

1.4. КРУГОВОЙ ДИХРОИЗМ. ВРАЩАТЕЛЬНАЯ

СИЛА

Если эффект дисперсии оптического вращения объ­ ясняют различием в скорости прохождения через веще­

ство поляризованных по кругу вправо и влево

лучей

света, из которых состоит плоскополяризованный

свет,

то эффект кругового дихроизма обусловлен разницей в поглощении веществом этих лучей.

Разностное дихроичное поглощение определяется из

уравнения

 

 

Де == eL

— eR ,

(4)

где eL и eR — коэффициенты

молекулярной

экстинкции

соответственно для поляризованных по кругу влево и вправо лучей.

Д р у г а я единица, обычно используемая для выраже ­ ния К Д , — молекулярная эллиптичность [0], которая свя­ зана с разностным дихроичным поглощением Де согласно уравнению

 

 

[6] =

3300 • Де.

 

(5)

Вращательная сила Rh служит для

измерения - взаи ­

модействия

хромофора k

с его диссимметрическим окру­

жением. Она

т а к ж е используется как

мера

асимметрии,

возникшей

в

результате

распределения

электронной

плотности внутри хромофора. Вращательная сила Rk

равняется площади

соответствующей полосы К Д дан­

ного хромофора и

представляет собой произведение

индуцированного электрического и магнитного дипольных моментов


18

 

 

Глава 1

 

где и.* и

u.^ величины

электрического

и магнитного

дипольных

моментов

соответственно.

 

И з рис. 2 видно,

что

как кривая Д О В ,

так и кривая

К Д D - ( - f - ) - к а м ф о р ы

1

обнаруживают

положительный

эффект Коттона в области полосы поглощения; таким образом, знак эффекта Коттона одинаков для обоих ме­ тодов.

Некоторые вещества, например сопряженные кетоны, такие, как стероид 4, имеют сложные кривые с несколь­

кими

эффектами Коттона. Д л я этих случаев на кривых

Д О В

можно различить несколько пиков и впадин, а на

кривых К Д несколько положительных или отрицательных максимумов.

1.5. СРАВНЕНИЕ КРИВЫХ ДОВ И КД

Информация, которую дают хироптпческие методы о данном соединении пли хромофоре, вполне равнозначна, и относительные достоинства этих двух методов часто за­ висят от типа используемого прибора. Существует два основных различия в информации, получаемой с по­

мощью метода

Д О В и метода

К Д . Во-первых,

если опти­

чески активное

соединение не

имеет полосы

поглощения

в исследуемом

интервале длин

волн, эффект

Коттона на

кривой К Д не обнаруживается . Однако, несмотря на отсутствие эффекта Коттона, такое соединение будет иметь плавную положительную пли отрицательную кри­

вую Д О В , поскольку вращательный

вклад

более

удален­

ных полос поглощения дает фоновый

эффект

(напоми­

нающий

эффект

«отпечатков

пальцев»,

типичный для

ИК - спектров) . Во-вторых, хотя

знак

эффекта

 

Коттона

должен

быть

одинаков для

К Д и

Д О В ,

иногда

форма

кривой

Д О В

существенно искажена

фоновым

эффектом.

Это, в

частности,

относится

к

кривым

Д О В для

соеди­

нений, имеющих слабый эффект Коттона, накладываю ­ щийся на фоновый эффект противоположного знака . Та­ ким образом, если форма кривых Д О В дает полезную информацию о строении соединения, то измерение сла­ бых эффектов Коттона целесообразнее производить с по­

мощью

метода

К Д .

 

 

 

Большинство

приборов для

измерения

Д О В

и К Д

описаны

и подробно обсуждены

в обзорах

[18—21,

301.


Основные принципы, определения

19

Стереохимия стероидов и тритерпенов сравнительно проста и хорошо изучена, а конформация полицнклпческой системы является довольно жесткой, поэтому ока­ залось очень удачным, что значительная часть работ по Д О В и К Д выполнена на этих природных соединениях.

Л , м м

Рис. 3. Кривые ДОВ и КД 16-оксиметилизопрогестерона 4.

7 - Д О В ; 2 - К Д .

П о ж а л у й , не существует другой группы органических соединений, для которой было бы накоплено так много химических и стереохимических данных. Несколько пра­ вил относительно оптических свойств, впервые предло­ женные для стероидов и тритерпенов, оказались позднее применимы ко всем классам оптически активных соеди­ нений [17].

На рис. 3 приведены кривые

Д О В

и

К Д

16-оксиме­

тилизопрогестерона 4,

строение

которого,

предложенное

в работе

[31], вызывало

сомнение. Рис.

3 показывает, что

кривая

К Д стероида

4 имеет

по крайней

мере три


20

 

Глава

I

 

 

 

 

различных

эффекта Коттона. Во-первых, п->-я*

и

п-нт*-

переходы

для

Д4 -3-кетохромофора приблизительно при

350 и 250 им

соответственно.

Кроме

того,

прогестерон,

который является аналогом соединения 4,

т а к ж е

обна­

руживает

эффект Коттона в

области

300

нм,

типичный

оптически активный п л*-переход в насыщенных кетонах. Все это исключает структуру полукеталя, предло­ женную ранее. Иллюстрируя применение метода К Д для решения структурных проблем, рис. 3 также дает пред­

ставление

о пространственном

расположении

замести­

теля при С-17.

Тот факт, что эффект Коттона

приблизи­

тельно при

300

нм является отрицательным, указывает

на

а - конфигурацпю ацетильного

заместителя

при C

-I7.

Действительно, правило октантов, которое на основании знака эффекта Коттона позволяет определить конфигу­ рацию заместителей вокруг карбонила [32] (разд. 2.7),

указывает на 17а-конфпгурацию

ацетила.

В то

время

как на

кривой К Д

ясно

виден

отрицательны:"!

эффект

Коттона,

обусловленный

С-20 карбонильным хромофо­

ром, на кривой Д О В

в этой области (рис. 3)

проявляется

только плечо. Это происходит потому, что отрицательный эффект Коттона карбонила при С-20 в области 300 им

перекрывается

очень

интенсивным

положительным

эффектом Коттона в

области 250 нм,

обусловленным

я->-я*-переходом

а, р-ненасыщепного

кетохромофора.

Следовательно, в случае таких молекул, как 4, которые имеют различные полосы поглощения в коротком интер­

вале длин

волн, кривая

К Д дает лучшее разрешение

эффектов

Коттона, чем

соответствующая кривая Д О В .

Метод К Д , таким образом, приводит к более точным ко­ личественным данным для различных оптически актив­ ных переходов ( К Д подобен в этом отношении УФспектроскопии) [19, 21].

Оптические методы являются эффективным способом определения относительной и абсолютной конфигурации в конформационном анализе органических соединений. Правильная конфигурация и конформация могут быть определены на основании изучения экспериментально обнаруженных эффектов Коттона при применении пра­ вил октантов, квадрантов и секторов или с помощью корреляций, т. е. путем сравнения оптических свойств