Estereoquimica Unicamp[1]

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Estereoquimica Unicamp[1]

  1. 1. 1
  2. 2. O interêsse na determinação da configuração absoluta de compostos orgânicos quirais se deve ao fato das propriedades químicas , físicas e biológicas serem diversas para ambos enantiômeros Métodos para determinação 1-difração de raio X (método de Bijvoet) 2-Cromatografia a gás em coluna quiral 3-HPLC quiral 4-Ressonância Magnética Nuclear 5-Dicroísmo circular e Dispersão ótica rotatória Chem Rev. 2004, 104, 17-117 2 Eliel
  3. 3. 1-Difração de raio X (método de Bijvoet) •Método difração de raio-X-de cristais •É utilizado para determinar as estruturas moleculares. Os átomos da estrutura fornecem uma grade de difração em 3 dimensões. Numa primeira aproximação o efeito de difração é igual se provem da parte anterior ou posterior da grade (Lei de Friedel), Entretanto se a estrutura é assimétrica esta lei não é mais válida principalmente se existem átomos pesados na estrutura. e.g. um métal de transição. Este efeito pode ser utilizado para determinar a configuração absoluta(análise de Bijvøt). Este método é o único método para determinar a configuração absoluta que independe de comparação entre estruturas de configuração absoluta conhecida. 3
  4. 4. •Se a estrutura contem um fragmento assimétrico de configuração conhecida a análise de Bijvoet não é necessária pois o resto da estrutura deve ser consistente com o fragmento 4
  5. 5. 2-Cromatografia a gás em coluna quiral Abund. C7-HSL C6-HSL s Tempo Cromatograma de íons totais de uma fração do extrato de Erwinia psidii Fração de coluna cromatográfica de 2,0 mg de extrato de 8 litros de meio de cultivo C6-HSL: 6 % abundancia relativa (~120 µg) O O O O NH NH N-hexanoil homoserina lactona O N-heptanoil homoserina lactona O (C6-HSL) (C7-HSL) Analise: Coluna HP5 30m, temp 100-290(10ºC/min) 10 min at 290ºC, 5 injetor = 250ºC, fluxo = 1mL/min, hélio, splitless
  6. 6. Configuração absoluta da S-(-)-hexanoil-HSL natural Metodologia: GC-FID quiral; Chrompack chirasil-dex CB. S R S S S R (+/-)-C6HSL S-(-)-C6HSL FRA32-Natural Co-injection α [α]D20 -22.86º (c. 0.35 MeOH) O O N H H O 6 Armando Pomini Journal of Agricultural and Food Chemistry 2005
  7. 7. 4-Ressonância Magnética Nuclear Método 1 – Análise de misturas enantiomericas em ambiente quiral ( solvente quiral ou agente de deslocamento quiral) neste caso o importante é a separação dos enantiômeros em dois conjuntos de sinais. Este método é mais apropriado para determinação de excessos enantioméricos não para determinação de configuração absoluta. ee 0% ee 25% 1,00 ppm 1,00 ppm 7
  8. 8. Método 2 - A análise por RMN de derivados diastereoisoméricos de um composto enantiomericamente puro ou quase puro, é um dos poucos métodos capazes de estabelecer a configuração absoluta de compostos quirais sem ter amostras cristalinas e não é destrutivo. O princípio envolve o uso de agentes derivatizantes quirais que transforma enantiômeros em diastereoisômeros e correlaciona as diferenças dos seus deslocamentos químicos a configuração absoluta. Existem experimentos com RMN de 2H, 13C, 31P, 29Si e 1H. Este último é o mais popular. 8
  9. 9. Princípios básicos para a determinação de configuração Absoluta por RMN de 1H Na metodologia clássica de Dale e Mosher uma molécula quiral é derivatizada com o R e S do agente derivatizante quiral para forma 2 diastereoisomeros. A maioria dos agentes quirais para derivação contém um aél aromático no carbono alfa. A diferente orientação do cone de proteção do anel aromático no RR/ SR RS/SS (Figura) leva a uma proteção seletiva de R1 e R2. 9
  10. 10. Misturas de enantiômeros Nestes casos basta uma derivação com um agente quiral R ou S Compostos enantiomericamente puros Nestes casos é necessário utilizar a) Agente derivatizante R e S separadamente b) Um só agente derivatizante quiral e variação de temperatura 10
  11. 11. Preparação das amostras 11
  12. 12. Configuração absoluta- derivados de Mosher O H δ L2 (S) δ L1 (S) Ester (S)-MTPA F3C L2 O L1 OMe O H δ (ppm) F3C L2 δ L2 (R) δ L1 (R) O L1 MeO Ester (R)-MTPA δ (ppm) ∆δISR L2 > 0 ∆δISR L1 < 0 H O ∆δISR L2 > 0 L2 MTPA O L1 ∆δISR L1 < 0 12
  13. 13. 13
  14. 14. Derivados do ácido mandélico 14
  15. 15. Conformação Projeção de Newman Significante extendida O sucesso do método é ter predominância dos mesmos conformeros para ambos diastereosiômeros 15
  16. 16. 16
  17. 17. L1 mais volumoso que L2 a b Fluor é mais utilizado para excessos enantiomericos ∆δSR seria negativo para L1 maior que L2 17
  18. 18. Modelos para atribuição da configuração com base nos sinais de RMN de 1H 18
  19. 19. Uso de RMN de 13C É semelhante ao hidrogênio e com o mesmo modelo Limitações e cuidados 1- as diferenças devem estar acima do erro experimental 2-a distribuição dos sinais deve ser uniforme 3- se o sinal para um dos substituinte é positivo para o outro deve ser negativo 19
  20. 20. Kakisawa e colaboradores extenderam a regra de Mosher ∆δSR para o 13C e (1H) 20
  21. 21. 21
  22. 22. Exceções ocorrem com álcoois axiais e com moléculas com vários álcoois 22
  23. 23. Casos especiais combinam sinais de RMN 1H e de 19F 23
  24. 24. 24
  25. 25. Revisão do modelo 25
  26. 26. 26
  27. 27. CF3-CO 27
  28. 28. 28
  29. 29. Aplicação em aminas 29
  30. 30. 30
  31. 31. Existencia de 3 conformações de energia semelhante pode causar problemas por isso procurou-se outros derivados. 31
  32. 32. Ácido metoxifenilacético ácido mandélico e 32 ácido atrolático
  33. 33. Conformero majoritario para o MPA 33
  34. 34. 34
  35. 35. 35
  36. 36. Equilíbrio conformacional para os ésteres de MPA 36
  37. 37. simples sublinhado 37
  38. 38. 38 Outros agentes derivatizantes
  39. 39. Outros agentes derivatizantes 39
  40. 40. Modelo empírico para determinar configuração de álcoois terciarios 40
  41. 41. 41
  42. 42. 42
  43. 43. 43
  44. 44. 44
  45. 45. Modelos para amidas 45
  46. 46. Para configuração de ácidos alfa carboxílicos 46
  47. 47. 47
  48. 48. para ésteres de 48
  49. 49. Um só derivado e variando a temperatura 49
  50. 50. 50
  51. 51. 51
  52. 52. 52
  53. 53. 53
  54. 54. 54
  55. 55. 55
  56. 56. Existem outros modelos baseados no deslocamento do carbono alfa porem são mais limitados e não serão explicados 56
  57. 57. •Optical Rotatory Dispersion (ORD) and Circular Dichroism(CD). •These methods both depend on the behaviour of polarized light passing through a solution (usually) of the sample. The results have to be interpreted by comparision with a similar compound of known absolute configuration. •Consider light as having wave properties. The wave is a sinusoidal fluctuation of an electric and a magnetic field perpendicular to the direction of propagation of the wave. For unpolarized light theis fluctuation is "observable" equally in all directins perpedicular to the direction of propagation. In the case of polarized light, the fluctuation is confined to the plane of polarization. Polarized light can be produced by passing it through materials whose optical properties are very anisotropic, e.g. "Polaroid". A polarized beam of light can be mathematically described as two "circularly" polarized beams spiralling in opposite directions: 57
  58. 58. •When the beam passes through an optically active medium in a region where is is being absorbed by the sample, The left and right circularly polarized beams do not propagate at quite the same speeed (they have different refractive indices), nor are they equally absorbed. The first of these effects to a rotation of the plane of polarization of the light (ORD). 58
  59. 59. 59
  60. 60. •The effect can be measured on an ORD spectrometer and is the curve shown in blue on the diagram below. The rotation angle is φ: •The differential absorption of the left and right circularly polarized components can be measured as the CD spectrum shown in red below. The difference between the molar absorptivities, εl - εr = ∆ε. •The upper diagram shows a positive Cotton effect and the lower a negative Cotton effect. The sign of the Cotton effect depends on the particular combination of metal and ligands, and is not directly related to the absolute configuration of the complex. However, chemically similar complexes of the same absolute configuration usually show the same sign of the Cotton effect. 60
  61. 61. •The curves are represent the ORD and CD curves that would result from a single absorption band centred at λmax. Real complexes often have several overlapping absorption bands. The corresponding overlapping ORD spectra can show any combination of positive or negative Cotton effect and can be difficult to deconvolute. The CD spectra are usually much easier to interpret. 61
  62. 62. •Formula of complexa λmax (cm-1) ∆ε •20 280 •+2.18 Λ-[Co(en)3]3+ •23 310 •-0.20 •20 280 •-2.18 ∆-[Co(en)3]3+ •23 310 •+0.20 •20 280 •+1.95 Λ-[Co(S-pn)3]3+ •22 780 •-0.58 Λ-[Co(R-pn)3]3+ •21 000 •+2.47 62
  63. 63. •The two ethylenediamine (en) complexes each have 2 absorption maxima at wavelengths which are identical for the two complexes. Each isomer has two corresponding circular dichroism peaks which happen to have opposite signs. The corresponding CD peaks comparing the two isomers have opposite signs, but identical magnitudes. The two propylenediamine (pn) complexes do not have the same absorption spectra because they are diasterotopic, that is they are not mirror images. (The mirror image of Λ-[Co(S-pn)3]3+ would be ∆-[Co(R-pn)3]3+.) It happens that the first isomer has two absorption peaks, while for the second only a single peak is observed. •Although the isomers listed are not strictly comparable, note that the CD effect is dominated by the chirality at the metal centre, and the effect of the ligands is secondary even if they themselves are optically active. 63
  64. 64. Chem comm 2000 64
  65. 65. 65
  66. 66. 66
  67. 67. 67
  68. 68. 68
  69. 69. 69
  70. 70. 70
  71. 71. 71
  72. 72. 72
  73. 73. 73
  74. 74. 74
  75. 75. 75
  76. 76. 76
  77. 77. 77
  78. 78. 78
  79. 79. 79
  80. 80. 80
  81. 81. 81
  82. 82. 82
  83. 83. 83
  84. 84. 84
  85. 85. 85
  86. 86. 86
  87. 87. 87
  88. 88. 88
  89. 89. 89
  90. 90. 90

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