差向異構體間理化性質的差異產生的原因有哪些?
題目中說的單個原子構型變化產生的一對非對映異構體叫差向異構體。
對映異構體在非手性環境中理化性質一致;但是這並不代表只有一個碳有差別的差向異構體應該在非手性環境中(←下文均省略)保持很接近的理化性質。也就是說,差向異構體完全可以具有差異很大的理化性質。
舉幾個例子:
1. 利用成鹽的方法拆分對映異構體
對於一對酸性(鹼性)手性異構體,可以利用手性鹼(酸)將其拆分。如果這個手性鹼(酸)只有一個手性碳,則可以看做形成了一對差向異構體鹽類。它們的溶解度、熔點等性質可以具有較大差異,從而將一對手性異構體拆分開。
2. 差向異構體中的氫鍵
差向異構體理化性質差異的原因有很多,但總的來說是因為構型的改變使一對分子中的某些相互作用發生了變化。比如下圖所示的是氫鍵相互作用造成的理化性質差異:
如圖的並環結構中,羥基和羥甲基處於順式位置時,可以形成分子內氫鍵;處於反式位置時由於構象限制,只能形成分子間氫鍵。故反式結構中分子間作用力更強,熔點更高。
3. 差向異構體中的磁各向異性(anisotropy)
核磁共振譜中也可以體現這種相互作用的差異。
對於手性的醇、胺等化合物,一種測定絕對構型的方法是將其與Mosher"s acid形成酯/醯胺類化合物。(S)-Mosher"s acid的結構如下所示:
形成酯類化合物的優勢構象如下圖所示,其中氫和羰基氧平行、高電負性的CF?遠離羰基鍵軸。此時苯基在NMR中的抗磁環流會屏蔽同側的X基團;甲氧基的電子效應會去屏蔽同側的Y基團:
這造成了使用(R)/(S)-Mosher"s acid進行酯化時X和Y中氫的化學位移產生相反的變化,依此可以鑒定化合物的絕對構型。
此外,差向異構體中分子碳鏈扭曲等很多因素也可以造成相互作用的差異。總之,差向異構體理化性質產生較大差異是一個比較常見的現象。
拋磚引玉吧。。
其實非對映異構體性質相差很大還是比較常見的,有不少不對稱合成就是先合成非對映異構體分離再手性轉換的。至於機理,我就不是很清楚了。一個可能的原因是手性碳上面的基團有氫鍵/大位阻等等,以致分子只能以某種方式捲曲,從而使氫鍵給體/受體暴露在外或形成分子內氫鍵,因此物理性質會有不小的改變。類似蛋白質如果有手性錯誤就不能捲曲沒有活性這樣。但一個易溶一個不溶就很奇怪了。。一般的分子進了溶液都會展開啊 。。不知道題主做的什麼回家再補資料學有機化學的時候,經常考慮的兩點就是電子效應和空間效應。差向異構體間的理化性質更多的取決與空間效應,位阻效應是一個,尤其是在如生物體等手性環境下,區別會很明顯。
這個問題問的都錯了
以前也分出過一對非對映異構體,一個溶於EA一個不溶。溶解的那個兩個羥基是異面的,不溶解的那個兩個羥基同面,rf值也不一樣。感覺是這個原因?
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