estereoquimica unicamp[1]

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

Eliel

3

•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.

1-Difração de raio X (método de Bijvoet)

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

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C6-HSL

C7-HSL

2-Cromatografia a gás em coluna quiral

Analise: Coluna HP5 30m, temp 100-290(10ºC/min) 10 min at 290ºC,

injetor = 250ºC, fluxo = 1mL/min, hélio, splitless

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 cultivoC6-HSL: 6 % abundancia relativa (~120 µg)

Abund.

Tempo

NH

OO

O

NH

OO

ON-hexanoil homoserina lactona

(C6-HSL)

N-heptanoil homoserina lactona

(C7-HSL)

s

6

(+/-)-C6HSL S-(-)-C6HSL

[αααα]D20 -22.86º (c. 0.35 MeOH)

FRA32-Natural Co-injection

R S S SS

R

Configuração absoluta daConfiguração absoluta da

SS--((--))--hexanoilhexanoil--HSL naturalHSL natural

Metodologia: GC-FID quiral; Chrompack chirasil-dex CB.

NH

O

O

OH

Armando Pomini Journal of Agricultural and Food Chemistry 2005

7

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.

4-Ressonância Magnética Nuclear

1,00 ppm 1,00 ppm

ee 0% ee 25%

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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 emdiastereoisômeros 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.

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.

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

11

Preparação das amostras

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Ester (S)-MTPA

Ester (R)-MTPA

δ L2 (S)

δ (ppm)

δ L1 (S)

δ L1 (R)δ (ppm)

∆δISR L2 > 0 ∆δISR L1 < 0

L1

L2O

O

MTPA

∆δISR L2 > 0

∆δISR L1 < 0

δ L2 (R)

L1

L2O

O

F3C

OMe

H

L1

L2O

O

F3C

H

MeO

H

Configuração absoluta- derivados de Mosher

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Derivados do ácido mandélico

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Conformação Significante

Projeção de Newman extendida

O sucesso do método é ter predominância dos mesmosconformeros para ambos diastereosiômeros

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a b

L1 mais volumoso que L2

∆δSR seria negativo para L1 maior que L2

Fluor é mais utilizado para excessos enantiomericos

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Modelos para atribuição da configuração com base nos sinais de RMN de 1H

19

Limitações e cuidados

É semelhante ao hidrogênio e com o mesmo modelo

Uso de RMN de 13C

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

20

∆δ∆δ∆δ∆δSR para o 13C e (1H)

Kakisawa e colaboradores extenderam a regra de Mosher

22

Exceções ocorrem com álcoois axiais e com moléculas com vários álcoois

23

Casos especiais combinam sinais de RMN 1H e de 19F

25

Revisão do modelo

27

CF3-CO

29

Aplicação em aminas

31

Existencia de 3 conformações de energia semelhante pode causar problemas por isso procurou-se outros derivados.

32Ácido metoxifenilacético ácido mandélico e

ácido atrolático

33

Conformero majoritario para o MPA

36

Equilíbrio conformacional para os ésteres de MPA

37

simples sublinhado

38Outros agentes derivatizantes

39

Outros agentes derivatizantes

40

Modelo empírico para determinar configuração de álcoois terciarios

45

Modelos para amidas

46

Para configuração de ácidos alfa carboxílicos

48

para ésteres de

49Um só derivado e variando a temperatura

56

Existem outros modelos baseados no deslocamento do carbono alfa porem são mais limitados e não serão

explicados

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 haveto 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 fluctuationis confined to the plane of polarization. Polarized light can be produced by passing it through materials whose optical properties arevery anisotropic, e.g. "Polaroid". A polarized beam of light can be mathematically described as two "circularly" polarized beams spiralling in opposite directions:

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•When the beam passesthrough an optically active medium in a region where is is being absorbed by the sample, The left and right circularly polarized beams donot 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 theplane of polarization of the light (ORD).

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•The effect can be measured on an ORD spectrometer and is thecurve 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 anegative Cotton effect. The sign of the Cotton effect depends on theparticular 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.

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•The curves are represent theORD and CD curves that would result from a single absorption band centred atλmax. Real complexes often have several overlapping absorption bands. The corresponding overlappingORD spectra can show any combination of positive or negative Cotton effect and can be difficult todeconvolute. The CDspectra are usually much easier to interpret.

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•Formula of complexa � λλλλmax (cm-1) � ∆ε∆ε∆ε∆ε

� Λ-[Co(en)3]3+

•20 280 •+2.18

•23 310 •-0.20

� ∆-[Co(en)3]3+

•20 280 •-2.18

•23 310 •+0.20

� Λ-[Co(S-pn)3]3+

•20 280 •+1.95

•22 780 •-0.58

� Λ-[Co(R-pn)3]3+ •21 000 •+2.47

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•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 identicalmagnitudes. The two propylenediamine (pn) complexes do not have the same absorption spectra because they are diasterotopic, that isthey 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 isobserved.

•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 areoptically active.

64

Chem comm 2000

estereoquimica unicamp[1]

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