Springen naar inhoud

diastereomeren


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Nernst

    Nernst


  • >250 berichten
  • 338 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 08 mei 2009 - 17:14

Beste,

Door middel van een dynamische resolutie probeer ik een racemaat om te zetten in één zuiver enantiomeer d.m.v. diastereomere zoutvorming. Nu weet ik dat ik eigenlijk 2 zouten vorm.

1. Mijn gewenst diastereomeer dat slecht oplosbaar is in het solvent.
2. Mijn niet gewenst diastereomeer dat goed oplosbaar is in het solvent.

Doordat het niet gewenste diastereomeer in oplossing blijft kan dit omklappen tot mijn gewenst enantiomeer en vervolgens neerslaan met het zuur. Hierdoor kan een rendement van meer dan 50% verkregen worden.

Nu heb ik eigenlijk 2 vragen:

1. Hoe zit eigenlijk dit zuur-base mechanisme in elkaar? Laten we uitgaan van een racemische verbinding met een tertiair amine en L(+)-wijnsteenzuur als zuur.

Geplaatste afbeelding

2. Hoe komt het dat de oplosbaarheid van diastereomeren verschillend is?

Ik hoop dat iemand het antwoord weet, want ben er toch al geruime tijd naar op zoek.

mvg, Nernst

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

Derrek

    Derrek


  • >100 berichten
  • 217 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 08 mei 2009 - 18:18

Het zuur-base 'mechanisme' is in dit geval de stikstof die wordt geprotoneerd door het zuur, waardoor je een zout krijgt in de vorm van [molecule-HN+-OOC-zuur].

Wat ik raar vind aan je uitleg is dat je vooropstelt dat de twee isomeren in evenwicht zijn met elkaar... De twee moleculen die je beschouwt kunnen niet in elkaar 'omklappen', je racemaat bestaat per definitie uit evenveel S als R. Probeer het eens met een modelletje, je mag draaien zoveel je wil, je R blijft R en je S blijft S.

Sommige eigenschappen, zoals de oplosbaarheid of reactiviteit kunnen wel sterk verschillen tussen beide. Het kan bijvoorbeeld dat een bepaalde molecule met één of andere polaire functie in een polair solvent makkelijker oplost dan zijn diastereomeer, omdat in het ene geval de polaire functie meer 'blootgesteld' wordt. Maar ben je zeker van je vooropgestelde hypothese in verband met de oplosbaarheid?

Veranderd door Derrek, 08 mei 2009 - 18:19


#3

Nernst

    Nernst


  • >250 berichten
  • 338 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 08 mei 2009 - 19:26

Derrek, bedankt voor je reactie.

Ik ben inderdaad zeker van het verschil in oplosbaarheid tussen beide diasteromeren. Het omklappen van de R-vorm naar de S-vorm gebeurt naar mijn inziens wel. De reden dat ik dit aanneem is dat ik daadwerkelijk een rendement hoger dan 50% (<- uit analyse met HPLC blijkt er wel degelijk een 50/50 verhouding te zijn tussen beide enantiomeren vooralleer de diastereomeren gevormd worden met het wijnsteenzuur) verkrijg, namelijk +/- 75% (fysisch rendement).

Ik denk dat omdat de ene diastereomeer goed oplosbaar is in het solvent dat deze diastereomeer in de oplossing kan omklappen tot de andere diastereomeer. Het evenwicht zou dus denk ik beter getekend kunnen worden tussen de zoutvorm i.p.v. de vrije base.

Veranderd door Nernst, 08 mei 2009 - 19:33


#4

Derrek

    Derrek


  • >100 berichten
  • 217 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 08 mei 2009 - 20:22

Om hier van R naar S te gaan, moeten er groepen loskomen en migreren van je centrale C, wat ik in dit geval niet zie gebeuren. Ik heb niet gezegd dat je de ene niet kan aanrijken t.o.v. de andere. Je vertrekt van een mengsel met de benaming racemaat als zijnde evenveel moleculen in de R vorm als in de S, dit komt doordat bij de synthese van deze molecule er geen verschil bestond in energiebarrière tussen de twee, met andere woorden ze hadden allebei evenveel kans om gemaakt te worden. Het is dus niet omdat ze in een soort evenwicht zijn met elkaar.

Er is ook wat verwarring in verband met de naamgeving. "Diastereomeer" is voorbehouden voor een molecule met 2 stereocentra (dus je wijnsteenzuur). De twee moleculen die je wil scheiden zijn enantiomeren van elkaar.

Ik heb wel eens iets gelezen in verband met diastereomere zoutvorming, maar ik vind het even niet terug. Kan je even je bron opgeven? De cruciale factor zal hier de relatieve conformatie van het wijnsteenzuur zijn, dat zowel kan voorkomen als RR, RS (=SR) en SS.

Maar ik laat graag eerst even de deur open voor andere reacties :)

#5

rwwh

    rwwh


  • >5k berichten
  • 6847 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 08 mei 2009 - 20:47

Afgezien van de naamgeving kan dit soort oplosevenwichten vooral bepaald worden door de stabiliteit van de gevormde zoutkristallen. Blijkbaar is in dit geval de kristalstructuur van de gewenste enantiomorf met het tegenion stabieler, en lost daardoor slechter op.

#6

Nernst

    Nernst


  • >250 berichten
  • 338 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 09 mei 2009 - 10:42

Ik begin het stilaan in te zien hoe het in elkaar zit, bedankt!

Nu resten mij eigenlijk nog enkele vraagjes:

Het principe van het vormen van een zout uit een base en een zuur is mij duidelijk. Wat ik mij nu afvraag is, hoe het komt dat deze kan uitkristalliseren uit de oplossing. Het zout bestaat toch uit 2 tegenionen. Ik begrijp niet goed dat deze als het ware toch aan elkaar blijven "plakken", en bijgevolg neerslaan.

Een tweede vraagje waar ik toch nog wat over pieker is het feit dat de ene enantiomorf met tegenion stabieler is dan de andere. Komt dit door het feit dat door het verschil in ruimtelijke ordening bij de ene enantiomorf een grotere sterische hindering voorkomt?

Wat ik ook nog niet volledig begrijp is hoe ik nu daadwerkelijk meer dan 50% rendement kan bekomen uit een racemaat dat uit een 50/50 mengsel van R&S bestaat. Het loskomen van groepen die ik ook niet gebeuren nee, maar hoe kan dit dan wel voorkomen?

Veranderd door Nernst, 09 mei 2009 - 10:59


#7

Derrek

    Derrek


  • >100 berichten
  • 217 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 09 mei 2009 - 13:26

Het principe van het vormen van een zout uit een base en een zuur is mij duidelijk. Wat ik mij nu afvraag is, hoe het komt dat deze kan uitkristalliseren uit de oplossing. Het zout bestaat toch uit 2 tegenionen. Ik begrijp niet goed dat deze als het ware toch aan elkaar blijven "plakken", en bijgevolg neerslaan.


Tja, eenzelfde vraag kan je formuleren voor het verschil in oplosbaarheid tussen bijvoorbeeld NaCl en AgCl. Een makkelijk antwoord hierop is dat het oplosbaarheidsproduct zeer laag is in het geval van AgCl (dit antwoord, of iets in deze trend, vind je overal als je zoiets opzoekt). Dit zegt echter niets over het werkelijk effect op moleculair vlak, waar jij op zoek naar bent. In een eenvoudige benadering mag je aannemen dat AgCl een meer covalent karakter heeft.

Een tweede vraagje waar ik toch nog wat over pieker is het feit dat de ene enantiomorf met tegenion stabieler is dan de andere. Komt dit door het feit dat door het verschil in ruimtelijke ordening bij de ene enantiomorf een grotere sterische hindering voorkomt?


Zie hierboven. Wat rwwh zegt is juist, maar het achterliggende effect blijf ik in jouw geval schuldig.

Wat ik ook nog niet volledig begrijp is hoe ik nu daadwerkelijk meer dan 50% rendement kan bekomen uit een racemaat dat uit een 50/50 mengsel van R&S bestaat.


Als je een reactie vindt die het verschil in reactiviteit tussen de enantiomeren benut (zoals de jouwe), kan je het eenvoudig voorstellen :

Stel, je vertrekt van 5 moleculen A en 5 moleculen B (in een niet te scheiden mengsel). De reactie prefereert A een tikkeltje over B, zodat 5 moleculen A* en 4 moleculen B* -reactieproducten- gevormd worden. 1 molecule B blijft achter. Op deze manier kan je aanrijken in A. Dit wordt in industie en onderzoek op zeer grote schaal en in diverse sectoren toegepast. Denk maar aan de verrijking van één bepaalde uranium-isotoop voor het opwekken van kernenergie.

Veranderd door Derrek, 09 mei 2009 - 13:26


#8

Nernst

    Nernst


  • >250 berichten
  • 338 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 11 mei 2009 - 18:37

Beste,

Zou volgend mechanisme kunnen voor de omzetting van de R-vorm naar de S-vorm?

Geplaatste afbeelding

#9

Derrek

    Derrek


  • >100 berichten
  • 217 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 11 mei 2009 - 18:56

Het idee is er, maar je vormt chemisch gezien bijna onmogelijke intermediaren. Dan heb ik het over het deprotoneren van een H die allesbehalve zuur is, een positieve lading op R-C+H2, en een negatieve op R3-C-. Een positieve lading op een C is goed te praten wanneer er elektronduwende groepen (typisch alkylgroepen) opstaan, het omgekeerde geldt voor een negatieve lading. In jouw reactie gebruik je de tegengestelden.

Ik blijf erbij dat deze twee moleculen niet in elkaar kunnen overgaan. Kan je je resultaten niet bekijken vanuit het opzicht dat dit inderdaad niet mogelijk is, of klopt het dan helemaal niet?

#10

Nernst

    Nernst


  • >250 berichten
  • 338 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 11 mei 2009 - 19:43

Excuses voor de verwarring met mijn "simpel" voorbeeld. Mijn eigenlijk molecuul heeft op de plaats van de C2H5 groep een ketonfunctie. De alpha waterstof is een waterstof met licht zure eigenschappen.

Als je dus de C2H5 groep vervangt door een ketonfunctie, klopt dit mechanisme dan wel?

Derrek, de overgang tussen beide vormen is er. Het is nu aan mij om dit te "bewijzen" met een mechanisme.

#11

molecular

    molecular


  • >100 berichten
  • 195 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 12 mei 2009 - 07:44

Aha, ik dacht al, wat mis ik hier nu. Bij het eerder genoemde voorbeeld lijkt het me (zoals Derrek al zei) inderdaad nagenoeg onmogelijk dat racemisatie optreedt. Als er zich naast het stereocentrum echter een carbonylgroep bevindt, zal het stereocentrum relatief eenvoudig kunnen racemiseren via het enolaat (basisch medium) of het enol (zuur medium).
Het is voor mij een stuk duidelijker geworden, voor jou ook Nernst?

#12

Nernst

    Nernst


  • >250 berichten
  • 338 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 12 mei 2009 - 18:04

Het is mij nu geheel duidelijk geworden ja. Ook weer iets bijgeleerd ivm simpele voorbeelden. Altijd zorgen dat ze ook werkelijk mogelijk zijn :D





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures