determinazione purezza stereoisomerica - chimica.unipd.it · capite, spesso può essere usata per...

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1 Quale è la configurazione relativa e/o assoluta dello Quale è la configurazione relativa e/o assoluta dello Determinazione purezza stereoisomerica Determinazione purezza stereoisomerica Una volta effettuata una reazione stereoselettiva dobbiamo Una volta effettuata una reazione stereoselettiva dobbiamo determinare: determinare: 1. 1. Quale è la configurazione relativa e/o assoluta dello Quale è la configurazione relativa e/o assoluta dello stereoisomero maggioritario stereoisomero maggioritario 2. 2. Con quale eccesso abbiamo ottenuto uno stereoisomero Con quale eccesso abbiamo ottenuto uno stereoisomero rispetto all’altro rispetto all’altro Questo risulta relativamente facile per diastereoisomeri: Questo risulta relativamente facile per diastereoisomeri: entrambi i compiti saranno più difficili per determinare entrambi i compiti saranno più difficili per determinare eccessi enantiomerici o la configurazione assoluta eccessi enantiomerici o la configurazione assoluta L’eccesso enantiomerico (ee) è espresso dall’equazione: L’eccesso enantiomerico (ee) è espresso dall’equazione: ee = ee = [R] [R] – [S] [S] x 100 (se R>S) x 100 (se R>S) [R] + [S] [R] + [S] %[R] = %[R] = [R] [R] [R] + [S] [R] + [S] x 100 = x 100 = 100 100 – ee% ee% 2 + ee% + ee% Se ee= 93% allora [ Se ee= 93% allora [R] = 96,5 Cioè il 93% è R e il 7% è racemo ] = 96,5 Cioè il 93% è R e il 7% è racemo Se ee=100% il prodotto viene definito Se ee=100% il prodotto viene definito enantiomericamente puro enantiomericamente puro

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11 Quale è la configurazione relativa e/o assoluta dello Quale è la configurazione relativa e/o assoluta dello

Determinazione purezza stereoisomericaDeterminazione purezza stereoisomericaUna volta effettuata una reazione stereoselettiva dobbiamo Una volta effettuata una reazione stereoselettiva dobbiamo

determinare:determinare:

1.1. Quale è la configurazione relativa e/o assoluta dello Quale è la configurazione relativa e/o assoluta dello stereoisomero maggioritariostereoisomero maggioritario

2.2. Con quale eccesso abbiamo ottenuto uno stereoisomero Con quale eccesso abbiamo ottenuto uno stereoisomero rispetto all’altrorispetto all’altro

Questo risulta relativamente facile per diastereoisomeri: Questo risulta relativamente facile per diastereoisomeri: entrambi i compiti saranno più difficili per determinare entrambi i compiti saranno più difficili per determinare

eccessi enantiomerici o la configurazione assolutaeccessi enantiomerici o la configurazione assoluta

L’eccesso enantiomerico (ee) è espresso dall’equazione:L’eccesso enantiomerico (ee) è espresso dall’equazione:

ee =ee =[R] [R] –– [S][S]

x 100 (se R>S)x 100 (se R>S)[R] + [S][R] + [S]

%[R] =%[R] =[R][R]

[R] + [S][R] + [S]x 100 =x 100 =

100 100 –– ee%ee%

22+ ee%+ ee%

Se ee= 93% allora [Se ee= 93% allora [RR] = 96,5 Cioè il 93% è R e il 7% è racemo] = 96,5 Cioè il 93% è R e il 7% è racemo

Se ee=100% il prodotto viene definito Se ee=100% il prodotto viene definito enantiomericamente puroenantiomericamente puro

2

Si può agire su:Si può agire su:

Metodi per la determinazione della composizione Metodi per la determinazione della composizione enantiomericaenantiomerica

p gp g

1a) su gli enantiomeri come tali, non separati1a) su gli enantiomeri come tali, non separati2a) su gli enantiomeri come tali e separati 2a) su gli enantiomeri come tali e separati 1b) su gli enantiomeri trasformati in diastereoisomeri, non separati1b) su gli enantiomeri trasformati in diastereoisomeri, non separati2b) su gli enantiomeri trasformati in diastereoisomeri e separati2b) su gli enantiomeri trasformati in diastereoisomeri e separati

Ogni metodo ha i suoi problemi ed è passibile di erroreOgni metodo ha i suoi problemi ed è passibile di errore

PolarimetriaPolarimetria

E’ il metodo più semplice ma non è molto preciso né molto E’ il metodo più semplice ma non è molto preciso né molto affidabile.affidabile.

l l b l f d l b l f d l Sperimentalmente Sperimentalmente si basa sul confronto del potere ottico si basa sul confronto del potere ottico rotatorio con un valore noto e presunto essere quello del rotatorio con un valore noto e presunto essere quello del campione purocampione puroTeoricamente Teoricamente si basa sull’esistenza di una relazione lineare si basa sull’esistenza di una relazione lineare tra il potere ottico rotatorio e la composizione tra il potere ottico rotatorio e la composizione enantiomerica secondo l’equazione:enantiomerica secondo l’equazione:

[[α]]

[[α]]maxmaxee% = ee% = x 100 x 100

Incertezza circa del 3%Incertezza circa del 3%

3

Potere ottico rotatorio Potere ottico rotatorio

La purezza ottica non sempre è uguale all’eccesso enantiomericoLa purezza ottica non sempre è uguale all’eccesso enantiomerico

Perché questo accada non devono essere presenti in soluzione Perché questo accada non devono essere presenti in soluzione fenomeni di aggregazionefenomeni di aggregazione

COOHMe

COOH

COOHEt Acido (Acido (SS))--22--etiletil--22--metil succinicometil succinico

PO non lineare rispetto all’eePO non lineare rispetto all’ee60

80

100

a ot

tica,

%

Effetto HoreauEffetto Horeau0 20 40 60 80 1000

20

40

Pur

ezza

Eccesso enantiomerico, %

4

Variazione del valore dell’ [Variazione del valore dell’ [α] al variare della concentrazione] al variare della concentrazione

200

210

220

a]

D 2

5

HMe

0 10 20 30 40 50

180

190

200

[alp

ha

concentrazione (g/100 ml)

PhH

O

Risonanza Magnetica NucleareRisonanza Magnetica Nucleare

Essendo equivamenti per simmetria due enantiomeri danno spettri Essendo equivamenti per simmetria due enantiomeri danno spettri NMR identici.NMR identici.

Tuttavia, in presenza di un agente enantiopuro che interagisce in Tuttavia, in presenza di un agente enantiopuro che interagisce in modo non coovalente con gli enantiomeri, questi possono dare modo non coovalente con gli enantiomeri, questi possono dare g q pg q psegnali anisocroni, che, se integrati separatamente, consentono segnali anisocroni, che, se integrati separatamente, consentono la determinazione dell’ee.la determinazione dell’ee.

I due principali tipi di additivi chirali enantiopuri sono:I due principali tipi di additivi chirali enantiopuri sono:

In pratica, protoni enantiotopici per paragone esterno (quelli di R e di In pratica, protoni enantiotopici per paragone esterno (quelli di R e di S) e indistinguibili diventano diastereotopici e differenziabiliS) e indistinguibili diventano diastereotopici e differenziabili

•• Chiral Shift Reagents (CSR)Chiral Shift Reagents (CSR)

•• Chiral Solvating Agents (CSA)Chiral Solvating Agents (CSA)

Nelle condizioni migliori il metodo ha un’accuratezza del 2%.Nelle condizioni migliori il metodo ha un’accuratezza del 2%.

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Chiral Shift Reagents (CSR)Chiral Shift Reagents (CSR)

LegantiLeganti

Lantanide shift reagents: tris complessi di Lantanide shift reagents: tris complessi di β--dichetonatidichetonati

Trifluoroacetil canforaTrifluoroacetil canfora Eptafluorobutanoil canforaEptafluorobutanoil canfora Dicanforil metanoDicanforil metano

Complessi ottaedrici:Complessi ottaedrici:

Europio (Eu) Praseodimio (Pr); Itterbio (Yb)Europio (Eu) Praseodimio (Pr); Itterbio (Yb)

Dichetone achirale simmetricoDichetone achirale simmetrico Due complessi enantiomerici, Due complessi enantiomerici, ∆ e e Λ

Complessi ottaedrici di dichetoniComplessi ottaedrici di dichetoni

∆ Λ

Dichetone achirale non simmetricoDichetone achirale non simmetrico

Due coppie di complessi diastreoisomerici, Due coppie di complessi diastreoisomerici, ciscis--∆ e e Λ e transe trans--∆ e e Λ

**

**

*

**

*

**

*

*

cis−∆ cis−Λtrans−∆ trans−Λ

6

Dichetone chirale simmetrico, enantiopuro (CDichetone chirale simmetrico, enantiopuro (C22))

Due complessi diastereoisomerici, Due complessi diastereoisomerici, ∆ e e Λ

∆ Λ

Dichetone chirale non simmetrico, enantiopuro (CDichetone chirale non simmetrico, enantiopuro (C11))

Quattro complessi diastereoisomerici, Quattro complessi diastereoisomerici, ciscis--∆ e e Λ e transe trans--∆ e e ΛQ p ,Q p ,

**

**

*

**

*

**

*

*

cis−∆ cis−Λtrans−∆ trans−Λ

Trifluoroacetil canforaTrifluoroacetil canfora Eptafluorobutanoil canforaEptafluorobutanoil canforaf ff f p f fp f f

Quattro complessi diastereoisomerici, Quattro complessi diastereoisomerici, ciscis--∆ e e Λ e transe trans--∆ e e Λ

* ** **

**

**

**

*cis−∆ cis−Λtrans−∆ trans−Λ

7

Complessazione con un legante esterno outer sphere: complesso 1:1Complessazione con un legante esterno outer sphere: complesso 1:1

**

**

*

**

*

**

*

*

cis−∆ cis−Λtrans−∆ trans−Λ

Complessazione con un legante esterno outer sphere: complesso 1:1Complessazione con un legante esterno outer sphere: complesso 1:1

4 siti A,B,C,D4 siti A,B,C,D 2 siti E,F2 siti E,F

12 COMPLESSI 1:112 COMPLESSI 1:1

La situazione potrebbe essere ancora più complessa La situazione potrebbe essere ancora più complessa (stechiometria (stechiometria ≠ 1:1, struttura cambia dopo la complessazione1:1, struttura cambia dopo la complessazione

Il CSA potrebbe non essere monomerica)Il CSA potrebbe non essere monomerica)

In realtà i vari complessi sono in rapido equilibrio quindi quello che In realtà i vari complessi sono in rapido equilibrio quindi quello che si osserva è lo spetto mediato una volta che il sistema ha si osserva è lo spetto mediato una volta che il sistema ha si osserva è lo spetto mediato, una volta che il sistema ha si osserva è lo spetto mediato, una volta che il sistema ha

raggiunto l’equilibrio. raggiunto l’equilibrio.

La cosa importante è ricordare che quello che si osserva è lo La cosa importante è ricordare che quello che si osserva è lo spettro di specie che equilibrano velocemente!spettro di specie che equilibrano velocemente!

La larghezza dei picchi dipende:La larghezza dei picchi dipende:

dove dove ∆∆δδ= differenza di chemical shift= differenza di chemical shiftk= la costante di velocità dello scambiok= la costante di velocità dello scambio

8

Dipendenza dalla forza del campo magneticoDipendenza dalla forza del campo magnetico

Poiché Poiché ∆∆δ δ ∝∝ HH0 0 il il ∆υ aumenterà con il quadrato della forza aumenterà con il quadrato della forza del campo del campo

Quindi poiché in presenza degli CSR Quindi poiché in presenza degli CSR ∆∆δ δ sono grandi, il sono grandi, il problema diventa particolarmente grave (infatti dobbiamo problema diventa particolarmente grave (infatti dobbiamo integrare i picchi per determinare l’eccesso enantiomerico.integrare i picchi per determinare l’eccesso enantiomerico.

Analisi migliori a HAnalisi migliori a H0 0 bassi. bassi.

Dipendenza dalla temperaturaDipendenza dalla temperatura

L’incremento della temperatura ha un effetto opposta sulla L’incremento della temperatura ha un effetto opposta sulla larghezza del segnale, riducendolalarghezza del segnale, riducendola

Quindi per migliorare la separazione e l’integrazione bisogna Quindi per migliorare la separazione e l’integrazione bisogna effettuare gli spetti con spettrometri a basso campo e utilizzare effettuare gli spetti con spettrometri a basso campo e utilizzare

elevate temperatureelevate temperature

9

Origine dell’anisocronia indotta (Origine dell’anisocronia indotta (∆∆δ)

∆∆δ è dovuta a due fenomeni:è dovuta a due fenomeni:

•• KKRR ≠ KKSS

•• (+)(+)--CSRCSR..R e (+)R e (+)--CSRCSR..S hanno geometrie diverseS hanno geometrie diverse•• (+)(+)--CSRCSR..R e (+)R e (+)--CSRCSR..S hanno geometrie diverseS hanno geometrie diverse

Entrambi i meccanismi sono operativiEntrambi i meccanismi sono operativi

Protoni enantiotopici vengono differenziati Protoni enantiotopici vengono differenziati (diventano diastereotopici)(diventano diastereotopici)

KKRR ≠ KKSS

OH

H H

H3CS

CH3

O

e

e

OH

H D

OH

D H

Anche la sostituzione isotopica viene evidenziataAnche la sostituzione isotopica viene evidenziata

10

Cosa succede se il CSR è racemo?Cosa succede se il CSR è racemo?

diventadiventadiventadiventa

Spettro (R) = R libero + (+)Spettro (R) = R libero + (+)--CSRCSR..R e (R e (--))--CRSCRS..R R

( ) l b ( ) ( ) l b ( ) ( ( )) Spettro (S) = S libero + (+)Spettro (S) = S libero + (+)--CSRCSR..S e (S e (--))--CRSCRS..S S

∆∆δ = 0

Per situazioni intermedie (ee=80%)Per situazioni intermedie (ee=80%)

Spettro (R) = R libero + (+)Spettro (R) = R libero + (+)--CSRCSR..R e (R e (--))--CRSCRS..R R

Spettro (S) = S libero + (+)Spettro (S) = S libero + (+)--CSRCSR..S e (S e (--))--CRSCRS..S S

Spettro (R)Spettro (R) ≠ Spettro (S) Spettro (S)

∆∆δ 100% < ∆∆δ 80% ≠≠ 00

11

Lantanoidi = Acidi HardLantanoidi = Acidi Hard

Basi Hard Basi Hard

ammine primarie>alcoli>chetoni>aldeidi>eteri>esteri>nitriliammine primarie>alcoli>chetoni>aldeidi>eteri>esteri>nitrili

Sono stati anche usati con:Sono stati anche usati con:solfossidi, ammino acidi e complessi di transizionesolfossidi, ammino acidi e complessi di transizione

Istruzioni per l’uso:Istruzioni per l’uso:

12

Chiral Solvating Agents (CSA)Chiral Solvating Agents (CSA)

Pirkle (1966) provò l’ipotesi di Mislow (1965) che nuclidi Pirkle (1966) provò l’ipotesi di Mislow (1965) che nuclidi enantiotopici potessero diventare anisocroni in un solvente chirale enantiotopici potessero diventare anisocroni in un solvente chirale

((JACS 1966 88 1837JACS 1966 88 1837))((JACS, 1966, 88, 1837JACS, 1966, 88, 1837))

CF3

OHH

CF3

NH2H

CSR vs CSACSR vs CSA1.1. CSA sono sostanze diamagnetiche: poiché la dinamica dei CSA e CSA sono sostanze diamagnetiche: poiché la dinamica dei CSA e

le interazioni con un soluto chirale possono essere ragionevolmente le interazioni con un soluto chirale possono essere ragionevolmente capite, spesso può essere usata per la determinazione della capite, spesso può essere usata per la determinazione della configurazione assoluta.configurazione assoluta.

2.2. Negli CSA l’anisocronia tre gruppi enantiotopici è spesso dovuta Negli CSA l’anisocronia tre gruppi enantiotopici è spesso dovuta alla presenza nell CSA di funzioni anisotropiche, ad esempio gruppi alla presenza nell CSA di funzioni anisotropiche, ad esempio gruppi aromatici.aromatici.

3.3. La variazione di chemical shift indotta è inferiore a quella fornita La variazione di chemical shift indotta è inferiore a quella fornita dai CSR e il metodo può essere utilizzato con un numero minore di dai CSR e il metodo può essere utilizzato con un numero minore di composti. Un vantaggio di avere composti. Un vantaggio di avere ∆δ piccoli è che l’effetto sulla piccoli è che l’effetto sulla larghezza di riga del campo magnetico non è un problema.larghezza di riga del campo magnetico non è un problema.

4.4. Poiché CSA sono diamagnetici l’allargamento del picco non è un Poiché CSA sono diamagnetici l’allargamento del picco non è un problema come con i CSR. Quindi è spesso possibile valutare i problema come con i CSR. Quindi è spesso possibile valutare i rapporti enantiomerici confrontando l’altezza dei picchi.rapporti enantiomerici confrontando l’altezza dei picchi.

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Chiral Solvating AgentsChiral Solvating Agents

Chiral Solvating Agents Chiral Solvating Agents –– Meccanismo di AzioneMeccanismo di Azione

(+)(+)--CSACSA..RR (+)(+)--CSA + CSA + R,SR,S (+)(+)--CSACSA..SSKKSSKKRR

(+)(+)--CSA è una singola specieCSA è una singola specie

∆∆δ è dovuta a due fenomeni: è dovuta a due fenomeni:

KKRR ≠ KKSS

(+)(+)--CSACSA..R e (+)R e (+)--CSACSA..S hanno geometrie diverseS hanno geometrie diverse

Poiché CSA sono diamagnetici possiamo usarne un eccessoPoiché CSA sono diamagnetici possiamo usarne un eccessocon 5 equivalenti di CSA tutto il soluto è complessatocon 5 equivalenti di CSA tutto il soluto è complessato

14

Chiral Solvating Agents Chiral Solvating Agents –– Interazioni a tre puntiInterazioni a tre punti

Terza interazione:Terza interazione:

Ar Ar –– RR22

Nello spettro che si ottiene Nello spettro che si ottiene ùù

Ar Ar –– RR11

Nello spettro che si ottiene Nello spettro che si ottiene ùùRR22 risuona a campi più alti a risuona a campi più alti a

causa della schermatura causa della schermatura dovuta all’anello aromatico.dovuta all’anello aromatico.

RR11 risuona a campi più alti a risuona a campi più alti a causa della schermatura causa della schermatura

dovuta all’anello aromatico.dovuta all’anello aromatico.

Se la natura delle interazioni OH E H con BSe la natura delle interazioni OH E H con B11 e Be B22 è nota possiamo usare è nota possiamo usare questo metodo per la determinazione della configurazione assolutaquesto metodo per la determinazione della configurazione assoluta

Caso della diidrochininaCaso della diidrochinina

((--)) ((±))

ee= 50%ee= 50%

Williams, T. Williams, T. JACSJACS 1969, 1969, 9191, 1871, 1871

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Assumendo associazioni binarie, il fenomeno può essere Assumendo associazioni binarie, il fenomeno può essere spiegato assumendo l’esistenza dei seguenti equilibri:spiegato assumendo l’esistenza dei seguenti equilibri:

Per l’enantiopuro: Per l’enantiopuro: S* + S*S* + S*..S*S*

Per il racemo: Per il racemo: S* + S*S* + S*..S* + R* + R*S* + R* + R*..R* + R*R* + R*..S*S*

Per l’ arricchito in S*: Per l’ arricchito in S*: S* + S*S* + S*..S* + R* + R*S* + R* + R*..S*S*

L’eccesso di S* agisce da CSA per il racematoL’eccesso di S* agisce da CSA per il racemato

Chiral Shift Reagents (CSR)Chiral Shift Reagents (CSR)

Spettro Spettro 11H NMR (100 MHz) H NMR (100 MHz) nn--esanolo con Eu(dmp)3 (0.29 equiv)esanolo con Eu(dmp)3 (0.29 equiv)

16

11H NMR (100 MHz) della (S)H NMR (100 MHz) della (S)-- e (e (±))--α--fenil etil ammina con Eu(3fenil etil ammina con Eu(3--pivaloilpivaloil--DD--canfora)canfora)33

mesomeso e (e (R,SR,S))--22--butene ossido butene ossido

Assegnazione Configurazione Assegnazione Configurazione mesomeso e e dldl

1H NMR (100 MHz) con Eu(tfc)3

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Chiral Derivating Agents (CDAs)Chiral Derivating Agents (CDAs)Trasformazione degli enantiomeri in diastereoisomeriTrasformazione degli enantiomeri in diastereoisomeri

Requisiti:Requisiti:1.1. Il CDA deve essere enantiopuro o perlomeno la sua purezza Il CDA deve essere enantiopuro o perlomeno la sua purezza

enantiomerica deve essere nota.enantiomerica deve essere nota.

2.2. La reazione del CDA con entrambi gli enantiomeri deve essere La reazione del CDA con entrambi gli enantiomeri deve essere quantitativa o perlomeno le velocità relative dei due processi quantitativa o perlomeno le velocità relative dei due processi devono essere notedevono essere note

3.3. Il CDA non deve racemizzare nelle condizioni di derivatizzazione o Il CDA non deve racemizzare nelle condizioni di derivatizzazione o nel corso dell’analisi e le condizioni di reazioni devono essere nel corso dell’analisi e le condizioni di reazioni devono essere

ffi i t t bl d d f i il b t tffi i t t bl d d f i il b t tsufficientemente blande da non far racemizzare il substratosufficientemente blande da non far racemizzare il substrato

4.4. Per l’analisi NMR il CDA deve avere un gruppo funzionale che Per l’analisi NMR il CDA deve avere un gruppo funzionale che fornisce un singoletto e che risuona in zone libere dello spettro per fornisce un singoletto e che risuona in zone libere dello spettro per facilitare l’integrazione. Per l’analisi HPLC il CDA deve avere un facilitare l’integrazione. Per l’analisi HPLC il CDA deve avere un gruppo cromoforogruppo cromoforo

Analita (R + S) + CDA (R’)Analita (R + S) + CDA (R’) RR--R’ + SR’ + S--R’R’

Analita (S) + CDA (R’ + S’)Analita (S) + CDA (R’ + S’) SS--R’ + SR’ + S--S’S’

Purezza enantiomerica del CDAPurezza enantiomerica del CDA

Analita (S + R) + CDA (R’ + S’)Analita (S + R) + CDA (R’ + S’) SS--R’ + RR’ + R--R’ + SR’ + S--S’ + RS’ + R--S’S’

Con un CDA e Analita con un ee= 90% Con un CDA e Analita con un ee= 90%

RR--R’ + SR’ + S--R’ + RR’ + R--S’ + SS’ + S--S’S’Analita Analita CDA CDA ++

(R(R--R’ + SR’ + S--S’) + (SS’) + (S--R’ + RR’ + R--S’) = S’) = 0.9050 +0.09500.9050 +0.0950 = = 90.5 : 9.590.5 : 9.5

ee misurato = 81%ee misurato = 81%

0.9025 +0.0475 +0.0475 +0.00250.9025 +0.0475 +0.0475 +0.0025(0.95 S +0.05 R)(0.95 S +0.05 R) (0.95 R’+0.05 S’)(0.95 R’+0.05 S’)

18

Chiral Derivating Agents (CDAs)Chiral Derivating Agents (CDAs)

CF3

MeOPh OH

O

Acido di MosherAcido di Mosher

(±)H

XHL2L3

X=O, NH

+

CF3

MeOPh Cl

O

H

XL2

L3OMePh

CF3

O H

XL3

L2CF3

PhOMe

O

+

O

Analisi dei prodotti via NMR:Analisi dei prodotti via NMR:

CF3

MeOPh OH

O--OMe OMe 11H NMR; H NMR; --CFCF33

1919F NMRF NMR

Chiral Chiral DerivatingDerivating AgentsAgents (Estere di (Estere di MosherMosher))

ee= 7.8%ee= 7.8%

19

Analisi dei prodotti via NMR:Analisi dei prodotti via NMR:

Eventualmente l’aggiunta di uno shift reagent come Eu(fod)Eventualmente l’aggiunta di uno shift reagent come Eu(fod)3 3 (fod=6,6,7,7,8,8,8(fod=6,6,7,7,8,8,8--heptafluoroheptafluoro--2,22,2--dimetildimetil--3,53,5--ottandionato) ottandionato) aiuta a differenziare ulteriormente i segnali diastreoisomericiaiuta a differenziare ulteriormente i segnali diastreoisomericiaiuta a differenziare ulteriormente i segnali diastreoisomericiaiuta a differenziare ulteriormente i segnali diastreoisomerici

Il rapporto si determina via integrazione dei segnaliIl rapporto si determina via integrazione dei segnali

20

Chiral Derivating Agents (Estere acido mandelico)Chiral Derivating Agents (Estere acido mandelico)

ee= 11.7%ee= 11.7%

Acido di Mosher vs acido mandelicoAcido di Mosher vs acido mandelico

21

Achiral Derivating Agents Achiral Derivating Agents

Agente derivatizzante achirale bifunzionalizzatoAgente derivatizzante achirale bifunzionalizzato

AXAX22 = COCl= COCl22 CH CH22(COCl)(COCl)22 C C66HH44(COCl)(COCl)22 Me Me22SiClSiCl22 Ph Ph22SiClSiCl22 PCl PCl33AXAX22 COCl COCl22, CH, CH22(COCl)(COCl)22, C, C66HH44(COCl)(COCl)22, Me, Me22SiClSiCl22, Ph, Ph22SiClSiCl22, PCl, PCl33

Agente derivatizzante achirale bifunzionalizzatoAgente derivatizzante achirale bifunzionalizzato

Risoluzione parzialeRisoluzione parziale

Miscela R:S=90:10 (ee=80%)Miscela R:S=90:10 (ee=80%)Miscela R:S 90:10 (ee 80%)Miscela R:S 90:10 (ee 80%)

dl = 81:1, ee= 98.8% (82%)dl = 81:1, ee= 98.8% (82%)

22

Vantaggi:Vantaggi:1.1. Non vi sono problemi di risoluzione cinetica derivanti dalla Non vi sono problemi di risoluzione cinetica derivanti dalla

derivatizzazionederivatizzazione con un reagente con un reagente chiralechirale enantiopuroenantiopuro..

22 L’ordine di eluizione di due L’ordine di eluizione di due enantiomerienantiomeri può fornirci la può fornirci la

Cromatografia con fasi Cromatografia con fasi chiralichirali (HPLC & GC) (HPLC & GC)

2.2. L ordine di eluizione di due L ordine di eluizione di due enantiomerienantiomeri può fornirci la può fornirci la configurazione assoluta (se nota o per serie di composti simili).configurazione assoluta (se nota o per serie di composti simili).

3.3. Elevata sensibilità dell’analisi dei rivelatori per HPLC o per GC Elevata sensibilità dell’analisi dei rivelatori per HPLC o per GC (eventualmente si può (eventualmente si può derivatizzarederivatizzare l’l’analitaanalita).).

4.4. Efficace separazione dei due Efficace separazione dei due enantiomerienantiomeri grazie all’uso di tecniche grazie all’uso di tecniche ad elevata efficienza (HPLC e GC) che facilitano l’integrazione. Il ad elevata efficienza (HPLC e GC) che facilitano l’integrazione. Il metodo è particolarmente adatto per metodo è particolarmente adatto per analizzare analizzare compionicompioni ad elevato ad elevato arricchimento arricchimento enantiomericoenantiomerico..

Modo d’uso:Modo d’uso:

1.1. Analisi del racemo e ottimizzazione della separazioneAnalisi del racemo e ottimizzazione della separazione2.2. Confronto con un campione a configurazione notaConfronto con un campione a configurazione nota3.3. PrePre--trattamento del campione da analizzare senza trattamento del campione da analizzare senza

influenzarne le caratteristiche.influenzarne le caratteristiche.

Arricchimento enantiomerico per cromatografiaArricchimento enantiomerico per cromatografia

Formazione di complessi etero e omochiraliFormazione di complessi etero e omochirali(il fenomeno non si osserva con i composti racemi)(il fenomeno non si osserva con i composti racemi)

23

Cromatografia: principi base Cromatografia: principi base

t0= tempo in cui la fase mobile attraversa la colonna (nessuna interazione)t t di it i d l l ttR= tempo di ritenzione del solutoV0= volume mortoVR= volume di ritenzioneκ’= rapporto di capacità = As/AmAs= quantità di soluto nella fase stazionariaAm= quantità di soluto nella fase mobile

Rapporto di capacità= κ'= As/Am = (tR - to)/to

Fattore di separabilità = α = κ2'/ κ1' = (tR2 - to)/ (tR1 - to)

∆∆G = -RT lnα α = e−∆∆G/RT

∆∆G = 56 cal/molα = 1.1 (25°C)

24

Selettività vs Energia LiberaSelettività vs Energia Libera

Il Il ∆∆G è significativo perché vi è un’amplificazione dell’interazione G è significativo perché vi è un’amplificazione dell’interazione

RisoluzioneRisoluzione

RS= 2(tR2 - tR1)/(w1 + w2)

w = ampiezzaw = ampiezza

25

Racemizzazione della fase stazionariaRacemizzazione della fase stazionaria

Racemizzazione dell’analita nel corso dell’analisiRacemizzazione dell’analita nel corso dell’analisi

Meccanismo di azione Meccanismo di azione -- interazione a tre puntiinterazione a tre punti

∆∆G molto piccoli (ca 50 cal/mol)!G molto piccoli (ca 50 cal/mol)!

Legami ad idrogeno, interazione Legami ad idrogeno, interazione ππ−−ππ

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Colonne chirali HPLC tipo PirkleColonne chirali HPLC tipo Pirkle

Fase stazionaria chiraleFase stazionaria chirale Soluto chiraleSoluto chirale

Colonne chirali HPLC tipo PirkleColonne chirali HPLC tipo Pirkle

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Colonne chirali HPLC tipo PirkleColonne chirali HPLC tipo Pirkle

Substrati non funzionalizzati: analisi GCSubstrati non funzionalizzati: analisi GC

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Substrati non funzionalizzatiSubstrati non funzionalizzati

Colonne HPLC Colonne HPLC CHIROBIOTICCHIROBIOTIC

CHIROBIOTIC VCHIROBIOTIC VCHIROBIOTIC VCHIROBIOTIC V

Possono essere usati in tre diversi Possono essere usati in tre diversi tipi di modalità:tipi di modalità:

Modalità inversaModalità inversaModalità organica polareModalità organica polare

Modalità normaleModalità normale

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CHIROBIOTIC VCHIROBIOTIC V

Colonne HPLC Colonne HPLC -- CHIROBIOTICCHIROBIOTIC

CHIROBIOTIC TCHIROBIOTIC T CHIROBIOTIC TAGCHIROBIOTIC TAG

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analisi GC: colonne chirali Chiraldexanalisi GC: colonne chirali Chiraldex

α, β e e γ-- ciclodestrine funzionalizzateciclodestrine funzionalizzate

colonne chiralicolonne chiraliChiraldexChiraldex

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Applicazioni Applicazioni colonne gccolonne gcChiraldexChiraldex