Kiroptikai módszerek: anyagok optikai jellemzése

Fogalmak optikailag aktív anyag : Azokat az anyagokat, amelyek a rajtuk átbocsátott síkban polarizált fény polarizációs síkját elforgatják (optikai rotáció), vagy a síkban polárizáltfényt elliptikussá polarizálttá teszik, optikailag aktív anyagoknak nevezzük. Egy anyag optikai aktivitását a molekuláris szerkezetének aszimmetriája okozza. Egy adott anyag optikai aktivitásának szükséges, de nem elégséges feltétele a moleku-láinak kiralitása; a királis molekulák enantiomerjeinek 1:1 arányú elegye (racém elegy) például optikailag nem aktív.Kiralitás : cheir, kéz szóból származik az elnevezés, a tükörképi párjával fedesbé nemhozható molekula.

2-butanol

Centrális kiralitás

Cahn-Ingold-Prelognevezéktan (R,S vagy D,L)

Relatív konfigurációAbszolút konfiguració

Optikai rotációs diszperzió (ORD), cirkuláris dikroizmus (CD), optikai forgatás (OR),Vibrációs cirkuláris dikroizmus (VCD)

P-helicityM-helicity

c) Helical chirality

(M)-hexahelicene

spiro compounds

spirals

tvistane

b) Twist boat

(P)-hexahelicene

1,2-trans-disubstituted cycloalkanes

b) Molecules with more than one stereogenic centre

L-(-)-glyceraldehide

C

CO

HHHO

CH2 OH

a) Molecules with one stereogenic centre

C

COH

H OH

C HHO

CH OH

CH OH

CH2 OH

D-(+)-glyceraldehide

C

COH

H OH

CH2 OH

1. Molecules with centre of chirality

a

bc

d

a

b cd

H

X

H

X

H

X

H

X

a) Axial chirality:

atropisomerssubstituted biphenyls

C

H

Y

CC

H

X

C

H

Y

C C

H

X

allenes1,3-disubstituted allenes

COOHNO2

COOHNO2 NO2

COOH

COOH

NO2

2. Molecular asymmetry D-(+)-glucose

R

R

R

R

conformers of alkenes

left screwM-helicity

right screwP-helicity

Kiralitás

típusai

(Az izomerek létképessége függ a köztük lévı energiagát nagyságától)

AtropizomériaCsavart kádakGauche konformerekAntiklinális konformerek

Kötésmenti rotációval egymásba alakíthatók

Kötésmenti rotációval nem alakíthatók egymásba

Kötésmenti rotációval nem alakíthatók egymásba

Cisz-transz (geometriai) izomerek

Kötésmenti rotációval egymásba alakíthatók

Fedésbe nem hozható tükörképi párok

Különböz ı vegyületek azonos összegképlettel

KONSTITÚCIÓS IZOMEREK

(szerkezeti, vagy struktúrizomerek)Az atomok kapcsolódási sorrendje eltérı

TAUTOMEREK

Ugyanaz a vegyület kétféle szerkezettel reagál

SZTEREOIZOMEREK

Azonos konstitúció, eltérõ térbeli elrendezıdés

Alkánok rotációs izomereiCiklohexán szék-kád izomerei

oxo-enol tautomérialaktim-laktám tautomériagyőrő-lánc tautoméria

(Optikai izomerek) Királis vegyületek

Nem enantiomerek

Több kiralitáscentrumot tartalmazó vegyületek

Bizonyos atomoknak egy meghatározottsíkhoz viszonyított relatív helyzetében különböznek

Kettıs kötéses vegyületek Z - E izomériájaKondenzált győrős bicikloalkánok cisz - transz izomériája

Centrális kiralitásHelikális kiralitásAxiális kiralitás

AllénizomerekSpirovegyületek

KIRÁLIS DIASZTEREOMEREK

AKIRÁLIS DIASZTEREOMEREK

DIASZTEREOMEREK ENANTIOMEREK

KONFORMÁCIÓS ENANTIOMEREK

KONFIGURÁCIÓS ENANTIOMEREK

KONFIGURÁCIÓSDIASZTEREOMEREK

KONFORMÁCIÓSDIASZTEREOMEREK

Izoméria

R

OH

O

NH2

H

L-amino acid(S) configurationpeptides, proteins

OOH

OH

HOHO

HOH2C

ββββ-D-glucopyranosemost natural carbohydrates are D sugar

Importance of chirality

N

O

O O

O

H

(S)-thalidomide (Contergan)1957-61 antiemetic for morning sickness and sedative

side-effect: infant malformation, severe fetal limb abnormalities(S)-enantiomer is teratogenic, (R)-enantiomer is harmless

recently: treatment of leprosy, anticancer

N

NH

O

O

O

CH3

Ph

1-methyl-5-phenyl-5-propylbarbituric acid(R): narcotic(S): convulsant

Importance of chirality

O

H

(R)-(-)-carvonespearmint odournatural product of spearmint oil

O

H

(S)-(-)-carvonecaraway odournatural product of caraway seeds

H H

(R)-limoneneorange odourcitrus fruit

(S)-limoneneturpentine-like odour

HO

HO

O

OH

NH2

Levodopa or L-dopatreatment for Parkinson's disease

D-enantiomer has no effect

HOOC NH

Ph

COOCH3O

NH2

aspartam (Asp-Phe-OMe)non-saccharide sweetener (Nutrasweet)Only the L,L-stereoisomer is sweet

Elektromágneses sugárzás

Az elektromágneses sugárzás két egymásra merıleges hullámmal jellemezhetı; az xy síkban lévı elektromos térerısség vektorral (E) és az yz síkban lévımágneses térerısség vektorral (M), melyek a z tengely irányában haladnak (fény terjedési iránya).

CD demo az elektromágneses hullámról: http://esr.elte.hu/~noemi/labor/cd/demo0.html

2. ábra. (A) A z tengely mentén, az olvasó felé haladó polarizálatlan fény elektromos térerısség vektorainak szemléltetése (B) Az xz síkban polarizált olvasó felé haladófény elektromos térerısség vektora (c) Az xz síkban polarizált olvasó felé haladó fény elektromos térerısség vektora oldalról nézve

ordinary light polarizator plane-polarized light

a)

b)

3. ábra a) Balra cirkulárisan polarizált fény (bcpf); az elektromos térerısség vektor végpontja egy balmenetes csavarvonal (hélix) mentén mozog a fényforrás irányába nézve. Az egyes körcikkek egy-egy pillanatfelvételnek felelnek meg, a fény a z tengely mentén halad 0-tól z felé b) Jobbra cirkulárisan polarizált fény (jcpf); az elektromos térerısség vektor végpontja egy jobbmenetes csavarvonal (hélix) mentén mozog.

Bármely síkban polarizált hullám felbontató két, azonos amplitúdójú, jobbra, ill. balra cirkulárisan polarizált fény összegére.

A lineárisan polarizált fény (xz síkban haladó) felbontható egy balra (L) és egy jobbra (R) cirkulárisan polarizált vektorkomponensek összegére. Az 1-7. állapotok a síkban polarizált elektromos térerısség vektor és a balra (L) és jobbra (R) cirkulárisan polarizált vektorkomponensek idıbeli változását, oszcillációját mutatják.

x

z

z

z

plane-polarized lightleft and right cicularly- polarized light

bcpf és jcpf elektromos térerısség vektorok mozgása egy bal ill. jobb menető hélixetad, melyek enantiomer viszonyban vannak (tükörképi párok)

lcIIA ⋅⋅== ε)/log( o

A: abszorbancia, nincs dimenziójaI0: beesı fény intenzitása

I: átmenı fény intenzitása

εεεε: moláris abszorpciós koefficiens (mol–1cm–1), az abszorbeáló anyagra jellemzı értékc: koncentráció, mol dm–3

l: rétegvastagság (küvetta) (cm)Ha a koncentrációt g/100 ml egységben adjuk meg, akkor a fajlagos vagy specifikus Abszorpciós koefficienst kapjuk

Fény anyag kölcsönhatása: abszorpció

ε = specifikus abszorpciós koefficiens × 0.1 M M: molekulatömeg

Optikai aktivitás eredete: cirkuláris kett ıstörés

A linárisan polarizált fény síkjának rotációja a balra (bcpf, -----) és jobbra (jcpf −) cirkulárisan polarizált fény összegeként optikailag aktív mintán való áthaladás közben (nincs abszorpcó a vizsgált hullámhosszon). Az egyes ábrák a vektorok idıbeli változását mutatják a szemlélı felıl a fényforrás felé nézve. A forgatás pozitív (jobbra forgató).

n = c0 / c, c0 = 2.99×1010 cm/s νννν = c / λλλλ cL < cJ nL > nJ

Az enantiomerek különbözı módon hatnak a jobbra (jcpf) és balra (bcpf) cirkulárisan polarizált fényre; mind a jcpf és a bcpf sebessége csökken a mintába lépés elıttihez képest, de az egyik enantiomer a jcpf sebességet jobban csökkenti, mint a bcpf sebes-ségét, a másik enantiomer pedig fordítva. Ha a feleslegben lévı enantiomer jobban lassítja a bcpf-t, mint a jcpf-t, azaz a mintában a bcpf sebessége kisebb, mint a jcpf-é(cL < cJ) és így a bcpf törésmutatója nagyobb, mint a jcpf-é (nL > nJ), akkor a mintát jobbra forgatónak (pozitív optikai forgatásúnak) nevezzük

α = (nL − nJ) 1800 l / λ0

Az α szög értékét a Fresnel egyenlet adja meg;

ahol nL és nJ a bcpf-re és jcpf-re vonatkozó törésmutató értékek a vizsgált anyagban, l a cellahosszúság cm-ben és λ0 a fény vákuumban mért sebessége cm-ben. Ha egy adott anyagra nL ≠ nJ, akkor azt optikailag aktívnak nevezzük. Akirális anyagok vagy enantiomerek 1:1 arányú elegye (racém elegy) zero forgatást adnak. Az α értéke kon-centrációfüggı, ezért a gyakorlatban inkább a fajlagos forgatóképességet [α] vagy a moláris forgatóképességet [Φ] használják összehasonlításra;

[α] = α / l c [Φ] = [α] M / 100

ahol l deciméterben mért cellahosszúság, c a koncentráció g/ml-ben és M a moleku-latömeg.

Optikai rotációs diszperzió (ORD)

A moláris forgatóképességet [Φ] a hullámhossz (λ) függvényében ábrázolva az optikai rotációs diszperziós (ORD) görbét kapjuk. Ha a vizsgált hullámhossztartományban a molekulának nincs abszorbciója, a moláris forgatóképesség monoton nı a hullám-hossz csökkenésével

Két diasztereomer szterol származék (C-17 epimerek) ORD spektruma abban a hullámhossztartományban, ahol nincs UV-látható elnyelésük.

Az ORD görbék monoton változása az anyag UV-látható abszorpciós sávjának köze-lében anomáliát mutat; egy pozitív és negatív sáv jelenik meg, míg a [Φ] = 0 pont közel egybeesik az UV spektrum εmax értékével, feltéve ha az UV maximum nem több egymással átfedı UV átmenet eredménye

Cirkuláris dikroizmus (CD)

Az ORD spektrumban észlelt anomália a cirkuláris dikroizmus (dikroizmus kétféle elnyelést, „kétszínőséget” jelent) jelenségéhez kapcsolódik. A vizsgált optikailag aktív anyag a lineárisan polarizált fény bcpf és jcpf komponenseit eltérı mértékben nyeli el; azaz a mintán való áthaladás után a bcpf és jcpf komponensek intenzitása eltérı lesz (IB ≠ IJ).

∆A = Ab − Aj = log(I0/Ib) − log(I0/Ij) = ∆ε c l

ahol koncentráció (c) egysége a mol dm-3, az l fényúthossz vagy cellavastagság cm-ben, és ∆ε = εb − εj a bcpf-re és jcpf-re vonatkoztatott moláris abszorbciósKoefficiensek.

a) Pozitív Cotton effektust mutató CD és ORD spektrumok egy izolált UV-látható átmenetre.b) ∆n hullámhosszfüggése, anomáliás diszperzió

a)b)

a) ∆n = 0; nincs forgatás. b) nB ≠ nJ; optikailag aktív minta (forgatás), de nincs elnyelés. c) nB ≠ nJ és εB ≠ εJ; forgatás és elliptikusan polarizált fény (cirkuláris dikroizmus)

εB ≠ εJ és α = 0 εB ≠ εJ és α > 0

Ψ: ellipticitás radiánban tanΨ (radian) = b/aΘ (fok) = 360 Ψ/2π

Az ellipticitás (Ψ) annak mértéke, hpgy milyen mértékben vált elliptikusan polarizálttáa lineárisan polarizált fény. Ψ > 0, ha εB > εJ .

a: ellipszis hosszab tengelyébıl, a = EL + ERb: ellipszis rövidebb tengelyébıl, b = ER - EL

A forgatáshoz (α) hasonlóan definiálhatjuk a fajlagos [Ψ] és moláris [Θ] ellipticitást.

Ha az ellipticitás kicsi, ami rendszerint teljesül, akkor tanΨ ≈ Ψ és az utóbbi arányos ∆A-val.

A mért ellipticitás és moláris ellipticitás függ a mérés körülményeitıl: koncentráció, hımérséklet,hullámhossz. CD készülékek mindig ∆A-t mérnek

ORD és CD egymásnak megfeleltethetı: Kronig-Kramer egyenletek

ORD: ott is használható ahol nincs elnyelése amolukálának. Elnyelési tartományban sávok átfedésenehezen értelmezhetı. Manapság gyógyszergyárakhasználjak, speciális eset; nincs kromoforCD: elnyelési maximum környékén alkalmazható,átfedı átmenetek jobban értelmezhetık

= µµµµ2

Kvalitatív MO elmélet elektromos és mágneses átmeneti momentumokirányának megadására

ππππ → ππππ* (etilén)

m = 0

m = 0

n → ππππ*formaldehid

1,3-butadién molekulapályái

M helicitású s-cisz 1,3-butadién kvalitatív MO megkö zelítése

Zérustól eltérı µ és m átmeneti momentumok keletkezéséhez az elektronátmenet során az elektronok mind transzlációs (töltésváltozás) mind cirkuláris elmozdulása szükséges. Az elıbbiaz elektromos az utóbbi a mágneses átmeneti dipulosmomentum keletkezésének feltétele

Hexahelicén átmeneti momentumai. Paralel (P) és antiparalel (M) momentumok negatív és Pozitív Cotton effektust adnak.

Kromoforok

= ∆ε / ε anizotrópia faktor

Szerves kromoforok és elektromos átmeneti momentumaik iránya. Utolsó két esetben mágnesesátmeneti momentum is van (n → π* átmenet)

CD spektroszkópia alkalmazási lehet ıségeiCél: konformáció vagy konfiguráció meghatározás

1) Semiempirikus szabályok: Szektor és helicitási szabályok pl. oktáns szabály királis ketonok konfigurációjának meghatározására. Második vagy harmadik szférában királitást hordozó benzol kromofor

2) Exciton csatolt cirkuláris dikroizmus : két egymáshoz közeli, nagy elektromos dipolusmomen-tummal rendelkezı kromofor relatív térbeli elrendezıdése olyan kölcsönhatáshoz (csatoláshoz) vezet, ami egy ellentétes elıjelő sávpárt (exciton csatolást) eredményez a CD spektrumban.A couplet elıjelébıl közvetlenül lehet következtetni a kromoforok konfigurációjáraAbszolút módszer

3) Rotátorer ısség és CD spektrum számításaa) Relatív konfiguráció meghatározása (NMR, X-ray, reakciómechanizmus)b) Konformációanalízis: konformerek számításac) Egyes konformerek CD spektrumainak számítása tetszıleges enantiomerred) Boltzman súlyozáse) Összevetés a mért CD spektrummal

Oktáns szabály

Karbonil kromofor: 300 nm körül gyenge UV átmenet (ε = 10-100), elektromos átmeneti momen-tum értéke zérus. Elektronikusan tiltott átmenet lenne, de kölcsönöz µ-t a π → π* átmenettıl.Ciklohexanon ↔ (S)-2-metilciklohexanon

Oktáns szabály alkalmazása (S)-2-metilciklohexanonra

Oktáns szabály alkalmazása (R)-3-metil-ciklohexanonra

X X XX

ωωωω C-8a,O-1,C-2,C-3 > 0 pozitív 1Lb CD

ωωωω C-8a,O-1,C-2,C-3< 0 negatív 1Lb CD

P-helicitás M-helicitás

X

X

12

345

88a

1

2

3

4 1

2

3

4

H

H

H

R2

R1

HR1

tetralin: X = CH 2 1,4-benzodioxán: X = O

R2

R1 R2

O O

ωωωω C-8a,O-1,C-2,C-3 > 0 negatív 1Lb CD

ωωωω C-8a,O-1,C-2,C-3< 0 pozitív 1Lb CD

P-helicitás M-helicitás

OR3

12

345

88a

1

2

3

4 1

2

3

4

HR2

HR2

HR1

R2

R1

HR1

Helicitási szabályok királis második szférájú benzol kromoforra

1) Szubsztituálatlan tetralin és 1,4-benzodioxán krom ofor

Snatzke, G. and Ho P. C.; Tetrahedron, 1971, 27, 3645-3653.Antus, S. et. al; Liebigs Ann. Chem. 1991, 633-641.

�

2) Kromán kromofor

� Antus, S. et. al.; Chirality, 2001, 13, 493-506

Izokrománok abszolút konfigurációja

OO

ωωωω O-2,C-1,C-8a, C-8 > 0 ωωωω O-2,C-1,C-8a, C-8< 0

P-helicitásM-helicitás

O

R2

R3

R1 1 2

345

88a

1

2

3

4 1

2

3

4

H

R3

HR2

H

R3

HR2

Helicitási szabály

benzol kromofor 1Lb CD átmenetének elõjele

relatív konfiguráció

abszolút konfiguráció

O

OH

HOMe

ωωωω C-8a, C-1, O, C-3< 0M-helicitás

12

34

8a

negatív 1Lb CD

O

MeO

OMe

O

ωωωω C-8a, C-1, O, C-3> 0P-helicitás

1

2

3

4

HMe

pozitív 1Lb CD

218

8a

(S)-27b

6

(R)-27c

O

1

2

3

4

HC7H15

(S)-27b

(R)-27c

1Lb

1La

K. Krohn kutatócsoportja (Paderborn)izolálta gombából

Izokromán helicitási szabály alkalmazása

Dihidroizokumarinok

R3

R1

MeH

R2O

(S)-31a-cO

Jones reagensvagy DMDO/ absz. aceton

H HOMe

R1 R2 R3

31a31b31c

H OMe H

H OMe H

R3

R1

MeH

R2O

(S)-23a,28a,30

H HOMe

R1 R2 R3

23a28a30

H OMe H

H OMe H

31a-c CD spektrumai

n→π→π→π→π*

π→ππ→ππ→ππ→π*

O

ωωωω C-8a, C-1, O, C-3> 0P-helicitás

1

2

3

4

HMe O

pozitív n →π→π→π→π*

ascochinKrohn és Kock(Paderborn) izolálta Meliotus dentatusból

röntgen szerkezet számított szerkezet

O

O

CH3CH2

OH

HO CH3

O

O

CH3CHO

OH

HO

12

3

456

78

(4S)-32 (3S,4S)-33

H2/Pd(C)

MeOH

HO

Dihidroizokumarin helicitási szabály alkalmazása

MeO MeH

MeOO

(S)-31b

O

(3S,4S)-33

n→π→π→π→π*

P-helicitás

O

ωωωω C-8a, C-1, O, C-3> 0P-helicitás

1

2

3

4

H

Me O

Me

H

C1

C1'

ϕC-1, Z,Z,C-1'> 0P helicity

ϕC-1, Z,Z,C-1' < 0M helicity

C1'

Z

C1

Z

0°

90°

180°

270° (-90°)Z

quadrant rule for the disulfidechromophore

conf. of B Z-Z R1 R2

1

2

3

5

6

7

S-S Ac OAc

R3 R4 R5

H H OAc

S-S Ac H OAc H OAc

S-S Ac OAc H OAc H

S Ac H OAc H OAc

Se-Se Ac OAc H H OAcSe Ac OAc H H OAc

short name

Ac4GlcSSGlcAc4

Ac4GlcSSManAc4

Ac4GlcSSGalAc4

Ac4GlcSManAc4

Ac4GlcSeSeGlcAc4

Ac4GlcSeGlcAc4

β-D-gluco

β-D-manno

β-D-galacto

β-D-manno

β-D-gluco

β-D-gluco

Ac4GlcSSGlcNAc4 β-D-glucNAc S-S Ac NAc H H OAc

1a S-S H OH H H OHGlcSSGlc β-D-gluco

2a S-S H H OH H OHGlcSSMan β-D-manno

3a S-S H OH H OH HGlcSSGal β-D-galacto

OZ Z O

OR1

R1OR1O

OR1 OR1

R5

R3

R2

R4OR1

A B

11'

OZ Z O

OR

ROOR OR

RO

OROR OR

R = Ac: Ac4GalSSGalAc4 (8)R = H: GalSSGal (8a)

Diglycosyl dichalcogenides in solution and solid state

The disulfide and diselenide chromophore is an inherentlychiral chromophore in R-Z-Z-R dichalcogenides due to thepreferred P or M helicity of the R-Z-Z-R torsional angle.If R is a chiral, the P and M helicity forms are diastereomersand their ratio differs from 1:1 in solution and it is opticallyactive

n1 → σ*S-S

T. Kurtán et al. Chirality, 2008, 20(3-4), 379-385

Ac4GalSSGlcAc4 (8)φC1,S,SC1’ = −82.5°

Dichalcogenide chirality in solid state

Ac4GalSeSeGalAc4 (6)φC1,S,SC1’ = −81.8°

During crystallization, the P ⇌ M equilibrium is pushed toward thecrystallized form

210 225 240 255 270 285 300 315

-5

-4

-3

-2

-1

0

1∆ε

and

φ [m

deg]

λ [nm]

n1 σ* (S−S)

n4 σ* (S−S)b)

CD spectra of GalSSGlc in solution and solid state (KCl)

……….. vízmetanol

------ KCl

negative n1 → σ*(S-S) ⇒ M helicity in solution and solid state

T. Kurtán et al. Chirality, 2008, 20(3-4), 379-385

CD spectra of Ac4GlcSeSeGlcAc4 and Ac4GlcSeGlcAc4

180 210 240 270 300 330 360 390

-3

-2

-1

0

1∆ε

and

φ [m

deg]

λ [nm]

n1 σ* (Se−Se)

n2 σ* (Se−Se)

n σ* (C−Se)

×5×10−2

×5.8×10−2

Ac4GlcSeGlcAc4 (MeCN)Ac4GlcSeSeGlcAc4 (MeCN)Ac4GlcSeSeGlcAc4 (KCl)

negative n1 →σ* (Se-Se) ⇒ M helicity

T. Kurtán et al. Chirality, 2008, 20(3-4), 379-385

Exciton csatolt cirkuláris dikroizmus módszer

Exciton csatolt cirkuláris dikroizmus módszer

OO

HOR'

palmarumycin M1 (1a): R = R' = H1b: R = H, R' = 4-Br-Bz

12

34 5

6

78

1'8'

OR'

OR

H

Exciton coupled CD for the assignment of (4S,4aS,5S,8R,8aS)-palmarumycin M1

⊕

Relative arrangement of the 4-bromo benzoategroups in 1b

(4S,5S) configuration

(4S,4aS,5S,8R,8aS)

[α]D25 = + 249,4isolated from Microsphaeropsissp.

Projection angle:ωO4,C4,C5,O5 = + 98°from X-ray diffraction

positive CD couplet → positive exciton chirality

251 nm (48.1)227 nm (-19.0)

Fehérjék másodlagos szerkezetének vizsgálata CD spektroszkópiával

lépések:1) konformációanalízis2) Konformációs izomerek CD spektrumainak számítása3) CD spektrumok Boltzman súlyozása → átlagolt CD spektrum4) Az átlagolt számított CD spektrum és mért spektrum összevetése

β

α

Dihedral O-C(O)-Cα-Cβ = +16°

1b

4

3a

6

3b

O

O

H

RO

H

1

23

4 567

1a: R = H1b: R = Ac

antialactone

Antiaris africana-ból izolálva MMFF konformáció analízisTDDFT optimalizálás92%-os Boltzman populáció

CD számításon alapuló konfiguráció meghatározás

-2

-1

0

1

2

-4

-2

0

2

4

200 220 240 260 280 300

Experimental CD of 1b

Calculated for (4S,6S)-1b

Calculated R

∆ε

R / 10

-40 cgs

λ / nm

(4S,6S)-1b CD spektruma acetonitrilben (szaggatott vbörbe), és az abszolútminimumra BH&HLYP/aug-cc-pVDZ számolt CD (folytonos görbe) a számoltRotátorerısség értékek feltüntetésével.

O

O

H

AcO

H

1

23

4 567

1b

(4S,6S)n-π* lacton CD átmenet

1. V. Bertin, H. Hussain, S. F. Kouam, E. Dongo, G. Pescitelli, P. Salvadori, T. Kurtán, K. Krohn; Nat. Prod. Commun.. 2008, 3 (2), 215-218.

�

II. „Online” HPLC-CD alkalmazása O-heterociklusok vizsgálatára

1) sztereoizomer keverékek vizsgálata (természetes anyagok)izomerek részleges HPLC elválasztása elegendıCD és/vagy OR detektált kromatogramteljes CD spektrum felvétele a kolonna után az áramlás megállításávaloptikai paraméterek (CD,OR) mérhetık <50 µg mintábólpl. GB-4 és GB-4a biflavonoid epimerekref

2) alacsony enantiomer felesleggel vagy racém formában izolálttermészetes anyagok; elválasztás optikailag aktív állófázisú HPLC kolonnán, pl. kromanon természetes anyagok vizsgálata

3) Enantioszelektív reakciók követése és a termék konfigurációjánakmeghatározása.pl. tetrahidro-2,6-metano-1-benzoxocinon származékok szintézise

J. Ferrari, C. Terreaux, T. Kurtán, A. Sz. Kiss, S. Antus, J. D. Msonthi, K. Hostettmann; Helv. Chim. Acta, 2003, 86, 2768-2778.

�

(R)-5 (S)-5

300 350 400 450 500 550 600-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

CD

(m

deg)

time (sec)

300

320

340

360

380

400

HT (V

)

(R)-5

(S)-5

(S)-6 n π∗π π*

240 270 300 330 360 390-12

-9

-6

-3

0

3

6

9

∆ε

wavelength (nm)

OCH3

O

O

6

OH

O

O

1

2

345

6

78 8a

4a

5

II/2. Kromanon természetes anyagok LC/CD vizsgálata

Nodulisporium sp. endofita gombából6%-os enantiomerfelesleggel izolálva

[α]25D = + 7 [α]25D = + 7

J. Dai, K. Krohn, U. Flörke, S. Draeger, B. Schulz, A. Kiss-Szikszai, S. Antus, T. Kurtán, T. Ree; Eur. J. Org. Chem: 2006, 15, 3498-3506.

UV

CD

LC/CD és LC/UV kromatogram

Online LC/CD spektrum

O1

2

34

CD: n→→→→ππππ* pozitív 1Lb (ππππ→→→→ππππ*) negatív

8a

ωC8a,O1,C2,C3 > 0P-helicitás

CMe

HO

(2R) abszolút konfiguráció

300 400 500 600 700

-40

-20

0

20

40

φ [m

deg]

time (s)

HT (V)

300

400

(aR)-17

(aS)-17(aS)-3

(aR)-3

OH

HO

OMe

OHOMe

HO

3 1'

OH

HO

OMe

OH

MeO

HO

flavanthrin (17) 317 és 3 LC/CD és LC/UV kromatogramjai

9,10-dihidrofenantrén dimerek HPLC-CD vizsgálata

Pholidota chinensis-bıl izolálva

PM3 számított inverziós gátak3: 20 kcal/mol17: 25 kcal/molEnergia minimum ± 90°- nélelválasztás Chiralcel IA oszlopon

monitored at 270 nm

S. Yao et al. Tetrahedron, 2008, beküldve

200 220 240 260 280 300 320 340-60

-45

-30

-15

0

15

30

φ [m

deg]

λ (nm)

A2

4

(aS)-17

(aR)-17

(aS)-17 (piros) és (aR)-17 (kék) CD spektrumai hexán/etanol, 7:3-ben

-200

-100

0

100

200

200 250 300 350 400

Conf. 1Conf. 2Conf. 3Conf. 4Average (σ= 2500)Average (σ= 4200)

∆ε

λ [nm]

(b) Cpd. 17

aS

(+) chiralityP helicity

17

(d)

(aS)-17 ZINDO számított CD spektrumai és átlaguk (vastag vonal) computed

17 atropizomereinek LC-CD spektrumai

OH

HO

OMe

OH

MeO

HO

flavanthrin (17)

200 220 240 260 280 300 320 340

-10

-5

0

5

10

φ [m

deg]

λ [nm]

(aS)-3

(aR)-3

(aS)-3 (piros) and (aR)-3(kék) CD spekrumai hexán/etanol, 7:3-ben

-200

-100

0

100

200

200 250 300 350 400

Conf. 1Conf. 2Conf. 3Conf. 4Average (σ= 2500)Average (σ= 4200)

∆ε

λ [nm]

(a) Cpd. 3

(aS)-3 and (aR)-3 atropizomerek LC-CD online spektrumai

(aS)-17 konformerek ZINDO számított CD spektrumai és átlaguk (vastag vonal)

OH

HO

OMe

OHOMe

HO

3 1'

3

S-(-)-pinén VCD spektruma

Vibrációs cirkuláris dikroizmus

S-(-)-pinén IR spektruma

Elıny:3n-6 normál rezgési módnagyszámú átmenetIR spektrumból szerkezeti információ konformációraRezgési átmenetek könnyebben számolhatók, mint az elektron-átmenetek

Hátrány: abszolút konfigurációmeghatározása többnyire csakszámolás útján lehetségesEgy nagyságrenddel kisebb mérési érzékenység, nagyobbmennyiségő minta ( ~10 mg)

100011001200130014001500160017001800

ν / cm-1

Experimental

Calculated

93 92

91/9089

88

84

80

79

77

69

6664

62/61

55

54

76

75

70

7173/72 60/59

57

∆ε /

M-1cm

-1

0

-0.1

0.1

0

-0.1

0.1

∆ε / M-1cm

-1

74

100011001200130014001500160017001800

ν / cm-1

Experimental

Calculated

93

94

92

91

89

88

84

80

7877/76

73

70/69

68

66

65/6462

60/5958-56

5554

0

0.5

1 0

0.5

1

1.5

103 ε

/ M-1cm

-1

103ε / M

-1cm-1

O

OOH

O

OCH3

O

HO OH

1

VCD spektrum számítása