镜像异构物的分离方法（中）？ 连结：镜像异构物的分离方法（上） II 、优先结晶法（结晶法）： 优先结晶法 (preferential crystallization or resolution by entrainment) 是在工业上最喜欢的方法，其原理是在过饱和的外消旋混合物中加入某单一镜像异构物晶体作为结晶中心，此时溶液中与此镜像异构物晶体旋光性质相同的镜像异构物，便会以此晶体为中心逐渐结晶出来，另一个异构物则结晶的比较慢且少，经过重複多次结晶后便可分离消旋混合物 4 ，如图七所示。例如在过饱合的外消旋氢安息香 (hydrobenzoin) 甲醇溶液中加入左旋氢安息香当晶种 (seed) 其结晶中左旋氢安息香会佔多数，再经过 15 次再结晶循环后便可以得到光学纯度 (optical purity) 97% 的左旋氢安息香，其他如甲基多巴 (methyldopa)、萘普生 (naproxen)、氯霉素 (chloramphenicol) 等药物亦是用此方法分离，此方法因不用加入额外的拆分剂 (resolving agent)，成本低廉且规模可以很大，是第一优先的方法，但缺点是能应用此方法的基质不多。 图七、优先结晶法示意图。（图片来源:自製） III 、化学拆分法： 另一种在工业上常常用到的方法是化学拆分法，原理是加入手性拆分剂（通常为高光学纯度的酸或硷）与欲分离的外消旋混合物形成盐类 5 ，其盐类变成了非镜像异构物对 (diastereomers)，其物性、化性便会有所差异，再利用再结晶、管柱层析、蒸馏等方式分离，最后再加入无机酸或硷中和且回收加入的拆分剂，便可以顺利得到高光学纯度的产物，如图八所示。实际应用的例子有：西酞普兰 (citalopram) 是一种抗忧郁药物，市售的西酞普兰为外消旋混合物，但只有右旋西酞普兰有生物活性，其合成中有一重要中间体便可使用非镜像异构物结晶法纯化，加入 D-(+)-对甲基二苯甲醯酒石酸 ( (+)-di- p -toluoyl tartaric) 便可再结晶纯化之，此方法的成本较于管柱法低，应用规模大，拆分剂又可回收利用，在优先结晶法无法使用后是一个很棒的选择。 图八、化学拆分法式流程图。（图片来源:自製） IV、动力学拆分法： 此法是利用加入具光学活性的试剂与外消旋基质混合，其 ( S )-form 与 ( R )-form 跟试剂的过度态活化能不同，下降反应温度使活化能较低的基质可以反应，而另一个较高活化能的光学异构物则不会反应，再使用普通的方法分离即可，如图九所示。着名的例子是夏普莱斯环氧化 (Sharpless epoxidation)，例如外消旋的 ( E )-4-methyl-1-(trimethylsilyl)pent-1-en-3-ol 加入夏普莱斯环氧化试剂：四异丙醇钛（Ti(O- i Pr) 4 ，为一种路易士酸）、过氧化叔丁醇 (2-Methylpropane-2-peroxol, TBHP)，(+)- N , N -二异丙基色胺（(+)- N,N -diisopropyltryptamine, (+)-DIPT，手性诱导配体）可以将外消旋的二级醇拆分为 ( S , E )-4-methyl-1-(trimethylsilyl)pent-1-en-3-ol 以及 ( R )-2-methyl-1-((2 R ,3 R )-3-(trimethylsilyl)oxiran-2-yl)propan-1-ol（图十） 6 ，此方法的优点是光学纯度高，但与其他拆分法都有共同的缺点是其产率不会大于 50%（另外 50% 为另一活化能较高的光学异构物），为了克服这种问题，化学家研究了动态动力学拆分法，在使活化能低的基质反应后同时使另一活化能较高的光学异构物外消旋化，其产率就可以超过 50%。 图九、动力学拆分法示意图。（图片来源:自製） 图十、夏普莱斯环氧化动力学拆分例子。（图片来源:自製） 连结：镜像异构物的分离方法（下） 参考文献 Pasteur, L. (1848). Recherches sur les relations qui peuvent exister entre la forme cristalline, la composition chimique et les sens de la polarisation rotatoire . Impr. Bachelier. Carvalho, P. O., Cass, Q. B., Calafatti, S. A., Contesini, F. J., & Bizaco, R. (2006). Review-Alternatives for the separation of drug enantiomers: ibuprofen as a model compound. Brazilian Journal of Chemical Engineering , 23 (3), 291-300. ?i, N., Kitahara, H., Aoki, F., & Kisu, N. (1995). Direct separation of carboxylic acid enantiomers by high-performance liquid chromatography with amide and urea derivatives bonded to silica gel as chiral stationary phases. Journal of Chromatography A , 689 (2), 195-201. Tung et al . (1995) . AIChE Symposium Series , 91 , 64. Maier, N. M., Franco, P., & Lindner, W. (2001). Separation of enantiomers: needs, challenges, perspectives. Journal of Chromatography A , 906 (1), 3-33. Nadin, A., & Harrison, T. (1999). Synthesis of tricyclic pyridones by radical cyclization. Tetrahedron letters , 40 (21), 4073-4076. Lee, W. H., Kim, K. J., Kim, M. G., & Lee, S. B. (1995). Enzymatic resolution of racemic ibuprofen esters: effects of organic cosolvents and temperature. Journal of fermentation and bioengineering , 80 (6), 613-615. 李俊、蔡水洪等 (2001)。化学世界。233。 查看更多
第1天
关注盖德视界
添加小助手
