Kiroptikai módszerek: anyagok optikai jellemzése Optikai...
Transcript of Kiroptikai módszerek: anyagok optikai jellemzése Optikai...
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