Курс органической химии - Каррер П.
Скачать (прямая ссылка):
к^ыена в хлорянтарную,
Стереохимия аминокислот
369
. удалось осуществить следующий цикл превращений:
НООС—СН„—СНОП—СООН r~± НООС—СН,—СНС1—СООН
кон
0( + )-яблоЧ1]ая кислота (-)-хлорянтарная кислота
А |
| 'Ч»0 I Ае.О
НООС—СН,—CHCI—СООН НООС—СН.,—СНОН—СООН
кон
(+)-хлорянтарная кислота I (-)-яблочная кислота
Таким образом, оптически активная яблочная кислота через хлорянтар-ную кислоту превращается в свой антипод. На какой-то стадии этого процесса должно происходить обращение конфигурации (точнее говоря, нечетное число таких обращений). Пока не были известны относительные конфигурации яблочной и хлорянтарной кислот, нельзя было решить, в какой именно момент происходит обращение: при обработке PCI5 или Ag20. В ходе обратного превращения оптически активной хлорянтарной кислоты в яблочную кислоту [например, (—^хлорянтарной кислоты в ( + )-яблочную] возможно либо обращение конфигурации при действии РСЬ и при омылении КОН, либо сохранение конфигурации в обоих случаях.
В настояшее время известно, что левовращающая хлорянтарная кислота имеет L-конфигурацию. Она образуется в результате вальде човского обращения из ?>( + )-яблочной кислоты под действием PCI5. При гидролизе окисью серебра конфигурация сохраняется, а действие КОН, напротив, ведет к обращению (в схеме это обозначается значком окружности на стрелке):
Н СООН
НООС—сн2—
он
Н СООН (.(—)-яблочная кислота
НООС—СН,—С ^ ^ н
" \, ^> ?/°Н
НООС—СИ,—С t(-)-хлорянтарная кислота " \
у СООН
С(+)-яблочная кислота
Ход реакции в этом случае зависит от применяемого реагента.
В ряду аминокислот также известны случаи вальденовского обращения при некоторых реакциях, затрагивающих асимметрический центр. В результате реакции между нптрозплбромндом и /.( + )-ала-нином получается левоврашаюшая бромпронионовая кислота, которая дает эфир, также вращающий влево. Напротив, из этилового эфира Ь(—)-аланина и МОВг образуется правовращающий эфир а-бром-пропионовой кислоты. Действие одного н того же реагента на родственные соединения в одном случае приводит к инверсии, а в другом — к сохранению конфигурации (в данном случае обращение конфигурации
21 Зак, 605. П. Каррер
370
Гл. 18. Аминокислоты, пептиды й белки
происходит при реакции с эфиром):
н соо9
. / гЮВг
сн3-с^ -»
?.(+)-аланин
| Сан,ОН
^СООСзНз №12
Эфир!.(-)-аланнна
СН3-С
н сбои
V
?(—) - бромпропионовая кислота
СН6ОН
ну:оос2н3 сн3-6
ВГ
эфир ?.(-)- бромпро-пионовой кислоты
сн3—с;
\юОС2Н5
Эфир 0(+)-бромпропионовой кислоты
Решающее значение для понимания вальденовского обращения имело изучение реакций, при которых инверсия может быть достоверно приписана какой-либо одной стадии:
СНз ^нз сн3сооыа
свн13снон "•СН:С,Н'50,;С1 ^ С6Н13СН0502С6Н4СН3 слспад
А а
(+)-октанол-2 (+)-2-тозилоксиоктан »
сн3 сн3
-> СеН13СНОСОСН3 С6Н,3СНОН
(-)-2-ацетоксиоктан В (-)-октанол-2
Кеньон и Филипс нашли, что (+) -октанол-2 можно превратить в энан-тиомерный (—)-октанол-2 через ( + )-2-тозилоксиоктан и (—)-2-ацет-оксиоктан. Обращение конфигурации происходит на стадии Б, так как реакции А и В протекают без затрагивания асимметрического центра. С точки зрения кинетики и влияния растворителя реакцию Б следует классифицировать как бимолекулярное пуклеофнльное замещение (5^2). То же справедливо и для реакции обмена оптически активного 2-иодоктана с радиоактивным йодистым натрием в ацетоне:
ЫаЛ* + СвН13СН(СН3) Л —> ССН13СН(СН3) Л* + ЫаЛ
Для этой реакции Хьюз и Ингольд определили константу скорости рацемизации (/грац) и константу скорости внедрения меченого иода в молекулу (&,г*). Оказалось, что скорость рацемизации вдвое больше скорости замещения меченым иодидом (АРац = 2^*). Такого соотношения следует ожидать, если при каждом замещении меченым иодом происходит инверсия, поскольку рацемизация будет полной, как только замещению (соответственно, инверсии) подвергнется половина молекул. (Для того чтобы можно было пренебречь влиянием замещения немеченым иодид-ионом, образующимся в результате обмена, применяли избыток меченого иодида.)
Изучение подобных реакций позволило вывести так называемое правило Б^2, согласно которому бимолекулярное нуклеофнльное замещение у асимметрического центра приводит к обращению конфигура-
Стереохимия аминокислот
371
цин. Пространственный ход реакции можно изобразить следующим образом: ..........
(сн)
переходное состояние
В переходном состоянии (которое характеризуется наибольшим содержанием энергии за все время реакции) атакующий атом, вытесняемый атом и атом, у которого происходит замещение, лежат на одной прямой; остальные заместители располагаются вокруг центрального атома в плоскости, перпендикулярной этой прямой. Связи атакующего и вытесняемого заместителей с центральным атомом удлинены. Если реакция протекает слева направо, то три остающихся заместителя отклоняются вправо, образуя новый тетраэдр: молекула инвертируется. То же справедливо н для взаимодействия 2-тознлоксиоктана с ацетат-ионом. . .
Специфическая геометрия переходного состояния, по-видимому, определяется прежде всего не электростатическими факторами, как это принималось первоначально (Бергман), а квантовомеханическимн (Меер и Поляни). Атака молекулы замещающим ионом со стороны, противоположной той, где расположен вытесняемый заместитель, в нашем случае очень хорошо объясняется дипольным моментом атакуемой связи:
