Articles

19.11: Racemization

optisch actieve bifenylderivaten (sectie 13-5A) worden racemized als de twee aromatische ringen op enig moment door een coplanaire configuratie gaan door rotatie rond de centrale binding. Dit kan min of meer gemakkelijk worden bewerkstelligd door warmte, tenzij de 2,2′-ortho substituenten erg groot zijn.

de manier waarop verbindingen met asymmetrische koolstofatomen worden racemized is ingewikkelder. Een mogelijkheid zou zijn dat een tetraëdrische chirale koolstof die aan vier groepen verbonden is, planair en achiraal zou worden zonder enige bindingen te breken. Theoretische berekeningen geven aan dat dit geen waarschijnlijk proces is voor chirale tetravalente koolstof, maar, zoals we zullen zien, gebeurt het wel met chirale koolstof en andere chirale atomen die aan drie groepen zijn gebonden:

optisch actieve carbonylverbindingen van het type \(\ce{-CHC=O}\), waarin de alfakoolstof asymmetrisch is, worden racemized door zowel zuren als basen, en uit sectie 17-1 we kan er zeker van zijn dat dit gerelateerd is aan enolisatie. Vorming van het enol of het enolaatanion zal de asymmetrie van de \(\alpha\) koolstof vernietigen zodat, zelfs als er op een bepaald moment slechts sporen van enol aanwezig zijn, uiteindelijk alle verbinding zal worden racemized. Het mechanisme vereist echter zowel dat er een \(\alpha\) waterstof is en dat het centrum van symmetrie zich op deze \(\alpha\) koolstof bevindt. Anders zijn zuren en basen niet effectief in het katalyseren van racemization.

racemisatie van een optisch actief secundair halide met de chirale koolstof die het halogeen draagt (bijv., 2-chlorobutaan) kan voorkomen ih oplossing en, gewoonlijk, hoe meer polair en beter het ioniseren van het oplosmiddel is, hoe gemakkelijker de stof wordt racemized. Ionisatie van het halide door een \(s_\text{N}1\) proces is waarschijnlijk verantwoordelijk, en dit zou zeker bevorderd worden door polaire oplosmiddelen (sectie 8-6). Alle aanwijzingen zijn dat een alkylcarbocatie die eenmaal is losgemaakt van zijn begeleidende anion vlak is; en wanneer zo ‘ n ion recombineert met het anion, heeft het dezelfde kans om de\ (D\) en\ (L\) enantiomeren te vormen:

optisch actieve halogeniden kunnen ook worden racemized door een \(s_\text{N}2\) mechanisme. Een oplossing van Actief 2-chloorbutaan in 2-propanon met opgelost lithiumchloride wordt racemisch. Verdringing van het Chloride van het halide door chloride-ion-omkeert configuratie bij het atoom dat substitutie ondergaat (Zie Rubriek 8-5). Een tweede substitutie regenereert de oorspronkelijke enantiomeer. Uiteindelijk produceert dit heen-en-weer proces gelijke aantallen van de\ (D\) en\ (L\) vormen; de stof is dan racemisch:

Asymmetrische alcoholen worden vaak racemized door sterke zuren. Ongetwijfeld vindt ionisatie plaats, en recombinatie van de carbocatie met water leidt tot ofwel enantiomeer:

in tegenstelling tot halogeniden, alcoholen en carbonylverbindingen, kunnen koolwaterstoffen uiterst moeilijk te racemiseren zijn. Dit geldt met name voor een verbinding met een quaternair asymmetrisch centrum, zoals methylethylpropylbutylmethaan, \(28\), die geen “handvat” heeft om de asymmetrische koolstof met eenvoudige chemische middelen om te zetten in een symmetrische toestand:

carbanions. Het gemak van carbanion-type racemization zal afhangen van de zuurgraad van de aangesloten waterstof en van de stereochemische stabiliteit van het intermediaire carbanion dat wordt gevormd. Als de configuratie van de carbanion-intermediaire inverts resulteert racemisatie (zie ook Paragraaf 6-4E):

het carbocatietype van racemisatie van een optisch actieve koolwaterstof kan optreden door de in Paragraaf 10-9 beschreven uitwisselingsreactie.

bijdragers en toeschrijvingen

  • John D. Robert en Marjorie C. Caserio (1977) Basic Principles of Organic Chemistry, second edition. W. A. Benjamin, Inc. , Menlo Park, CA. ISBN 0-8053-8329-8. Deze inhoud is auteursrechtelijk beschermd onder de volgende voorwaarden: “u krijgt toestemming voor individuele, educatieve, onderzoek en niet-commerciële reproductie, distributie, weergave en uitvoering van dit werk in elk formaat.”