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1、酒石酸衍生物的合成及其结构与光学活性关系的探讨林崇熙柳敬元王安叶秀林*(北京大学化学与分子工程学院,北京,100871)摘要本文合成出系列的L-半螺旋型酒石酸衍生物1-6,检测其比旋光度,发现酒石酸二乙酯2([a]D25=3.00°,DMSO)形成2,3-O-亚异丙基酒石酸二乙酯3后旋光急剧往左偏移([a]D25=-45.03°,DMSO),3酰胺化后旋光往右偏移(4a:11.19°,4b:2.14°),还原产物的旋光值往左偏移(5a:-0.52°,5b:-4.92°,6:-2.95°).本文试图从分子的半螺旋结构与基团的极化性质来了解旋光规律.关键词酒石酸衍生物,半螺旋结构,比旋光度,光
2、学活性中图分类号O620引言分子的光学活性是一个令人讶异与着迷的大自然现象,分子结构与光学活性间的关系迷惑了化学家逾百年,到目前这个关系还没有研究清楚.由大量资料的积累与归纳演绎,有一些关系规则被提出来1,例如Van'tHoff的叠加规则,Freudenberg的衍生物位移规则,Hudson-Klyne的羟基酸内酯规则等.然而这些规则只能适用于少数结构范围,经常有例外发生,例如涉及氢键因素,这些例外说明了结构与光学活性间关系的全貌仍有待多方面广泛的资料收集与进一步的探索.1950年代发现不具手性中心但有明显螺旋结构的六螺苯呈现出极高的旋光数值2,此发现使分子旋光的诱导因素增加了螺旋结构的变
3、数.承续本课题组以前研究3,本文继续探讨L-型酒石酸衍生物的半螺旋结构的旋光性质,企图了解这类化合物结构和比旋光度的关系,希望能能对分子结构-光学活性关系的了解提出一些信息贡献.1实验部分1.1酒石酸衍射物的合成将L-(+)-酒石酸与乙醇在盐酸的催化下回流24小时4,萃取除去盐酸后,产物经减压蒸馏得到酒石酸二乙酯2(88.5%,140°C/7mmHg).二乙酯2与丙酮在脱水剂原酸酯HC(OEt)3存在下回流,得到高产率的亚异丙基酒石酸二乙酯3(86.4%,125°C/2mmHg).二乙酯3与氨气或甲胺气(氨水或甲胺水溶液滴加入氢氧化钠固体得到)在乙醇溶液中室温反应8小时分别得到白色固体二酰
4、胺4a(95.4%,m.p.138-9°C,1HNMR(CDCl3):d1.49(s,6H),2.87-2.90(d,6H),4.51(s,2H),7.06(s,2H);13CNMR:d25.96,26.07,77.34,112.16,170.13)与二甲酰胺4b(92.6%,m.p.162-4°C,1HNMR(D6-DMSO):d3.33(s,6H),4.43(s,2H),7.39-7.47(d,4H);13CNMR(D6-DMSO):d26.20,77.37,111.50,171.31).将酰胺4溶于四氢呋喃以过量的氢化锂铝还原,可以得到二胺5a(72.2%,1HNMR:d1.42(s
5、,6H),2.87(d,4H),3.79(t,2H))与二甲胺5b(70.5%,1HNMR:d1.40(s,6H),1.98(s,2H),2.46(s,6H),2.73-2.75(d,4H),3.90(t,2H);13CNMR:d27.12,36.60,53.97,78.39,108.74.DEPT:CH3carbons:(2peaks)27.12,36.60;CH2carbons:(1peaks):53.97;CHcarbons:(1peak)78.39).为了提高收率,淬灭氢化锂铝后残渣用乙醚在索氏提取器长时间提取,产物经减压蒸馏纯化得到无色透明液体.酒石酸二酯3在四氢呋喃中以氢化锂铝
6、还原得到二醇6,以减压蒸馏纯化产品(80.7%,b.p.125-6°C/1mmHg,1HNMR:d3.06(s,2H),3.75(m,4H),3.94(t,2H),5.03(s,2H)).1.2光学活性的测量于容量瓶中精确称量化合物1-6的重量,加入适当的溶剂(如DMSO),于25°C测量旋光数值.将所测数值除以浓度,得到比旋光度.以DMSO为溶剂,化合物1,2,3,4a,4b,5a,5b,6的比旋光度([a]D25)分别为=0.29°,3.00°,-45.03°,11.19°,2.14°,-0.52°,-4.92°,-2.95°.2结果与讨论由上面数据的归纳与分析,我们发现下列现象:(1
7、).酒石酸二乙酯2中间两羟基结合为5元环成亚异丙基酒石酸二乙酯3后,比旋光度急剧向左旋偏移,由[a]D25=+3.00°(DMSO)变为[a]D25=-45.03°.在其他溶剂中也呈现相同情形,2与3在DMF中的比旋光度分别为21.80°与-41.66°;纯液体2的比旋光度为8.30°,3在二氯甲烷中为-36.84°.(2).酒石酸1和酯化后的酒石酸二乙酯2旋光方向相同,数值略为增加,由0.29°增为3.00°(于DMS
