术语“ ee” 和 “ de”对于立体异构体组成

术语“ ee” 和 “ de”对于立体异构体组成 术语“ ee” 和 “ de”对于立体异构体 组成 Robert E. Gawley 对映体过量(ee)最初定义为描述对映体组成的一个术语，等于光学纯度。最近，ee值和他的兄弟de值 (非对映体过量)被人不恰当地用来 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示立体选择性。在方程式中ee值被用来描述一些过程，例如动力学拆分，但这些方程式没有必要那么复杂，因为它指的是对映体比，直接反映相对的速率，并非对映体过量。本文介绍了用Ee值来描述对映体组成以及对映体选择性发展过程的历史总结，还有定义阐明立体选择性因子s的新方程，这些新方程展示了动力学拆分与转化率的关系，产物和催化剂与对映体组成的线性关系。本文同时介绍了，一些新图阐明了非线性效应与对映体组成的关系，也讨论说明了Kagan的正非线性效应中的放大指数。本文还举了一个例子废止了ee和de在立体异构体组成和立体选择性作为描述符的使用。 1971年，在一本 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf (Asymmetric Organic Reactions，Prentice Hall: Englewood Cliffs, NJ, 1971.)里，Morrison 和 Mosher创造了“对映体过量(enantiomeric excess)”这个术语，来描述混合物中两种对映体的关系。“假定比旋光度和组成之间存在线性关系，并且没有实验误差，百分比光学纯度(optical purity, OP)等于一种对映体的百分比减去另外一种对映体的百 忽视了百分比组分比，我们就把它指定为百分比对映体过量(% e. e.)”。 成，下面的关系式给出了ee值和光学纯度(OP)的定义: 此处，R和S分别是混合物中两种对映体各自所占的百分数，R+S=1，〔a〕obs和〔a〕max是观察到的样品的比旋光度以及最大比旋光度。值得注意的是， Morrison 和 Mosher明确地说明了比旋光度和对映体组成的等同性，意思就是op=ee。当然，这种假定的ee值和op的相等，在1973年前已经为人所知了，只不过有时用其他名字(例如，对映体纯度)。 ee值的起源。在上世纪60年代晚期，用旋光测定法来衡量对映体的组成很明显存在着严重的限制。在1968年，Krow 和 Hill研究显示(S)-2-甲基-2-乙基琥珀酸1(图1)，对映体组成为:S，92.5%;R，7.5%，(85%ee)，它的比旋光度随着浓度变化而显著变化(图1a)，甚至在更高的浓度时从左旋变为右旋。1969年，Horeau通过测量比旋光度，进一步研究了Krow和Hill观察到的现象，他设定了样品1的浓度和对映体组成。他发现，除了样品1为对映体纯以及外消旋体时，才存在op=ee，其它情况下均不相等，这种线性的偏离后来称为Horeau效应(图1b)。1973年，Yamaguchi 和 Mosher研究显示，通过加入一种非手性杂质苯乙酮，对映体纯苯乙醇的比旋光度可以增大。 因而，光学纯度不适合用来描述对映体组成，必须要有新的术语来毫不含糊地描述某种样品的对映体组成，这个术语不依赖样品的物理性质。对映体过量描述了两种对映体的关系，是能通过测量得到确定的值，因而这个术语是不含糊的。 因此，为了去除上下文中表述的模糊性，自然而然就创造了“%ee”这个术语。然而，如果那么多年来化学家不是依靠旋光度来确定对映体组成，我们会 当然不会。对映体组成和光学纯度联系在一用ee值表示对映体组成的纯度吗, 起是令人遗憾的，这是因为它暗示着杂质是外消旋体而且不是量少的那个对映体。 立体选择性。在20世纪七十年代和八十年代，随着不对称合成方法的发展，某种对映体较多的产物，其组成用ee值来表达，这种使用方法扩展到用ee值来描述立体选择性。这有意义吗,考虑到任何前手性底物(S)的反应，在动力学控制的条件下，会产生对映体产物PR和PS。反应的相对速率决定产物的组成。下式给出了两种产物产生的速率之比(PR/PS) 这里，k1和k2分别是PR和PS产生的速率常数，??G,是两个过程中过渡态能量的差值:??G,=?G R,- ?G R,,此处?G R,和?G R,分别是PR和PS形成的活化自由能。通过这个关系式，很清楚，对映体比率是最适合描述对映体选择性的。 到了20世纪八十年代，随着辅助催化不对称反应方法的发展，又出现一个术语“de(diastereomeric excess，非对映体过量)”。设想是一旦去掉了手性辅基，产物的ee值将等于离析物的de值。在Scheme 1a中给出了一个例子。假定有手性辅基Xc的烯醇物1(Scheme 1a)，被卤代烷烷基化，产生非对映异构体产物S-2和R-2，它们的比率是95:5。如果纯化过程中不有意富集的话，辅基的去除将会产生对映体S-3和R-3，比率和上面相同。然而，有人会问了:通过 用% de来表示2的非对映体组成得到了什么,产物是95%的纯度，而不是90%。S型和R型非对映异构体形成的相对速度是95/5(19/1)，并非90/10(9/1)。当辅基去掉之后，3中有95%的S型产物，剩余是5%的杂质(S型产物)。因而，把%de作为判断的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 或者是用其对选择性以及纯度的陈述，既揭示了de的不足之处，也揭示了ee值不足之处。 当体系中多于一个立体中心时，才有可能用de值来表达选择性或者非对映体的组成。让我们看一下Scheme 1b中烯醇1的醇醛加成反应。产物4有四种可能的非对映异构体。在这个假设的例子中，四种非对映体形成的比例是80/10/7/3，试图吸纳一些术语(例如de)来描述反应空间过程是无意义的，只会相当大地偏离原来的意思。 对映体组成的 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 方法。分析方法例如NMR，特别是手性固定相色谱，使对映体组成的测量很容易，特别是在确定对映体组成时比旋光测定法要精确得多。实际上，旋光测定法很少再用来测定对映体的组成。出现的对映体组成高通量分析方法(包括质谱，红外光谱等)直接测量er(enantiomeric ratio)。通过转变成ee值究竟得到了什么, Ee值的替代物。10多年前，一些科学家讨论了放弃使用ee值的想法。1996年，Kagan问，“对映体混合物的组成有更好的表达方式吗,”他得出结论:“应该鼓励对映体比的使用。” 对映体比(enantiomeric ratio)既可被 (意思就是分母是1的分数)，也可表述为比率(标准化为一表述为一个数q 个百分数，例如，er=98/2)。比较相对速率时优先使用q，例如100/1，1000/1。有时把这个比值标准化为百分数或者分数(Kagan称之为对映体组成)是比较方便的。例如，产物的对映体或者非对映体比率可能在20/80到80/20(R/S)范围内变动。如果不标准化的话，比值q范围应该是0.25到4.0。通常，q的范围是0到?。若q定义为R/S，如果R?S，则1?q??;但是如果S?R，则0?q?1。换句话说，如果是选择性地产生R型对映体，q的范围是1?q??，反之，如果是选择性地产生S型对映体，q的范围是0?q?1。在这个例子中，有一个50/50的镜像点，表达成百分数更可取。如果比较文献中报道的ee值的话，把er表示成百分数或者摩尔分数也很方便。 数学处理。其他一些科学家展示，在有不同对映异构体组成的混合样品时，标准化的对映体组成(表达为摩尔分数R/(R+S))与ee值一样方便使用，在动力学热力学拆分中也很适合用来衡量选择性时。在衡量温度对选择性的影响时，在线形自由能关系式中相对速率的比较时，以及在展示非线性行为催化反应放大指数的衡量中，数值q更适用(往下看)。 Ee值常用来推导描述动力学拆分的方程式，以及单体纯手性催化剂和对映选择性之间的线性关系。据我们所知，没有出版过使用er推导的等价方程。下面，在描述这些过程的新方程式中使用对映体组成的标准化分数，不需要依靠用ee值来表达对映体组成以及选择性。 动力学拆分。应用双重不对称诱导(Double asymmetric induction)原理，用手性试剂、催化剂或者酶与外消旋体中的一个对映体通过选择性反应来获得拆分是可能的。按照通常的反应以及动力学特点，这个反应很容易理解，Figure 2已经阐明。一对对映体底物，在反应的时间尺度内SS和SR不能相互转化(意即，kent=0，或者ks，，kent)，以不同的速率与手性试剂R*反应，或者在手性催化剂存在下与非手性试剂R反应，就会导致kR?kS。如果kR，kS，底物中R型的对映体(SR)会消耗得比SS快，留下SS富集的未反应底物。 两种异构体相对速率的比值被称为选择性因子s: s=kR/kS (4) 通过比较未反应底物对映体组成的转化百分率函数来衡量动力学拆分。 例如，如果kR，kS，人们衡量%Ss与转化率。如果人们用外消旋体(在t=t0时，S0S= S0R=0.5)开始动力学拆分。如果在时间t，转化率为0，C，1，那么在时间t， SR+SS+C=1 (5) 移项得到， SR=1-C- SS，SS=1-C- SR (6) 如果SR和SS的消耗是与[S]相关的一级或者准一级反应，那么 Kagan使用这些方程式以及ee值的定义，推导出选择性因子与C和ee值相关的关系式如下: 然而，式7的积分以及用式6取代显示立体选择性因子s更易于而且能更简单地表示为: 如果反应是对底物的一级反应，或者是对R*的任何级反应，或者是在手性催化剂存在下对非手性试剂R的任何级反应，上面这个关系式(在各种情况下)都是适用的。 1975年，Horeau研究显示，通过动力学拆分制备一些手性纯的样品是可能的，用外消旋体或者某个对映体富集的底物来开始制备，使用选择性因子s来计算必须的转化率C，为了获得想要的ee值，使用下式计算: 此处，ee0是当t=0时底物S的ee值。 然而，这个关系可可以更简单地表达为: 此处，SS和SR分别是拆分后未反应的对映体所占的分数，S0S和S0R是在t0时它们所占的分数。 解方程11求解C，得到: 这里，获得符合需要的对映体比所必需的转化率仍然是C，s是选择性因子。例如，s=5.0时的动力学拆分可用来富集样品的某种异构体，通过进行拆分达到50.1%的转化率，可以使样品的对映体比从90/10增加到99/1: 如果是从外消旋体(50/50 er)开始反应，式12简化为: 如果选择性因子是5.0，通过拆分使转化率达到84.0%，外消旋体可以富集，达到99/1的对映体比: 为了表示这些原理，Sharpless在几种不同的s值下，划出了ee值和转化率之间的函数图。Figure 3划出了三种不同的s值下，对映体纯度转化率之间的模拟关系图，这次使用式9。 并非对映体纯的催化剂和试剂条件下。为了衡量和评价不对称催化，人们必须从四个方向考虑:过渡态集合的x，y，z方向，以及催化反应的动力学。对于只有一个手性配体的手性金属催化剂(ML)，假定R型对映体配体(LR)主要产生R型对映体产物(PR)，催化剂是单体，立体选择性步骤过渡态中只有一个催化剂分子。反应示意图如图4a所示:kR和kS分别是与催化剂的R型和S型对映体反应的速率常数。当手性配体是对映体纯，反应的选择性反映在产物的对映体组成中。这可用ee0或者PR0(R产物所占的分数)来表达。在上述这些条件下，Kagan的研究显示，产物的ee值是配体ee值的线性函数: 如图4b所示。这条直线的斜率是ee0，y的截距是原点。然而，这个图(指图4b)确实只是可能位置的局部图。如果配体的S型对映体过量，ee值由式1定义，更完整的位置如Figure 4c所示，此处-1?q?1。 Figure 4c中的线性函数可重划为Figure 5，此处，PR0是产物的R型对映体所占的分数(当R配体是对映体纯时)。由于PR+PS=1，并且由于当LR=0时PR=P S 0，直线的斜率是(PR0- P S 0)，而且y截距是P S 0。那么，它们遵循下面的关系式: 此处，LR表示配体的R型对映体所占的分数。 式15的推导以及Figure 4a和5都是假设由金属-配体型配合物来进行催化，但是，同样的关系对有机催化剂也是成立的。在各种情况下，当至少一个配体或者催化剂参与到立体差异性步骤中，纯手性和异手性配体(或者催化剂)的组合是可能的，并且经常发现它们偏离线性关系。 非线性效应。1976年，Wynberg和Feringa的研究显示，有对映体混合物 Kagan和他的同事证明了由手性催参与化学过程确实会有一些后果。10年后， 化剂介导的三个反应中，Wynberg原理怎么能导致非线性效应(偏离Figure 5所示的线性关系)。Figure 6a划出了两种由Kagan和Mikami定义的非线性效应图示。当要划出产物的ee值与配体的ee值之间的关系图时，式12预计它是直线，这条直线就是Figure 6a中的点划线。如果产物的ee值大于催化剂的ee值，显示的现象是正的非线性效应(+NLE)。相反，如果产物的ee值小于催化剂的ee值，由式14预计，应该是负的非线性效应(-NLE)。Kagan已经阐明了在把总的对映体组成考虑在内时正的非线性效应的表现(Figure 6b)。在 Figure 6c中图示了负的非线性效应。使用LR和PR来表示的非线性效应图表面上类似，但是其线性关系有着更陡的斜率而且更显著地偏离非线性效应(Figure 6d-f)。 正非线性效应的放大指数I，定义如下: 此处，qobserved是实验中观察到的产物对映体比，qlinear是按照式15预测的遵循线性关系的对映体比。Kagan研究显示，划出放大指数与配体(或者催化剂)对映体组成之间的函数关系图提供了一个有用的图工具，用这个工具可以用来解释非线性效应。Figure 7图示了Noyori做的二乙基锌反应中LR与放大指数之间的函数关系。当催化剂的er值大约是60/40时，放大指数最大。 后记 1971年，从光学纯度(op)转变到对映体组成(不依靠物理性质)的表达，有一些改善的原因。采用对映体过量(ee值)是因为在很多情况下，ee=op，在确定对映体组成时，旋光测定法实际上是一种被排除的方法。在这其间的一些年里，分光光度法和层析法取代了旋光测定法而成为确定对映体组成的主要方法，于是，用ee表达对映体组成就消失了。反应中的立体选择性可以通过产物的比例来反映。在动力学控制下，反应的相对速率决定产物的比例。在热力 )直接反映相对速率学控制下，平衡常数决定产物比例。产物比例(er或者de 和平衡常数，是立体选择性最好的描述符，而并非“产物过量”(ee或者de)。作为立体选择性的表达方式，ee和de很明显不适合。描述动力学拆分的方程式中不必要那么复杂使用ee，它(指ee)是19世纪人为 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 的，现在很少用在对映体组成的确定中。总之，作者建议不再使用ee和de，赞同在立体异构 ，还有q。对有机化学老师来说，许多参考体组成和立体选择性中使用er和dr 书不提及对映体组成(ee和er)的概念可能会对他们有益。 致谢 这项工作由国家健康研究所支持，同时向石油研究基金的捐助者表示感谢，作者向Peter Beak和Dieter Seebach表示感谢。