Analytische Methoden zum Nachweis der Reinheit von Enantiomeren und Diastereomeren

40 Pages·2007·1.11 MB·German

Analytische Methoden zum Nachweis der Reinheit
von Enantiomeren und Diastereomeren :
• durch Polarimetrie
• durch NMR-Spektroskopie
- NMR-Spektroskopie mit chiralen shift-Reagenzien
- NMR-Spektroskopie diastereomerer Derivate
• durch Gaschromatographie (GC)
- GC an chiralen Phasen
- GC diastereomerer Derivate
• durch Hochdruckflüssigchromatographie
- HPLC an chiralen Phasen
- HPLC diastereomerer Derivate
• durch Kapillarelektrophorese (CE)
299
E. Urban
Enantiomerenüberschuß:
Die Reinheit chiraler Verbindungen und die Selektivität asymmetrischer
Synthesen wird durch die Angabe des Enantiomerneüberschuß (% ee)
charakterisiert.
[E - E ]
1 2
% ee = x 100
[E + E ]
1 2
% ee = Enantiomerenüberschuß in %
E > E
1 2
E = Enantiomer 1
1
E = Enantiomer 2
2
% ee = 0% Racemat
% ee = 100% reines Enantiomer E1
300
E. Urban
Nachweis der Enantiomerenreinheit durch Polarimetrie
Definition:
Polarimetrie nennt man die Messung der Drehung der Polarisationsebene des
linear polarisierten Lichts durch optisch aktive Substanzen.
Unter optischer Aktivität versteht man die Eigenschaft verschiedener Stoffe,
bei Durchstrahlung mit linear polarisiertes Licht, dessen Ebene um einen
gewissen Winkel α zu drehen.
circular polarisiertes Licht linear polarisiertes Licht
301
E. Urban
Herstellung von polarisiertem Licht:
Zur Herstellung von polarisiertem Licht wird ein Nicol‘sche Prisma verwendet.
Das Nicol‘sche Prisma kann aber ebenso als Analysator zur Untersuchung von
polarisiertem Licht verwendet werden, da es nur Licht einer bestimmten Polarisations-
richtung durchläßt.
Nicol'sches Prisma
Calciumcarbonat (= Kalkspat)
68°
circular linear
polarisiertes polarisiertes
Licht Licht
Canada-Balsam
302
E. Urban
Aufbau eines Polarimeters:
303
E. Urban
Meßergebnis:
Auf diese Weise kann man nicht nur ermitteln, daß eine Substanz optisch aktiv
ist und in welche Richtung die Drehung erfolgt, sondern man kann auch den
Drehwinkel messen. Diese entspricht einfach der Gradzahl um den man den
Analysator drehen muß, damit er wieder mit der Schwingungsebene korreliert.
α
Drehwert von Flüssigkeiten
20
[α] =
.
D (d = Dichte in g/ml)
l d
α
Drehwert von Lösungen
20
[α] =
.
D (c Konzentration in g/ml)
l c
304
E. Urban
Anwendung der Polarimetrie:
• zur Gehaltsbestimmung von Verbindungen mit bekannter spezifischer Drehung
• zur Identitäts und Reinheitsprüfung
• zur Bestimmung der optischen Reinheit eines Enantiomerengemisches
• zur Bestimmung der Absolutkonfiguration (Vorzeichen des Drehwertes)
Nachteile der Methode:
• hoher Probenbedarf
• spezifische Drehung (= Drehwert) mancher chiraler Stoffe sehr gering
• Meßgenauigkeit hängt von vielen Faktoren an (Temperatur, Lösungsmittel,
pH, Verunreinigungen,... )
305
E. Urban
Enantiomerenüberschußbestimmung durch Polarimetrie:
Bei enantiomer angereicherten Proben wird der Drehwinkel
vom Enantiomerenüberschuß bestimmt und zum Drehwinkel
einer enenatiomerenreinen Probe in Beziehung gesetzt .
[α]
% ee = x 100
[α]
max
% ee = Enantiomerenüberschuß in %
Beispiel: 99% ee bedeutet 99.0% (R) + 1.0% (R+S)
= 99,5% (R) + 0,5% (S)
306
E. Urban
Präzision von polarimetrischen Messungen:
Die Einfachheit der Messung täuscht eine hohe Präzision vor
(" man kann da doch nichts falsch machen")
Beispiel: 1-Phenyl-ethan-1,2-diol
20
[α] = -52,2 (c=0,77 in MeOH)

D
• Ablesung am Polarimeter: α = 0.407 (∆α = 0.005)
• Zelllänge: l = 1 dm (∆l = 0.001 dm)
• Einwaage: m = 0,0770 g (∆m = 0.0001 g)
• Volumen des Lösungsmittels: V = 10.00 ml (∆V = 0.10 ml)
20
Fehler: [α] = -52,2 ± 0,84 (c= 0.77 in MeOH)

D
Fehler: 1.6% ! daher ee-Angaben aufgrund der Drehwertmesung
in diesem Beispiel nur bis Maximal 97% ee sinnvoll !
307
E. Urban
Einfluß desWassergehalt des Lösungsmittels:
308
E. Urban