Хиральность молекул. Определение абсолютной структуры. Методы кристаллоструктурных исследований

Методы кристаллоструктурных исследований
Хиральность молекул. Определение
абсолютной структуры.
План занятия
1. Хиральность молекул и определение абсолютной структуры.
2. Примеры определения абсолютной структуры.
3. Подготовка CIF для одного из примеров.
Хиральность
Хиральность (от греческого ceir - рука) – свойство объекта быть
несовместимым со своим зеркальным отражением любой комбинацией
вращений и перемещений в трёхмерном пространстве.
Соотношение в природе 20000:1 !
Различная активность хиральных
соединений: упоминаемые примеры
S(+)-карвон – запах тмина и укропа
R(-)-карвон – запах мяты
(S)-талидомид – тератогенный
(R)-талидомид – седативный
Рацемизация происходит в
физиологических условиях!
~10000 жертв
… менее упоминаемые примеры
D-амфетамин – стимулятор ЦНС
L-амфетамин – стимулятор ПНС
D-первитин – стимулятор ЦНС
L- первитин – стимулятор ПНС
L-меторфан – опиоид-анальгетик
D-меторфан – диссоциативное
средство для облегчения кашля.
Методы определения абсолютной структуры
Методы определения абсолютной структуры
Определение абсолютной структуры – величина
аномального рассеяния
Ag-Ka = 0.55000 Å
Mo-Ka = 0.71073 Å
Cu-Ka = 1.54178 Å
Cr-Ka = 2.28962 Å
и
зависят от типа атомов
и длины волны
Ag Ka
Δf ′
Mo Ka
Δf ″
Δf ′
Cu Ka
Δf ″
Δf ′
Cr Ka
Δf ″
Δf ′
Δf ″
B
0.000
0.000
0.000
0.001
0.008
0.004
0.018
0.009
C
0.000
0.001
0.002
0.002
0.017
0.009
0.035
0.021
N
0.001
0.002
0.004
0.003
0.029
0.018
0.059
0.042
O
0.003
0.004
0.008
0.006
0.047
0.032
0.090
0.073
F
0.006
0.006
0.014
0.010
0.069
0.053
0.129
0.119
P
0.055
0.058
0.090
0.095
0.283
0.432
0.377
0.900
S
0.068
0.076
0.110
0.124
0.319
0.557
0.364
1.142
Cl
0.084
0.099
0.132
0.159
0.348
0.702
0.335
1.423
Br
0.090
1.643
-0.374
2.456
-0.767
1.283
-0.198
2.563
I
-1.144
1.187
-0.726
1.182
-0.579
6.835
-5.852
12.85
Методы определения абсолютной структуры
Bijvoet method (J.M. Bijvoet, 1951)
J.M. Bijvoet, A.F. Peerdeman, A.J. van Bommel; Nature 168 (1951) 271273
Flack parameter (H.D. Flack, 1983)
H.D. Flack; Acta Crystallogr. A39 (1983) 876-881
H.D. Flack, G. Bernardinelli; J. Appl. Cryst. 33 (2000) 1143-1148
Q-value method (S. Parsons, 2004)
Simon Parsons & Howard Flack
Precise Absolute Structure Determinations for Light Atom Structures ECM,
Budapest, 2004
Invariom method (B. Dittrich, 2006)
B. Dittrich, M. Strümpel, T. Koritsánszky, M. Schäfer, M. A. Spackman.
Acta Crystallogr. A62 (2006), 217-223.
Bayesian statistics (Hooft & Spek, 2007)
Rob W.W. Hooft, Leo Straver & Anthony L. Spek
R.W.W. Hooft, L. H. Straver, A. L. Spek; J. Appl. Cryst. 41 (2008) 96-103
Flack x parameter –определение и смысл
Дифракционная картина рассматривается как от двойника, состоящего
из одного кристалла «нормальной» структуры и второго кристалла
инвертированной структуры. Параметр x вводится как дополнительный
уточняемый параметр следующей формулой:
н
и
н
и
н
и
То есть x это доля инвертированной структуры.
x=0
«нормальная» структура
x=1
инвертированная структура
Очень важно обращать внимание на стандартное отклонение параметра x:
Энантиомеры считаются хорошо различимыми при σ(x) < 0.04
Энантиомеры считаются приемлемо различимыми при σ(x) < 0.10
Flack x parameter –определение и смысл
H.D. Flack & G. Bernardinelli J.
Appl. Cryst., 33,(2000) 1143.
Запись в CIF
_chemical_absolute_configuration
rm - Absolute configuration established by the structure determination of a
compound containing a chiral reference molecule of known absolute
configuration.
ad - Absolute configuration established by anomalous-dispersion effects in
diffraction measurements on the crystal.
rmad - Absolute configuration established by the structure determination of a
compound containing a chiral reference molecule of known absolute
configuration and confirmed by anomalous-dispersion effects in
diffraction measurements on the crystal.
syn - Absolute configuration has not been established by anomalous-dispersion
effects in diffraction measurements on the crystal. The enantiomer has been
assigned by reference to an unchanging chiral centre in the synthetic
procedure.
unk - Absolute configuration is unknown, there being no firm chemical evidence
for its assignment to hand and it having not been established by
anomalous-dispersion effects in diffraction measurements on the crystal. An
arbitrary choice of enantiomer has been made.
. - Inapplicable.
Пример 1
Цистеин
C3H7NO2S
Пример 2
H
CH3
CH3
NH2
NH2
NH2
H3C
NH2
H
H3COOC
CH3
C23H38N2O2
Mol. Wt.: 374,56
C, 73.75; H, 10.23; N, 7.48; O, 8.54
H3COOC