【Original】如何测定手性化合物的光学纯度(一)

【Original】如何测定手性化合物的光学纯度(一)

若是消旋体,两个异构体的量刚好相等,表现出来的却是无光学活性.同样,如果一个对映体的量超过了另一个,该手性化合物就有可能显示出光学活性.测定手性分子各对映异构体的组成（相对含量）,对于开展不对称催化、手性药物合成等方面的研究具有十分重要的意义.对映体的纯度是手性质控的重要指标,可以通过测定旋光度/比旋度来反映对映体的光学纯度.
什么是光学纯度?光学纯度（optical purity）是衡量旋光性样品中一个对映体超过另一个对映体的量的量度.若一个纯的光学活性物质是100％的一种对映异构体,那么一个外消旋体的光学纯度则为0.如某旋光性样品是由一个对映体R-和S-异构体组成,R-异构体含量为30％,S-异构体的含量为70％,其光学纯度则为40％.样品中有多余40％的S-异构体,而样品中有60％是外消旋体.
如何测量旋光度?可以用旋光仪来测定旋光性物质的旋光度和旋光方向.旋光仪主要由一个钠光源、两个尼科尔棱镜和一个盛有测试样品的盛液管组成(见图2.28).普通光先经过一个固定不动的棱镜(起偏镜)变成偏振光,然后通过盛液管、再由一个可转动的棱镜(检偏镜)来检验偏振光的振动方向和旋转角度.若使偏振光振动平面向右旋转,则称右旋；若使偏振光振动平面向左旋转,则称左旋.
1.JPG光活性物质的旋光度与其浓度、测试温度、光波波长等因素密切相关.但是,在一定条件下,每一种光活性物质的旋光度为一常数,用比旋光度[α]表示：
2.jpg其中,α为旋光仪测试值；c为样品溶液浓度,以lmL溶液所含样品克数表示；l为盛液管长度,单位为dm；λ为光源波长,通常采用钠光源,以D表示；t为测试温度.如果被测样品为液体,可直接测定而不需配成溶液.求算比旋光度时,只要将其相对密度值(d)代替上式中的浓度值(c)即可：
3.jpg除了比旋光度外,还可用光学纯度、左旋和右旋对映体的百分含量以及对映体过量值(Enantiomer Excess,缩写为e．e．)等来反映光活性物质的纯度.
若设S为旋光异构体混合物中的主要异构体含量,R为其对映异构体含量,则对映体过量e．e．值用下式计算：
4.jpg若设(-)对映体光学纯度为X%,则
5.jpg光学纯度(P)定义为：实测产物比旋光度与光学纯标准对照品的比旋光度之比
6.jpg例如,已知样品(S)-(-)-2-甲基丁醇的相对密度 =0.8,在20 cm长的盛液管中,其旋光测定值为-8.10,且其标样 =-5.8(纯),则有：
7.jpg使用旋光仪测定手性分子对映体组成是一种传统和常规的方法,其突出特点在于：
1.操作简便快捷,方法通用性好,可快速反映化合物对映体纯度.
2.结合文献资料,对于确定化合物R- or S-构型简洁有效,经济实惠而不可缺少.
3.对映体杂质,特别是某些大比旋光度杂质往往能显著影响旋光度的测定结果.在测定方法一致的情况下,这是判断药物纯度、监测不对称合成反应（原料与产物的旋光度差别较大或者方向相反的情况下）的一个直观而有效的方法.比旋光度法也有其先天的局限性：
1.对多手性中心化合物的光学纯度尚无法十分准确地测定.
2.旋光度的测量或光学纯度的测定受到诸多因素的影响,如偏振光波长及溶剂、溶液的浓度、温度等,最重要的是,测量值会受到具有大比旋值的杂质的显著影响（成也萧何,败也萧何!）；
3.受溶剂影响：化合物残留溶剂种类和含量的不同,或者用于测量的溶剂种类不同,有可能对测定结果产生明显影响；同一旋光性物质用不同溶剂、不同pH测定时,由于缔合、溶剂化和解离情况不同而使比旋度变化,甚至改变旋光方向.
4.需要相对多的样品量(对于小分子化合物,需用量约20mg）,同时化合物的旋光值必须足够大以获得可靠的数值.旋光测定注意事项：
由于旋光仪的测量受到上述诸多因素影响,因此测定时要求：
1、 被测样品要尽量处理干净——脱盐、除溶剂、排除具有较大旋光度杂质存在的可能.
2、 被测样品需严格称量,定量溶解,尽量获得纯的产物做对照.
3、 测量时室内温度尽量保持恒定.特别提醒,用旋光法测定的对映体纯度应由另外一种独立的方法加以确认.手性色谱法测定对映体过量值已经被实践所证实为最可靠的方法.关于手性色谱法测定e.e.值的攻略,下次详细讲解.哈哈o(∩_∩)o…哈哈