Determinación estructural Qué queremos saber? 1- Composición (Fórmula molecular) ( C 15 22 3 ) Masas, 13 C-RMN + DEPT +IR 2- Constitución (Conectividad) 1 -RMN, 13 C-RMN + DEPT, CSY, /C, /C larga dist. trans 3- Configuración (Estereoquímica relativa) NE (noediff, RESY) cis trans cis 4- Configuración (Estereoquímica absoluta) 5- Conformación 1
Determinación estructural Qué queremos saber? trans 3- Configuración (Estereoquímica relativa) NE (noediff, RESY) cis trans cis 5- Conformación 2
3- Configuración (Estereoquímica relativa) Qué más podemos hacer? Se observó que distintos disolventes pueden crean ambientes distintos en diferentes partes de una molécula. S CDCl 3 C 6 D 6 3
Esto ocurre principalmente con disolventes que tienen electrones π. Se denomina ASIS (Aromatic Solvent Induced Shift) y se debe a que las partes polares de una molécula se asocian más fuertemente con disolventes aromáticos, creando un ambiente diferente (anisotropía) Se calcula restando el valor de desplazamiento químico de una señal en un disolvente no aromático del que tienen en uno aromático. δ = δ AS δ S AS = disolvente aromático, S = disolvente no aromático El punto importante es que aquellos grupos cercanos al centro rico en electrones de la molécula experimentarán el apantallamiento (o desapantallamiento) con más fuerza que los que están lejos. 4
Caso de estudio Cl g Cl 1 5 6 + + Tetrahedron 1996, 52, 11827 5
Mecanismo + + Cl + + Problema: Estereoquímica relativa en la unión de los anillos 6
Solución: Esta estereoquímica es conocida Luego para el protón, las posibilidades son: NE ó 7
Pero para el carbono portador del, qué se puede hacer? Existen dos posibilidades con 6 : ó ASIS Y cuatro con 1, (en realidad dos, cis o trans): ASIS ó ó ASIS 8
Luego las distintas posibilidades serían: NE 1-6 : SI NE 1-6 : SI ASIS 1 : SI ASIS 6 : SI ASIS 1 : N ASIS 6 : N NE 1-6 : N NE 1-6 : N ASIS 1 : N ASIS 6 : SI ASIS 1 : SI ASIS 6 : N 9
Resultados experimentales: + + A B C Cl Roesy 1 / 6 δ 1 6 A SI 0.03-0.09 Disolventes: CDCl 3 y C 5 5 N B SI 0.0-0.11 C N -0.23-0.15 Cl 10
Extendiendo la idea: Si se añade un compuesto que se enlace de forma no covalente a los puntos ricos en electrones de la molécula, se podría cuantificar el efecto. Se ha encontrado que los complejos de lantánidos son eficientes en este papel, principalmente el europio, en lo que se conoce como estudios LIS (Lanthanid induced shifts) Se ha desarrollado una ecuación (Ecuación de McConnel-Robertson) que da los parámetros geométricos que afectan a esta interacción Eu Φ R R' νi ν i = K 2 3cos Φ r 3 i i 1 r i Es importante observar la dependencia de la variación del desplazamiento químico ( ν) con la distancia (r) 11
Los complejos más empleados son: Eu(fod) 3 Tris (6,6,7,7,8,8,8-heptafluoro-2,2-dimetil- 3,5-octanodionato) de europio F 3 C F 2 C F 2 C Eu 3 Eu(hfc) 3 Tris [3-(heptafluoropropylhydroxymetilene)- d-canforato] de europio C 3 F 7 3 Eu 12
Se trabaja añadiendo una pequeña cantidad (pesada) al tubo de resonancia conteniendo el compuesto en estudio a una concentración conocida. Se permite que se llegue a un equilibrio y se registra el espectro. Se añaden cantidades sucesivas y se opera igual. Para realizar el análisis, se mide el desplazamiento de cada señal y se representa ese desplazamiento químico frente a la concentración de sal de europio. Sale una recta cuya pendiente nos indica el grado de afectación de la señal (grado de proximidad al grupo rico en electrones). Ejemplo con dibutiléter 13
tra utilidad de los desplazamientos inducidos por lantánidos está en la clarificación de espectros cpmplejos, sacando parte de las señales de las zonas de solapamiento. Ejemplo: 2β-androstanol. Espectro normal (CDCl 3 ) y encima, espectro más una sal de europio 14
Si la sal de europio es quiral, la interacción será diferente con cada uno de los enantiómeros de la molécula en estudio, por lo que se puede aplicar para estudiar excesos enantioméricos. Con Eu(fod) 3, (no quiral) Con Eu(facam) 3, (quiral) 15
Estos estudios sirven además para obtener información acerca de la conformación de moléculas flexibles. Por ejemplo, en estudios empleando Eu(fod) 3 : Mn 2 NaB 4 TsCl TsCl 16
Una extensión a estos métodos consiste en hacer el enlace entre la molécula en estudio y el reactivo usado en el estudio de forma covalente. Por ejemplo, para determinar el exceso enantiomérico de un compuesto quiral, se puede hacer un derivado con otra molécula quiral de alta pureza enantiomérica. El resultado será una mezcla de diastereoisómeros que se pueden distinguir facilmente. M(R) + M(S) (Enantiómeros en distinta proporción) P(S) (Reactivo quiral, un enantiómero) M(R)-P(S) + M(S)-P(S) (Diastereoisómeros) ay una serie de compuestos quirales que permiten hacer estos derivados de forma eficiente que se denominan compuestos de derivatización quiral y son comerciales. 17
Se observó además que la modificación de las señales de 1 -RMN de cada enantiómero era diferente, pero dependía de la configuración absoluta del centro quiral cercano a donde se produce la derivativación. Por ejemplo, 2-pentanol enantiomericamente puro pero de configuración desconocida se hace reaccionar por separado con los dos enantiómeros de un ácido quiral (metoxifenil acético MPA). Del desplazamiento de las señales en cada caso se puede deducir la configuración absoluta del alcohol. (Método de Mosher). 18
El método se basa en que una vez formado el enlace covalente (en este caso un éster), la conformación preferida hará que el grupo fenilo ejerza influencia sobre los grupos cercanos (anisotropía). R-MPA S-MPA 19
Se calcula la diferencia de desplazamiento en el éster de R y S MPA y se observa como el desplazamiento de los protones a un lado del hidroxilo aumenta y el de los del otro lado disminuye. De aquí se deduce la configuración absoluta. 20
También es posible hacerlo con solo un derivado y variaciones en la temperatura: 21
Existen hoy en día varios compuestos comerciales para derivatizar alcoholes primarios, secundarios, aminas y otros grupos funcionales. Algunos ejemplos muy usados para alcoholes son: El más utilizado (aunque no el mejor) es el MTPA o reactivo de Mosher. 22