<유기물 합성과 광학이성질체의 분리> 바이오 프로젝트 <유기물 합성과 광학이성질체의 분리> 20040755 이민희
1.Title 유기화합물 합성과 광학이성질체의 재결정을 통한 분리. 2. Purpose 간단한 유기 화합물을 합성해보고 광학 이성질체를 재결정을 통해 분리해본다.
2. Theory 거울상 이성질체(enantiomer) 부분 이성질체(diastereomer) Resolution 재결정(Recrystallization)
(1) 거울상 이성질체 ( enantiomer) (S) (R) 4개의 서로 다른 치환기를 갖는다. 서로 거울상 관계 (겹쳐지지 않는다.) 물리, 화학적 성질이 같다. (두 거울상이 혼합물로 존재할 경우 실험적 분리가 불가능하다.)
(2) 부분 이성질체 ( diastereomer) 거울상은 아니지만 겹쳐지지 않는 이성질체 물리, 화학적 성질이 다르다. (서로 다른 화합물이다.)
(3) Resolution ( 라세미 분할 : 거울상 이성질체를 분리하는 방법) RR’(R로 재생) R+ S RR’+SR’ SR’(S로 재생) Seperation technique R’ (실험에서는 재결정법 사용) RR’, SR’을 분리한 뒤, R’을 제거하면 초기의 R, S형태의 분자로 재생시킬 수 있다. 부분 이성질체 혼합물 상태 (분리가능) 거울상 이성질체 혼합물 상태 (분리 불가능)
(4) 재결정 (Recrystallization) 고체를 정제하는 가장 강력한 방법 중의 하나 혼합물에서 정제해서 얻고자 하는 물질과 불순물 간의 온도에 따른 용해도 차이를 이용한 분리방법 * 좋은 용매의 조건 고온과 저온에서의 용질의 용해도 차이가 큰 용매 적절한 용매 선택 고온에서 포화상태로 용해 재결정된 고체를 걸러냄 서서히 냉각
4. 실험 전체 반응 R 형태 이성질체 R + S 라세미 혼합물 RR + RS (부분이성질체 혼합물)
* Mechanism
5. Procedure 1. 플라스크에 반응물을 넣고 30분간 stirring 하여 반응시킨다. 2. 시간에 따라 반응의 진행여부를 TLC를 통해 확인한다. 3. 반응이 끝나면 추출(extraction)을 통해 유기 층 만을 모은다. 4. MgSO4 로 유기 층의 수분을 제거한다. 5. 용매를 evaporation 시킨다. 6. 재결정을 통해 원하는 Product 만을 얻는다.
(1) Setting 질소풍선 반응물, 용매, stirring bar 유기물질의 반응이므로 공기중의 수중기에 의한 방해를 없애기 위해 질소풍선을 이용해서 질소분위기를 유지해주었다.
(2) TLC (Thin layer chromatography) Silica gel Glass 표면이 매우 hydrophilic 하다 * Hydrophilic 한 물질은 표면과의 상호작용이 커서 유기용매를 따라서 이동하는 거리가 짧고, Hydrophobic 한 물질은 유기용매를 따라서 이동하는 거리가 길다. RR 합성됨 RS 합성됨
(3) 재결정 ( Recrystallizaion) 얻은 Product의 상태는 RR+RS 혼합물 상태이다. 재결정법을 통해 RR 형태의 이성질체만 결정으로 얻었다. 용매로 Ethanol사용 (Product:용매=1:5)
6. Data & Result 수득률 계산 ( Phenethylamine을 기준으로 반응이 100% 이루어 진다는 가정 하에 이론 수득량을 계산하였다.)
* H-NMR spectrum 분석
*Column Chromatography Solvent Sand Absorbent Cotton Column 속에 충전된 고체상의 선택적인 흡착력에 의해 각 성분들이 다른 속도로 전개 용매를 따라 관속을 내려간다. (TLC 와 같은 원리) * 일반적으로 유기합성 실험에서 정지상 : 고체 (silica gel) 이동상 : 액체 (유기용매)
* Resolution technique 의 이용 위의 예처럼 반응 생성물이 거울상 이성질체의 혼합물로 이루어질 경우, Resolution을 이용해서 두 이성질체를 분리한다. (생체 내에서 작용하는 분자의 경우 매우 중요한 문제가 될 수 있다.)
* Chiral Drug 의 예 생체는 Chiral 환경! DNA, (L)-아미노산 등 체내에서는 거울상 이성질체를 다르게 인식한다. (1) Aspatham(인공감미료) (s)-이성질체: 설탕의 160배의 단맛 (R)-이성질체 : 쓴맛 (2) Thalidomide(신경안정제) (R)-이성질체는 좋은 약리 활성 (S)-이성질체는 태아기형을 유발 * Thalidomide의 부작용 사례이후 Chiral drug에서 한가지 이성질체만을 얻으려는 연구가 매우 활발해짐.
* Aziridine의 이용 N을 포함하는 Ring의 strain에 의해 고리열림 반응을 통해 생체활성분자 (biologically active molecules) 들을 합성하는데 이용된다. 분자의 입체선택적 합성이 가능하므로 aziridine은 생체분자합성에 있어서 매우 유용한 재료이다.
‘Thalidomide’ enantiomer