Deuteration

Deutereret dimethylsulfoxid (DMSO- d6 )

Deuterium (også kendt som deuteriummærkning ) er en teknik til mærkning af molekyler , hvor nogle eller alle hydrogenatomer i et molekyle erstattes af deuteriumatomer , hvilket betyder, at molekylernes kemiske egenskaber praktisk talt er uændrede, men de fysiske er. Disse forskelle bruges derefter specifikt til at studere molekyler. Deuteration er den mest almindelige anvendelse af isotopmærkning .

Deuterationsteknikker

Hydrogen-deuterium udveksling

Den enkleste metode til udveksling af hydrogenatomer med deuteriumatomer er at tilsætte sure forbindelser, såsom alkoholer , amider , carboxylsyrer , phenoler eller aminer med et stort overskud af en simpel forbindelse med sure deuteriumatomer, såsom f.eks. B. deuteriumoxid (D 2 O) eller D4 methanol . I henhold til loven om masseaktion forskydes ligevægten til siden af ​​den ønskede deutererede forbindelse. Som regel anvendes denne teknik kun til introduktion af deutererede heteroatomer for at bestemme antallet af udskiftelige funktionelle grupper ved hjælp af NMR-spektroskopi eller massespektrometri; Det bruges også til strukturopklaring af ukendte eller syntetiserede nye forbindelser.

Målrettet deprotonering

En anden mulighed for deuterering er målrettet deprotonering af organiske forbindelser. Da kulstof-hydrogenbinding normalt kun er svagt sur, skal der anvendes stærke baser her. Aldehyder , ketoner og carboxylsyreestere kan deprotoneres i a-stillingen til enolationen . Hvis disse omsættes med en deuteriumholdig sur forbindelse, såsom deuteriumoxid eller D4- methanol , opnås de tilsvarende a-deutererede carbonylforbindelser. Disse er ikke isotopstabile i protiske opløsningsmidler, da isotopen udveksles via en tautomerisme . Man kan dog bruge denne type deuteration til at få spor til angrebets retning af en elektrofil på enolationen af ​​en prochiral carbonylforbindelse.

Kemisk syntese

Da en carbon-hydrogenbinding generelt ikke er særlig sur, skal der ofte udarbejdes en syntetisk vej til den målrettede produktion af deutererede forbindelser.

Aflytning af organometalliske forbindelser, såsom Grignard-forbindelser eller lithium-organiske forbindelser med deuteriumoxid, er af særlig betydning for enkel deuterering af molekyler . Dette metalliseret mellemprodukt kan let fremstilles enten fra organiske halogenforbindelser ved omsætning med den metalliske alkali- eller jordalkali- element.

En anden måde er den katalytiske hydrogenering af carbon-carbon flerbindinger med D 2 eller reduktion af carbon-heteroatom dobbeltbindinger med komplekse deutererede hydrider, såsom. B. med lithiumaluminiumdeuterid eller natriumbordeuterid.

Specielt med per-deutererede forbindelser såsom benzen-d6 , methanol-d4, men også produkter i stor skala, såsom deuterochloroform , kræves der dog specielle synteser.

litteratur