Кристаллохимия и фазовые равновесия в хиральных системах с эквимолярными и неэквимолярными дискретными соединениями: на примере яблочной кислоты, валина и изолейцина тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.05, кандидат наук Исаков, Антон Игоревич

• Исаков, Антон Игоревич
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Исаков, Антон Игоревич

Оглавление

Введение

1. Основные представления о кристаллохимии и минералогии хиральных веществ (обзор литературы)

1.1. Кристаллохимические особенности молекулярных кристаллов

1.2. Упаковка молекул в кристаллической структуре

1.2.1. Геометрический подход к описанию упаковки молекул

1.2.2. Негеометрический подход к описанию упаковки молекул

1.3. Полиморфизм

1.3.1. Определения

1.3.2. Распространенность

1.3.3. Номенклатура

1.4. Изоморфизм

1.5. Органические соединения и органические минералы в геологической обстановке

1.5.1. Рассеянное органическое вещество

1.5.2. Органические минералы

1.6. Основные черты строения органических веществ с хиральными молекулами

1.6.1. Важнейшие понятия

1.6.2. Упаковка молекул в кристаллах энантиомеров и рацематов

1.6.3. Бинарные системы энантиомеров одного соединения

1.6.4. Бинарные системы энантиомеров разных веществ

1.7. Энантиомерные вещества в природе

2. Объекты и методы исследования

2.1. Объекты исследования (реактивы)

2.2. Методы синтеза

2.2.1. Образцы яблочной кислоты

2.2.2. Образцы £-валина и £-изолейцина и их смесей

2.3. Методы исследования

3. Объекты исследования - типичные примеры энантиомерных систем с эквимолярными и неэквимолярными дискретными соединениями

3.1. Система S- и R-энантиомеров одного соединения: яблочная кислота

3.2. Система энантиомеров разных соединений: L-валин — L-изолейцин

4. Система энантиомеров одного соединения: S- и R-яблочная кислота (результаты исследования и их обсуждение)

4.1. Рентгенографическая характеристика дискретных фаз, формирующихся в системе S-яблочная кислота — R-яблочная кислота

4.1.1. Анализ справочных рентгенографических данных

4.1.2. Дискретные соединения, формирующиеся в системе S-яблочная кислота — R-яблочная кислота, по данным рентгенографии

4.2. Дискретные фазы в системе энантиомеров яблочной кислоты по данным оптической микроскопии, атомно-силовой микроскопии (AFM) и сканирующей электронной микроскопии (SEM)

4.3. Фазовые отношения в системе энантиомеров яблочной кислоты по данным дифференциальной сканирующей калориметрии (DSC)

4.3.1. Литературные данные

4.3.2. Результаты наших исследований

4.4. Дискретные фазы в системе энантиомеров яблочной кислоты по данным инфракрасной спектроскопии (IR)

4.4.1. Литературные данные

4.4.2. Результаты наших исследований

4.5. Дискретные фазы в системе энантиомеров яблочной кислоты по данным термомикроскопии (HSM)

4.6. Полиморфное разнообразие дискретных соединений как следствие условий их кристаллизации

4.6.1. S-энантиомер

4.6.2. RS-рацемат

4.6.3. Дискретные неэквимолярные соединения типа S3R и 3S1R

4.6.4. Основные результаты

4.7. Кристаллическая структура соединения S3R

4.8. Термические деформации и полиморфные превращения дискретных соединений яблочной кислоты

4.8.1. ^-энантиомер

4.8.2. Эквимолярные дискретные соединения

4.8.3. Неэквимолярные дискретные соединения

4.8.4. Обсуждение результатов

4.9. Изоморфизм в системе энантиомеров яблочной кислоты

4.9.1. Фазовые взаимоотношения в бинарной системе яблочной кислоты: RSTI — R

4.9.2. Обсуждение результатов

5. Система энантиомеров разных соединений: L-валин — L-изолейцин (результаты исследования и их обсуждение)

5.1. Рентгенографическая характеристика дискретных фаз в системе L-валин — L-изолейцин

5.1.1. Рентгенографическая характеристика компонентов системы

5.1.2. Рентгенографическая характеристика неэквимолярного дискретного соединения V2I

5.2. Кристаллическая структура неэквимолярного соединения V2I

5.3. Термические деформации дискретных фаз в системе

5.4. Пределы твердых растворов в системе L-валин — L-изолейцин

5.4.1. Анализ литературных данных

5.4.2. Фазовая характеристика образцов бинарной системы L-валин — L-изолейцин

5.5. Тройная диаграмма растворимости L-валин — L-изолейцин — вода

5.6. Обсуждение результатов

Заключение (обсуждение и выводы)

Приложение к главам 4 и 5

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Кристаллохимия и фазовые равновесия в хиральных системах с эквимолярными и неэквимолярными дискретными соединениями: на примере яблочной кислоты, валина и изолейцина»

Введение

Актуальность работы. Молекулы многих органических веществ являются хиральными, т. е. могут быть представлены в виде энантиомеров двух и более конфигураций, зеркальные отображения которых не совместимы друг с другом. Известные физико-химические свойства энантиомеров одинаковые, исключение - направление вращения плоскости поляризованного света. Хиральные органические вещества в разных агрегатных и фазовых состояниях повсеместно распространены в био-, гео- и техносферах.

«Хиральность (...) характерна для всей биосферы, от первичных молекул до высших организмов» (Кизель, 1985). Наиболее ярко хиральность проявляется на уровне организации компонентов клетки. Например, многообразие белков основывается на разных комбинациях двадцати основных аминокислот, девятнадцать из которых являются хиральными. В белках, однако, присутствуют только левые (L, или S) энантиомеры аминокислот, а в нуклеозидах (главных компонентах РНК и ДНК) - только правый (D, или R) энантиомер сахара рибозы. Гомохиральность живых систем тесно связывают с возникновением жизни на Земле (Avetisov, 2007; Blackmond, 2010). Фактором возникновения гомохиральности мог являться асимметрический синтез первых биомолекул на хиральной "подложке", в качестве которой могли выступать, например, хиральные грани кристаллов кварца и других минералов (Hazen, 2004).

В геосфере хиральные органические вещества находятся, как правило, в рассеянном виде и являются участниками геологических процессов, протекающих в осадочных отложениях. Например, аминокислоты валин и изолейцин (объекты нашего исследования), оказываются литифицированными в составе окаменелостей (зубы, кости, раковины моллюсков и др.), что привлекает внимание стратиграфов, палеонтологов, геохронологов, геохимиков. Интерес обусловлен возможностями использования соотношения левых и правых молекул (L/D) аминокислот для (1) определения возраста осадка и для (2) определения усредненной температуры его формирования (Bada et al, 1975; Дроздова, 1977; Robins, 2001; и др.). После отмирания организма белки разрушаются, и молекулы аминокислот попадают в окружающую среду, в которой L- и D-молекулы термодинамически одинаково устойчивы. Происходит преобразование левых молекул в правые и наоборот - осуществляется процесс рацемизации -выравнивания в геологических масштабах времени количеств L- и D-молекул (D/L ^ 1). Если известны скорость рацемизации и текущее отношение D/L в некотором образце, то можно оценить, например, возраст образца (Robins et al., 2001).

В техносфере хиральные органические вещества весьма востребованы, особенно в фармацевтике, медицине, электронике, пищевой промышленности. Например, девять из десяти

наиболее продаваемых медикаментов включают хиральные активные ингредиенты (Kaemmerer, 2012), причем, как правило, в виде одного из энантиомеров, а не в виде эквимолярной (рацемической) смеси энантиомеров (Murakami, 2007). Отсюда становится понятным, почему в хиральных системах особую значимость приобретает проблема очистки (разделения) энантиомеров. Разделение кристаллизационными методами основывается на знании фазовой диаграммы хиральной системы. Способы будут разными в случае эвтектических систем с конгломератом, систем с твердыми растворами, систем с эквимолярными соединениями (рацематами).

Совсем мало изученными являются системы с неэквимолярными дискретными соединениями. Эти соединения могут оказаться нежелательными «сюрпризами» при разделении энантиомеров. В данной работе приводятся результаты изучения фазовых взаимоотношений в таких системах на примере энантиомеров яблочной кислоты (дикарбоновой оксикислоты) и энантиомеров валина и изолейцина (аминокислот).

Цель исследования. Установление закономерностей формирования эквимолярных и неэквимолярных дискретных соединений в системах хиральных органических веществ на основе представлений, полученных при изучении кристаллохимии и фазовых равновесий в модельной системе энантиомеров одного вещества S-яблочная кислота — R-яблочная кислота и в модельной системе энантиомеров разных веществ L-валин — L-изолейцин.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Анализ кристаллического строения соединений, формирующихся в модельных системах с учетом наших и литературных данных.

2. Установление пределов твердых растворов в изученных системах с учетом известных и выявленных соединений разных типов (энантиомеры, рацематы, неэквимолярные дискретные соединения).

3. Изучение полиморфных превращений и термических деформаций энантиомеров, рацематов и неэквимолярных дискретных соединений.

Определение фазовых взаимоотношений в системе энантиомеров одного соединения (S-яблочная кислота — R-яблочная кислота) и в системе энантиомеров разных веществ (L-валин — L-изолейцин).

Научная новизна. Система S-яблочная кислота — R-яблочная кислота: (1) Впервые установлены неэквимолярные дискретные соединения (т. н. "аномальные рацематы"), способные кристаллизоваться в стабильной S3R (SR3) и метастабильной 3S1R (1S3R) полиморфных модификациях, что является первым обнаруженным примером полиморфизма аномального рацемата. (2) Определена кристаллическая структура неэквимолярного стабильного соединения S3R. (3) Впервые обнаружена еще одна метастабильная модификация

6

рацемата яблочной кислоты - модификация ЛЯП. (4) Впервые установлены пределы твердых растворов в системе с учетом эквимолярных и неэквимолярных дискретных соединений. (5) Впервые изучены термические деформации кристаллических структур энантиомера S, рацематов модификаций RSI и RSII и неэквимолярного дискретного соединения S3R.

Система L-валин — L-изолейцин: (1) Впервые установлено соединение V2I, которое является первым обнаруженным примером неэквимолярного дискретного соединения в системе левых энантиомеров разных аминокислот. (2) Определена кристаллическая структура неэквимолярного дискретного соединения V2I. (3) Впервые установлены пределы твердых растворов на основе валина, изолейцина и соединения V2I. (4) Впервые изучены термические деформации кристаллических структур L-валина, L-изолейцина и соединения V2I.

Практическая значимость. Обнаружение новых типов дискретных соединений в хиральной системе энантиомеров одного вещества (на примере системы S-яблочная кислота — R-яблочная кислота) и в хиральной системе энантиомеров разных веществ (на примере системы L-валин — L-изолейцин) способствует пониманию закономерностей структурной организации и распространения хиральных органических веществ в природе. Установленные особенности кристаллического строения неэквимолярных дискретных соединений необходимо учитывать при поиске подходов к созданию кристаллических продуктов с заданными свойствами. Данные по фазовым равновесиям в изученных системах рекомендуется использовать для инжиниринга процессов кристаллизации с целью разделения смесей оптических изомеров в хиральных системах. Материалы диссертации могут составить содержание отдельных разделов в курсах по органической минералогии и кристаллохимии.

Объекты исследования. Яблочная кислота C4H6O5: реактивы S- и R-энантиомеров и RS-рацемата (чистота 98 %, фирма-изготовитель "Merck Schuchardt OHG") использовались для получения образцов энантиомера, рацематов разных модификаций, неэквимолярных дискретных соединений и их разнообразных смесей с разным содержанием компонентов. Валин C5H11NO2 и изолейцин C6H13NO2: реактивы L-валина и L-изолейцина (чистота 99 %, фирма-изготовитель "Alfa Aesar") использовались для получения образцов валина, изолейцина и их смесей с разным содержанием компонентов.

Методы исследования и кристаллизации (количество экспериментов). Методы исследования: порошковая рентгенография (более 100), терморентгенография (более 20), рентгеноструктурный анализ (4), дифференциальная сканирующая калориметрия (11), жидкостная хроматография (около 100), инфракрасная спектроскопия (5), оптическая термомикроскопия (25), сканирующая электронная микроскопия (3), атомно-силовая микроскопия (1), оптическая микроскопия (5). Методы кристаллизации в системе энантиомеров яблочной кислоты: закалка расплава (более 50), твердофазовая реакция при перетирании

7

порошков реактивов (10), изотермическая кристаллизация из растворов воды, этанола, ацетона, ацетонитрила и изопропанола (более 50). Методы кристаллизации в системе энантиомеров валина и изолейцина: изотермическая кристаллизация из водного раствора (20) и кристаллизация из водного раствора при его охлаждении (25).

Защищаемые положения.

1. Бинарная система энантиомеров S-яблочная кислота — R-яблочная кислота относится к хиральным системам с эквимолярными (S:R = 1:1) и неэквимолярными (S:R = 1:3 и 3:1) дискретными соединениями и ограниченными твердыми растворами. Эквимолярное соединение (истинный рацемат) кристаллизуется в трех полиморфных модификациях монотропного типа: стабильная RSI, метастабильная RSII и метастабильная RSIII. Неэквимолярные соединения установлены впервые и кристаллизуются в двух полиморфных модификациях монотропного типа: стабильные S3R и SR3 и метастабильные 3S1R и 1S3R.

2. Кристаллическая структура неэквимолярного соединения типа S3R (пространственная группа Р1) включает молекулярные цепочки двух видов: гомохиральные (энантиомерные) и гетерохиральные (рацематные). Термические деформации кристаллических структур энантиомера S, рацематов RSI и RSII и неэквимолярного дискретного соединения S3R близки друг другу по величине объемного расширения (aV), по форме фигуры КТР и по ее ориентации относительно молекулярных цепочек.

3. Бинарная система энантиомеров разных веществ L-валин — L-изолейцин (Val — Ile) относится к хиральным системам с неэквимолярным дискретным соединением (Val:Ile = 2:1) и ограниченными твердыми растворами. Соединение V2I установлено впервые и является первым известным соединением, в котором молекулы разных аминокислот характеризуются одинаковой хиральностью.

4. Кристаллическая структура неэквимолярного дискретного соединения V2I (пространственная группа С2) является слоистой, так же, как и кристаллические структуры валина и изолейцина. Соседние молекулярные слои являются неэквивалентными, поэтому моноклинная ячейка соединения V2I удвоена по сравнению с таковыми валина и изолейцина. Термические деформации кристаллической структуры соединения V2I близки таковым валина и заметно отличаются от таковых изолейцина по величине объемного расширения (aV), по форме фигуры КТР и по ее ориентации относительно молекулярных слоев.

Апробация работы и публикации. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на конференциях разного уровня: XXI молодежная конф., посв. памяти К. О. Кратца «Актуальные проблемы геологии докембрия, геофизики и геоэкологии» (СПб, 2010); Конф. студ. науч. общества геол. ф-та СПбГУ (СПб, 2010); Национальная конф. по росту кристаллов (Москва, 2010); XI съезд РМО «Современная минералогия: от теории к практике» и

8

«Федоровская сессия» (СПб, 2010); XXII конгресс межд. союза кристаллографов (Madrid, Spain, 2011); XVII межд. сов. по кристаллохимии, рентгенографии и спектроскопии минералов (СПб, 2011); Межд. симпозиумы по промышленной кристаллизации BIWIC-2011 (Delft, The Netherlands), BIWIC-2012 (Tianjin, China), BIWIC-2013 (Odense, Denmark), BIWIC-2014 (Rouen, France), BIWIC-2016 (Magdeburg, Germany); IV и V межд. симп. «Биокосные взаимодействия в природных и антропогенных системах» (СПб, 2011 и 2014); Конф. стран СНГ по росту кристаллов (Харьков, 2012); IV росс. сов. по органической минералогии с межд. участием (Черноголовка, 2013); Межд. научн. семинар "Nucleation Theory and Application" (Дубна, 2013); Первый росс. кристаллографический конгресс «От конвергенции наук к природоподобным технологиям» (Москва, 2016).

По теме диссертации опубликовано 19 работ, в том числе 4 статьи, входящие в список ВАК и индексируемые в базах данных Web of Science и Scopus, 4 статьи в международных сборниках и 11 публикаций в материалах научных конференций.

Личный вклад автора. Постановка задач, выбор подходов к их решению и анализ полученных данных осуществлялись автором под руководством научного руководителя. Основные экспериментальные результаты, обработка и обобщение всех полученных результатов выполнены автором. Часть экспериментов и их обработка (рентгеноструктурный анализ) выполнена при участии автора. Результаты обсуждались с научным руководителем, а также с соавторами публикаций и сотрудниками кафедры и других организаций.

Основные исследования выполнены на кафедре кристаллографии с использованием оборудования ресурсных центров СПбГУ «Рентгенодифракционные методы исследования» и «Геомодель». Часть исследований выполнена в Институте динамики комплексных технических систем Макса Планка (MPI Magdeburg, Germany).

Автор является призером конкурса дипломных работ и магистерских диссертаций Общества естествоиспытателей СПб (2013); обладатель персональной стипендии DAAD и СПбГУ «Дмитрий Менделеев» для аспирантов (2014); является соисполнителем грантов РФФИ (10-0201303, 10-05-00891, 13-05-12053, 16-05-00837, 16-29-11727-офи_м) и НИР СПбГУ (3.38.243.2015, 3.10.1394.2016). Работа поддержана грантом для студентов вузов, расположенных на территории СПб (2010) и персональными грантами СПбГУ для участия сотрудников, студентов и аспирантов в международных научных мероприятиях (3.41.897.2011, 3.46.1134.2012, 3.46.1907.2013, 3.46.1488.2014 и 3.41.1488.2016).

Объем и структура работы. Работа объемом 212 стр. состоит из введения, пяти глав, заключения, приложения и содержит 104 рисунка, 45 таблиц и список литературы, включающий 204 наименования.

Благодарности. Приношу глубокую благодарность д.г.-м.н., проф. кафедры кристаллографии Е. Н. Котельниковой за научное руководство и повседневное внимание. Искренне благодарю проф. H. Lorenz (MPI Magdeburg, Germany) за предоставление объектов и обсуждение результатов их исследования. Очень благодарен за содействие в проведении экспериментов к.г.-м.н. Н. В. Платоновой и к.г.-м.н. Д. В. Спиридоновой (порошковая рентгенография) и к.г.-м.н. М. Г. Кржижановской (терморентгенография). Крайне признателен соавторам публикаций к.г.-м.н. Л. Ю. Крючковой, к.г.-м.н. С. Н. Бочарову, к.г.-м.н. А. А. Золотареву-мл., к.г.-м.н. Н. В. Таратину, S. Muenzberg, а также д.г.-м.н., проф. А. Э. Гликину, к.г.-м.н. С. Н. Волкову, Dr. D. Binev и всем сотрудникам кафедры кристаллографии за школу, консультации и доброжелательное отношение.

1. Основные представления о кристаллохимии и минералогии хиральных веществ (обзор литературы)

1.1. Кристаллохимические особенности молекулярных кристаллов

В своей книге Ю. К. Егоров-Тисменко (2005) дает следующее определение понятию кристалл: «Кристаллами называются твердые тела с упорядоченным внутренним строением на уровне атомов и молекул». Это определение подразумевает, что строительными единицами трехмерно-упорядоченной внутренней структуры кристалла могут быть как атомы (ионы), так и молекулы. «Атомно-ионные кристаллы формируются неорганическими соединениями, а большинство молекулярных кристаллов - органическими соединениями» (Харгиттаи, Харгиттаи, 1989).

Кристаллохимия органических (молекулярных) соединений имеет две существенные особенности, которые отличают ее от кристаллохимии неорганических (атомарных) соединений.

Особенность 1: между составляющими кристалл частицами, т. е. между молекулами, отсутствует обмен электронами.

В кристаллах неорганических соединений структурные элементы - ионы и атомы - связаны друг с другом, в основном, посредством ионных, ковалентных и металлических связей. Взаимодействия с помощью связей этих трех типов являются относительно сильными и осуществляются за счет обмена электронами между электронными оболочками участвующих в связи атомов. Таким образом, главными факторами, определяющими упаковку структурных единиц в неорганическом кристалле, являются размер атома и конфигурация его электронной оболочки.

В молекулярных кристаллах выделяют внутри- и межмолекулярные связи. Связи между атомами внутри молекулы - ковалентные. Сами молекулы, которые являются структурными элементами кристаллической структуры органических соединений, «...соединены друг с другом, в основном, посредством ван-дер-ваальсовых и/или водородных связей» (Вайнштейн и др., 1979). «Так же, как и все остальные типы химических связей, эти взаимодействия являются электростатическими» (Егоров-Тисменко, 2005). Однако в случае ван-дер-ваальсовых и водородных связей деформация электронных оболочек, участвующих в связи атомов, относительно невелика и энергия взаимодействия относительно мала.

Особенность 2: сложная форма молекул.

Поскольку атомы в неорганическом кристалле характеризуются практически сферической симметрией (Китайгородский, 1955, 1971; Бокий, 1960), то геометрическим фактором, определяющим упаковку атомов в кристаллической структуре, является размер атома (то есть

11

его радиус). Молекулы органических соединений, как правило, характеризуются очень сложной формой. Поэтому здесь геометрическими факторами являются как размер, так и форма молекул. Эти факторы играют главенствующую роль в упаковке молекул в кристаллах органических соединений. В пункте 1.2 мы рассмотрим влияние этих и других факторов на упаковку молекул в кристаллах более подробно. К числу важнейших дополнительных факторов следует отнести конфигурацию хиральной молекулы (см. п. 1.6.2).

Строение молекулы. Кристаллическая структура органического соединения представляет собой упаковку молекул, то есть упаковку тел произвольной формы; поэтому для того, чтобы описать строение молекулярного кристалла, необходимо (1) определить форму и размеры молекулы и (2) определить упаковку молекул в кристаллической структуре.

Выделить молекулу в кристаллической структуре нетрудно, поскольку каждая молекула геометрически «изолирована» от соседних молекул: межмолекулярные расстояния в два-три раза превосходят внутримолекулярные. Анализируя значения межатомных расстояний, можно определить, какие атомы принадлежат молекуле, а какие нет. Дело в том, что «Расстояния между атомами водорода, которые принадлежат разным молекулам, не меньше 2.2-2.4 А, в то время как расстояния от этих атомов до химически связанных с ними атомов углерода - около 1 А. Расстояния друг от друга химически связанных атомов углерода 1.2-1.5 А, что же касается атомов углерода соседних молекул, то они расположены во всяком случае не ближе чем 3.3 А» (Китайгородский, 1971).

Использование межатомных расстояний позволило выделить молекулу в кристаллической структуре, однако для того, чтобы точно построить модель молекулы, необходимо определить еще две геометрические составляющие: значения валентных углов и межмолекулярных радиусов.

«Большинство органических молекул сформировано атомами углерода и атомами элементов-органогенов: водорода, азота, кислорода, серы и фосфора» (Гауптман, 1979). Геометрические характеристики атомных группировок в группах родственных соединений изменяются незначительно. Поэтому построить модели большинства органических молекул возможно, если установить значения перечисленных параметров для основных сочетаний атомов этих элементов. То есть, для того, чтобы построить модель гипотетической молекулы с известной структурной формулой нужно мысленно разложить молекулу на составляющие ее группировки. Межатомные расстояния, валентные углы и межмолекулярные радиусы в таких группировках и между ними установлены экспериментально для ряда соединений. Это позволяет сконструировать модель искомой молекулы, которую можно представить, как сочетание группировок с известными геометрическими параметрами. «Такой подход, конечно, не позволяет численно предсказать свойства молекулы, однако позволяет получить ее

12

геометрическую модель и с использованием этой модели предсказать упаковку молекул в кристаллической структуре. Значения длин связей в случае основных сочетаний атомов в молекулах были установлены экспериментально с использованием метода рентгеноструктурного анализа» (Китайгородский, 1955).

Понятие "межмолекулярный радиус", введенное А. И. Китайгородским (1955), подразумевает размер сферы действия атома с учетом его окружения. Межмолекулярный радиус не совпадает с радиусом атома - радиусом поверхности, заключающей в себя 90 % электронной плотности атома. Ведь радиус атома изменяется в зависимости от характера связи. Оба этих понятия означают сферу действия валентно несвязанного атома. Однако ван-дер-ваальсовый радиус вычисляется из расстояний между валентно несвязанными атомами одной молекулы, а межмолекулярный радиус - из расстояний между валентно несвязанными атомами разных молекул. Атомы одного и того же химического элемента могут характеризоваться разными значениями ван-дер-ваальсового радиуса в случае разных соединений, в то время как межмолекулярный радиус атома практически не изменяется в случае разных соединений. Для определения межмолекулярных радиусов А. И. Китайгородским (1955, 1971) было предложено использовать величины межатомных расстояний для атомов одного сорта соседних молекул -определяющих касаний молекулы. В этом случае в качестве стандартных величин используются межатомные расстояния в таких кристаллических структурах, в которых поверхность составляющих ее молекул сформирована атомами одного сорта. Для определения межмолекулярного радиуса атома водорода (1.17 А) А. И. Китайгородский (1971) использовал межатомные расстояния в кристаллической структуре адамантана (СН)4(СН2)6. В ней поверхность молекулы создана атомами водорода, соответственно, касания между соседними молекулами осуществляются только атомами этого типа. Для вычисления межмолекулярного радиуса атома углерода (1.80 А) использовались межатомные расстояния в кристаллической структуре графита С; для атомов азота (1.58 А) - межатомные расстояния в кристаллической структуре триазида циануровой кислоты С3Ы12; для атомов кислорода (1.53 А) - межатомные расстояния в кристаллической структуре гексанитробензола С6Ы6О12.

Как отмечалось, длины связей и межмолекулярные радиусы в одинаковых группировках атомов практически не изменяются от одной кристаллической структуры к другой. В отличие от них, величины валентных углов могут варьировать. В алифатических цепочечных соединениях они изменяются незначительно, а в случае циклических соединений изменения могут достигать 20° (Китайгородский, 1955). Изменение валентного угла - это реакция атома на силы, действующие на него со стороны валентно не связанных с ним атомов.

После того как определены длины связей, валентные углы и межмолекулярные радиусы всех атомов молекулы, нужно лишь "закрепить" относительные положения центров атомов и

13

оконтурить все атомы сферами межмолекулярных радиусов, тогда их совокупная внешняя поверхность будет являться геометрической моделью молекулы (рис. 1-1).

Рис. 1-1. Этапы построения модели молекулы хлорбензола. Слева - исходный атом С, посередине - группировка HCCC, построенная на основе исходного атома С, справа -завершенная модель молекулы (Китайгородский, 1955).

1.2. Упаковка молекул в кристаллической структуре 1.2.1. Геометрический подход к описанию упаковки молекул

«При рассмотрении упаковки молекул, "окантованных" межмолекулярными радиусами, оказался применим принцип плотнейшей упаковки: молекулы упаковываются слоями, в которых "выступ" одной молекулы попадает во "впадину" соседней молекулы» (Китайгородский, 1971). Такая упаковка молекул получила название "выступ к впадине". Она позволяет заполнить пространство молекулами с коэффициентом упаковки к, превышающем в ряде случаев упаковку шаров. Величина коэффициента упаковки к исчисляется как отношение V0 N/V, где V0 - объем одной молекулы N - количество молекул в элементарной ячейке, V -объем элементарной ячейки. В случае органического кристалла величина коэффициента упаковки может достигать значения к = 0.80, в то время как плотная шаровая упаковка не превышает значение к = 0.7405.

«Как правило, упаковка молекул в органическом кристалле варьирует в интервале значений к = 0.65-0.77. Высокие значения коэффициента упаковки означают, что молекула соприкасается с большим количеством соседних молекул в кристаллической структуре, то есть что координационное число КЧ молекулы велико. Наиболее часто в молекулярных кристаллах реализуется КЧ = 12, значительно реже - КЧ = 14 и 10. Если форма молекулы не позволяет подобрать упаковку с к > 0.6, то такое вещество, скорее всего, будет стекловаться при понижении температуры» (Китайгородский, 1971).

Поскольку молекула часто является телом сложной формы, то плотная упаковка молекул, отвечающая требованиям симметрии, может осуществляться не во всех пространственных группах. Для того чтобы выяснить, какая симметрия позволяет сформировать кристаллическую структуру из тел произвольной формы, сначала нужно выяснить, возможно ли упаковать такие тела в плоском слое, а только затем - в объеме.

Упаковка молекул в плоском слое (плоские группы симметрии). Не все из 17 плоских групп симметрии позволяют осуществить плотную упаковку молекул в слое. В работах (Китайгородский, 1955, 1971; Зоркий, Порай-Кошиц, 1968) проанализированы варианты упаковки молекул разной симметрии во всех семнадцати плоских группах.

Здесь рассмотрим лишь два примера, демонстрирующих возможность и невозможность упаковки несимметричной плоской молекулы произвольной формы в двух плоских слоях разной симметрии. На рис. 1-2 показаны два варианта упаковки несимметричной молекулы - в плоских группах симметрии р1 (а) иртт (б).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Исаков, Антон Игоревич, 2017 год

Список литературы

1. Аносов, В. Я.; Озерова, М. И.; Фиалков, Ю. Я. Основы физико-химического анализа. М.: Наука, 1976. 504 с.

2. Бельский, В. К. Канд. дисс. М., 1969.

3. Бернштейн, Дж. Полиморфизм молекулярных кристаллов. Пер. Супоницкого, К. Ю. М.: Наука, 2007. 500 с.

4. Бокий, Г. Б. Кристаллохимия. М.: МГУ, 1960, 357 с.

5. Булах, А. Г. Общая минералогия. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 1999. 356 с.

6. Вайнштейн, Б. К.; Фридкин, В. М.; Инденбом, В. Л. Современная кристаллография. Том 2. Структура кристаллов. М.: Наука, 1979. 367 с.

7. Гауптман, З.; Грефе, Ю.; Ремане, Х. Органическая химия. М.: Химия, 1979. 831 с.

8. Гликин, А. Э. Полиминерально-метасоматический кристаллогенез. СПб.: Журнал «Нева», 2004. 318 с.

9. Дана, Э. С. Описательная минералогия. Л., М.: ОНТИ, 1937, 423 с.

10. Данилин, В. Н.; Боровская, Л. В.; Пышная, Л. Ф.; Смирнова, Л. С. Исследование яблочной кислоты методом ДСК и ДТА. Физико-химический анализ свойств многокомпонентных систем. 2007, 5, 18-20.

11. Дроздова, Т. В. Геохимия аминокислот. М.: Наука, 1977, 201 с.

12. Егоров-Тисменко, Ю. К. Кристаллография и кристаллохимия. М.: КДУ, 2005. 592 с.

13. Звягин, Б. Б. Электронография и структурная кристаллография глинистых минералов. М.: Наука, 1964. 282 с.

14. Зоркий, П. М. Структура органического кристалла. Сорос. Обр. Журн. 2001, 7(11), 53-58.

15. Зоркий, П. М. Симметрия молекул и кристаллических структур. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1986, 232 с.

16. Зоркий, П. М.; Порай-Кошиц, М. А. Новые представления в кристаллохимии молекулярных структур. В сборнике «Современные проблемы физической химии». Том 1. М.: МГУ, 1968, 324 с.

17. Исаков, А. И. Исследование морфологических и рентгенографических характеристик энантиомеров и рацемата яблочной кислоты. Матер. XXI молодежной конференции, посвященной памяти К. Ю. Кратца, СПб, Россия, 2010. С. 132-135.

18. Исаков, А. И. Полиморфизм и термические превращения яблочной кислоты. Матер. XI конференции СНО геологического факультета, СПб, Россия, 2011. С. 23-25.

19. Исаков, А. И.; Котельникова, Е. Н.; Крючкова, Л. Ю.; Лоренц, Х. Влияние способа получения и кинетики кристаллизации на полиморфное разнообразие ДО-рацемата яблочной кислоты. Матер. конференции стран СНГ по росту кристаллов, Харьков, Украина, 2012. С. 113.

20. Исаков, А. И.; Котельникова, Е. Н.; Крючкова, Л. Ю.; Лоренц, Х. Полиморфное разнообразие и термические фазовые превращения энантиомеров и рацемата яблочной кислоты. Матер. IV международного симпозиума «Биокосные взаимодействия в природных и антропогенных системах», СПб, Россия, 2011. С. 397-400.

21. Исаков, А. И.; Котельникова, Е. Н.; Крючкова, Л. Ю.; Лоренц, Х. Рентгенография полиморфных модификаций яблочной кислоты. Матер. XVII международного совещания по кристаллохимии, рентгенографии и спектроскопии минералов, СПб, Россия, 2011. С. 131-132.

22. Исаков, А. И.; Котельникова, Е. Н.; Лоренц, Х. Изоморфизм и полиморфизм в системе энантиомеров яблочной кислоты по данным рентгенографии и терморентгенографии. Матер. IV российского совещания по органической минералогии, Черноголовка, Россия, 2013. С. 45-48.

23. Кизель, В. А. Физические причины диссимметрии живых систем. М.: Наука, 1985, 120 с.

24. Китайгородский, А. И. Молекулярные кристаллы. М.: Наука, 1971, 424 с.

25. Китайгородский, А. И. Органическая кристаллохимия. М.: АН СССР, 1955. 558 с.

26. Китайгородский, А. И. Смешанные кристаллы. М.: Наука, 1983, 280 с.

27. Кораго, А. А. Введение в биоминералогию. СПб.: Недра, 1992. 280 с.

28. Котельникова, Е. Н. Систематика и кристаллохимия органических минералов и их синтетических аналогов. Матер. III Минералогического семинара с международным участием «Современные проблемы теоретической, экспериментальной и прикладной минералогии (Юшкинские чтения - 2016)», Сыктывкар, Россия, 2016. С. 146-147.

29. Котельникова, Е. Н.; Исаков, А. И.; Таратин, Н. В.; Лоренц, Х. Твердые растворы и дискретные соединения в системах органических веществ с хиральными молекулами. Матер. Первого росс. кристаллографического конгресса, Москва, Россия, 2016. С. 87.

30. Котельникова, Е. Н.; Пунин, Ю. О.; Франк-Каменецкий, В. А. Комплексная рентгенооптическая методика исследования разупорядоченности политипов. В кн.: Методы дифракционных исследований кристаллических материалов. Новосибирск: Наука, 1989. С. 107118.

31. Котельникова, Е. Н.; Филатов, С. К. Кристаллохимия парафинов. СПб.: Журнал «Нева», 2002. 352 с.

32. Кривовичев, В. Г. Минералогический словарь. СПб.: Изд-во С.-Пет. ун-та, 2008. 556 с.

33. Крючкова, Л. Ю.; Котельникова, Е. Н.; Исаков, А. И.; Лоренц Х. Рентгенографические характеристики яблочных кислот. Матер. XI съезда РМО «Современная минералогия: от теории к практике» и «Федоровская сессия - 2010», СПб, Россия, 2010. С. 114-116.

34. Крючкова, Л. Ю.; Котельникова, Е. Н.; Исаков, А. И.; Лоренц Х. Яблочные кислоты: рост рацемата и энантиомеров, морфология и рентгенография. Матер. XIV национальной конференции по росту кристаллов НКРК-2010, Москва, Россия, 2010. С. 62.

35. Кулешова, Л. Н.; Антипин, М. Ю. Кембриджский банк структурных данных как инструмент изучения общих закономерностей строения органических молекулярных кристаллов. Успехи химии. 1999, 68(1), 3-22.

36. Моррисон, Р.; Бойд, Р. Органическая химия. Пер. Демьянович, В. М.; Смит, В. А. М.: Мир, 1974, 1132 с.

37. Ногради, М. Стереохимия. М.: Мир, 1981, 392 с.

38. Папулов, Ю. Г. Строение молекул. Тверь: Изд-во Твер. гос. ун-та, 1995. 200 с.

39. Платонова, Н. В.; Котельникова, Е. Н.; Филатов, С. К. Изоморфные соотношения в бинарных системах моноклинных парафинов. Записки РМО, 136(7), 283-293.

40. Потапов, В. М. Стереохимия. М.: Химия, 1988, 464 с.

41. Смольянинов, Н. А. Практическое руководство по минералогии. М., Л.: Госгеолиздат, 1948, 428 с.

42. Таратин, Н. В. Канд. дисс. СПб., 2014.

43. Торопов, Н. А.; Булак, Л. Н. Кристаллография и минералогия. 3-е изд. Л.: Изд-во литературы по строительству, 1972, 504 с.

44. Федоровский, Н. М. Курс минералогии. М., Л., Новосибирск: Гос. научно-техн. горное изд-во, 1932, 456 с.

45. Ферсман, А. Е. Геохимия. Том IV. Л.: Госхимиздат, 1939, 355 с.

46. Филатов, С. К. Высокотемпературная кристаллохимия. Л.: Недра, 1990, 288 с.

47. Харгиттаи, И.; Харгиттаи, М. Симметрия глазами химика. Пер. В. С. Мастрюков. М.: Мир, 1989. 496 с.

48. Aakeröy, C. B.; Cooke, T. I.; Nieuwenhuyzen, M. The crystal structure of the molecular cocrystal L-malic acid L-tartaric acid (1/1). Supramol. Chem. 1996, 7(2), 153-156.

49. Aakeröy, C. B.; Salmon, D. J. Building co-crystals with molecular sense and supramolecular sensibility. CrystEngComm. 2005, 7 (72), 439-448.

50. Andersson, M.; Fredga, A.; Jerslev, B. Anomalous Racemates of Malic Acid. Acta Chem. Scand. 1966, 20, 1060-1063.

51. Avetisov, V. Question 4: Short Remarks About the Origin of Homochirality. Orig Life Evol Biosph. 2007, 37(4-5), 367-370.

52. Bada, J. L.; Schroeder, R. A. Amino acid racemization reactions and their geochemical implications. Naturwissenschaften. 1975, 62(2), 71-79.

53. Baranska, H.; Kuduk-Jaworska, J.; Szostak, R.; Romaniewska, A. Vibrational spectra of racemic and enantiomeric malic acids. J. Raman Spectrosc. 2003, 34, 68-76.

54. Baur, W. H.; Kassner, D. The perlis of Cc: comparing the frequencies of falsely assigned space groups with their general population. Acta Cryst. 1992, B48, 356-369.

55. Bergmann, M.; Lissitzin, M. Die überzähligen Stereoisomeren der y-Amino-ß-oxy-buttersäure, Ber. Dtsch. Chem. Ges. 1930, 63(2), 310-313.

56. Binev, D.; Wloch, S.; Temmel, E.; Lorenz, H.; Seidel-Morgenstern, A. Mixed crystal formation and fractional crystallization of selected amino acids, in Proc. of the 19th Int. Workshop on Industrial and Pharmaceutical Crystallization, Deajeon, Korea, 2012, 127-135. (a)

57. Binev, D.; Wloch, S.; Temmel, E.; Lorenz, H.; Seidel-Morgenstern, A. Mixed crystal formation and fractional crystallization of selected amino acids, Poster presentation at The 19th Int. Workshop on Industrial and Pharmaceutical Crystallization, Deajeon, Korea, 2012. (6)

58. Bishop, R.; Scudder, M. L. Multiple Molecules in the Asymmetric Unit (Z' > 1) and the Formation of False Conglomerate Crystal Structures. Cryst. Growth Des. 2009, 9(6), 2890-2894.

59. Blackmond, D. G. The Origin of Biological Homochirality. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2010, 2(5), a002147.

60. Boldyreva, E. Mechanochemistry of inorganic and organic systems: what is similar, what is different? Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 7719-7728.

61. Bond, A. D. Automated derivation of structural class symbols and extended Z' descriptors for molecular crystal structures in the Cambridge Structural Database. CrystEngComm. 2008, 10, 411415.

62. Braga, D.; Grepioni, F.; Maini, L.; Polito, M. Crystal Polymorphism and Crystal Forms. Struct. Bond. 2009, 132, 25-50.

63. Braga, D.; Maini, L.; Grepioni, F. Mechanochemical preparation of co-crystals. Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 7638-7648.

64. Brandel, C.; Amharar, Y.; Rollinger, J. M.; Griesser, U. J.; Cartigny, Y.; Petit, S.; Coquerel, G. Impact of Molecular Flexibility on Double Polymorphism, Solid Solutions and Chiral Discrimination during Crystallization of Diprophylline Enantiomers. Mol. Pharmaceutics. 2013, 10, 3850-3861.

65. Brandel, C.; Cartigny, Y.; Coquerel, G.; ter Horst, J. H.; Petit, S. Prenucleation Self-Assembly and Chiral Discrimination Mechanisms during Solution Crystallization of Racemic Diprophylline. Chem. Eur. J. 2016, 22, 16103-16112.

66. Bredikhin, A. A.; Bredikhina, Z. A.; Novikova, V. G.; Pashagin, A. V.; Zakharychev, D. V.; Gubaidullin, A. T. Three different types of chirality-driven crystallization within the series of uniformly substituted phenyl glycerol ethers. Chirality. 2008, 20(10), 1092-1103.

67. Bredikhin, A. A.; Bredikhina, Z. A.; Zakharychev, D. V.; Samigullina, A. I.; Gubaidullin, A. T. 4-Benzoylamino-3-hydroxybutyric Acid, Historically First "Anomalous Racemate": Reinvestigation. Cryst. Growth Des. 2015, 15(3), 1362-1373.

68. Breen, Z. E.; Tameze, S. L.; Dougherty, W. G.; Kassel, W. S.; Wheeler, K. A. Structural Studies of Enantiomers, Racemates, and Quasiracemates. 2-(3-Bromophenoxy)propionic Acid and 2-(3-Methoxyphenoxy)propionic Acid,Cryst. Growth Des., 2008, 8(10), 3863-3870.

69. Brock, C.P.; Dunitz, J. D. Towards a Grammar of Crystal Packing. Chem. Mater. 1994, 6, 1118-1127. (a)

70. Brock, C.P.; Dunitz, J. D. On the Prevalence of polar and Chiral Space Groups. Mol. Cryst. Liq. Cryst. A. 1994, 242(1), 61-69. (б)

71. Burger, A.; Ramberger, R. On the polymorphism of pharmaceuticals and other molecular crystals. II Applicability of thermodynamic rules. Microchim. Acta. 1979, 72(3), 273-316.

72. Calmushi, B. Kalf, I.; Kirch, M.; Thamer, K.; Englert, U. Co(dmgH)2(NO2)[C6H3(CH3)2NH2]±Co(dmgH)2(NO2)(C6H3Cl2NH2) cocrystal. Acta Cryst. 2002, E58, m402-m403.

73. Centnerszwer, M. Über Schmelzpunkte von Gemengen optischer Antipoden, Z. Phys. Chem. 1899, 29, 715-725.

74. Ceolin, R.; Szwarc, H.; Lepage, F. On the dimorphism of DL-malic acid. Thermochim. Acta. 1990, 158, 347-352.

75. Chazhengina, S. Y.; Kotelnikova, E. N.; Filippova, I. V.; Filatov, S. K. Phase transitions of n-alkanes as the rotator crystals. J. Mol. Struct. 2003, 647(1-3), 243-257.

76. Coquerel, G. Review on the heterogeneous equilibria between condensed phases in binary systems of enantiomers. Enantiomer. 2000, 5(5), 481-489.

77. Cox, P. J.; Jaspars, M.; Kumarasamy, Y.; Nahar L.; Sarker, S. D. An anomalous racemate of naringenin at 120 K. Acta Cryst. 2003, E59, o46-o48.

78. Cross, J. T.; Rossi, N. A.; Serafín, M.; Wheeler, K. A. Tröger's base quasiracemates and crystal packing tendencies. CrystEngComm, 2014, 16, 7251-7258.

79. CSD (Cambridge Structural Database) - Кембриджский банк структурных данных. http://www.ccdc.cam.ac.uk/

80. CSD COFRUK10 - Кристаллическая структура S-энантиомера яблочной кислоты.

81. CSD DLMALC - Кристаллическая структура рацемата яблочной кислоты RSII.

82. CSD DLMALC11 - Кристаллическая структура рацемата яблочной кислоты RSI.

83. CSD LISLEU02 - Кристаллическая структура L-изолейцина.

84. CSD LVALIN01 - Кристаллическая структура L-валина.

85. Dalhus, B.; Görbitz, C. H. Crystal Structures of Hydrophobic Amino Acids. I. Redeterminations of L-Methionine and L-Valine at 120 K. Acta Chem. Scand. 1996, 50, 544-548. (a)

86. Dalhus, B.; Görbitz, C. H. L-Isoleucine, Redetermination at 120K. Acta Cryst. 1996, C52(6), 1464-1466. (6)

87. Dalhus, B.; Görbitz, C. H. Molecular aggregation in crystalline 1:1 complexes of hydrophobic D- and L-amino acids. I. The L-isoleucine series. Acta Cryst. 1999, B55 (3), 424-431. (a)

88. Dalhus, B.; Görbitz, C. H. Molecular aggregation in selected crystalline 1:1 complexes of hydrophobic D- and L-amino acids. II. The D-norleucine series. Acta Cryst. 1999, C55, 1105-1112. (6)

89. Dalhus, B.; Görbitz, C. H. Molecular aggregation in selected crystalline 1:1 complexes of hydrophobic D- and L-amino acids. III. The L-leucine and L-valine series. Acta Cryst. 1999, C55, 1547-1555.(b)

90. Dalhus, B.; Görbitz, C. H. Non-centrosymmetric racemates: space-group frequencies and conformational similarities between crystallographically independent molecules. Acta Cryst. 2000, B56(4), 715-719. (a)

91. Dalhus, B.; Görbitz, C. H. Structural relationships in crystals accommodating different stereoisomers of 2-amino-3-methylpentanoic acid. Acta Cryst. 2000, B56(4), 720-727. (6)

92. Daneshfar, A.; Baghlani, M.; Sarabi, R. S.; Sahraei, R.; Shahriar, A.; Kaviyan, H.; Khezeli, T. Solubility of citric, malonic, and malic acids in different solvents from 303.2 to 333.2 K. Fluid Phase Equilib. 2012, 313, 11-15.

93. Davis R. E.; Lorimer, K. A.; Wilkowski, M. A.; Rivers, J. H.; Wheeler, K. A.; Bowers, J. Studies of phase relationships in cocrystal systems. ACA Transactions. 2004, 39, 41-61.

94. Desiraju, G. R. Crystal engineering: from Molecule to Crystal. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135(27), 9952-9967.

95. Dunitz, J. D. Are crystal structures predictable? Chem. Commun. 2003, 545-548.

96. Dunn, M. S.; Ross, F. J.; Read, L. E. The solubility of the amino acids in water. J. Biol. Chem. 1933, 103, 579-595.

97. Eddleston, M. D.; Arhangelskis, M.; Fricsic, T.; Jones, W. Solid state grinding as a tool to aid enantiomeric resolution by cocrystallization. Chem. Commun. 2012, 48, 11340-11342.

98. Fâbiân, L.; Brock, C. P. A list of organic kryptoracemates. Acta Cryst. 2010, B66(1), 94-103.

99. Faller, J. W.; D'Alliessi, D. G. Planar Chirality in Tethered ^-(Phosphinophenylenearene-P)ruthenium(II) Complexes and Their Potential Use as Asymmetric Catalysts. Organometallics. 2003, 22(13), 2749-2757.

100. Flack, H. D. Chiral and Achiral Crystal structures. Helv. Chim. Acta. 2003, 86(4), 905-921.

101. Fomulu, S. L.; Hendi, M. S.; Davis, R. E.; Wheeler, K. A. Structural Studies of Enantiomers, Racemates, and Quasiracemates. 2-(2,4,5-Trichloroanilino)propanoic Acid and 2-(2,4,5-Trichlorophenoxy)propanoic Acid. Cryst. Growth Des. 2002, 2(6), 637-644. (a)

102. Fomulu, S. L.; Hendi, M. S.; Davis, R. E.; Wheeler, K. A. Structural Studies of Enantiomers, Racemates, and Quasiracemates. N-(2-Chlorobenzoyl)methylbenzylamine and N-(2-Bromobenzoyl)methylbenzylamine. Cryst. Growth Des. 2002, 2(6), 645-651. (6)

103. Fredga, A. Proc. of the The Svedberg, Uppsala and Stockholm, Sweden, 1944, 261 p.

104. Fredga, A. Steric correlations by the quasi-racemate method. Tetrahedron. 1960, 8, 126-144.

105. Fredga, A. The steric relationships of optically active a-methylglutaric acid, Arkiv Kemi, Mineral. o. Geol. 1947, 24A(32), 1-10.

106. Fredga, A. Über den konfigurativen Zusammenhang zwischen optisch aktiver Methylbernsteinsäure und Thioäpfelsäure, Arkiv. Kemi, Mineral. o. Geol. 1942, 15B(23), 1-6.

107. Fredga, A. Über den konfigurativen Zusammenhang zwischen optisch aktiver Milchsäure und Thiomilchsäure, ArkivKemi, Mineral. o. Geol. 1940, 14B(12), 1-10.

108. Fricsic, T.; Jones, W. Benefits of cocrystallisation in pharmaceutical materials science: an update. J. Pharm. Pharmacol. 2010, 62(11), 1547-1559.

109. Fricsic, T.; Jones, W. Recent Advances in Understanding the Mechanism of Cocrystal Formation via Grinding. Cryst. Growth Des. 2009, 9(3), 1621-1637.

110. Galan, K.; Eicke, M. J.; Elsner, M. P.; Lorenz, H.; Seidel-Morgenstern, A. Continuous Preferential Crystallization of Chiral Molecules in Single and Coupled Mixed-Suspension Mixed-Product-Removal Crystallizers. Cryst. Growth Des. 2015, 15(4), 1808-1818.

111. Gallis, H. E.; Van Ekeren, P. J.; Van Miltenburg, J. C.; Oonk, H. A. J. Mixtures of d- and l-carvone: IV. Transformation from a solid solution to a racemic compound. Thermochim. Acta. 1999, 326(1-2), 83-90.

112. Gavezzotti, A. Ten years of experience in polymorph prediction: what next? CrystEngComm. 2002, 4(61), 343-347.

113. Gavezzotti, A.; Filippini, G. Polymorphic Forms of Organic Crystals at Room Conditions: Thermodynamic and Structural Implications. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117(49), 12299-12305.

114. Gavezzotti, A.; Rizzato, S. Are Racemic Crystals Favored over Homochiral Crystals by Higher Stability or by Kinetics? Insights from Comparative Studies of Crystalline Stereoisomers. J. Org. Chem. 2014, 79(11), 4809-4816.

115. Gervais, C.; Coquerel, G. Simple model designed to generate new crystal structures derived from a mother phase; application to molecular compounds. Acta Cryst. 2002, B58, 662-672.

116. Givand, J. C.; Teja, A. S.; Rousseau, R. W. Effect of relative solubility on amino acid crystal purity, AIChE J. 2001, 47(12), 2705-2712.

117. Görbitz, C. H.; Rissanen, K.; Valkonen, A.; Husab0, A. Molecular aggregation in selected crystalline 1:1 complexes of hydrophobic D- and L-amino acids. IV. The L-phenylalanine series. Acta Cryst. 2009, C65, o267-o272.

118. Griesser, U. J.; Burger, A. Statistical aspects of the occurrence of crystal forms among organic drug substances. Acta Cryst. 1999, A55(suppl), 400.

119. Grove, R. C.; Malehorn, S. H.; Breen, M. E.; Wheeler, K. A. A photoreactive crystalline quasiracemates. Chem. Commun., 2010, 46, 7322-7324.

120. Gubaidullin, A. T.; Samigullina, A. I.; Bredikhina, Z. A.; Bredikhin, A. A. Crystal structure of chiral ortho-alkyl phenyl ethers of glycerol: true racemic compound, normal, false and anomalous conglomerates within the single five-membered family. CrystEngComm, 2014, 16, 6716-6729.

121. Guillouet, S.; Sinskey, A. J.; Rodal, A. A.; Lessard, P. A. Methods for producing L-isoleucine. Patent US 6987017 B2. 2002.

122. Habgood, M. Analysis of Enantiospecific and Diastereomeric Cocrystal Systems by Crystal Structure Prediction. Cryst. Growth Des. 2013, 13, 4549-4558.

123. Hann, C.; Wasselbaum, S., Keul, H.; Möller, M. OH-functional polyesters based on malic acid: Influence of the OH-groups onto the thermal properties. Eur. Polym. J. 2013, 49, 217-227.

124. Hazen, R. M. Chiral Crystal Faces of Common Rock-Forming Minerals, in Progress in Biological Chirality (eds. Palyi, G.; Zucchi, C.; Caglioti, L.), Oxford: Elsevier, 2004. 429 p.

125. Hendi, M. S.; Davis, R. E.; Lynch, V. M.; Wheeler, K. A. Structural studies of enantiomers, racemates, and quasiracemates. 2-(2,4-dichlorophenyl)propanoic acid and 2-(2-chloro-4-nitrophenyl)propanoic acid, Cryst. Engineering. 2001, 4, 11-24.

126. Hendi, M. S.; Hooter, P.; Davis, R. E.; Lynch, V. M.; Wheeler, K. A. Structural Studies of Enantiomers, Racemates, and Quasiracemates: N-(4-Methylbenzoyl)methylbenzylamine and N-(4-Nitrobenzoyl)methylbenzylamine. Cryst. Growth Des. 2004, 4(1), 95-101.

127. Hutt, A. J.; Valentova, J. The chiral switch: The development of single enantiomer drugs from racemates. Acta Fac. Pharm. Univ. Comen., 2003, 50, 7-23.

128. ICDD (The International Centre for Diffraction Data) - Международный центр дифракционных данных. http:// http://www.icdd.com/

129. ICDD 42-1702 - данные PXRD, S-энантиомер яблочной кислоты.

130. ICDD 46-1864 - данные PXRD, рацемат RSI.

131. ICDD 46-1865 - данные PXRD, рацемат RSII.

132. ICDD 31-1776 - данные PXRD, "аномальный рацемат".

133. Isakov, A. I.; Kotelnikova, E. N.; Bocharov, S. N.; Zolotarev Jr, A. A.; Lorenz, H. Thermal deformations of the crystal structures of L-valine, L-isoleucine and discrete compound V2I. in Proc. of

the 23rd Int. Workshop on Ind. Cryst. (BIWIC-2016), ed. H. Lorenz and H. Buchholz, Cuvillier Verlag, Göttingen, Germany, 2016, 7-12. (a)

134. Isakov, A. I.; Kotelnikova, E. N.; Kryuchkova, L. Yu.; Lorenz, H. Effect of crystallization conditions on polymorphic diversity of malic acid RS-racemate. Trans. Tianjin Univ. 2013, 19(2), 8691. (a)

135. Isakov, A. I., Kotelnikova, E. N., Kryuchkova, E. N., Lorenz, H. Isomorphism and polymorphism in the system of malic acid enantiomers. in Proc. of the 20th Int. Workshop on Ind. Cryst. (BIWIC-2013), ed. H. Qu, J. Rantanen and C. Malwade, Univ. of Southern Denmark, Odense, Denmark, 2013, 395-402. (6)

136. Isakov, A. I.; Kotelnikova, E. N.; Kryuchkova, L. Yu.; Lorenz, H. X-ray powder diffraction study of malic acid. Acta Cryst. 2011, A67, C568-C569.

137. Isakov, A. I.; Kotelnikova, E. N.; Lorenz, H. Crystal chemistry of non-equimolar discrete compounds formed in the system of malic acid enantiomers. In Proc. of the of V Intern. Symposium "Biogenic-abiogenic interactions in natural and anthropogenic systems", St. Petersburg State Univ., St. Petersburg, Russia, 2014, 201-202. (a)

138. Isakov, A. I.; Kotelnikova, E. N.; Lorenz, H. Non-Equimolar Discrete Phases Formed in the System of Malic Acid Enantiomers. Chem. Eng. Technol. 2015, 38(6), 1047-1052.

139. Isakov, A. I., Kotelnikova, E. N., Lorenz, H. Phases with discrete compositions formed in the systems of malic acid enantiomers. in Proc. of the 21st Int. Workshop on Ind. Cryst. (BIWIC-2014), ed. G. Coquerel, Y. Cartigny and N. Couvrat, Univ. of Rouen, Rouen, France, 2014, 42-49. (6)

140. Isakov, A. I.; Kotelnikova, E. N.; Muenzberg, S.; Bocharov, S. N.; Lorenz, H. Solid Phases in the System L-Valine - L-Isoleucine. Cryst. Growth Des. 2016, 16, 2653-2661. (6)

141. Jacques, J.; Collet, A.; Wilen, S. H. Enantiomers, Racemates and Resolutions, 1st ed. New York: J. Wiley & Sons, 1981. 233 p.

142. Kai, Y.; Hu, Y.; Cao, Z.; Liu, X.; Liu, X.; Yang, W. Measurement and correlation solubility and mixing properties of L-malic acid in pure and mixed organic solvents. Fluid Phase Equilib. 2013, 360, 466-471.

143. Kaemmerer, H. New concepts for enantioselective crystallization. Aachen: Shaker Verlag, 2012. 202 p.

144. Kaemmerer, H.; Lorenz, H. Black, S. N.; Seidel-Morgenstern, A. Study of System Thermodynamics and the Feasibility of Chiral Resolution of the Polymorphic System of Malic Acid Enantiomers and Its Partial Solid Solutions. Cryst. Growth Des. 2009, 9(4), 1851-1862.

145. Karle I. L.; Karle, J. The Crystal Structure of the Quasi-Racemate from (+)-m-Methoxyphenoxypropionic Acid and (-)-m-Bromophenoxypropionic Acid, J. Am. Chem. Soc. 1966, 88(1), 24-27.

146. Kawamura, K.; Kaplan, I. R. Dicarboxylic acids generated by thermal alteration of kerogen and humic acids. Geochim Cosmochim Acta. 1987, 51(12), 3201-3207.

147. Kipping, F. S.; Pope, W. J. Racemism and Pseudoracemism, J. Chem. Soc. 1897, 71, 9891001.

148. Klapper, H.; Karl, N.; Kobayashi, M.; Kobayashi, T.; Sato, K. Organic Crystals I: Characterization. Berlin-Heidelberg: Springer-Verlag, 1991. 164 p.

149. Koolman, H. C.; Rousseau, R. W. Effects of isomorphic compounds on the purity and morphology of L-isoleucine crystals. AIChE J. 1996, 42(1), 147-153.

150. Kostyanovsky, R. G.; Lyssenko, K. A.; Lenev, D. A.; Bronzova, I. A. Competitive H-bonding in bicyclic bis-lactams: self-assembly in nanotubes or in unbalanced chiral threefold interpenetrated diamondoid network. Tetrahedron: Asym. 2002, 13, 2697-2701.

151. Kotelnikova, E. N.; Isakov, A. I.; Lorenz, H. Non-equimolar discrete compounds in binary chiral systems of organic substances. Cryst. Eng. Comm. 2017 (in Press.).

152. Kuhnert-Brandstätter, M.; Riedmann M. Thermal analytical and Infrared Spectroscopic Investigations on Polymorphic Organic Compounds - 1. Mikrochim. Acta. 1987, 92(1-3), 107.

153. Kuhnert-Brandstätter, M.; Friedl, L. Zur Frage der Existenz anomaler Racemate. Microchim. Acta. 1977, 68(5-6), 507-516.

154. Kurosawa, I.; Teja, A. S.; Rousseau, R. W. Solubility measurements in the L-Isoleucine + L-Valine + Water System at 298 K. Eng. Chem. Res. 2005, 44, 3284-3288.

155. Lange, C.; Rittmann, D.; Wendisch, V. F.; Bott, M.; Sahm, H. Global Expression Profiling and Physiological Characterization of Corynebacterium glutamicum Grown in the Presence of l-Valine. Appl Environ Microbiol. 2003, 69(5), 2521-2532.

156. Leusen, F. J. J. Ab initio prediction of polymorphs. J. Cryst. Growth. 1996, 166(1-4), 900903.

157. Lee, E. H. A practical guide to pharmaceutical polymorph screening & selection. Asian J Pharm Sci. 2014, 9, 163-175.

158. Lin, G.-Q.; Zhang, J.-G.; Cheng, J.-F. Overview of Chirality and Chiral Drugs, in Chiral Drugs: Chemistry and Biological Action (eds. Lin, G.-Q.; You, Q.-D.; Cheng, J.-F.), Hoboken (NJ): John Wiley & Sons, 2011. 456 p.

159. Lineberry, A. M. Benjamin, E. T.; Davis, R. E.; Scott Kassel, W.; Wheeler, K. A. Structural Studies of Racemates and Quasiracemates: Chloro, Bromo, and Methyl Adducts of 2-Phenoxypropionic Acid. Cryst. Growth Des. 2008, 8(2), 612-619.

160. Liu, Z.-S.; Xu, Y.-L.; Wang, H.; Yan, C.; Gao, R.-Y. Chiral Separation of Binaphthol Enantiomers on Molecularly Imprinted Polymer Monolith by Capillary Electrochromatography. Anal Sci. 2004, 20, 673-678.

161. Lynch, V. M.; Scott, K. B.; Martin, S. F. Spiro[1-azabicyclo[5.3.0]decane-6,2'(5'#)-furan]-5',10-dione: an example of kryptoracernic crystallization. Acta Cryst. 1999, C55(4), 622-624.

162. McCrone, W. C. Polymorphism. In Physics and chemistry of the organic solid state (Fox, D.; Labes, M. M.; Weissberger, A.). Vol. 2. N. Y.: Wiley Interscience, 1965. 975 p.

163. McKirdy, D. Organic geochemistry in Precambrian research. Precambrian Research. 1974, 1(2), 75-137.

164. Miltenberger, K. Hydroxycarboxylic Acids, Aliphatic. In Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. 2000.

165. Morales, G. A.; Fronczek, F. R. A Kryptoracemic Hydroperoxide. Acta Cryst. 1996, C52(5), 1266-1268.

166. Morbach, S.; Sahm, H.; Eggeling, L. L-Isoleucine Production with Corynebacterium glutamicum: Further Flux Increase and Limitation of Export. Appl Environ Microbiol. 1996, 62(12), 4345-4351.

167. Motherwell, W. D. S. Distribution of Molecular Centres in Crystallographic Unit Cells. Acta Cryst. 1997, B53, 726-736.

168. Murakami, H. From Racemates to Single Enantiomers - Chiral Synthetic Drugs over the last 20 Years. Topics in Current Chemistry, 2007, 269, 273-299.

169. Needham Jr., T. E.; Paruta, A. N.; Gerraughty, R. J. Solutbility of Amino Acids in Pure Solvent Systems. J. Pharm. Sci. 1971, 60(4), 565-567.

170. Oches, E. A.; McCoy, W. D. Historical developments and recent advances in amino acid geochronology applied to loess research: examples from North America, Europe, and China. Earth Sci Rev. 2001, 54(1-3), 173-192.

171. O'Neil, M. J. The Merck Index: An Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and Biologicals. 14th ed. NJ: Merck & Co, 2006, 2708 c.

172. Peng, C.; Chan, M. N.; Chan, C. K. The hygroscopic properties of dicarboxylic and multifunctional acids: measurements and UNIFAC predictions. Environ. Sci. Technol. 2001, 35(22), 4495-4501.

173. Perlstein, J. Molecular Self-Assemblies. 4. Using Kitaigorodskii's Aufbau Principle for Quantitatively Predicting the Packing Geometry of Semiflexible Organic Molecules in Translation Monolayer Aggregates. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116(25), 11420-11432.

174. Price, S. L. From crystal structure prediction to polymorph prediction: interpreting the crystal energy landscape. Phys.Chem.Chem.Phys. 2008, 10, 1996-2009.

175. Price, S. L. Predicting crystal structures of organic polymorphs. Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 2098-2111.

176. Piyarom, S.; Yonemochi, E.; Oguchi, T.; Yamamoto, K. Effects of Grinding and Humidification on the Transformation of Conglomerate to Racemic Compound in Optically Active Drugs. J. Pharm. Pharmacol. 1997, 49(4), 384-389.

177. Robins, J.; Jones, M.; Matisoo-Smith, E. Amino Acid Racemization Dating in New Zealand: An overview and Bibliography. Auckland: Auckland University, 2001, 34 p.

178. Shukuo, K.; Shigezo, U. Method of producing L-valine by fermentation. Patent US 3028310 A. 1959.

179. Sirota, N. N. Certain problems of polymorphism (I). Cryst. Res. Technol. 1982, 17(6), 661691.

180. Spaniol, J. M.; Wheeler, K. A. Accessing Centnerszwer's quasiracemate - molecular shape controlled molecular recognition. RSC Adv. 2016, 6, 64921-64929.

181. Springuel, G.; Robeyns, K.; Norberg, B.; Wouters, J.; Leyssens, T. Cocrystal formation between chiral compounds: how cocrystals differ from salts. Cryst. Growth Des. 2014, 14, 3996-4004.

182. Srinivasa Gopalan, R.; Kumaradhas, P.; Kulkarni, G. U.; Rao, C. N. R. An experimental charge density study of aliphatic dicarboxylic acids. J. Mol. Struct. 2000, 521(1), 97-106.

183. Stahly, G. P. Diversity in Single and Multiple-Component Crystals. The Search for and Prevalence of Polymorphs and Cocrystals. Cryst. Growth Des. 2007, 7(6), 1007-1026.

184. Steed, K. M.; Steed, J. W. Packing Problems: High Z' Crystal Structures and Their Relationship to Cocrystals, Inclusion Compounds, and Polymorphism. Chem. Rev. 2015, 115(8), 2895-2933.

185. Steiner, T. Frequency of T values in organic and organo-metallic crystal structures. Acta Cryst. 2000, B56, 673-676.

186. Tabora, J. E.; Corry, J.; Osifchin, R.; Lepore, J. V.; Davidson, O. A.; Thien, M. P. Identification and characterization of an anomalous racemate. Fluid Phase Equilib. 2007, 258, 140-147.

187. Threlfall, T. L. Analysis of Organic Polymorphs. A review. Analyst. 1995, 120, 2435-2460.

188. Timmermans, J.; Vesselovsky, Mme. Bull. Soc. Chim. Belg. 1932, 41(53).

189. Toke, L.; Acs, M.; Fogassy, E.; Faigl, F.; Gal, S.; Sztatisz, J. A new anomalous racemate. Acta Chim. Acad. Sci. Hung. 1979, 102, 59-65.

190. Van der Sluis, P.; Kroon, J. Crystal structures of (-)-malic acid and of a second modification of (±)-malic acid. Acta Cryst. 1984, A40, C281.

191. Van der Sluis, P.; Kroon, J. Structure of (-)-Malic Acid. Acta Cryst. 1989, C45(9), 1406-1408.

192. Van der Sluis, P.; Kroon, J. The Structure of (±)-Malic acid, (±)-C4^O5. Acta Cryst. 1985, C41(6), 956-959.

193. Van Loock, J.; Van Havere, W.; Lenstra, A. The structure of (plus or minus)-malic acid. Bull. Soc. Chim. Belg. 1981, 90, 161-166.

194. Wachter, E.; Glazer, E. C.; Parkin, S.; Brock, C. P. An exceptional 5:4 enantiomeric structure. Acta Cryst. 2016, B72, 223-231.

195. Wang, J.; Gao, Y.; Xiang, J.; Wang, M. Wu, A. X-ray studies of conformation: observation of conformational polymorphism of a glycoluril clip. CrystEngComm. 2015, 17, 2245-2249.

196. Wenk, H.-R.; Bulakh, A. G. Minerals: their constitution and origin. Cambridge: Cambridge Univ. Press, 2004. 646 p.

197. Wermester, N.; Aubin, E.; Pauchet, M.; Coste, S.; Coquerel, G. Tetrahedron: Asymmetry. 2007, 18(7), 821-831.

198. Wheeler, K. A.; Grove, R. C.; Davis, R. E.; Scott Kassel, W. Rediscovering Pasteurs Quasiracemates. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47(1), 78 -81.

199. Whitesell, J. K.; Davis, R. E.; Saunders, L. L.; Wilson, R. J.; Feagins, J. P. Influence of Molecular Dipole Interactions on Solid-State Organization. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113(9), 32673270.

200. Xie, R.; Chu, L.-Y.; Deng, J.-G. Membranes and membrane processes for chiral resolution. Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 1243-1263.

201. Yuan, Y.; Leng, Y.; Shao, H., Huang, C.; Shan, K. Solubility of DL-malic acid in water, ethanol and in mixtures ofethanol + water. Fluid Phase Equilib. 2014, 377, 27-32.

202. Zhang, Q.; Curran, D. P. Quasienantiomers and Quasiracemates: New Tools for Identification, Analysis, Separation, and Synthesis of Enantiomers. Chem. Eur. J. 2005, 11(17), 4866 - 4880.

203. Zhang, C.; Liu, B.; Wang, X.; Wang, H. Measurement and Correlation of the Solubilities of L-Valine in Water, Ethanol, N,N-Dimethylformamide, Acetone, and Isopropyl Alcohol between (293.15 and 343.15) K. J. Chem. Eng. Data. 2014, 59(9), 2704-2708.

204. Zumstein, R. C.; Rousseau, R. W. Solubility of L-isoleucine in and Recovery of L-isoleucine from Neutral and Acidic Aqueous Solutions. Ind. Eng. Chem. Res. 1989, 28(8), 1226-1231.