固有手性杯芳烴冠醚羧酸的合成、拆分與手性識別研究.pdf

1、杯芳烴作為第三代超分子主體化合物，以其獨(dú)特的空腔結(jié)構(gòu)，易于合成與結(jié)構(gòu)修飾，一直是主—客體化學(xué)的研究熱點(diǎn)。固有手性杯芳烴是指在母體杯芳烴三維非平面骨架的上緣或下緣引入非手性基團(tuán)，使杯芳烴去對稱化而獲得手性。因此，固有手性是一種整體手性，結(jié)構(gòu)上具有一定的特殊性。杯[4]芳烴結(jié)構(gòu)最為簡單，且易于選擇性衍生化，因此固有手性杯[4]芳烴一直是目前研究的重點(diǎn)。
　　過去的十年間，不斷出現(xiàn)有關(guān)固有手性杯芳烴衍生物的合成、化學(xué)拆分報(bào)道。性能研究顯

2、示固有手性杯[4]芳烴在手性識別、不對稱催化等方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。在此基礎(chǔ)上，我們合成了數(shù)個(gè)固有手性杯芳烴冠醚羧酸。其中，以杯[4]芳烴為原料，1,2位冠醚鏈進(jìn)行取代，并通過烷基化去對稱性而獲得了四種錐形構(gòu)象的固有手性杯[4]冠醚羧酸與一種部分錐形構(gòu)象衍生物。同時(shí)，我們以杯[5]芳烴為原料，合成1,3位取代的杯[5]冠-6衍生物，并通過4位烷基化去對稱性而獲得了錐形構(gòu)象杯[5]冠-6羧酸。
　　至此，我們合成了六種杯芳烴主體分

3、子7-12，均包含杯芳烴骨架、冠醚環(huán)、羧基。主體分子7-12結(jié)構(gòu)區(qū)別在于烷基化程度（有無自由酚羥基），構(gòu)象（錐形或部分錐形），冠醚環(huán)的大?。ü?4，冠-5或冠-6）以及杯芳烴空腔的大?。ū璠4]芳烴，杯[5]芳烴）。我們選擇了八種客體分子，包括苯乙胺(G1)，氨基丙醇(G2)，纈氨醇(G3)，亮氨醇(G4)，苯丙氨醇(G5)，苯甘氨醇(G6)，2-氨基-1-苯乙醇(G7)，(1S,2R)-(+)-2-氨基-1，2-二苯乙醇(G8)。之所

4、以選擇這些客體分子，是因?yàn)樗鼈兙邪被糠?，使其能與主體分子的羧基進(jìn)行初級酸堿反應(yīng)，同時(shí)期待形成的季銨離子能與主體分子的冠醚環(huán)部分通過氫鍵進(jìn)行作用。與苯乙胺相比，其它的7種β-氨基醇客體都含有一個(gè)羥基，可以作為潛在的識別位點(diǎn)，通過氫鍵來增強(qiáng)主-客體間的相互作用。這7種β-氨基醇的側(cè)鏈有所不同，這可能影響其手性識別的效率與選擇性。
　　我們以氫譜滴定的方式識別研究了外消旋主體分子7-12的手性識別作用，通過向主體分子(10 mM

5、in CDC l3)中逐漸加入光學(xué)純客體分子（0-5當(dāng)量）。其中，錐形構(gòu)象固有手性杯[4]冠[6]羧酸9在手性識別上顯示出良好的對映選擇性，尤其是對于客體分子2-氨基-3-甲基-1-丁醇（G3）與2-氨基-2-苯乙醇（G6）。為了進(jìn)一步研究光學(xué)純主體分子9的手性識別作用，我們以β-苯乙胺為手性輔助試劑，通過化學(xué)拆分的方法成功的對其進(jìn)行了手性拆分。并分別將得到的兩個(gè)光學(xué)純羧酸與識別效果較好的客體作用。Job plots實(shí)驗(yàn)證明了主體分子9

6、與各客體分子的絡(luò)合比為1:1。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用非線性曲線擬合的方法測定了光學(xué)純主體分子9與客體分子G1（苯乙胺），G3，G6，G8（2-氨基-1，2-二苯乙醇）的絡(luò)合常數(shù)。結(jié)果顯示(+)-(cS)-9與客體分子G3鍵合能力較強(qiáng)，其選擇性Ks/KR為3.64。(+)-(cS)-9對光學(xué)純的G6具有更好的選擇性識別作用，其Ks/KR達(dá)到7.86，但鍵合能力不及G3強(qiáng)。同時(shí)測定的主體分子9與G1作用的Ks/KR僅為1.31，表明主體分子9對客

7、體分子G1的選擇性很一般，這也與初步篩選的結(jié)果一致。
　　為了研究rac-9作為手性NMR試劑來確定G3光學(xué)純度的可能性，我們分別研究了(+)-(cS)-9(5 mM)和(-)-(cS)-9(5 mM)與不同比例的混旋G3(總濃度G3=5mM)作用，并繪制了交叉曲線，正如預(yù)期所想，繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線對稱性良好，并且用于混旋物G3的構(gòu)成測定具有一定的可靠性。
　　通過氫譜滴定實(shí)驗(yàn)，可以合理的猜想酸堿作用構(gòu)成了主客體復(fù)合物，同時(shí)包括