（有机化学专业论文）基于环糊精和二茂铁衍生物超分子作用的聚集体系.pdf

k 一 订 j r - 石 原创性声明 ,m,i,i,1,1删w j | l lilruj i l li j u y 17 9 2 4 6 9 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名：趁日期：业 关于学位论文使用授权的声明 本人同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的印刷件 ：。和电子版i 允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：监新签名磊丛日期：碰五 ： ： 三 一 。 5 ：， 1 t 呻 ， i f l j - 0 c ， l 目录 摘要1 a b s t r a c t ：； 符号说明5 第一章前言6 1 1 环糊精概述6 1 1 1 环糊精的结构特点6 1 1 2 环糊精衍生物的合成方法8 1 1 3p 环糊精选择性修饰的方法8 1 2 环糊精囊泡体系的研究进展1 0 1 2 1 中性环糊精囊泡体系1 0 1 2 2 离子型环糊精囊泡体系1 5 1 2 3 基于包合作用的环糊精囊泡体系1 6 1 3 论文的选题和内容18 第二章二茂铁衍生物的合成1 9 2 1 引言：1 9 2 2 实验部分2 l ：2 2 r 实验试剂与仪器：二。2 l 。j 。 。一 、 一 2 2 2 二茂铁甲醛的合成? 2 2 2 2 3n 一二茂铁亚甲基衍生物的合成2 3 2 2 4 乙酰基二茂铁的合成2 6 2 2 - 5n 一( 1 一二茂铁乙基) 衍生物的合成2 7 2 2 6 双头二茂铁衍生物的合成3 0 2 3 小结3 1 2 3 1 反应物摩尔比的选择3 1 2 3 2 反应物活性对反应的影响3 1 2 3 3 淬灭未反应完的硼氢化钠溶剂的选择3 l 第三章环糊精超分子囊泡体系的研究3 2 3 1 引言3 2 3 2 试剂与仪器3 3 3 2 1 实验试剂3 3 3 2 2 实验仪器3 3 3 3h p p c d 取代度的确定3 3 3 4h p j 3 c d 与b f d 的包合比及包合常数3 4 3 4 1 实验部分3 6 3 4 2 结果与讨论3 6 3 5h p l 3 c d 与b f d 形成的有序结构的t e m 表征3 7 3 5 1 实验部分3 7 3 5 2 结果与讨论3 7 3 6h p l 3 c d 与b f d 形成的有序结构的d l s 表征一3 8 3 6 1 实验部分3 8 3 6 2 结果与讨论3 9 3 7h p p c d 和b f d 在不同溶剂中的包合常数3 9 3 7 1 实验部分4 0 3 7 2 结果与讨论4 0 3 8 氧化还原剂对囊泡体系的影响4 3 3 8 1 实验部分4 3 3 8 2 结果与讨论j ：4 3 3 9 多 t - j d 客体对囊泡体系的影响4 4 3 9 1 实验部分4 4 3 9 2 结果与讨论4 4 3 。1o 囊泡的形成的机理4 6 3 10 1 实验部分4 6 3 1o 2 结果与讨论一4 6 3 1 1 小结4 8 附录4 9 参考文献：7 1 致谢7 8 一 ， i - 札 ， l k 二 i 一 、 i - k 矿 山东大学侦上学位论文 摘要 囊泡是南两亲分子尾对尾地定向结合形成的封闭双层结构。鉴于囊泡和牛物 膜具有结构上的相似性，囊泡成为研究生物膜性质的理想模型。此外，囊泡现己 应用于纳米材料的制备、药物运输等方面。 超分子化学是研究分子组装和分子间键合的化学，是构筑有序结构的有效方 法。环糊精作为重要的超分子主体能与多种有机、无机以及生物分子形成包合物， 而这种作用不但受客体本身的尺寸、极性等因素的影响，还受环境如温度、p h 以及场效应的影响。因此可以通过选择客体或改变环境等方式调控这种作用。 基于上述思想，本论文设计合成了一系列的客体分子二茂铁衍生物，并 研究了羟丙基环糊精与它们的超分子作用；基于两者之间的超分子作用形成了有 序聚集体囊泡，此囊泡体系对溶剂、氧化还原、外加客体等因素均有响应， 为新型超分子功能材料的设计和制备指引了方向。本论文主要包括以下两个部 分： 1 ) 首先以二茂铁为原料合成了二茂铁甲醛和乙酰基二茂铁，再以二茂铁甲 醛和乙酰基二茂铁以及一系列胺类为原料合成了一系列的二茂铁衍生物，并通过 1 h 核磁共振、1 3 c 核磁共振、质谱等手段进行了表征。 2 ) 以羟丙基环糊精( h p p c d ) 和n 。n 双二茂铁亚甲基己二胺( d b f ) 为原 料制备了囊泡体系，并通过动态光散射和透射电镜进行了表征。通过1 h 核磁共 振谱、二维1 h - 1 h 相关谱等手段研究了它们之间的超分子作用。通过紫外光谱 法研究了h p l 3 c d 和d b f 在不同溶液中的包合情况，发现当甲醇与水的体积比 超过l ：4 时，包合比由2 ：1 变成l ：1 ，包合常数随着甲醇成分的增多而减小。通过 循环伏安法表征发现，h p i s c d 和d b f 的包合对氧化还原有响应，加入氧化剂后 囊泡消失。当外加客体与h p l 3 c d 的包合能力较强时，囊泡会被破坏。根据实验 数据，提出了囊泡形成的可能机理，为设计合成新型的超分子材料提供了一种思 路。 本论文的主要创新点包括以下几点： 1 ) 合成了含有不同链长的二茂铁衍生物，便于进一步研究链长对基于超分 子作用的聚集体系的影响。 l 山东大学硕士学位论文 2 ) 制备了基于h p p c d 和d b f 超分子作用的囊泡体系，并通过紫外双倒数 法测定了h p s c d 和外加客体的包合常数，研究了外加客体对超分子聚集结构的 影响，这在此类研究中尚属首次。 关键词：环糊精；二茂铁：囊泡；刺激响应性 一 t - l ， i ， 卜 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t v e s i c l ei sf o r m e db ya m p h i p h i l i cm o l e c u l e si nt a i lt ot a i lo r d e r l y f o rh a v i n g c e l l - l i k es t r u c t u r e s ，v e s i c l e sa r et h eg e n e r a lm o d e ls y s t e mf o rm i m i c k i n gb i o l o g i c a l m e m b r a n e s v e s i c l e sh a v eb e e nw i d e l ya p p l i e dt on a n o m a t e r i a l sa n dd r u gd e l i v e r y s u p r a m o l e c u l a rc h e m i s t r y f o c u s e so nt h ec h e m i c a l s y s t e m s m a d e u p o f a s s e m b l e dm o l e c u l a rs u b u n i t s ，c o m p o n e n t sa n di n t e r a c t i o n sb e t w e e nm o l e c u l e s ， w h i c hp r o v i d ea ne f f e c t i v ew a yt oc o n s t r u c tf u n c t i o n a la g g r e g a t e s a so n eo ft h em o s t i m p o r t a n th o s t s ，c y c l o d e x t r i n ( c d s ) c o u l df o r mi n c l u s i o nc o m p l e x e sw i t hv a r i o u s k i n d so fg u e s t s t h es u p r a m o l e c u l a ri n t e r a c t i o ni sa f f e c t e dn o to n l yb yt h eg u e s t s p o l a r i t ya n ds i z eb u ta l s ot h ee n v i r o n m e n to fm e d i u ms u c ha st e m p e r a t u r e ，p ha n d r a d i o a c t i v es t i m u l a t i o n t h e r e f o r e ，t h ei n t e r a c t i o nb e t w e e nh o s ta n dg u e s tc o u l db e c o n t r o l l e db yv a r y i n gt h e s ec o n d i t i o n s b a s e do nt h ea b o v em e t h o d o l o g y , as e r i e so ff e r r o c e n ed e r i v a t i v e sw e r ed e s i g n e d a n dp r e p a r e dh e r e t h es u p r a m o l e c u l a ri n t e r a c t i o n sb e t w e e nt h e ma n d1 3 - c y c l o d e x t r i n d e r i v a t i v e ( h y d r o x y p r o p y l p - c y c l o d e x t r i n ，h p l 3 c d ) w e r ea l s os t u d i e d v e s i c l e sb a s e d o nt h ei n t e r a c t i o n sw e r ep r e p a r e d ，w h i c hw e r er e s p o n s i v et os o l v e n tc o m p o s i t i o n ， r e d o xa n de x t e m a lg u e s t s t h ei n s i g h to b t a i n e df r o mt h i ss t u d yc o u l db eu s e f u lf o rt h e ： 一 二 d e s i g n a t i o na n dp r e p a r a t i o no fn o v e ls u p r a m o l e c u l a rf u n c t i o n a lm a t e r i a l s t h i sw o r k c o m p o s e st h ef o l l o w i n gt w op a r t s i ) f i r s t l y , f e r r o c e n e c a r b o x a l d e h y d ea n da c e t y l f e r r o c e n e w e r eo b t a i n e df r o m f e r r o c e n e as e r i e so ff e r r o c e n ed e r i v a t i v e sw e r ep r e p a r e db a s e do nt h er e a c t i o n so f f e r r o c e n e c a r b o x a l d e h y d ea n da c e t y l f e r r o c e n ew i t has e r i e so fa m i n e t h eo b t a i n e d c o m p o u n d sw e r ec h a r a c t e r i z e db y1 h n m r 1 3 c n m ra n dm s 2 ) v e s i c l e sb a s e do nt h es u p r a m o l e c u l a ri n t e r a c t i o no fh p p c dw i t hn , n - b i s ( f e r r o c e n y l m e t h y l e n e ) - d i a m i n o h e x a n e( b f d ) w e r e p r e p a r e d ， w h i c hw e r e c h a r a c t e r i z e db yd y n a m i cl i g h ts c a t t e r i n g ( d l s ) a n dt r a n s m i s s i o ne l e c t r o n m i c r o s c o p y ( t e m ) t h ei n t e r a c t i o nw a ss t u d i e db y1 h - n m ra n d2 d1 h t hn m r t h ei n c l u s i o ns t o i c h i o m e t r yo fh p l 3 c da n db f dw o u l dt e n dt ob eam o l a rr a t i oo f1 ：1 山东大学硕士学位论文 f r o m2 ：1b a s e do nt h ei n t r o d u c t i o no fm e t h a n o lt ot h es o l v e n t ，e s p e c i a l l yw h e nt h e v o l u m er a t i oo fm e t h a n o la n dw a t e rw a sm o r et h a nl ：4 t h ei n c l u s i o nc o n s t a n t d e c r e a s e dw i t hm e t h a n o lc o n c e n t r a t i o ni n c r e a s i n gi nt h es o l v e n t s t h ei n c l u s i o nw a s r e s p o n s i v et or e d o x ，w h e nac h e m i c a lo x i d i z i n ga g e n tw a sa d d e dt ot h es y s t e m ，t h e v e s i c l e sd i s a p p e a r e d w h e nt h ei n c l u s i o na b i l i t yb e t w e e nh p j 3 c da n de x t e r n a lg u e s t w a sr e l a t i v e l ys t r o n g e r , t h ev e s i c l e sw e r ee a s i l yd e s t r o y e d b a s e do nt h ee x p e r i m e n t a l d a t a ，t h ep o s s i b l em e c h a n i s mf o rt h ef o r m a t i o no ft h ev e s i c l e sw a sp r o p o s e d t h i s w o r kp r o v i d e dan e wi d e at od e s i g na n dp r e p a r en e ws u p r a m o l e c u l a rm a t e r i a l s m a j o r i n n o v a t i v ep o i n t si nt h i st h e s i sa r el i s t e da sf o l l o w ： 1 ) v a r i o u sk i n d so ff e r r o c e n ed e r i v a t i v e sw i t hd i f f e r e n tc h a i n sw e r es y n t h e s i z e d ， w h i c hw a su s e f u lt os t u d yt h ec h a i ne f f e c to nt h e s ea s s e m b l e s 2 ) v e s i c l e sb a s e do nt h ei n t e r a c t i o n so fh p l 3 c dw i t hb f d w e r ep r e p a r e d t h e e f f e c t so fe x t e r n a l g u e s t so nt h ea g g r e g a t e s w e r es t u d i e db a s e do nt h a tt h e c o m p l e x a t i o n so fh p l 3 c dw i t he x t e r n a lg u e s t s w e r es t u d i e db yu vu s i n gt h e d o u b l e r e c i p r o c a lm e t h o d ，w h i c hw a sf i r s t l yr e p o r t e di nt h i sa r e a k e yw o r d s ：c y c l o d e x t r i n ；f e r r o c e n e ；v e s i c l e ；s t i m u l a t i v e - r e s p o n s i v e n e s s 4 l 、 ， k j _ c d f c b p b m o d b f c v u v n m r t e m d l s 山东大学硕士学位论文 1 1 环糊精概述 第一章前言弟一旱刖苗 超分子化学即“超越分子概念的化学”川，其研究对象是通过非共价键( 弱 相互作用) 相互作用形成的分子聚集体，是在共价键分子化学基础上的一次提升。 对它的研究可追溯至1 9 6 7 年p e d e r s o n 对冠醚配位性能的发现【2 - 3 】。随后，c r a m 研究了冠醚作为主体选择性结合伯胺盐形成配合物的现象，提出了“主客化学” 的概念4 - 5 1 。1 9 7 8 年，法国化学家l e h n 提出了“超分子化学”这一概念【6 1 。从此， 超分子化学得到了快速的发展，并迅速成为化学研究者关注的焦点。超分子化学 的研究对于理解和揭示特异性的生物过程，如酶与底物的结合、核酸的嵌合物、 细胞识别等现象具有重要的意义【7 】o 超分子化学的研究领域现已涉及化学、生物、材料等多个学科，研究内容更 加深入。继冠醚之后，环糊精和杯芳烃相继成为超分子化学的第二和第三代研究 主体。同时，大环受体如葫芦脲、卟啉、富勒烯和纳米管等在超分子化学中的研 究也越来越受关注。 本论文主要研究了环糊精衍生物及其包合物的自组装行为，因此，下面重点 介绍一下环糊精的特点。 一 ： 1 1 1 环糊精的结构特点 环糊精( c y c l o d e x t r i n ，c d s ) 是v i l l e r s 于1 8 9 1 年发现的一种通过a - l ，4 一糖 苷键连接d 一吡喃葡萄糖单元构成的“锥筒状的分子【引。根据所含d 吡喃葡萄糖 单元( 6 、7 、8 ) 的不同，分别叫做弘环糊精，p 一环糊精，丫- 环糊精。 环糊精的结构如图1 1 。a 环糊精，p 一环糊精，丫- 环糊精的分子内腔分别为 4 5 a ，7 o a 和8 5a ，但伯羟基的自由旋转会影响环糊精分子内腔的有效尺寸。 6 山东大学硕士学位论文 a ，1 3 ，v c d p r i m a r yf a c e s e c o n d a r yf a c e n = 6 ，7 8 图1 1 环糊精的结构图 由于环糊精6 位伯羟基位于“锥筒”空腔的小口端，2 位及3 位仲羟基位于 大口端，使得环糊精的空腔表面只有氢原子核及带孤对电子对的糖苷氧原子，因 - 此环糊精空腔的内部是疏水性的、外部是亲水性的。通常情况下，环糊精分子的 一个葡萄糖单元的2 位羟基容易和相邻的葡萄糖单元上的3 位羟基形成氢键。在 p 环糊精中，整个分子可形成首尾相连的分子内氢键；在叶环糊精中，由于一个 葡萄糖单元处于扭曲的位置，分子内仅能形成四个氢键：在y 环糊精中，由于分 子柔性较强，分子内氢键较弱。这就是p 环糊精在三种常见的环糊精中水溶性最 - 差的原因。 j - 环糊精作为超分子主体，能包合一系列客体分子，相应的包合稳定性随着客 。 体分子的极性、立体结构和构象等因素的不同而表现出一定的差异性。复合物的 稳定性除受环糊精和客体分子自身的性质影响，还与温度及所处介质的组成有 关。温度越高，介质中有机成分越多，环糊精和客体分子形成的复合物的稳定性 ：j ：j 。：等：? j ? ：? 冀3 - ：就越羞，_ 包合物的性质也随之发生变化，j 具体变化情况与主客体结构有关。 一般认为，环糊精和客体分子形成包合物，主要是基于以下几种作用力： 1 ) 环糊精空腔与客体分子上疏水部分之间的范德华力作用； 2 ) 环糊精羟基与客体分子上极性部分的氢键作用； 3 ) 形成包合物过程中，环糊精空腔中处于高能态的水的释放； 4 ) 环糊精骨架张力能的释放。 环糊精包合客体分子形成包合物广泛应用于医疗、食品、化学、农业和其他 领域。环糊精起到的作用主要有以下几个方面【9 】： 1 ) 使挥发性物质保持稳定； 2 ) 使受热、光、氧等不稳定的物质保持稳定； 3 ) 改变化合物的物理、化学性质； 叠 4 ) 用作有机反应催化剂，用于分子的分离、分析、医疗化验等。 7 山东大学坝士学位论文 1 1 2 环糊精衍生物的合成方法1 0 i 环糊精修饰是指保持环糊精大环基本骨架不变的情况下引入特定取代基团， 因此，修饰后的环糊精也叫环糊精衍生物( c y c l o d e x t r i nd e r i v a t i v e s ) 。天然环糊 精尽管拥有空腔，可作为结合底物或客体分子的位点，但在构筑超分子方面，尤 其是功能化的超分子聚集体方面往往显得力不从心。例如，b 环糊精在紫外、荧 光光谱中是惰性的，缺少显示电子转移、光致变色的功能基团，无法借助光学仪 器研究它与某些客体的相互作用。此外，p 环糊精在水中的溶解性较小，也限制 了它的进一步应用。由此可见，对环糊精分子进行选择性的化学修饰是很有必要 的。通过修饰可以达到以下目的： 1 ) 引入基团增加环糊精水溶性，尤其是包合物或超分子复合物在水中的溶解性； 2 ) 引入特殊基团，构筑具有特定功能的超分子聚集体； 3 ) 引入特殊基团，构筑手型识别位点； 4 ) 引入特殊基团，构筑研究弱作用力的模型； 5 ) 进行三维修饰，扩大结合空腔或提供具有特定几何形状的空间： 6 ) 引入高分子结构，获得具有特殊功能的材料。 根据p 环糊精分子的具体结构特点，对p 环糊精的化学修饰可以采用如下方 法： 1 ) 取代伯羟基或仲羟基上的氢原子； 2 ) 取代伯羟基或( 和) 仲羟基： 3 ) 消除6 位碳上的氢原子； 4 ) 通过部分氧化打开一个或更多个c 2 一c 3 键。 其中方法1 ) 和2 ) 最基本，也最常用。采用化学修饰法得到的b 环糊精衍生物 作为各种各样的功能模型己成为一种趋势。 1 1 3p - 环糊精选择性修饰的方法 1 ) 控制反应条件 直接对p 环糊精选择性修饰的理论基础是p 环糊精的伯、仲羟基反应活性不 同。尽管，p 环糊精次面上的2 - o h 及3 - o h 同属于仲羟基，但是所处的空间环 境存在一定的差异：2 - o h 指向环糊精的空心中轴，3 - o h 则稍背向环糊精的空心 8 山东大学侦上学位论文 中轴方向。一般认为，d 环糊精各羟基的反应活性顺序为：6 - o h 2 - o h 3 - o h ， 酸性强弱顺序则为2 - o h 3 - o h 6 o h 。因此，适当的控制反应条件可以得到 有一定选择性的环糊精修饰产物：通常以吡啶为反应溶剂时，环糊精分子上各个 羟基的反应活性次序由相应的羟基的反应活性决定，可以得到以6 位修饰为主的 产物；当以碱性水溶液为反应溶剂时，各羟基的反应活性决定于其酸性，从而达 到环糊精分子的次面选择性修饰的目的。本论文中使用的2 - 0 ( 2 羟基丙基) 1 3 环糊精就是由b 环糊精与环氧丙烷在适当的碱性水溶液中反应制得的】。 环糊精的直接修饰中，做的较多也较成熟的是对环糊精的选择性磺酰化，具 体选择性如表1 1 ： 表1 1 环糊精磺酰化的选择性 环 糊反应位置反应条件 精 p h = 1 3 水溶液中与对甲苯磺酰氯反应1 个小时，或者在d m f 2 中p h = 1 0 缓冲溶液中6 0 。c 下与邻硝基苯酚对甲苯磺酸酯反 0 【应一个小时 p h = 1 2 水溶液中与对甲苯磺酰氯，反应过程中p h 值自然降 3 低 p h 1 2 5 的水溶液中与对甲苯磺酰氯反应一个小时，或者 2d m fp h = 1 0 缓冲溶液中6 0 。c 下与邻硝基苯酚对甲苯磺酸酯 1 3 反应一个小时 p h = 1 2 ，3 0 的乙腈水溶液中d 萘磺酰氯反应，反应过程中 3 一 p h 值自然降低 2 p h = 1 2 水溶液中与萘磺酰氯反应一个小时 丫p h = 1 2 ，3 0 乙腈水溶液中与萘磺酰氯反应( 微热) ，反应过 3 程中p h 值自然降低 2 ) 磺酰化环糊精为中间体定位修饰1 3 环糊精 对环糊精的磺酰化选择性修饰进行广泛研究的原因除了磺酰化环糊精本身 可以作为功能强大的模型外，还在于通过磺酰化的环糊精能够合成系列的环糊精 衍生物【1 2 】。 相对来看，磺酰化试剂与环糊精的反应不仅有较好的选择性和较高的收率， 而且在亲核试剂进攻时，磺酰化环糊精上的磺酰基的脱离性能也是很好的，可以 被定位取代，例如胺代、硫代、卤代等，其中尤以胺代受人重视。 3 ) 保护基选择修饰p 环糊精 为了尽可能减少不必要的副反应，提高修饰反应的选择性，保护基在环糊精 q 山东大学硕士学位论文 选择修饰中的应用一直受到人们的重视。硅试剂以其易反应，易解离的优越性能， 在环糊精的选择性修饰反应中作为部分羟基的保护基团而倍受重视【1 3 】。反应中 常用的硅试剂主要是b u t m e 2 s i c i 和( p r m e 2 c ) 2 m e s i c i ，脱硅试剂主要是b f 3 e t 2 0 和b u 4 n f 。如果适当的控制修饰试剂的用量，也可以在含硅的环糊精之间进行单 取代修饰。 近二十年来，环糊精化学的发展日新月异，每年都有着大量的新型环糊精衍 生物被合成，其应用研究也日趋深入、广泛。 1 2 环糊精囊泡体系的研究进展 囊泡( v e s i c l e ) 1 4 1 是由密闭的双分子层形成的球形或者椭球形的单室或多室 组成，是功能聚集体中的重要一类( 图1 2 ) 。 h y d r o p h i l t ch e a d a q u e o u s s o l u t i o n h y d r o p h o b l c t a l l 图1 2 囊泡结构的示意图 两亲性的环糊精衍生物是众多环糊精衍生物中的重要一种，在最近几年的研 究中发现，两亲性环糊精衍生物能在适当的条件下形成囊泡。以下是这方面研究 的最新进展。 1 2 1 中性环糊精囊泡体系 r e i n h o u d t 等实现了杯芳烃衍生物上缘( u p p e rr i m ) 的不对称合成，得到 如图1 3 所示的两种两亲性环糊精分子l ，2 。其中，环糊精单元具有亲水性，而 杯芳烃单元具有疏水性。随后，他们对化合物l ，2 在水溶液中的存在形态及客 体分子对该类化合物存在形态的影响等方面进行了深入的研究。结果发现，在水 l o 2 山东大学硕上学位论文 溶液中，两亲分子2 可以自发地形成囊泡体系，而两亲分子1 则在引入客体分子 后形成单室囊泡体系。 8 咚 州 n m e 图1 3 化合物1 和2 的结构 2 0 0 0 年，r a v o o 等【l6 】将p 环糊精的6 羟基全部溴代，然后在环糊精6 位引 入含有硫原子的长烷基链。最后，在碱性条件下，p 一环糊精2 位羟基与碳酸亚乙 酯反应得到两亲性分子3 ，4 ( 图1 4 ) 。通过超声，两亲分子3 ，4 在水中得以形 成囊泡( 图1 5 ) 。2 0 0 5 年，f a l v e y 等【1 7 】采用同样的合成方法得到了结构相似的 两亲性a ，1 ，环糊精衍生物，并且经过透射电镜( t r a n s m i s s i o ne l e c t r o nm i c r o s c o p y , t e m ) 和动态光散射法( d y n a m i cl i g h ts c a a e f i n g ，d l s ) 的观测发现，无论是利 用哪一种环糊精( 0 【，p ，丫) 的衍生物，也无论该环糊精衍生物具有十二还是 十六烷基链经过挤压法均可以得刭直径在1 4 0 1 6 0 n m 间的囊泡；而经过超声 。 振荡法则会得到直径较小的囊泡( 8 0 1 0 0n m ) 。 r s h ，t b u o kd m f ， 塑羔：! ! 坐 k 2 c 0 3 剖帅c a r b o n a t e t e t r a - n - r r , , e t h y 1 u r e a 。, 1 5 0 。c , 4 一h 图i 4 化合物3 和4 的合成路线 山东大学硕士学位论文 图1 5 化合物3 ( a ) 和4 ( b ) 形成的囊泡的电镜照片标尺5 0 0 n t o 2 0 0 3 年，n o l a n 等【1 8 】通过酰胺化反应成功的将含有二硫键的烷基长链引入到 p 环糊精的2 位上。水溶性的化合物5 ，6 ，7 经过超声波振荡分散到水相中，经 过t e m 和d l s 观测发现烷基链较长的环糊精衍生物6 ，7 形成了囊泡体系( 图 1 7 ) ，而烷基链较短的化合物5 则在水溶液中聚集形成了纳米颗粒。 ( ) ( a ) p h 3 p 里! 堑型：! ：! ：! ! 由) n h 3 ( 3 3 a q r t ( o p h 3 p d m f 婴笠，! ! ( 町n a n z d m f o c 2 d a y s 图1 6 化合物5 ，6 ，7 的合成路线 图1 7 化合物6 ( a ) 和7 ( b ) 形成的囊泡的电镜照片标尺4 0 0 h m m a z z a g l i a 等1 弘2 0 1 在合成两亲分子4 的基础上，对该p 环糊精衍生物2 - 位的 ( 聚) 乙基乙二醇基团进行修饰，制得含有p d 半乳糖单元( g a l a c t o s y l ) 的两 1 2 山尔大学硕士学位论文 亲性环糊精糖簇分子8 ，9 ( 图1 8 ) 。尽管化合物8 ，9 的结构不同于其前体化合 物4 ，但是通过d l s 观察发现，它经过超声振荡仍可以在水相中聚合形成囊泡 体系。t e m 的测试数据也验证了这一点。 ( i ) d m f p p h 3 ( 1 6 e q u i v ) n b s ( 1 6e q u i v 壁：! ：! ! ：垫塑 ( i i ) d m f r i s n a ( 4 0e q u i v ) t o c 7 d a y s 4 0 e ：r = c 1 6 h 3 3 、 r 1 = b e t a - d - g a l a c t o s y l 9 ：r = c 1 8 h 3 3 r = b e t a - d - g k k ：o s y 几z 1 - 2 图i 8 化合物8 ，9 的合成路线 2 0 0 7 年，m c n i c h o l a s 纠2 1 1 利用已经得到的两亲分子3 和4 ，在l ，4 二氮双环 2 2 2 辛烷( d a b c o ) 作为碱性催化剂的条件下，将a d 甘露糖和0 【l 岩藻 糖引入分子的亲水部分，最终合成了新型的化合物l o 1 3 ( 图1 9 ) ，且产率较高。 经过超声振荡，检测发现它们也可以形成较为稳定的囊泡体系，直径在1 0 0 n m 左右。 o ) r e a g e n t lo r 簏l e n i2 d a b c o t o i 嗍 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ( i ) ! o f 蛔m e o h 一，：做1 n 0 ：r = c ，l 池z h z r , , r r ，1 。 一2 2 骨帮搿1 2 ：r = c 1 2 h 2 s r 2 2 图1 9 化合物l o ，l l ，1 2 ，1 3 的合成路线 2 0 0 7 年，d o n g 掣2 2 】以2 、3 位全部苄基取代的a 环糊精为起始原料，采用 烯烃复分解( r c m ) 等方法，合成了含有两个a 环糊精单元的两亲性偶联大分 子1 4 ( 图1 1 0 ) 。在这种两亲分子中，分子两端的洳环糊精单元为亲水部分， 弱极性的偶联烷基链为疏水部分。在水溶液中，利用制备“巨型”囊泡( g i a n t 山东大学硕士学位论文 u n i l a m e l l a rv e s i c l e s 。g u v ) 的电形成技术( e l e c t r o f o r m a t i o nt e c h n i q u e ) 可以使化 合物1 4 形成微米级的囊泡( 图1 1 1 ，l 3 0i n n ) 。 o 银ho h 1 ) g m b b s b n ) l 。 q 1 弩。_ m n 腰 。j 则毒e 毗腼= = 闶o 上b n ) 似咖， ( o b n h 卫 ( o b n ) 1 2 ( 0 h ) 1 ( o b n ) 1 2 ( o h ) 1 2 1 4 ( j ) c 1 2 ( p c y 3 ) 2 r u = c h p h ( 5m 0 1 ) c h 2 c 1 2 ( 10 。1m m o l l 。1 ) ，r e f l u x ，3h ，t h e np b ( o a c ) 4 r t ，o v e m i g h t ；( 2 ) h 2 ，p t 0 2 ， e t o a c ，1 2h ，8 4 o v e r 2s t e p s ；( i i ) a c e o ，t m s o t f - 3 0o c ，3 0m i n 5 2 ：( i i i ) ( 1 ) m e o n a m e o h c h 2 c 1 2 ，r t ，1 2 h ：( 2 ) 5 b r o m o p e n t 1 - e r e ，n a h ，d m f r l9 3 ：( i v ) h 2 。p d - c m e o h a c o h r t 1 2h 。9 5 图1 1 0 化合物1 4 的合成路线 r r 缈咿彬一”一节? 。1 攀 ， 。 罾 玉 ；鬈 ；兹镕虢6 ；。，墨囊釜。i 。女g v 蒜。；：。蕊甜。自磊。j 图1 1 1 化合物1 4 ( 0 1 m ) 在o i m 蔗糖溶液中形成的囊泡( a ) ；化合物1 4 ( 0 i m ) 在o i m 葡萄糖溶液中形成的囊泡( b ) 2 0 0 9 年，l i u 等通过一系列反应合成了化合物1 5 ，他们发现化合物1 5 在 水中能形成两种囊泡( v e s i c l e 和i n v e r t e dv e s i c l e s ) ，通过改变溶液的p h ，两种 囊泡之间能相互转变( 图1 1 2 ) 。 n缛繁辫第、苷；p 。i尊毒。一 ，；：，*善茹彰 山东大学硕士学位论文 0 一 p p 日r 却g 月删一扫州蹦“i r j 村女p ， 4 舛t | 寺# 异t j s 飞?_ p h 鼬瞄j s 。c瓣 i l 错硅彤q ： 图1 1 2 化合物1 5 的合成步骤及在水中形成的囊泡的转变模型 此外，郝爱友教授实验室也合成一系列中性环糊精囊泡体系，并且研究了疏 水基团的长短、取代度，以及超声时间、温度等对这类囊泡体系形成的影响。 1 2 2 离子型环糊精囊泡体系 2 0 0 2 年，d o n o h u e 等2 4 1 以两亲性分子4 为起始，合成了阳离子型的两亲性 。 - 化合物1 6 ( 图1 1 3 ) 。尽管化合物4 在水相形成的囊泡直径可以达到1 0 0 3 0 0 r i m ， 但是，化合物1 6 在p h 中性的水溶液中形成的囊泡直径只有3 0 3 5 n m 。 m id m f p p h 3 ( 2 0 e q u i v 】，n i s ( 2 0e q u i v 。 1 0 0 口c 4 5 h 4 5 7 0 ) - - _ - _ 。_ _ _ _ _ - 。_ _ _ _ - _ _ 。一 ( i ) d m f n a n 3 ( 5 0e q u i v ) 1 0 0o c 4 - 5 d 6 5 - - 7 0 。- 。一 傅) a ) d m f p p h 3 ( 1 4e q u i v ) 2h ：( b ) 1 0 n h a ( a q ) 1 8h a t 4 54 c ：( c ) 1m m o i i l h