（有机化学专业论文）菁染料β环糊精的合成、光谱性质及其作为超分子主体的应用研究.pdf

西北大学硕士学位论文 摘要 伊环糊精( f l - c y c l o d e x t r i n , 伊c d ) 具有疏水空腔和亲水表面，在分子识别，模拟酶， 构建纳米有序高级结构分子建筑块，以及食品、日用品、医药、化学工业和农业等众多 领域深受广大科学工作者的重视。本文综述了近年来科研工业者在修饰伊环糊精方面的 工作，介绍了经修饰后形成伊环糊精衍生物的应用，介绍了菁染料基本结构以及菁染料 的基本合成方法。 伊环糊精分子缺少生色功能基团，无法使用光谱法直接对其进行研究，为了改善伊 环糊精的这种缺陷，本文以具有波长可调谐范围大，可覆盖全部光谱范围等特点的菁染 料修饰伊环糊精，设计、合成了6 种菁染料j 伊环糊精，利用1 hn m r ，i r ，u v - v i s 和飞 行质谱确证了菁染料? 伊环糊精的结构。 研究了6 种菁染料移环糊精在不同溶剂中的紫外可见吸收光谱性质，结果表明： 溶剂对同一种染料的吸收光谱的峰形没有影响，但对其最大吸收波长、吸光度有较大影 响。 研究了6 种菁染料母环糊精，作为带有荧光探针的主体化合物与金刚烷醇的包合作 用，结果表明：6 种菁染料移环糊精均能够1 金刚烷醇形成1 ：1 的超分子配合物，其包 合常数分别为：2 5 2 x 1 0 5l m o l 、2 5 1x 1 0 5l m o l 、5 4 7 x 1 0 4l t o o l 、2 0 9 x 1 0 5l m o l 、2 2 7 x 1 0 5 l m o l 和3 4 7 x 1 0 5l m o l ，为采用光谱法使用具有荧光探针功能的主体化合物进行分子识 别研究提供了实验基础。 测定了菁染料毋环糊精( 1 0 ) 在磷酸缓冲溶液( p h = 7 2 ) 中随两种药物分子的加入， 体系的吸光强度值的变化值，结果表明：菁染料伊环糊精( 1 0 ) 分别与乳酸左氟沙星和 利巴韦林形成的体系中，其吸光度变化值与乳酸左氟沙星、利巴韦林浓度均呈现良好的 线性关系，为菁染料伊环糊精作为传感器对乳酸左氟沙星和利巴韦林进行定量分析提供 了实验基础。 关键词 伊环糊精，菁染料，超分子配合物，荧光探针 a b s t r a c t s y n t h e s i s ，s p e c t r a lp r o p e r t i e so fc y a n i n ed y e - - c y c l o d e x t r i n a n dt h e a p p l i c a t i o nr e s e a r c ho fd y e - p - c y c l o d e x t r i na st h e s u p r a m o l e c u l a rh o s t a b s t r a c t f l - c y c l o d e x t r i n ( f l o c d ) ，w h i c hh a v eah y d r o p h o b i cc a v i t ya n dh y d r o p h i l i cs u r f a c e ，i s c o n s i d e r e da sa na t t r a c t i v ec o m p o u n di nt h ef i e l do fm o l e c u l a rr e c o g n i t i o n , e n z y m em i m i c s ， c o n s t r u c t i o no fm o l e c u l a rb u i l d i n gb l o c k sw i t hn a n oo r d e r e d ，f o o d , c o m m o d i t y , m e d i c i n e ， c h e m i c a li n d u s t r ya n da g r i c u l t u r e i nt h i sp a p e r , t h er e s e a r c hp r o g r e s so nt h em o d i f i c a t i o no f f l - c dt of o r mr e l a t e dd e r i v a t i v e si sr e p o r t e d ，a n dt h ea p p l i c a t i o no ft h e s ed e r i v a t i v e si sa l s o i n t r o d u c e d t h e r ea r es o m ed r a w b a c k ss u c ha si n a d e q u a t eo ff u n c t i o n a lg r o u p so fc h r o m o g e n i cw h e n f l - c du s e da sah o s tm o d e l i no r d e rt oi m p r o v et h e s ed r a w b a c k s ，i nt h ep r e s e n tw o r k , s i x k i n d so fc y a n i n ed y e - f l - c da r ed e s i g n e da n ds y n t h e s i z e db yu s i n gas e r i e so fc y a n i n ed y e s t h ec y a n i n ed y e sw eu s e dh a v es o m es p e c i a lc h a r a c t e r ss u c ha saw i d ew a v e l e n g t ht u n i n g r a n g ea n dc o m p l e t ec o v e r a g eo ft h ee n t i r es p e c t r a lr a n g e t h es t r u c t u r eo ft h e s ec y a n i n e d y e - f l - c da r ec o n f i r m e db y1 hn m r ，i r ，u v - v i s a n df l i g h tm a s ss p e c t r o m e t r y t h eu v v i s s p e c t r ao fs i xk i n d so fc y a n i n ed y e - , b - c d i nd i f f e r e n ts o l v e n t sa r e i n v e s t i g a t e d t h er e s u l t si n d i c a t et h a tt h ea b s o r p t i o nb a n ds h a p e sa r en o tc h a n g e d f o rt h es a m e d y e ，b u tt h ex m 戤a n da b s o r b a n c ei sa f f e c t e dw h e nu s i n g d i f f e r e n ts o l v e n t s t h ei n c l u s i o ne f f e c to fd y e - f l - c da sh o s tc o m p o u n d s 、析mf l u o r e s c e n tp r o b e sa n d 1 - a d a m a n t a n o li si n v e s t i g a t e d t h ec o r r e s p o n d i n gi n c l u s i o nc o n s t a n ta l e2 5 1 9 x 1 0 5l m o l 、 2 5 1 6 x 1 0 5l m o l 、5 4 7 4 x 1 0 4l m o l 、2 0 9 4 x 1 0 5l t o o l 、2 2 6 8 1 0 5l m o l 、3 4 7 2 1 0 5l m o l r e s p e c t i v e l y t h er e s u l t si n d i c a t et h a td y e - f l - c da n d1 - a d a m a n t a n o lc o u l df o r mi n c l u s i o n c o m p l e xw i t har a t i oo f1 ：1 i ti ss h o w e dt h a tt h ei n c l u s i o nc o m p l e xp r o v i d e da l le x p e r i m e n t a l f o u n d a t i o nf o rt h em o l e c u l a rr e c o g n i t i o no fh o s tc o m p o u n d sw i t hf l u o r e s c e n tp r o b e sb yu s i n g s p e c t r a la n a l y s i sm e t h o d t h eq u a n t i t a t i v ea n a l y s i sf o rt w om e d i c i n e sb yu s i n gd y e - p - c da sh o s tc o m p o u n d sw i t h f l u o r e s c e n tp r o b e si sp e r f o r m e d i ti ss h o w e dt h a tt h e r ee x i s t e da ne x c e l l e n tl i n e a rr e l a t i o n s h i p 西北大学硕士学位论文 b e t w e e nt h ev a r i a t i o nv a l u eo fa b s o r b a n e ea n dt h ec o n c e n t r a t i o no fl e v o f l o x a c i nl a c t a t e ( o r r i b a v i r i n ) t h i sr e s u l tp r o v i d ea ne x p e r i m e n t a lf o u n d a t i o nf o r t h ea p p l i c a t i o no fd y e f l - c d ( 1 0 ) a ss e n s o r st od e t e r m i n et h eq u a n t i t yo fl e v o f l o x a c i nl a c t a t ea n dr i b a v i r i n k e y w o r d s p - c y c l o d e x t r i n , c y a n i n ed y e ，s u p r a m o l e c u l a ri n c l u s i o nc o m p l e x ， f l u o r e s c e n tp r o b e 西北大学学位论文知识产权声明书 本人完全了解西北大学关于收集、保存、使用学位论文的规定。学校 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许 论文被查阅和借阅。本人授权西北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、缩印或扫描等复制手段保存 和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所等机构将本学位论 文收录到中国学位论文全文数据库或其它相关数据库。 保密论文待解密后适用本声明。 学位论文作者签名：名刍盥 指导教师签名： 一7 、，咿 色匆狄 知莎年石月锣日 2 , oto 年臼g 日 西北大学学位论文独创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 据我所知。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，本论文不包含其他人已经发表或撰写过的 研究成果，也不包含为获得西北大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同 工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意 学位论文作者签名：彳鼬 劲声年月日 西北大学硕士学位论文 1 1 前言 第一章绪论 近年来，对环糊精的研究随着超分子化学的发展，已经受到科学工作者越来越多的 关注，并且成为化学学科和交叉学科研究的热点。 环糊精( c y c l o d e x t r i n , c d ) 是d 吡哺型葡萄糖分子以0 【1 ，4 糖苷键相互连接而成的 环状低聚糖的总称，比较常见的有口、肛和y - c d ，分别含有6 、7 、8 个葡萄糖单元， 其中f l - c d 有着工业化生产成熟、产量最高，价格便宜，故目前对f l - c d 的研究与应用 最广泛。 伊环糊精具有腔内亲油、腔外亲水的两性两亲性能( s c h e m e1 ) 的特殊结构：其分 子空腔外侧存在许多羟基；而空腔内，存在c 3 、c 5 上的氢原子以及有着孤电子对的 糖苷氧原子。这种特殊的结构使得伊环糊精( 主体分子，h o s t ) 能够将尺寸及形状合适 的亲脂性有机分子( 客体分子，g u e s t ) ，尤其是芳香族化合物、无机及生物小分子包含 到疏水空腔中，形成非共价键合的主客体包合配合物( h o s t g u e s ti n c l u s i o nc o m p l e x e s ) ； 伊环糊精c 一2 、c 3 羟基为手性的仲羟基，因而具有手性分子的特性，可对手性的客体 底物进行选择性包结，从而用于对映异构体的拆分。伊环糊精这种特性也常常应用于一 些化学反应当中，提高反应过程中的选择性。伊环糊精作为非常重要的超分子体系主体 化合物，它的结构特性使其作为分子受体】、药物载体【2 】、纳米有序高级结构的分子建 筑块【3 】以及用作模拟酶研究i l l ，在科学技术众多领域有着广泛的应用。 h oo h o h 7 s c h e m e l 在研究中人们发现天然的伊环糊精分子作为主体模型在具体应用中存在一定的缺 第一章绪论 点。比如，肛环糊精与客体分子的结合能力比较弱；缺少生色基类功能性基团，无法借 助紫外可见、荧光等光学仪器，研究其与客体分子相互作用，此外，伊环糊精还存在着 水溶性不佳以及缺少酶体上的有效功能点，不具备酶功能等。因此为适应不同的要求， 需要对环糊精进行化学修饰，以扩展母体环糊精对客体分子的键合能力和选择性。近年 来，对伊环糊精的化学修饰已经成为研究的热点，经过对伊环糊精的化学修饰，来调整 其化学性质并改善其超分子主体性能，从而拓展它的应用领域。以下是对近十年来，科 研工作者在伊环糊精化学修饰研究方面进行的综述。 1 2 伊环糊精化学修饰研究进展 修饰伊环糊精是指在不改变伊环糊精大环基本骨架的情况下引入取代基，因此修饰 后的伊环糊精也被称作伊环糊精衍生物。对伊环糊精进行化学修饰，主要是针对伊环 糊精分子中的2 1 个羟基进行衍生化修饰。按羟基发生的反应类型对其进行分类，主要 有如下两种情况：1 羟基作为亲核中心发生反应。伊环糊精与卤代烷，酰基衍生物，氯 硅烷等亲电试剂反应，生成o h 中的h 被取代的产物：烷基醚，酯类衍生物或硅醚类衍 生物等。2 羟基作为离去基团发生反应。羟基是很难离去的基团，因此需要将o h 中的 h 用较强的吸电子基团r ( 如：磺酰基，硫酸基) 取代，使o h 转变成容易离去的基团 o r ，这样亲核试剂( 如：叠氮负离子，卤负离子，氨或胺分子等) 就可进攻o r 的a 碳原子，使氧原子连同吸电子基团从分子中离去，形成各种去氧伊环糊精衍生物。下面 以对伊环糊精进行化学修饰后形成的产物进行分类综述。 1 2 1 形成醚类伊环糊精衍生物 伊环糊精c 2 ，c 3 ，c 6 上连接的羟基在一定条件下与亲电试剂( 如：卤代烷、环 氧化合物、硫酸烷基酯) 发生反应或者通过将羟基磺酰化，再由亲核试剂取代磺酰基向 c 6 位引入烷氧基，形成醚类口环糊精衍生物。在这类环糊精衍生物中，由于甲基、乙 基和羟丙级醚类肛环糊精衍生物已有工业级规模产品，因此人们对它们的应用做了大量 的研究工作。比如：z h ux s 等【5 】通过竞争荧光法、间接荧光法对羟丙级醚毋环糊精 与维他命b 6 ( v b 6 ) 形成的包合配合物进行了研究，结果表明：羟丙级醚? 伊环糊精与 v b 6 形成了稳定的包合配合物，其包合常数为7 1 4 l m o l ，而且发现，包合配合物的荧 光强度变化同v b 6 的浓度的变化呈现很好的线性关系，为v b 6 含量的定量分析提供了理 论基础。y a n gy 等【6 】发现丁基醚移环糊精与黄连素( b e r b e r i n e ) 形成的包合配合物有 2 西北大学硕士学位论文 荧光淬灭现象，故将丁基醚移环糊精黄连素包合配合物制成薄膜涂覆在聚乙烯( p v c ) 上，用做氯化十六烷基三甲基胺( c t a c ) 的光学传感器。 除此之外，科研工作者们在新的醚类修饰伊环糊精衍生物的合成方面还做了大量的 研究工作。 s u nh y 等【7 】将伊环糊精溶于氢氧化钠水溶液中，控制温度在0 c ，搅拌下滴加2 乙基环氧乙烷，在室温下反应2 4 h ，然后用盐酸调节p h = 7 ，减压蒸除溶剂，固体残余物 在8 0 下真空干燥，得到粗产品。粗产品以体积比为6 ：1 1 的2 丙醇、乙酸乙酯、二次 蒸馏水混合溶剂为洗脱液，使用硅胶柱色谱进行纯化，得到白色6 o ( 2 羟丁基) 移环糊 精l ，产率4 4 4 ( s c h e m e2 ) 。该方法使用硅胶代替s e p h a d e x ( 交联葡萄糖凝脂) 作为 填料进行柱色谱分离，效果很好。研究了化合物1 对客体分子的识别作用，讨论了主客 体之间的弱疏水作用力、形状和大小匹配、位阻现象对包合配位常数与包合配合物结构 的影响。 只 h 2 c c h c h 2 c h 3 3 0 n a o h i b - c d l ：n = l 8 5r - 一c h 2 c h c h 2 c h 3 o h s c h e m ez e s m a e i l im a 等【8 】用以下三种方法将伊环糊精通过醚键键合在硅胶固定相 ( s c h e m e3 ) 上。1 在硅胶、伊环糊精及吡啶混合液中加入二氯亚砜，于8 0 反应5 1 0 h ， 得到了伊环糊精键合硅胶固定相3 a 。该方法利用二氯亚砜将环糊精中的c 6 羟基转变 为易离去基团，然后通过亲核取代反应得到产物。2 将3 溴丙基三甲氧基硅烷与硅胶 反应制得3 溴丙基二甲氧基硅胶2 a ，然后将其加入到伊环糊精吡啶溶液中，在7 0 下 反应2 h ，过滤，将所得固体产物分别用丙酮、二次蒸馏水清洗，干燥过夜，得到产物 3 b 。3 将硅胶与3 ( 3 三甲氧硅基丙氧基) 1 ，2 环氧丙烷反应制得产物2 b ，然后将其与伊 环糊精反应得到伊环糊精键合硅胶固定相3 c 。使用高效液相色谱法，分别以化合物3 a 、 3 b 、3 c 作为固定相，对碱基磷酸酶和碳酸酐酶进行手性分离，结果显示化合物3 a c 作 为固定相，对这些手性化合物有着很高的分离能力。 3 第一章绪论 s i _ o h + r 肛c d r 参i 一。h + h ，c 。一毒o ；c h 3 o c h 3 r p c d r r 3 a 弓s i o 一毒o i c m h b r 1 o c h 3 、 一 歹s i 一+一舞och3-si o h h 3 c o 一。一+ 一 i m 0 7 c h 3 s c h e m e1 0 s k o l dm e 等【1 6 j 将伊环糊精与醋酸酐溶解于d 中，以n a h 为催化剂，在1 0 0 反 应4 h ，减压抽虑，将得到的固体产物以1 ：1 乙醇z 次蒸馏水混合溶剂为洗脱液进行硅胶 柱色谱分离，得到产物单6o 乙酰基伊环糊精1 3 ( s c h e m e1 1 ) ，产率8 5 。研究了化合 物1 3 与土壤中七种金属致污物( b 如c a , c d ，n ip b ，s r , z n ) 在水溶液中的相互作用，结果表 明，化合物1 3 与土壤中金属形成了金属配合物，使得金属水溶性增大。化合物1 3 对金属 致污物有着很好的增溶作用，因此是一个潜在的土壤修复剂。 o h o i i b + 羚。 )0 n a l d m 限 s c h e m e1 1 8 o i | r - - o c 。c h 3 k p 寸 1 3 西北大学硕士学位论文 1 2 3 去氧后形成氨类或酰胺类伊环糊精衍生物 去氧环糊精衍生物是指p 环糊精中的羟基被酰氨基、氨基、硫等取代的一类衍生 物，其中，氨基? 伊环糊精衍生物与酰氨基毋环糊精衍生物最为重要，也是目前研究最 为广泛的去氧肛环糊精衍生物。 1 氨基毋环糊精衍生物 l i uy u 等【1 7 - 1 s 将伊环糊精与对甲苯磺酰氯反应，得到单60 6 一( 对甲苯磺酰基) 毋 环糊精，然后将其溶于环已胺中，通入n 2 ，于7 0 下反应三天，减压蒸除残余的环已 胺，过滤，将得到的粗产物采用少量二次蒸馏水溶解，倒入大量丙酮中，使之析出，再 用二次蒸馏水重结晶，得到纯产物单6 一脱氧环已胺基移环糊精1 4 ，产率5 7 ( s c h e m e 1 2 ) 。他们将单6o6 ( 对甲苯磺酰基) - 争环糊精、l 氨基酸溶于水中，以三乙胺为催化 剂，在n 2 气保护下，加热回流2 4 h ，得到粗产物，以0 0 5 m o l l 的碳酸氢铵溶液为洗脱 液，使用s e p h a d e xg 2 5 柱色谱对其分离，分别得到了纯产品l 甲硫氨酸移环糊精1 5 a ， l 脯氨酸毋环糊精1 5 b 和l 异亮氨酸毋环糊精1 5 c ，产率均在2 6 左右( s c h e m e1 3 ) 。 通过荧光光谱法对化合物1 4 与一系列有机染料形成的包合配合物以及化合物1 5 a c 与 8 苯氨基1 萘磺酸胺盐( a n s ) 、罗丹明b ( 黜毋) 形成的包合配合物进行了研究，结果 显示，与天然环糊精相比，化合物1 4 、1 5 a c 对客体分子的包结能力有了很大的提高， 并且对主客体之间适合的尺寸与形状以及主客体之间的几何互补关系进行了讨论。 o ho t 5 b 面t s c ib 几 ) - - n h 2 、一， 7 0 s c h e m e1 2 9 o 詈 h n 一= 一， h g h 第一章绪论 告一t s c l 邑石b h 2 0 ，n ( c h 3 c h 2 0 h ) 3g 1 5 叠：r - n 丫c o o h s c h 3 c o o h k 肛少n u h c ：r _ n , , y c o o h 入v s c h e m e1 3 b e n c i n im 等【1 9 】将伊环糊精与对甲苯磺酰氯在n a o h 水溶液中反应，得到单 6 - 0 - 6 ( 对甲苯磺酰基) 毋环糊精( 产率3 1 3 3 ) ，然后将其与叠氮化钠在8 5 。c 下反应， 得到单6 一脱氧一6 - 叠氮基侈环糊精( 产率9 0 ) ，再将其催化氢化，得到单6 脱氧6 氨 基毋环糊精，产率8 8 5 。将得到的单一6 - 脱氧一6 - 氨基伊环糊精与2 ，2 - 二丙烯酰胺基乙酸 溶于氢氧化锂溶液中，通入n 2 ，在暗室中反应6 h 后，加入2 ，2 二甲基哌嗪，继续反应 3 天，反应液用二次蒸馏水稀释，后用盐酸调节p h = 4 ，抽滤得到共聚物1 6 ( s c h e m e1 4 ) ， 产率8 5 4 。含有f l - c d 单元和长分子链的化合物1 6 ，有着优良的水溶性且无细胞毒素。 研究了化合物1 6 与抗病毒药阿昔洛韦形成的超分子配合物，分析了化合物1 6 对弱水溶 性药物的增溶能力，结果表明，对伊环糊精进行化学修饰后，伊环糊精的理化性质发生 变化，包括提高水溶解性和对药物的包结能力，同时克服了伊环糊精易溶于血液中的缺 点。化合物1 6 同阿昔洛韦形成包合配合物，显著的提高了阿昔洛韦的生物利用度。 o h册s m t s c i m b m m 目 一h 2m 酋 m ，一、 i i h n e 一一专专 m + 1 qh o o c - - ( h n c - ；乒 j 1 0 ，n 3 mk ) h 、， h n y h l i o h , h 2 0 ，n 2 1 0 西北大学硕士学位论文 n 葑1 1富讯o 葑p qn n 试_ n p h n 试_ u t s c h e m e1 4 y a m a d am 等【2 0 】将伊环糊精溶解于吡啶中，在o c 下加入对甲苯磺酰氯，反应2 h ， 将得到的粗产物用热水重结晶，再用体积比为5 ：4 ：3 的丁醇、乙醇、水混合溶剂重结晶， 得到纯的单6o6 ( 对甲苯磺酰基) 移环糊精，并将其与聚丙烯酰胺溶于水中，在7 5 。c 下 反应1 2 h ，过滤，滤液用透析膜透析6 天后，得到白色固体聚丙烯酰胺够环糊精衍生物 1 7 ( s c h e m e1 5 ) 。该方法使用透析膜对产物进行分离，为交联聚合类伊环糊精衍生物 的提纯提供了新的思路。并且发现，化合物1 7 可以与d n a 形成不溶于水的复合材料， 能够吸附环境中的有害物质，如，2 ，2 双对羟基苯基丙烷、乙烯雌酚和壬基酚等化合物。 o ho t s 鬯老酋， 1 7 s c h e m e1 5 2 酰胺伊环糊精衍生物 z h a n gg l 等【2 1 】用肛环糊精与对甲苯磺酰氯反应，得到单6 o ( 对甲苯磺酰基) 毋 环糊精，将其叠氮化、氨化还原，得到了单6 氨基? 伊环糊精。单6 氨基? 伊环糊精与l 亮 氨酸与x 叹( - - 氯甲基) 碳酸酯反应得到的n 羧基l 亮氨酸酐溶于d m f 中，通入n 2 ，在2 5 c 下反应7 2 h ，将反应液倒入大量二次蒸馏水中，析出白色沉淀，沉淀过滤后分别用水、 四氢呋喃洗涤，真空干燥2 4 h ，得到最终产物l 亮氨酸毋环糊精共聚物1 8 ( s c h e m e1 6 ) 。 通过动态光散射法( d l s ) 、透射电子显微镜技术( t e m ) 对共聚物胶束溶液的临界胶 束浓度( c m c ) 、直径和分布状况、形状进行测定。结果显示，化合物1 8 能够成功的聚 合为聚l 亮氨酸移环糊精共聚物，且共聚物发生自包结形成了微小的圆形胶束，其临界 胶束浓度和胶束尺寸随着疏水基团比例的增加而减小。 第一章绪论 1 8 s c h e m e1 6 c h i us h 掣2 2 】将1 ，6 六亚甲基二异氰酸酯( h m d i ) 、壳聚糖( c h i t o s a n ) 混合于甲 苯中，以异辛酸锡为催化剂，室温下反应4 0 m i n 后，滤去表面固体，然后加入伊环糊精 溶于d m f 的溶液，在室温下反应l h ，所得的固体分别用二次蒸馏水、乙醇清洗，并冷冻 干燥，最终得到了壳聚糖接枝伊环糊精衍生物1 9 ( s c h e m e1 7 ) 。在最佳合成实验条件下， 伊环糊精对壳聚糖的最大装载量达n 0 4 3 9 g 。对化合物1 9 从蛋黄中吸附胆固醇的能力进 行研究分析，结果显示，化合物1 9 对胆固醇最大吸附量为0 3 3 9 g 。实验还发现：在蛋黄 与水以1l 9 3 0 形成的浑浊液中，1 ( w v ) 的1 9 在2 5 下，可吸附出9 2 的胆固醇，且 只需2 小时，而在5 0 下，将1 9 溶解于9 5 的乙醇，可将吸附率提高到9 6 。而且，化合 物1 9 在重复使用1 2 次后，对胆固醇的吸附率分别能保持在8 4 和9 0 。可以看出，化合 物1 9 对胆固醇有非常杰出的吸附能力。 l ， s c h e m e1 7 p o o ny - f 等【2 3 】将伊环糊精与对甲基苯磺酰氯反应，以3 2 的产率得到了单 6 o6 ( 对甲苯磺酰基) i 伊环糊精，将其与叠氮化钠反应，所得固体产物采用少量二次蒸 馏水溶解，大量丙酮使之析出的办法提纯，得到了化合物2 0 ，产率5 8 ，然后将其分 别与苯氨基甲酸酐、醋酸酐反应，得到了化合物2 1 a b ，经少量二次蒸馏水溶解，大量 1 2 菪是 o + 厂 屹一 警恢 啻l | 詈。等 蓉a 一告戈 匿一 兰 蓉 西北大学硕士学位论文 丙酮使之析出方法得到纯产物，产率分别为：9 8 6 和7 8 9 。将2 1 a b 溶于四氢呋喃 中，分别与氨丙基三乙氧基硅烷功能化修饰的硅胶反应，最后得到了单，2 a 脱氧2 a 叠氮 全甲酰胺苯基衍生化伊环糊精键合硅胶固定相2 2 a 和单2 a 脱氧2 a 叠氮全乙酰基衍生化 伊环糊精键合硅胶固定相2 2 b ( s c h e m e1 8 ) 。分别以2 2 a b 作为手性固定相，采用高效 液相色谱法( h p l c ) ，对外消旋化合物，如苄氟噻嗪，去甲羟基安定，羟基安定，烯硫 噻二嗪等进行了分离，结果显示，固定相2 2 a b 对很多外消旋化合物有很高的手性选择 性。 0 0 日7 b p 心 h 6 hp 日 一a h 删7 o a ：r = 一c n h p h o b ：r = 一c c h 3 蔬。 二 s i l i c a 扣r 7 b s i 一3 b ：r - - - c c h 3 s c h e m e1 8 s u r p a t e a n ugq 等t 2 4 1 将4 ，4 联吡啶依次与6 【溴代酮、三乙胺( t e a ) 、丙炔酸对硝 基苯酯反应得到氮茚衍生物2 3 ，再将其与单一6 脱氧一6 - 氨基环糊精反应得n n ( 6 脱氧 毋环糊精) 1 氨甲酰基3 甲酰烷基7 吡啶基4 氮茚2 4 a e ( s c h e m e1 9 ) 。研究了化合物 = 瓮 。：。 坚印b 7 一 日管碌 e一旨 盖b 第一章绪论 2 4 a c 对三种有机化合物：1 金刚烷醇、苯酚和对甲酚的识别作用，以及作为传感器的性 能。结果显示，化合物2 4 a 的荧光发射波长为4 6 5 n m ，在2 4 a 与l - 金刚烷醇、苯酚和对甲 酚形成的主客体系中，当客体分子不断加入时，体系荧光强度呈现规律性下降，且荧 光强度变化同客体浓度的变化呈现良好的对应关系。化合物2 4 a 显示出对三种客体分子 良好的识别能力，能够成为优良的传感器。 柚1 r 一辣o r 旦 一基一巨r + o q n y 儿 s c h e m e1 9 曩：r 号一c 6 h 5 b ：r = 一o n - p r c ：r 一o t b u r 1 2 4 桥连伊环糊精衍生物 近些年来，桥连双环糊精衍生物的合成及其分子识别与组装的研究得到了广泛的关 注。与单修饰环糊精相比，桥连双环糊精衍生物的优势在于两个疏水空腔可以协同包结 一个客体分子，从而实现双重识别。另一方面，桥连双环糊精上不同长度的桥链也可以 影响其对客体分子的识别能力。 l i uy 等【2 5 也q 将伊环糊精与对甲基苯磺酰氯反应得到单6o 6 ( 对甲苯磺酰基) j 伊环 糊精，并将其与1 ，2 环戊二硒溶于d m f 中，以硼氢化钠为催化剂，反应5 天后，将反 1 4 西北大学硕士学位论文 蓉旦酋告f 莒邑一目丽f 邑耳 o ho t 8 |tsci| 邑而面吕 第一章绪论 s c h e m e2 1 z h o uy - h 等【2 8 1 将伊环糊精与对甲苯磺酰氯在干燥的d m f 中反应，得到单 6 - 0 6 ( 对甲苯磺酰基) 环糊精，并将其叠氮化、还原，得到单6 脱氧6 氨基毋环糊 精。然后将其与4 ，4 联苯甲醛溶于甲醇中，以n a b h 4 为催化剂，于8 0 下反应6 h ，或 与5 ，5 二溴甲基2 ，2 ? 联吡啶溶于干燥的d m f 中，以碳酸钾为催化剂，通入n 2 保护，于 8 0 反应8 h ，反应液经过减压蒸除溶剂，所得固体粗产物采用少量热水溶解，加大量丙 酮析出，再以二次蒸馏水为洗脱液，使用s e p h a d e xg 2 5 凝胶色谱柱对析出的固体进行 提纯，得到了纯产品4 ，4 联苯桥连双伊环糊精2 7 a 和2 ，2 ( 5 ，5 联吡啶) 桥连双伊环糊精 2 7 b ( s c h e m e2 2 ) ，产率分别为5 3 和4 1 。化合物2 7 a b 都可以同4 ( 4 叔丁基苄基) 二乙基三胺z n 2 + ( z n 2 + l ) 配合物包结，形成客体包合配合物，主客系统的形成提高了 4 ( 4 叔丁基苄基) 二乙基三胺z n 2 + 的催化活性，且化合物2 7 a z n 2 + l 包合配合物系统显示 出比化合物2 7 b z n 2 + l 包合配合物系统更高的催化活性。这是由于，在主一客系统中，因 为两个环糊精空腔之间的协同疏水交互作用，z n 2 + l 对底物分子的催化反应由分子间反 应转变为类似分子内的反应。 o ho t s 一 坠g (一垒垫盟3 ， 目丽面目百斋 。h c c o o 目哟一 f 鄂一f 9 舀目f 屿鹤6 m目f 乜 2 菁染料毋环糊精的合成与分离纯化 合成菁染料移环糊精时，关键在于整个反应要在干燥条件下进行，否则会严重影响 产率。因此，反应仪器、溶剂和催化剂均要事先充分干燥。在实验过程中，催化剂哌啶 不能过多加入，否则反应溶液会变黑，影响产率。而且反应温度不易过高，否则溶液也 会变黑，影响产率。 由于伊环糊精具有较大的分子量、较多的羟基以及产物又容易和小分子反应物或溶 剂分子形成紧密的包合物，因此合成的染料难以纯化。目前文献上纯化伊环糊精衍生物 主要有四种方法：1 通过s e p h a d e x 凝胶色谱柱为填料进行柱色谱分离【1 4 】；2 通过硅胶 柱色谱进行分离【l 习；3 通过伊环糊精衍生物与杂质之间在不同溶剂中的溶解度差别进 行多次洗涤分离【1 6 】；4 采用透析膜进行分副1 刀。本实验采取利用各种化合物在不同溶 剂中的溶解度的差别进行多次洗涤的方法初步纯化：即，先将反应后的混合物倒入丙酮 中使产物从反应溶剂中析出，然后静置、抽滤得固体产物，如果粉末发粘，再用丙酮浸 泡数小时。反复进行“将粗产物用少量水溶解、加丙酮使产物沉淀析出、抽滤、用丙酮 西北大学硕士学位论文 c m 一、1 0 3 0c m ；以及明显存在生色基骨架特征吸收峰，如1 6 5 6c m - 1 左右的吸收归属为 夕9 54 垂3 三主嬲2 2 9 ( s , 3 1 ：- i ) ： ) f 。 c 号3 4 ：7 9 7 ( d , 2 1 - i , 同o 蚴 2 4 本章小结 合成了一系列2 甲硫基杂环季铵盐，并以这些杂环季铵盐、吲哚甲醛和单6 脱氧 一6 - ( 4 一甲基吡啶黠) 毋环糊精对甲苯磺酸盐、单- 6 - 脱氧一6 ( 2 甲基吡啶翰) 一伊环糊精对甲苯 磺酸盐为原料，合成了6 种菁染料肛环糊精。利用飞行质谱，1 hn m r ，i r ，u v - v i s 对 6 种染料进行了结构表征。 3 9 第二章菁染料移环糊精的合成 参考文献 【1 】g o u l dirl e n h a r dj m u e n t e raa ，e ta 1 n e wa p p r o a c ht os i l v e rh a l i d ep h o t o g r a p h yu s i n g r a d i c a lc a t i o nc h e m i s t r y j p u r ea n d a p p l i e dc h e m i s t r y ，2 0 0 1 ，7 3 ( 3 ) ：4 5 5 4 5 8 【2 】l e ecc ，h uai s y n t h e s i sa n do p t i c a lr e c o r d i n gp r o p e r t i e so fs o m en o v e ls t y r y ld y e sf o rd v d - r j 】 d y e sa n dp i g m e n t s ，2 0 0 3 ，5 9 ( 1 ) ：6 3 - 6 9 【3 】p h a mw m e d a r o v az ，m o o ra s y n t h e s i sa n da p p l i c a t i o no faw a t e r - s o l u b l en e a r - i n f r a r e dd y e f o rc 锄r l c e rd e t e c t i o nu s i n go p t i c a li m a g i n g j b i o c o n j u g a 据c h e m ，2 0 0 5 ，16 ( 3 ) ：7 3 5 - 7 4 0 【4 】y ey - i , b l o c hs ，k a oj a c h i l e f us m u l t i v a l e mc a r b o c y a n i n em o l e c u l a rp r o b e s ：s y n t h e s i sa n d a p p l i c a t i o n s j b i o c o n j u g a t ec h e m ，2 0 0 5 ，1 6 ( 1 ) ：5 1 6 0 【5 】s u r e s h , p a l a n i s w s m y , p i t c h u m a n i , e ta 1 p e r - 6 - a m i n o - ? - c y c i o d e x t r i n a sa ne f f i c i e n t s u p r a m o l e c u l a rl i g a n da n dh o s tf o rc u ( i ) - c a t a l y z e dn - a r y l a t i o no fi m i d a z o l ew i t ha r y l 【j 】 b r o m i d e sj o u r n a lo f c h e m i s t r y , 2 0 0 8 ，7 3 ( 2 2 ) ：9 1 2 1 9 1 2 4 【6 】b o j a n avv e r avc h e nw 二t s u r f a c em o d i f i c a t i o no fp e tf i b e r sw i t ht h eu s eo f f l - c y c l o d e x t r i n j j o u r n a o f a p p l i e d p o l y m e r s c i e n c e ，2 0 0 9 ，1 1 2 ( 6 ) ：3 8 9 1 - 3 8 9 5 【7 】m a s a n o r iyk a z u k ih d n a c y c l o d e x t r i nc o m p o s i t e m a t e r i a lf o re n v i r o n m e n t a l a p p l i c a t i o n s j b i o m a e r o m o l e c u l e s ，2 0 0 8 ，9 ( 1 2 ) ：3 3 4 1 3 3 4 5 8 】w a n gl y ，l if m ，h u a n gye ta 1 s y n t h e s i sa n dp r o p e r t i e s o fn o v e lh e m i c y a n i n e d y e s c y c l o d e x t r i n j c h i n e s ej o u r n a lo f c h e m i s t r y , 2 0 0 7 ，2 5 ：11 9 2 - 11 9 5 9 】r u s s e l lc p ，j e f f r e ys s ，c h r i s t o p h e rt - s ，e ta 1 c o o p e r a t i v eb i n d i n gb ya g g r e g a t e d m o n o 一6 - ( a l k y l a m i n o ) - f l - c y c l o d e x t r i n s j j = a m c h e m s o c ，1 9 9 0 ，11 2 ( 1 0 ) ：3 8 6 0 3 8 6 8 1 0 北京编译社翻译，汉译海氏有机化合物辞典i 册 m 北京：科技出版社，1 9 6 4 ，3 7 0 3 7 1 【11 】k e n d a l lj d ，s u g g a t eh g ，t h er e a c t i v i t yo ft h ea l k y l t h i o g r o u pi nn i 仃o g e nr i n gc o m p o u n d s j z c h e