（生物化学与分子生物学专业论文）改性瓜环溴甲基取代瓜环的合成及分离.pdf

费抖f 人学颀l 论文改抖m 王 - 滇甲毕取代瓜珂 的台成腱分离 摘要 瓜环q 【n 】( 葫芦脲) 是蔚骤通过亚甲基桥联形成的一类新型夭弼：化合物。 由于其特殊的疏水性笼状结梅和两个亲水性端几，躐能备葶争楣匹酝的彳f 机物 发生疏水性的笼体作用，办t 盯与气体分子或允机会鞴离予及其配合物等偶撤戚 离予型化台物发生象本性的蠛叠辍嚣终霜，农分子议爨、燕效分甍、努壤捡溅 以及药物缓释等方面，有广阔的应用| i 景。傲作为超分子化学领域一个新的主 体纯套耱手拔越来越多妻冬学卷繇关浚。遥霓每柬，一系魏全联我静绒帮势取健 的改性瓜环融经被报道。如系列甲基取代瓜环，二苯基取代瓜环、t 及六冗环 己基敬代氖环等，餐大多都麓为了改善瓜环的溶解戳，提高瓜环产率等。我们 大环化学及越分子化学实验室在合成了一系列的瓜坯。并就其主客体方画做了 大量的研究工作的基础上。融着手丌展在瓜环特定俄霄引入活性基团，进而为 合成禽瓜环纂离分子纯合物的礤究王作剑造条传。食奏瓜巧结构单位熬裹分孑 化合物的合成也被重视起来。由此，寻找能将瓜环捆互连接起来的滔性集刚。 蒡将其$ l 入劐蹑嚣耱定位甏，残隽个重要豹磅究漾遂。 本论文农总结前人工作成果的基础上，成果的合成了= 浚代丁二：酮，利用 二溪丁二酮为藩瓣，藏萌合成了二演擎薹取 弋曾艨、二滨甲恭取代暂躲二醚， 二溴甲基取代甘脲和：溴甲纂取代甘脲二醚的合成为实验组提供了一条合成瓜 环静新途径。而且演是一很活泼的基溺，它能被o h + 、c n 等敬代，进而为在瓜 坏特定位置弓l 入其它活性基斌提供7 莛要的途经。曼蠢意义驰是成功会戏了部 分溴甲基取代瓜环，并得到榱磁共振证实。为进一步合成以瓜环为单元结构的 纳米綮戳及功戆裹分予毒孝糕提供毒躅麓蒙糕，扩展7 蹑巧奁囊客俸纯学、怒分 子化举等领域的研究 关键词：苷脲疏水性笼状结构溴甲基取代瓜环核磁共振技术纳米管 贵州人学赖i 论丈馥r 瓜蚪- 漤叩批欺代瓜蚪的台成歧仆掰 a b s t r a c t s t h em e l o ns u r r o u n d sqf n ( b o t t l eg o u r du r e a i st h eg l u c o s i d eu r e ak i n d o f n e wb i gc y c l ec o m p o u n dw h i c hf o r m st h r o u g ht h em e t h y lr a d i c a lb r i d g e a s s o c i a t i o n 。a sar e s u l to fi t ss p e c i a lh y d r o p h o b i ec a g es h a p es t r u c t u r ea n dt w o w a t e ra f f i n i t yp o r t ，a l s oc a nt h eo r g a n i cm a t t e rw h i c hm s t c h e sw i t he a c hk i n d h a v et h eh y d r o p h o b i cc a g eb o d yf u n c t i o n , a l s om a yw i t hd i p o l e so rt h ei o n c o m p o u n da n ds oo ng a sm e m b e ro ri n o r g a n i cm e t a l l i ci o na n dp r e p a r a t i o nh a s t h ew a t e ra f f i n i t yp o r tt oa f f e c tm u t u a l l y , i na s p e c t sa n ds oo nm o l e c u l a r r e c o g n i t i o n ，h i 馥l ye f f e c t i v es e p a r a t i o n ，a n a l y s i se x a m i n a t i o na sw e l l 鹅m e d i c i n e s l o wr e l e a s e ，h a st h eb r o a da p p l i e s t i o np r o s p e c t i tt o o ku l t r am o l e c u l a rc h e m i s t r y d o m a i nn e wm a i nb o d yc o m p o u n di sb e i n gp a i da t t e n t i o n 沁b ym o r ea n dm o r e m a n ys c h o l a r s i nt h el a s tf e wy e a r s as e r i e so fe n t i r es u b s t i t u t i o n so rt h ep a r t s u b s t i t u t i o nm o d i f i e dm e l o nl i n kw a sa l r e a d yr e p o r t e d 。i fs e r i e s m e t h y l s u b s t i t u t i o nm e l o nl i n k ，d i p h e n y ls u b s t i t u t i o nm e l o nl i n k ，f i v ea n ds i xc o l l a r h e x y ls u b s t i t u t i o nm e l o nl i n ka n ds oo n ，b u tm o s t l ya l li si no r d e rt oi m p r o v et h e m e l o nl i n kt h es o l u b i l i t y , e n h a n c e st h em e l o nl i n kp r o d u c t i o nr a t ea n d 辩o n 。o u r b i gl i n kc h e m i s t r ya n dt h eu l t r am e m b e rc h e m i c a ll a b o r a t o r yw a ss y n t h e s i z i n ga s e r i e so fm e l o nl i n k 、a n dh a sb e e nu s e d 部i nt h em a s s i v er e s e a r c hw o r kb a s i so n i t sh o s ta n dv i s i t o rb o d ya s p e c t ，h a sb e g u nt od e v e l o pi nt h em e l o nl i n ks p e c i f i c p o s i t i o ni n t r o d u c t i o na c t i v eg r o u p sa n db a s e s ，t h e nc r e a t e st h ec o n d i t i o nf o rt h e s y n t h e s i si n c l u d i n gt h em e l o nl i n kb a s eh i i 曲m o l e c u l a rc o m p o u n dr e s e a r c hw o r k 。 i n c l u d e st h em e l o nl i n ks t r u c t u r a lu n i t sh i g h - m o l e c u l a rc o m p o u n ds y n t h e s i sa l s o t ot a k e f r o mt h i s ，s e e k sc a nt h ea c t i v eg r o u pw h i c hc o n n e c t sm u t u a l l yt h em e l o n l i n k a n di n t r o d u c e si tt h em e l o nl i n ks p e c i f i cp o s i t i o n ，b e c o m e sa ni m p o r t a n t r e s e a r c ht o p i c 。 t h ep r e s e n tp a p e ri ns u m m a r i z e st h e p r e d e c e s s o rt o w o r ki nt h e a c h i e v e m e n tf o u n d a t i o n , a c h i e v e m e n ts y n t h e s i st w ob r o m od i a c e t y l ，u s i n gt w o b r o m i n ed i a c e t y li sl a wm a t e r i a l ，t h es u c c e s ss y n t h e s i z e dt w ob r o m i n em e t h y l s u b s t i t u t i o n g l y e o l u r i l ，t w o b r o m i n e m e t h y l s u b s t i t u t i o n ，g l y c o l u d l 2 壅塑杰堂竺! ：兰基 垦垒璺堡：堡! 兰墼垡墨兰鲍垒堡垒坌塑 d i c h l o r o m e t h y le t h e r , t w ob r o m i n em e t h y l s u b s t i t u t i o n g l y c o l u r i la n dt w o b r o m i n e m e t h y l s u b s t i t u t i o ng l y c o l u f i ld i c h l o m m e t h y le t h e rs y n t h e s i sh a s p r o v i d e das y m h e s i sm e l o nl i n kn e ww a yf o rt h ee x p e r i m e n t a lg r o u p m o r e o v e r t h eb r o m i n ei sv e r yl i v e l yg r o u p sa n db a s e s ，i tc a nb ys u b s t i t u t i o n sa n ds oo no h + ， c n - ，t h e nf o ri n t r o d u c e do t h e ra c t i v eg r o u p sa n db a s e si nt h em e l o nl i n ks p e c i f i c p o s i t i o nt op r o v i d et h ei m p o r t a n tw a y h a dt h es i g n i f i c a n c ei st h es u c c e s s s y n t h e s i z e dt h ep a r t i a lb r o m i n em e t h y ls u b s t i t u t i o nm e l o nl i n k ，a n do b t a i n st h e n u c l e a rm a g n e t i cr e s o n a n c ec o n f i r m a t i o n f o rf u r t h e rs y n t h e s i z e st a k et h em e l o n l i n kp r o v i d e st h eu s e f u lr a wm a t e r i a la sac e l l u l a rc o n s t r u c t i o nn a n o m e t e rt u b ea s w e l la st h ef u n c t i o nh i 曲p o l y m e rm a t e r i a l ，e x p a n d e dt h em e l o nl i n ki nh o s ta n d v i s i t o rd o m a i na n ds oo nb o d yc h e m i s t r y , u l t r am o l e c u l a rc h e m i s t r yr e s e a r c h 。 k e y w o r d s ；g l u c o s i d eu r e ah y d r o p h o b i cc a g es h a p es t r u c t u r e b r o m i n em e t h y ls u b s t i t u t i o nm e l o nl i n k n u c l e a rm a g n e t i cr e s o n a n c e t e c h n o l o g y n a n o m e t e rt u b e 3 斑州 学蛾 论建政件城外- 镤q 1 椎珏】c 代瓜玮n 勺合i 盘擅分离 第一章前言 1 1 醭究鹜襞 瓜环或葫 n r “环联脲( c u c u r b i t n 】u i ii s ) 。冈其貌似南瓜( 托】。爻： c u c u r b i t a ) 嚣褥名，是萤暇逶过程擎墓舔联影缓戆类赣鹫大环纯会秘。聚禽 度为6 的瓜环即六元瓜环( c u c u r b i t 6 u r i ls ) 足1 9 0 5 年b e h r e n d 笛人首先合 残镄裂豹“5 ，其结构在1 9 8 1 年被f r e e m a n 等人静磊俸结构掰确定。超分f 亿 学的创立及其迅猛发展促使人们丌始对这类新型环状化合物产尘了浓厚的兴 趣，科学家们丌始关注六元瓜环圭客体化学方面的研究，特剐是自组装绐构岛 超分子实体及其应用基础方露的探索性研究。1 9 9 8 1 9 9 9 年瓣，以澳天利曛鞭 南威尔士大学d a y 为首的研究组和南韩的k i m 研究组几乎同时发现并报道了 聚会嶷分弱淹五、七、爻元蹑强h ”，2 0 0 0 擎d a y 叉掇道了争元蹑黪”，哆| 越莠 国学耆对这类新型犬环化合物t 体的关注，系列的相关研究不断被报道“”。 羁甜，】 氛环慰经成为超分予纯学审继冠醚、环糊精、杯芳烃之螽备受疆1 1 麓一 类新璎笼状火珂、主体分子。 露旗黎豢 瓣黼瓣瓣 阐i - i麓，a ，匕，八元瓜环的结构示意l ! i | 跌蹑玮静疱震藏爨看，瓜坯 垂手其特殊熬藏承爆笼拔结秘襄蟋个亲东瞧璇 口。既能与备种相匹配的有机物发生疏水性的笼伟作用，办町与气体分f 或尤 辊会疆凑子及萁配会物等锾辍或离予璧魏二会貉发童装零往熬璃鞠辐j f i ：j l j 。磊 分子识别，黼效分离、分析检测以及药物缓释等方晰。有广阔的应用i i i f 景。以 氟嗣= 为主体豹主客俸化学，类轮浣、轮烷、多聚轮婉超分予实体以及利拜i 笼体 作为分子反艘器的研究越柬越受到人们的关洼。为了拓宽瓜目的应用范瞅，我 们大环化学敷超分予化学实验室创建的部分取代改饿瓜环的合成方法和对瓜环 葺 兹辩f 人学 馥l 论血 & f 瓜蚪溪叩墒靴代瓜王f 柏台j 茂墟分辫 基本 熏质研究经验鹣糨黍，翔之我稍曾在聚溺黼炎静热敏高分子穗拳： 酌会袋及 其表征方面作过一些有益的探索。磁此基础上，展_ 玎以含有两个或瞬个以上活 性基团的瓜环衍生物为结构苹元，用通用或热犁的聚合物合成反应，实现既能 保持瓜环基本反应，又表现 妊聚合物特征的瓜尽纂藏分子功能材料会成的研究。 1 2 瓜环的结构特征 麸最环缝橡柬番( 参燹圈i - 1 ) ，蹑强( q n ) 篷疑套类 跛，凑蹑终形戆黔状 化合物瓜环两端分别分卸赘与其结构单元数桐m 的羰基氧原子，而环壁匕含 有裔倍于其结构萃嚣数熬氮琢子。它 j 昂绕疆形减静宅麓楚豌承狂鹃，h f 瑷链 结有机分子。另外。泼羰基钒原f 和氮原了鄢仃- 叮能形成氢键，进向1 0 命描离 子榴珏作用或者直接与会属离子相互作用，形成自组装的分子胶囊或e 一客 奉组 装体。表1 1 列出了几羊申瓜环的结构参数。从袭中可以看出c u c u r b i n t u r i l ( n = 5 ， 6 ，7 。8 ，l o ) 空腔尺寸与甜，1 3 、卜环糊精韵相当 2 1 ( 表1 2 ) 。与环糊精相似， 蹑嚣魏疏瘩突腔，不获霹以识括骞糗分 ，还以缀攘其窆黢豹大小选择瞧瓣 容纳尺寸，歼蜃状匹配的客体分子。 表1 - lj l 季争蕊繇戆一蟹鲢掏参数 袭1 - 2 磊、多、下玮糊精鹣一垫结构参数 蠹州夫学颀i 论文 f 撤舅、一摸甲旅敬代瓜列、的舟域厦廿离 瓜环的另一特征是其结构的刚饿。以适合客体分了，所以可以预期配位作 用爨会斧随辫极强酌专经耩极高的缔和常数。| 磁醚、稀芳烃、环糊精剜瓜 环，分子结构的刚憔依次增强1 2 2 i 。 1 3 瓜环的分子识别岛自组装 廖谭分子识别嚣是指主体( 受体) 对客 搴( 残纺) 选撵瞧缝会黪产生巢糖 特定功能的过程。它们不是籀传统的拭价键力，而魑靠称为非共价键力的分予 瓣熬箨餍力，懿蔻德华( v a n d e r w a a l s ) 力( 惫撬离，鹬辍，稻辍稍援、鹬裰 一诱导偶极相髓作用) ，疏水相互作用军q 氧键等。瓜环像其它以人工合成受体( 蕾 要毯撬冠醚、环糊鞲、梅芳斑，等天环差俸纯合扬) 一样其有分子议尉场熊， 能选择性键会客体( 离子或分子) 形成各种不嘲的超分子。b u s h m a n n 等1 2 3 + 2 4 1 的研究表明六元瓜环与c d 2 + 能形成稳定配合物。b r a d s h a w 等发现环止烷令取代 矗元瓜坯对v b 2 + 具有很裹的选择性，霹用终离尹选择妻e 膜电极。d a y 等1 2 5 副缮 了c i s - s n c l 4 ( h 2 0 ) 2 q 7 的包结物单晶。 f r e e m a nt 2 6 1 nm o c k 等臻7 1 较谨缨缝磅突了六茏蹑巧与秀壤铰褰予l l 冬程鬣捧 用。发现有机铵客体分子能包结进入瓜环内膝。形成了较稳定的包结配合物。 b u s h m a n n 等骚突袭碉，犬夺舍逶豹众多染孝 分予可以与穴元赢繇形或稳定 的包结配合物。 瓜环还w 以谀澍氮幕酸，核酸等生物丈分子。撤掘这个僭质，珂以用啦 物大分于的分离，提取等翻 究钡域。 1 4 改性瓜环的合成 鼹通瓜联般不溶于本、舂搬滋裁，仪黢溶于警骏、乙羧、棼酸警浓麓。这 在很大程度上制约了瓜环的廊用和进一步研究，使它不能象冠醚、环糊精等得到 广泛熬磅寇。嚣j 逝，援改毪双琴疆突镑赣，救善纛强溶解往熬修馋瞧蹑强磅究每 合成成为瓜邱研究的一个重要课题。近年柬，围内外已有一些遮方面的研究报馗， 魏n a k a m u r a 醑究组合成密能溶予二甲亚飘靛= 苯羹敬代瓜环( p h 2 q 【6 】，f 瑚) ；一 系列甲基取代的改性瓜环已缀被报道如；m e 2 q 6 3 0 1 、m e 6 q 6 1 f 射l 、m e 4 q 6 d 2 1a n d ( m e 2 c y p ) q 6 ! i ；利用芳环桥链，i s a a c s 研究鲫 合成出船型的瓜环，k i m 研究组 报i 苣了能溶于酵承体系的矗及六庀卦。纂取代赡坯( c y h ) 5 q 5 l 露 矗 凌期大学颀l 谂z投中 难蚪澳玎1 艰取代瓜玮的舟成援舒离 ( c y h ) 6 q 6 i 弘 。逶逡位学掺镩，露能在叛。f j l 拿寿瑟渡交蕊环豹纯擎、耪麾髓矮； ( 1 ) 调节在不同溶荆体系中的溶解艘：( 2 ) 激变色结配位能力，锝到高选择他的 分子爱体；( 3 ) 引入涮住的精肪族环如：环心攀使秘繁围定化。因此，瓜环化学 修馋疗面的量作在很多情况“f 足必小酊少的。 识由于瓜环具有特殊结构和性质对其i 拯 j 化学修饰、分离和纯化毛今仍是 一个难点。擞然目秘恐经掇遂了些修镪性鹈蹑羁，船绞是爱座申熬巅产+ 物戏转 化率低无法对其进行广泛研究，对此局限我们实验鸯目i j i 采用的策略足：( i ) 将 蹑睇分子主毅磺上黪缀壹接转交为索孩蕊褰戆羟纂，我翻实稳室已残葫台裁爨十 羟基氟元瓜环等：( 2 ) 利用取代的改性苷脲和苷脲= 聚体1 3 5 l 浓缩来合成改性瓜环 不毽提赢了产率，墓溶解经墩得到缀犬豹改馨。嚣藕我 f j 实骏窀已经成功合成了 i 、4 一对称二甲基取代六元瓜环1 3 6 i ；运用类似的方法我们已成螗会成；l i 系列肼止 基取代瓜环 1 。以t 在改住瓜环方面所取得订勺成聚，大大的拓宽了瓜环的戍喇范 围，在此基础上，我嬲大环像学和超分子化学安验窀提蹬能耀于梅建瓜巧基嶷分 子功能材料的改性瓜环的合成。 燕这方瑟，0 经蠢糠美缀遴，壤魏：庆韩瓣k i mj a h e o n 莓人熬鹾究- i t a t j 爨 接氧化法，得到了全羟基取代的七元瓜环，井选用= 辟氰酸化合物作为连接荆， 霉番得霾髂聚合纺。红矫表慈涯骥寿酝黢疆，表疆发整了与羝琢静键禽。羞选用 部分取代瓜耶，如用问位甲基取代六元瓜环，采用k i m 直接瓴化法，得到甲揍、 羟基混合敢彳弋瓜环，达到定鬣，定位弓| 入反成住羟璃取代瓜珂、。特剐醚k i m 研 究组最近采用直接氧化碍到令羟摹取代瓜坏( 参站图1 2 ) ，不仅为改性瓜环的研 制提供了一祭可行的思路，同时也增强了瓜环的反麻性，为窝观瓜环与高聚物的 “嫁接”提供了缀好抟基础秘糕。 灏1 - 2 赛援大学大骂耗攀及越分子纯学实验窀2 0 0 2 ，2 0 0 3 年连续获褥i 年聚餐l 一 美侧太学碗t 论文 茂忭瓶韩演叩鞲舣住瓜玮柏合暖投分离 年麓2 矮卺家鑫然秘学基金矮瑶资韵。己掌疆了合戏矗、六、七、众元等蒸环经 济实用的合成分离方法，达到合成瓜环几十公斤侔的规模。参照魏接氧化法不 仅羲现得到了全羟蘩敬代矗，六、七元瓜环，还利翊连接试蒯实现了瓜环的聚合。 图l ，3 给出了全羟基取代矗、 二环瓜环的hn m r 避圈。 o m s o r r r 下r r 7 7 1 一 豳l o 全羚鏊敬 蠢元( 彦，七元f 厶) 蹑搽豹h n m r 谱整 e o h 0 零j 掰全羟基敢筏矗露蹑环冬对苯= 簿鬣酸桥连爱残，可褥到自色夺溶 性的固体。图l - 4 给出了会羟基取代五元瓜环与对苯二异氰酸桥遴反应示意 翻，比较两者的瓤矫兜谱，有着明鑫靛麓芹，存聚合物瀚红补毙谱可观察 剖酰胺键等两种物质桥适的特殛。 o fx - a 峙f o h b i t s 0 a 豳i - 4 全黔纂取代氍元瓜茹l = t 左) 及箕聚合物f 右) 的限谱l 生| s 滩一 爨州 学颀i 论文 投静瓜材溪甲婊取代最玮的赶厦舒离 但在考察政聚合物对钾离子等媳型的能弓普通舡元瓜环相互作用的会属离 子豹攘集实验孛，浚有麓察剿聚会秘瓣锋褰予戆鹤嚣俸霜。萄憨在辚连反痘逑撵 中，以多种墩向与活性羟基作用的桥连试剂将瓜环“包裹”，或交联度小使瓜环 失去琢有的佟胡功能。 在合成方法的研究中。爨州大学大环化学及超分子化学j 史验审创建了以 脲 二浆体为基础的部分取代改忾瓜环的合成方法( 见圈l 一5 反应通式) ，合成了对 称盟甲基六元瓜环，瓣嚣巧穗基六嚣瓜珏，琊己摹最元瓜爆、发现了甲基以及环 己基取代的七元瓜环锋一系列对称或不对称的部分取代改性瓜环( 见闻l ，5 ) 。最 遥，安稳室奈敬鼗摹j ：零l 入澎褒、酸羲等反疲嚣薮礴液嚣蜃巧舱磅究酝教霉逡矮。 利用取代溴甲基，可转化为羟甲基、脓甲基、羧基已烯基等其他不同的反威性 取 弋基，不仪可得到其有不弼反应毪敬戎萎熬改往j 羲环，垂爨要豹爱邂珙了蔽疲 性能高的瓜环( 见图1 5 ) 。 r = 一c h 3枣臻 一己基： 一邺，话堪 嵌州九学坝l 仑殳改付瓜蚪漠q 1 壤戢代瓜玮的台成硬分离 采用直接氧化将瓜环腰上：质子氧化( 形成羟基) 以及具有反应性取代堆淑 缝惑环密疆麓重要意义在子终貘了疆环与其能秘矮蔽废爵憝羧。瑟余戏夺 对 称性、不同数量取代纂的部分取代瓜环，如选用问佗甲基取代六元瓜环，采用 直接鬣纯法褥到甲墓、羟基滟台敢代最环，这样的_ f 莰环与其饱物质笈痣时只能 在瓜环相间的位置，从而达到定量、定位反应，拧制瓜环与其他物质反应取向 的目的。 c c h 弱l 石 1 s 本文的工作 本论文豹工终蔻在国内磐瑷及我们实验瓷已有饼究成栗瀚基础上，以了= 酮为原料首先合成二溴代丁二酮然艨由：溴代l 。= 酮制得鼹有活性基的二： 溴甲纂取代甘脲，再以二溴甲基取代苜脲与酱通甘艨= 聚体反应制备一系列禽 溴甲纂的改饯瓜坏。这裁为缆瓜巧结构上弓l 入器种誉网的反皮性基团提供7 条新途径：为合成瓜环基高分子化台物及瓜环犟岛分子助能材j ： 提供了原料。 理论菝器：浚是素是一一令缀涎泼夔摹溺，它筑鼹潮，c 、等添泼纂臻笈譬取钱 反应，把溴引入瓜环中，大大的拓宽了改性聪瓜环的反应性，为迸步合成瓜 环鏊离分子季芎辩提供了霹 亍静途径。 研究平段：本文以核磁拱振技术为研究手段，辅之以单晶x - 射线衍射分析、e s m s 矮潜分祈，考察了漠甲基取代瓜环的结构特缎。 目的爆意义：溴甲基部分取代瓜环困系物及接替f 生物的研究为我们提供了受蠢 发展l ；i 景的研究课题，将合成出的溴甲基部分取代瓜环进行修饰，能制备具有 爱应疑取 弋纂麴改援燕巧。选择滨甲蒸部分取健蹑爆遴褥穆镪可控象疑每反磁 性瓜环上的威应活性点。从而使瓜环在与其他物质反应时具商特定的取向性， 褥戮豹反应声锈或聚念寥其鸯特定静死餐绥翰。瑁蠢会藏褥锱靛溪帮摹驭 蹑 1 0 ， 一 责侧太学颤 论文 魂悍难玮- 澳甲舔敏代瓜玮的台j 蠡硬行离 环，透过取往基转纯霹浚割鍪渚秘羧甲摹，歉甲蔫，羧萎或箕裙应豹骞手，乙浠 基等不同活性的部分取代瓜环。图1 7 中以摄简謦的_ 溴代甲基取代瓜环为例 示意反应栏鞭代基简豹转换途径。通过如卜方法，酊获得其有数最不等，度鹿 活性基团不网的各种改性的部分取代瓜环，为实施瓜坏与瓜环、贩坯与其他物 质的连接或殷应提供可用的原科。 & 蓉& ：e g 川虮啦e 。丑 g 鼬? 避盛最k = y 硪避一。 t 岱卿竺夕。“| 。 4 c o o h h 2 n a r n h 2 一睁ha 矗一- c 支g 扣卧喊 黟+ 邸一鼢王d q 知0 + 邸一k 0 。u 兰 翼# 歌苄簖 多如詈 凌州夫学碗l 论盛政竹难鄹镤叩咏取f 瓜州，的舟j 燕成分i 蛞 图1 - 8 以t 反_ | 踅均为典犁的搿分子合成反应+ 疑安现这蝗反应，从理论上= 波弦最多 大困难。对于反应得到的碉体粉未状瓜环肇廊聚物幽f 瓜环的具有犹女1 1 4 t 洞的 结构特征，瓜珏本身就具有馕化作嗣，瓜巧纂离聚携鸯霹能瓣瑟戏隽某些反应瓣 o j 催化剂。另外，出于瓜环基商聚物具宵不溶性的特点。而瓜环又具有分子识别( 作 鼹) 磅髭，鞭照还霹躅予疆究，羔物大分子等携泠饔，提取。 利用以上溴甲基取代瓜环进行修饰后的部分取代瓜环，使用能与其取代攥反 应静连接试麓，霹实现悉环冬甄琢或学蹑环强其链物质的键连接。稻逛溺不辩称 的二胺甲基取代瓜环与含醛纂的化台物反应，则瓜月：西丁通过席夫碱与潋化台物帽 连( 鞠1 - 9 ) ，还原筋粥：黾氨旗将瓜环与该化台物相连接；若该化合物为聚奔物， 则瓜环可被嫁接到後聚合物l ：，则n q 在聚合物表面形成瓜环蒸的修饰膜( 墅l g i t ) ，蓿选用对称四肢甲摹取代瓜环，则有可能形成锸层聚合物( 图l - o1 1 1 ) 。因 此，霹根据苓冠的是戆，选羽不同熬分溪性蘩取代殛臻进行氟颤熬他学键连接。 如在以聚合物表面修饰为目的的瓜环与聚合物键连接时应当选用反成性取代堆 尽霹戆少懿黟分墩鼗敷巧。掰手拯鬃浆食物辑究，鄹碍逡臻簿称_ 二敬代最环。若 选用l 日j 位取代的六元瓜环，特别是如图1 - 1 0 所示的问位三羟旗取代瓜环，利用 二舅飙酸等褥联试裁，可获褥鲡图i l o 所承豹二：维豹瓜环鏊聚合物。原则卜， 选用不同的反应活性旗取代瓜环以及柜应的连接试削，均有可能达到瓜坏与瓜环 或者瓜环与箕他物质键连接的目的。威当指出的是，采用不对称或对称部分取代 瓜巧遴行瓜环豹化学键连接其奏一定豹取岛瞧，溺照容易控制形戏产物缕约黪特 点，百以克服从普通瓜环氧化得到的令羟基取代瓜环征进行瓜环的化学键连接取 囊缝麓戆弱燕。 1 2 贵州入学碘1 论文改忭瓜辫锲甲墒取代瓜玮胸台成 乏分离 ， 、一i ，( = 于：n h ：o ht ! ， 产c h ，i n h ! 一k = 啦俐卜z 一k ：少c 1 1 一1 1 - 4 m n 0 c n - i t 州c 0 0 h + 0 h h 网1 - 9 虬 一， 虬 一 q 卜n ，一 黼1 1 0 爨州 学赎i 论盘兹俘最蚪摸甲堆取代瓜玮舶舟j 矗硬分离 瓣于瓜环萋聚含物，如图l 一9l l 所示黪在赢聚物表露形成的瓜烬纂黢结构， 舀予蹑环的存在，这类瓜环鏊商聚弼可能其有建在奄毫客体稻互作潮肇础t i f ) 分 子识别、催化作用等功能，这些性质是主要的研究内容。由于形成了商聚物，研 究圭害嚣终禳时应警藿重考虑菲均援彩式，翔因液或霾气穗袈释节主客嚣稚互 作用等。 丽对图l 9i l l 所示的瓜月= 插层赢聚物，出于瓜坏被裹火在聚会物中州，赢 聚镌径矮戆教变粼可能爱磅究l 每主簧内容。努舞，程插层孛的蹑环熊甭菇包缭一 些特殊客体，是否对崭聚物的性质有所影响也值得进步探讨。 综上所述，选用改性欧瓣稳或誉对髂的部分取代瓜巧，不仅彰遴i 蹑爆急 其饿化合物化学键连接，更蓖要的鼹可获得一系列雅构待殊，性质锫异的m 环 基商聚物。如瓜环基膜结构，瓜上不旗插层结构、瓜琊基网状结构等铸。这蟪高 聚彩熬会成餐隽其蹲，董耱太分子分藏，嚣甥缓器，联境缀护等疆究镁域提供了 重要的材料。 溴甲基取代瓜环的合成誉仅获穆了溶解性得到很大改善的新型瓜环。凳霞 要熬建建立一释胃奁蕊嚣强定经餮量弓l 入褥定基毯翁方法，提供一秘薪静食成 瓜环途径p 8 1 ，在保持瓜环具有的各种基本性质的基础上。进一步合成以瓜环为 结构肇元的绒米管以及功能嶷分子誊孝料，使宪识在凑多数硬究领域缎琢壤浚壤， 分子催亿1 ”4 0 l ，会属离子韵选择住吸附和捕集1 4 4 2 ，器种药物的包结瞄缓释，生 物医学等方面都有比较广阔的觚景。 第二章改性瓜环一溴甲基取代瓜环麴合成、分离 2 1 概述 瓜辱q e n 作为超玲予化学领域一个新的长 奉化会物疋被越来越多的警彝所 关注在改饿瓜环研究初期，改善瓜环溶解住的修饰性瓜环研究与合成成为瓜 环磷突的一个重要课题。羁瓣已经搬遴了臻修镪蝮熬难联；l 穆蹑巧分子 上叔碳上的氯直接转变为亲梭性高的羟基，我们实验室己成功合成出卜羟基点 茏蒸琴等；弦) 裂磊敬霞茨教程营繇帮营繇- z 聚箨l 浓络宋含戏菠瞧氟繇不餐绳 高了产率，且溶解性也得到极大的改善。目f ；我们实验室已经成功合成了l 、 4 - 对称二荦纂取代六咒瓜环；运羽类似豹方法我们西成功合成出系弼环己摹敬 代瓜环。以上在改性瓜坏方溺所取德的成果，大大的拓宽了瓜卧的波熠沤躜， 在此基础上我们大环化学和超分f 化学实验窀键n j 能用于构建瓜环旗高分f 功熊枣孝辩鲍改性瓜环瓣合成。例如：羟基取代蹑巧的合成，轻摹与擎摹混会墩 l 毒 贵州夫举帧l 论空 艘髑瓜蚪摸甲墒取代 莰玮 i 穹台 燕琏分离 代蕊环秘合成等，为会残蹑掰薹毫聚物撵镶了爨瓣，并使熬藤骂奁会残毫聚物 当中肖了很好的取向性。本寓验以丁= 酮为原料纤过酸性条件f 茂接溴化， 合成二滨代了二酮，然后用二溴代+ r 二酮和深素反痛制褥= 溪代菪涨，氍丽合 成部分溴甲纂取代瓜坏。所得到的部分溴甲纂取代瓜环，不仅克服了令羟皋取 代瓜环取向性不好的缺点，而且还可以通过卤化、张幕化、瓴基化等转换政变 蕊巧黪爱鹿滋毪基，为瓜巧摹赢聚物戆合成援供更绷商鹰壤瓣景的暇辩。 本实验的基本路线( 图2 - 1 ) ： 、 + 囤上囤 强2 | 会残路线举慧翻 2 2 实验部分 近年束，一系列全取代的或部分取 弋豹菠讴蹑繇已经被缀道，翔系弼 糍 取代瓜环( m e l 2 q 6 、m e , q 6 、m e 4 q 6 a n d ( m e 2 c y p ) 。q 【6 】) 二苯基取代瓜环 ( p h 2 q 6 ) 、五及穴元环己蘑取代聪环( ( c y h ) s q 5 】和( c y h ) 6 q 6 ) 、羟基 取代瓜巧等，但转化率都极低，甚至是反应中的剐产物；我们大环化学及趣分 子化学实验窥在合成瓜环及萁主客体化学方面大量研究工作的基础j 二，在改性 蹑骂豹会残蓐瑟铰了蝗专毅懿基疆蛙工搏，以改善蹑琴静滚蜒性，拓宽疑应 用范围。本文以设计、合成 f i j 分取代的溴甲旗取代瓜环为耋题的研究为硕0 研 究垒鑫鼋擎鼗论文内容。 主要试剂：t 二酮( 分析纯) 。氢溴酸( 分析纯) ，多聚甲醛( 分析纯) ，普通 曹躲，溴，三氟乙酸( 分析纯) ，氯仿( 分祈纯) ，己酸 分析纯) ，琛素，浓 盐酸。 主要仪器：d f ，1 0 1 b 集热式恒温磁力搅拌器，s a r t e o f i u s b s l l 0 s 电予天平，旋 转蒸发便，d o w e x5 0 w x2 ( h + 氆，2 0 0 4 0 0 舅 嫒瓣娃，v a r i a ni n o v a - 4 0 0 核 磁焚振仪。 曰日 费州天学颀l 论文改抖随玮摸甲筚取代瓜玮的台成硬分j 岛 2 2 1 中阔体l ，4 一= 溪代丁二酮的籁备 甄仿傲洛裁：肉怒有湿度计，回漉冷凝蛰秘滴液漏粤的1 0 0 0m l 的三联烧 瓶中倒入3 8 m l 丁二酮再加入1 0 0 m l 氯仿。将i 颞瓶放入冰浴，搅拌，量取 4 6 m i 滨于瀵滚漾粤疼，缓攫濂入滨，露瓣，怒潺螯缀取少璧( 1 翔1 ) 三氟乙数 滴入三颈瓶，当溴滴到一定量时，溶液会由组褐色突然变澄清，撤去冰浴，加 抉潦溪速度，继续轰液，爱瘛究螽，穆溶液颇入盛蠢5 0 0 m l 窳豹烧棒中，瑷 看到溴代r 二酮变成黄色嘲体沉淀于烧杯底部，用妙心漏斗过滤井用水反 复洗涤沉淀，取密，自然凉乎，邵褥漠代丁二酮糨晶，约4 2 9 ，产率4 0 。 分析：实验中，影响产率的主要因素有以下几个方面；( 1 ) 温度。玎始滴澳 时，溶液颜色会逐渐加深，反应速度相对较慢，其奄不反应，这时溢度要低， 随着漉入溴的璧的增加，反成波弓l 发，溶液突然变澄滂，这啦要擞塞冰漆，焱 室温下自然反应。( 2 ) p h 值。酸性祭件可以催化反廊进行，但酸性过高又不利 于去筑，敖缀遂爱复实验，试您爱痰瓣溶滚审翔入三氟己酸霹潋起灌纯雩# 溺。 缩短弓i 发时问，由于反应丌始后产生大量溴化氢气体，溶液酸性会大大增加， 掰瑷，三氟乙酸应後少萤。( 3 ) 漓溪速度。爱癍潮野始速度报懂，敬滴溪逮躞 要随乏缓慢( 约l 滴s ) ，引发展反应速度加快，滴溴速度也要加快( 约1 s 滴s ) 。 乙黢傲溶裁；耿1 9 m l 丁二酮于三颈瓶中，蓐加入6 0 m l 冰乙酸，三颈鳆嬲 冰浴冷却，丌始搅拌；滴液漏斗中加入2 3 m l 澳安装在三颈瓶上先往三颈瓶 孛瀵入少量溪，特溪援搀均麓，扶三磺蒎取逡绞2 3 m l 溶滚，在5 0 零浴孛撩 热引发，立即例入三颁瓶，这时颜色会由原来的橙黄色变为黄色，撤老冰浴 缓慢滚热鹅余豹溪。爱建宠瑟，溶液颓入5 0 0 m l 农巾，育蠡溺琶裔| 体沉淀，在 溶液中加入n a c 0 3 溶液，中和溶液静胃过夜后，用砂心漏斗过滤，水反复沈 沉淀。取出，自然凉下。得= 澳代了二酮辊品4 5 9 ，产率约4 0 。 分析：实验中，丌始反应湿度也需要冰浴，引发反忠戆本实验的关键所在，墩 出2 3 m l 滴了少量澳的溶液，加热引发，标志是溶液颜色会幽原来的横 l 色变 成亮黄色，朝接近丁二酮斡簇色，弓l 发磊。成基即倒入三强糕，搏出浇演，待 三颈瓶内的颜色也由橙红色变成亮黄色时，继续滴溴，这时撒去冰浴，在室激 下反斑，反澎露会教滋丈量戆燕，控铡漫度褒4 0 c 激下。清淡速震溺主。 费州 学确i 谂叟 政抖豫蚪穗甲肇取代j 覆邵的台成敏分离 滨 弋t - 酮金残示意强及hn m r 涛嚣。 瞄一l l c 咆+ ：陇丢器争酬：c 一亘一l c 岫，邺一一! ! 一c 晦+ z 陇蔷芸吕争酬：c 一9 一l c 岫， 1 _ _ 1 r - r - t 广r r _ 岬广 r 叶p _ r r _ t r _ 1 一r _ r r 1 r 1 r h r r 7 65 432 l _ _ _ _ _ _ _ - h _ - _ ，“_ h _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 1 7 。，耋 图2 - 2 二演代j 。二酮的合成永惫幽及hn m r 谱幽 谱圈分板；二演代t 二酮分子中化学位移为5 。4 4 她的质予h ( 1 ) 为分子中蜮甲 基的质子蜂，呈单蜂，化学位移在2 4 9 处的为d m s o 质予的质子蜂。除这两 个矮子峰钤，我f f l 逐看到逐宵一。些，l 、的质霸峰，一能足反应中副产物未除净所 致，但这并不影响聪续反应。 2 2 2 溪季蒸取霞曹豫静镧螽： 合成路线及棚虚1 h n m r 谱图如图2 - 3 所示。实验步骤：把将1 9 9 二澳 代t 二酮溶于1 0 0 m l 乙醇，溶液倒入烧瓶中。再将1 0 9 尿豢溶于5 0 m l 求，例 入烧疑，然后搬入i m l 三鬏乙酸。在常温。f 攫 睾。2 4 小时艨，有沉淀，皂成，挞 滤得二溴甲基取代甘脲。滤液继续搅拌抽滤，反复多次，直到无沉淀产f p 。 耱掰褥滠淀收集，室漫一f 爨然骧手，或低溅卡瓣，褥3 ，5 9 二滨甲恭取代奠躲。 产率4 0 。 ， 炎州 牮颀l 论鱼 攻雕抵玮摸甲替戢代瓜副、艄裔域硬拜离 ooi i 昏邺一l 一8 一+ 刚一8 鼬号裴曼s 争 l 攫2 ) 躐1 睡娟疆s 0 ， 。l。 vl 。r 弱一譬产1 鹭2 - 3 瀵串鏊敬 苕涨静合成零纛罄袋hn m r 谱疆 谱凿分祈：= 溴甲基取代替豚分子中有两种旗子峰，质子h 1 ) 为薤甲基 ：的质 子。化学位穆为3 8 5 ；质子h ( 2 ) 为n 原子上的质于，化学位移为7 + 5 8 。化学位 移税3 5 5 处的质子酶为水的质子晦，在2 4 9 处的质子峰为d m s o 的质子峰。 可以霉出，除了二浚甲基取代越骣分子_ 季b 溶刘兮子孛茨质予蜂铃，纛其链杂矮 t 质子峰，说明得到的产物纯度很高。 2 2 3 溪擎基数我营豫二醚熬溯备 合成路线如图2 - 4 所示，实验步骤：在1 0 0 m l 的三颈烧瓶中加入4g = 溴 学基取代酋繇，1 5g 多聚币醛，8 0 m l 氢溪酸，搅拌，待溶液澄清搿，缓幔桶 热，4 6 时溶液盯始有沉淀，孝 | 续加热，当温度到达8 0 时，停i 匕加热溶液 自然冷却后，抽滤。用水反复沈沉淀。再用丙酮洗，得3 8g 二溪甲旗取代i 干脲 二醚，产率约7 5 。 l s 黼 丫。 嘲 兹州入学颂 论嶷 政r 坻玮澳干举取代瓜玮柏禽成艟分i 端 分耩：本实验兹关键是( 1 ) 爱瘴携浓度逶警；( 2 ) 崧矮德溶液澄满霸，彳露 继续加热；( 3 ) 加热温度一。定要控制存：8 0 。c 以f ，缓慢加热到接近8 0 c 时t 立即停矗= 加热，谴其自然冷却，经i 重反复实验证嘲这样操律产率最商。 8 懒h 十n 乙七n h c 啦+ 4h ，0 3 、h 马8 懒十七c 啦+ 4h ，3 、h 马 刖丫黼 o 1 r _ 1 - t 广 岬甲1 t _ 岬_ 1 _ r 叩1 忡p r r _ _ r 1 r 一一f r ”叩呷1 一，广- r 1 r 1 6 76s4尊 2 i - - 一一一一 刊 州一 l 。0 # # ，t 1 5 4 l 图2 - 4 - 演甲墓取代茁聪二醚的台成示意| 警l 段h n m r 谱隧 谱辫分辑t 二溴甲蒸取健嚣躲二醚分予申莠嚣秘凄峰，质子h ( i ) 为每溪撰连 的甄甲基上的质子峰，化学位移在4 6 1 处；质子h ( 2 ) 和h ( 3 ) 为与瓴相连的哑 学鏊圭熬矮子蜂，纯学谴移褒5 2 3 瘸5 。秘姓：矮子k ( 2 ) 由予在耩蒙主编淘分 子内部，受内部基团吸电子作用，化学位移较大；质子h ( 3 ) 在构象上偏向分子 静，基本不受其袍墩电子萋溺彩瓣，敲纯掌绽移较，j 、。 2 2 4 甘脲：聚体的制备 苷脲二聚体的1 hn m r 谱图参见图2 5 。实骏步骤：1 4 2 9 静脲与6 9 多 聚攀醛( 摩尔毙= l ：2 ) ，挎1 4 2 9 营骣与8 0 m l2 m 驰h 2 s 。聿躯入至q 烧瓤t p ，搅 9 爨硝夫学赖i + 论空敌中 躐玮镤f f l 艰敬代瓜绵的台成技分高 捧势缓浸舞滋到5 0 1 2 ，蠢瑟入魄多聚擎醛。魏速舜滏薛揉簿褒9 5