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环糊精(Cyclodextrim,CDs)经化学修饰后可以得到各种类型的衍生物,不仅可以扩展其原有的键合能力,而且还可以改变其选择性,是当代超分子化学的一个研究热点。环糊精第二面的仲羟基比第一面的伯羟基有着更好的催化性能,第二面的选择性修饰将产生更多有价值的衍生物,可用于催化、酶模拟、手性识别等方面。
取代苯甲酰基修饰环糊精对顺式环辛烯(cis-cyclooctene)光异构化反应有非常重要的影响作用,苯环上取代基的性质和取代位置与产物的%ee值和对映体构型之间存在某种内在联系。有目的地选择适宜取代基,设计、合成新型环糊精光增感剂,有可能按预定目的得到更高%ee值的反式环辛烯;同时,取代苯甲酰基修饰环糊精对cis-cyclooetene光异构化的增感机理有待于进一步阐明。
本论文工作对环糊精的化学修饰以及超分子体系对cis-cyclooctene不对称光异构化反应方面的进展进行了调研。合成了一系列单-6-位取代苯甲酰基修饰环糊精,用于cis-cyclooctene光异构化增感反应,并用圆二色光谱滴定法研究这些环糊精衍生物与cis-cyclooctene的相互作用,以探索光增感反应机理。在此基础上,探讨了环糊精第二面的选择性修饰方法。内容主要包括:
1.简要介绍了超分子化学的概况,并对环糊精的选择性修饰方法和超分子体系对cis-cyclooctene不对称光异构化反应的主要成果和最新进展进行了评述。
2.合成了12种单-6-O-(取代苯甲酰基)-β-环糊精,其中10种为新化合物。采用紫外光谱、红外光谱、核磁共振波谱以及质谱等手段对化合物的结构进行了表征。
3.探索了直接选择性修饰环糊精第二面的便捷新方法。用取代苯甲酰咪唑酯为酰化试剂,0.2M碳酸盐缓冲溶液(pH=9.9)作催化剂,能够有效地活化2-位仲羟基,对环糊精第二面进行选择性修饰,此方法既简便又经济;同时,发现取代苯甲酰基能够在β-CD第二面的2-位、3-位羟基间相互迁移。
4.用单-6-O-(取代苯甲酰基)毋环糊精作光增感剂,对cis-cyclooctene光异构化反应进行研究。实验结果证明:取代苯甲酰基上的取代基性质、位置、长度对反应的对映选择性有很大影响;此外,反应体系溶剂极性对产物的%ee值和对映体构型也有重大影响。用单-6-O-(3-甲氧苯甲酰基)-β-CD作增感剂,cis-cyclooctone光异构化反应产物(R)-frans-cyclooctene的对映选择性为45.8%ee,是到目前为止取得的最好对映选择性。
5.采用圆二色光谱滴定法研究环糊精衍生物与cis-cyclooctene的相互作用,计算包结物的平衡常数,研究包结物的相对稳定性,为探索光增感反应机理提供基础。我们猜测:电子效应对cis-cyclooctene光异构化反应的影响,可能比取代基位置对反应的影响更大,借助电子效应有希望获得更高的%ee值。