胺类衍生物及BETA-环糊精手性识别的NMR研究
作为自然界的本质属性之一，手性(Chirality)及手性识别(Chiral recognition)在生物、医药、农业、食品及环境等方面起着非常重要的作用。因此，迫切需要简单、快捷、可靠、灵敏的技术方法来测定对映体组成、研究手性及手性识别。目前，核磁共振(Nuclear magnetic resonance，NMR)技术以其简便、高效、非侵入性等特点已经成为手性及手性识别研究的主要方法之一。本文对手性、手性识别及其意义，以及它们的研究方法进行了综述，利用高场NMR技术对胺类衍生物及β-环糊精的手性识别进行了研究，具体工作如下：
1.利用异氰酸酯和酰氯对α-苯乙胺(α-phenylethylamine)进行衍生，制备出两类能够形成不同氢键的一系列手性分析物，α-苯乙胺的脲和酰胺衍生物。利用一维1H NMR技术研究了这些分析物对映体之间的手性自识别现象。结果发现，当分析物在溶液中以非外消旋体形式存在时，只要对映体浓度达到一定的值，分析物对映体就会在NMR谱上表现出可观测的手性自识别现象。但是它们的手性自识别能力是不等的，其强弱取决于对映体之间作用力的大小。脲衍生物对映体之间可以形成强的双氢键作用，因此它们能够表现出良好的手性自识别能力。相反，结构中没有硝基基团的酰胺衍生物对映体之间只能形成弱的单氢键作用，因此它们的手性自识别能力就非常弱。然而，结构中含有硝基基团的酰胺衍生物却能表现出良好的手性自识别能力。这说明对映体间的氢键作用对手性化合物手性自识别能力有着重要的影响。另外，利用手性自识别现象能够很好地测定手性化合物的对映体过量值。
2.利用苯基异氰酸酯衍生(1R，2R)-(+)-1，2-二苯基乙二胺(Diphenylethylene-diamine)，制备出具有C2-对称轴的手性主体。以α-苯乙胺、α-对甲氧基苯乙胺以及它们的脲和酰胺衍生物作为手性客体分析物。这些分析物在结构上与手性主体相类似。利用一维1H NMR技术考察了手性主体对手性客体的识别能力以及分子间氢键作用对手性识别的影响。结果发现，除了两个伯胺及结构中含有硝基基团的两个衍生物以外，其余的客体分析物都能很好地为手性主体所识别，并且这种识别能力依赖于主客体之间氢键的大小。主体与脲衍生物客体之间的双氢键作用要强于主体与酰胺衍生物客体之间的单氢键作用。主体对脲衍生物客体中与手性中心相连的甲基的识别效果要好于酰胺衍生物客体中相应的甲基。但是，主体对所有客体中手性中心处的次甲基却表现出相同的识别能力。化学计量实验和量化计算结果表明手性主客体之间统计的化学计量比为2：3。最后发现，低的实验温度和低极性溶剂的使用也有利于手性主体对客体的识别能力。
3.利用一维、二维1H NMR技术研究了β-环糊精(β-Cyclodextrin，β-CyD)对手性药物D/L-樟脑磺酸(Camphoric sulfonic acid，CSA)的手性识别作用。结果发现，在D2O溶液中CSA能够进入β-CyD的空腔并与之内表面发生手性相互作用。主体β-CyD能够很好地识别CSA的两个对映体。Job实验结果表明在溶液中主客体之间能够形成1：1的络合物。NMR滴定实验结果表明，主体浓度的升高有利于主体对客体的识别，但是过多的主体并不能改善手性识别的效果。2D ROESY实验结果表明，溶液中CSA分子的疏水部分以不同的方式进入了β-CyD的空腔，但是CSA分子不能从主体空腔的窄口端(伯羟基区)进入，而只能从主体空腔的宽口端(仲羟基区)进入并与之相互作用。
- 作者：
- 黄少华
- 学位授予单位：
- 中国科学院武汉物理与数学研究所
- 专业名称：
- 无线电物理
- 授予学位：
- 博士
- 学位年度：
- 2008年
- 导师姓名：
- 冯继文
- 中图分类号：
- O623.732
- 关键词：
- 胺类衍生物；β环糊精；对映体；手性识别；核磁共振；氢键相互作用
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