新型手性Salen双核锌配合物的分子识别研究

合成了新型手性Salen配体（H3L）及新型手性Salen双核锌配合物（主体）.通过研究主体对咪唑类客体及氨基酸酯类客体的分子识别行为,测定了这些配位反应的缔合常数.主体对咪唑类客体分子识别的缔合常数顺序为:K(Im) >K(2-MeIm) >K(2-Et-4-MeIm).主体对氨基酸酯类客体分子识别的缔合常数顺序为:K(LeuOCH3) >K(ValOCH3) >K(AlaOCH3) >K(SerOCH3),配位数均为2.主体与D、 L型氨基酸酯分子识别反应在不同温度下的缔合常数结果表明,随着温度的升高,对映选择性下降.实验发现反应体系中存在焓熵补偿关系. CD光谱的研究结果也反映了主体对不同客体识别能力的差异.     

新型手性锌卟啉对氨基酸酯的分子识别

合成并表征了一种新型用Boc保护的L-酪氨酸修饰的手性锌卟啉Zn（L-BocTyr）TAPP（主体）. 运用紫外可见光谱滴定法, 研究了主体化合物与四对氨基酸酯对映体的识别反应. 主体与各客体缔合常数均为K_D>K_L, 且按K(PheOMe)>K(LeuOMe)>K(ValOMe)>K(AlaOMe)的顺序依次减少. 主体化合物对氨基酸酯的识别作用是由主-客体之间手性匹配产生的. 识别体系的焓熵补偿关系揭示出该识别体系是焓驱动的过程，在识别过程中客体氨基酸酯分子构象自由度损失较大.通过圆二色光谱的研究，确定在进行识别反应时，D型氨基酸酯比L型氨基酸酯更易与主体反应，形成的化合物更趋于稳定. 我们认为圆二色产生的机理是由主体侧链中羰基的电子过渡态与卟啉平面的电子过渡态之间相互偶合所致.通过量子化学计算, 进一步揭示识别反应的本质特征. 在理论计算中，首先运用模拟退火的方法搜索了主体、主－客体体系的最低能量构象, 并在此最低能量构象的基础上进行Gaussian 98的理论计算. 通过所得理论计算结果证实, D型氨基酸酯与主体所形成的配合物更稳定. 理论计算较好地解释了实验事实.     

手性Salen金属配合物与咪唑类客体分子识别的研究

用光谱滴定法研究了手性Salen金属配合物(SalenFe~(III), SalenCo~(II))与 四种咪唑类客体在CH_2Cl_2中的分子识别行为，发现手性Salen金属配合物与咪唑 ，N－甲基咪唑，2－甲基咪唑的配位数为2，与克霉唑的配位数为1。各识别体系缔 合常数的顺序对SalenFe~(III)为: K(Im) > K(2-MeIm) > K(N-MeIm) > K(GMZ)， 对SalenCo~(II)为：K(Im) > K(2-MeIm) > K(N-MeIm)。测定的识别反应的△ _rG_m~0, △_rH_m~0, △_rS_m~0表明此类识别反应为放热、熵减少的过程，反应 体系存在焓－熵补偿关系。采用分子力学和量子化学方法进行的理论研究对实验结 果作出了合理的解释。     

手性不对称Salen Ni对咪唑类和二胺类客体的分子识别研究

用紫外-可见光谱滴定法研究了新型手性不对称Salen Ni主体(1和2)与咪唑类和二胺类客体的分子识别行为. 结果表明, 二胺类客体的缔合常数顺序为Kθ(乙二胺)>Kθ(丙二胺); 咪唑类客体的缔合常数顺序为Kθ(Im)>Kθ(N-MeIm)>Kθ(2-MeIm)>Kθ(2-Et-4-MeIm), 除主体2对2-乙基-4-甲基咪唑的配位数为1外, 其它体系的配位数均为2. 通过测定识别过程的热力学函数ΔrHθm和ΔrSθm发现, 反应为放热、熵减少过程; 利用圆二色光谱研究了识别过程中的主-客体结合能力的强弱; 用分子力学方法研究了主客体体系的最低能量构象, 并通过量化计算对实验事实做了进一步解释.     

新型手性双核Salen Mn的分子识别研究

合成了新型手性双Salen配体1及双核锰配合物2,并进行了表征.用紫外-可见光谱滴定法研究了主体双核Salen Mn（2）与咪唑、吡啶类客体的分子识别行为.结果表明:对咪唑类客体的缔合常数顺序为K(Im) > K(2-MeIm) > K(N-MeIm);对吡啶类客体缔合常数顺序为K(4-MePy) > K(3-MePy)> K(Py).主体与所有客体的配位数均为2.测定了识别过程的热力学函数ΔrHmθ, ΔrSmθ, 发现反应为放热、熵减过程.利用圆二色光谱研究了识别过程的Cotton效应.用分子力学方法研究了主客体的最低能量构象,结合量化计算结果对实验事实做了进一步解释.     

四-[邻(叔丁氧羰甘氨酸)氨基苯基]卟啉锌配合物的合成、表征及其对咪唑类配体的分子识别

合成并表征了四-[邻(叔丁氧羰甘氨酸)氨基苯基]卟啉H₂T(o-BocGly)APP(1)及其锌(Ⅱ)配合物ZnT(o-BocGly)APP(2).用紫外-可见光谱滴定法测定了配合物2与6种咪唑类配体轴向配位反应的平衡常数,研究了它作为主体分子对咪唑类小分子的识别.研究结果表明,各配体的缔合常数按K(Im)>K(2-CH₃Im)>K(EMIm)>K(N-CH₃Im)>K(2-HOCH₂Im)>K(GMZ)的顺序依次减小.计算了卟啉的侧链取代基R与咪唑取代基R′的排斥作用能.测定了轴向配位反应的(这里有图片19991004-1509-1.gif),发现该反应是放热、熵减小的过程,该反应体系中存在焓熵补偿关系.实验发现,R是影响配合物2对咪唑客体识别能力的主要因素.     

新型手性酪氨酸卟啉锌对咪唑类客体的分子识别研究

合成了两种新型手性锌卟啉Zn(o-BocTyr)TAPP和Zn(p-BocTyr)TAPP.通过元素分析、紫外可见光谱及核磁共振谱对其性质进行了表征.研究了这两种锌卟啉对咪唑类的分子识别行为,识别的缔合常数顺序均为K(2-MeIm)>K(Im)>K(N-MeIm)>K(2-Et-4-MeIm).同时,采用理论计算和圆二色谱研究了咪唑类小分子在与锌卟啉分子识别时进攻主体位置的变化,这对于研究卟啉分子识别起到一定的作用.     

双核Salen锌配合物对含氮小分子的分子识别研究

合成并表征了由一定长度烷氧链桥连的新型双核SalenZn配合物[简记为C₁₀-(SalenZn)₂],用紫外-可见光谱滴定方法测定了主体C₁₀-(SalenZn)₂与单齿客体咪唑(Im)、吡啶(Py)、双齿客体DABCO(1,4-重氮双环[2.2.2]辛烷)及吡嗪(Pyrazine)等4种含氮客体间的轴向配位反应的配位数及缔合常数.结果表明,双核主体与咪唑、吡啶和吡嗪的配位数均为2,与DABCO的配位数为1;各主客体体系的缔合常数按K0(Im)>K0(DABCO)>K0(Pyrazine)>K0(Py)顺序递减.各主客体缔合反应的热力学参数Δ_rH0_m,Δ_rS0_m和Δ_rG0_m结果表明,此类识别过程均为放热和熵减少的过程.采用¹HNMR方法和分子动力学构象搜索方法对主体C₁₀-(SalenZn)₂与双齿客体DABCO间的分子识别行为及产物构型作了合理解释.通过量子化学计算进一步解释了主客体识别过程中光谱性质的变化.     

新型手性双核Salen Zn(II)配合物的分子识别研究

采用新型Salen中间体合成了新型SalenZn(II)配合物.用紫外-可见光谱滴定法研究了主体双核SalenZn(II)与咪唑、二胺类等含氮小分子的分子识别行为,测定了它们的缔合常数.对咪唑类客体的缔合常数顺序为K(Im)>K(2?MeIm)>K(EMeIm);对二胺类客体缔合常数顺序为K(DAP)>K(DAE).主体与咪唑类和二胺类客体的配位数分别是2和1.主体与这些客体的识别过程为放热、熵减的焓驱动反应.利用圆二色光谱研究了识别过程的Cotton效应.用分子力学方法研究了主客体体系的最低能量构型,通过量化计算对实验事实做了进一步解释.     

新型手性双核Salen锰（III）配合物对咪唑、吡啶类客体的分子识别研究

合成并表征了新型手性双核Salen配体1及其锰（III）配合物2（主体2）。用 紫外-可见光谱滴定法研究了主体2与四种咪唑类、四种吡啶类客体在CHCl_3中的分 子识别行为。实验结果表明：对咪唑客体的缔合常数按K（Im） > K (2 - Melm) > K (N-MeIm) > K (EtMelm)顺序递减；吡啶类顺序为K （PyO） > K (4-PhPyO) > K (DMAP) > K(Py)，配位数n值均为2。测定了识别过程的Δ_rH_m，Δ_rS_m， 发现此类反应为放热、熵减小的过程，反应体系中存在焓熵补偿关系。与单核的 Salen锰（III）配合物3（主体3）进行比较，除EtMeIm与3的配位数为1外，其他唑 类客全的配位数均为2。就与客体的缔合能力而言，主体2比3大。用圆二色光谱（ CD）研究了主-客体的分子识别行为。     

新型手性酪氨酸修饰的锌卟啉对氨基酸酯的分子识别研究

合成并表征了一种L型Boc酪氨酸修饰的自由卟啉(L-BocTyrTAPP)及其锌卟啉配合物Zn(L-BocTyr)TAPP.通过紫外-可见光谱滴定法,研究了手性锌卟啉配合物与四对对映异构的手性氨基酸酯客体在CHCl₃中的分子识别行为.实验结果表明,在分子识别的过程中,缔合常数顺序均为D型略大于L型,且按K(PheOMe)>K(AIaOMe)>K(ValOMe)>K(LeuOMe)的顺序依次减小.同时,利用园二色光谱进一步阐述手性分子识别过程.此外,采用分子力学方法搜索了主客体体系的最低能量构象,从理论上对实验本质进行较深入的探讨.     

手性SalenZn配合物的合成及对咪唑类、吡啶类客体的分子识别研究

合成并表征了手性Salen配体1及其Zn配合物2。详细讨论了配体及配合物的电 子光谱和圆二色光谱性质。用紫外—可见光谱滴定法测定了主体2与4种咪唑、5种 吡啶客体轴向配位反应的平衡常数，研究了主体分子2的分子识别行为。实验结果 表明：各种客体的缔合常数，咪吡类按K(Im)＞K(2—MeIm)＞K(SMIm)＞K(EMIm)顺 序递减;吡啶类按K(Py)＞K(3-Py)＞K(3，5-Py)＞K(2，4—Py)＞K(2，4，6—Py)顺 序递减。测定了识别过程的△rGm^-,△rHm^-,△rSm^-，发现该反应是放热、熵减 小的过程。采用分子力学的方法考察了主客体的最低能量构象，并对该构象进行量 子化学计算，从理论上对实验事实给予较好的解释。     

Molecular recognition of alpha-cyclodextrin (CD) to choral amino acids based on methyl orange as a molecular probe

The molecular recognition interaction of alpha-CD to chiral amino acids was investigated by using spectrophotometry based on methyl orange as a molecular probe. The molecular recognition ability depended on the inclusion formation constants. The molecular recognition of alpha-CD to aromatic amino acids was the order: DL-tryptophan > L-tryptophan > L-phenylalanine > L-tyrosine approximately DL-beta-3,4-dihydroxy-phenylalanine; whereas for aliphatic amino acids, the order was: L-iso-leucine > L-leucine approximately L-methionine approximately DL-mehtionine > D-leucine. The effect of temperature on the inclusion interaction was examined and the thermodynamic parameters of inclusion process, delta G, delta H, delta S, were determined. The experimental results indicated that the inclusion process was an exothermic and enthalpy-driven process accompanied with a negative or minor positive entropic contribution. The inclusion interaction between alpha-CD and amino acids satisfied the law of enthalpy-entropy compensation. The compensation temperature was 291 K.     

新型手性双核Salen锰（III）配合物对咪唑、吡啶类客体的分子识别研究

合成并表征了新型手性双核Salen配体1及其锰（III）配合物2（主体2）。用 紫外-可见光谱滴定法研究了主体2与四种咪唑类、四种吡啶类客体在CHCl_3中的分 子识别行为。实验结果表明：对咪唑客体的缔合常数按K（Im） > K (2 - Melm) > K (N-MeIm) > K (EtMelm)顺序递减；吡啶类顺序为K （PyO） > K (4-PhPyO) > K (DMAP) > K(Py)，配位数n值均为2。测定了识别过程的Δ_rH_m，Δ_rS_m， 发现此类反应为放热、熵减小的过程，反应体系中存在焓熵补偿关系。与单核的 Salen锰（III）配合物3（主体3）进行比较，除EtMeIm与3的配位数为1外，其他唑 类客全的配位数均为2。就与客体的缔合能力而言，主体2比3大。用圆二色光谱（ CD）研究了主-客体的分子识别行为。     

Molecular Recognition of Chiral Zinc Porphyrin with Amino Acid Esters

One kind of novel chiral porphyrin and its zinc complex were synthesized and characterized. The molecular recognition of chiral zinc porphyrin towards amino acid esters in CHCl₃ was investigated by UV‐vis spectral titration method. The associative constants of the molecular recognition reactions were all K_D>K_L and followed the order of K(PheOMe)>K(LeuOMe)>K(ValOMe)>K(AlaOMe) in host (Zn(L‐BocTyr)TAPP). Circular dichroism spectra were used to explain chiral molecular recognition. The minimal energy conformation of host‐guest molecular system was sought by molecular dynamics method. The molecular recognition process of this host‐guest system was calculated by quantum chemistry and the results were explained by the experiments     

Equilibrium isotope effects on noncovalent interactions in a supramolecular host-guest system

The self-assembled supramolecular complex [Ga(4)L(6)](12-) (1; L = 1,5-bis[2,3-dihydroxybenzamido]naphthalene) can act as a molecular host in aqueous solution and bind cationic guest molecules to its highly charged exterior surface or within its hydrophobic interior cavity. The distinct internal cavity of host 1 modifies the physical properties and reactivity of bound guest molecules and can be used to catalyze a variety of chemical transformations. Noncovalent host-guest interactions in large part control guest binding, molecular recognition and the chemical reactivity of bound guests. Herein we examine equilibrium isotope effects (EIEs) on both exterior and interior guest binding to host 1 and use these effects to probe the details of noncovalent host-guest interactions. For both interior and exterior binding of a benzylphosphonium guest in aqueous solution, protiated guests are found to bind more strongly to host 1 (K(H)/K(D) > 1) and the preferred association of protiated guests is driven by enthalpy and opposed by entropy. Deuteration of guest methyl and benzyl C-H bonds results in a larger EIE than deuteration of guest aromatic C-H bonds. The observed EIEs can be well explained by considering changes in guest vibrational force constants and zero-point energies. DFT calculations further confirm the origins of these EIEs and suggest that changes in low-frequency guest C-H/D vibrational motions (bends, wags, etc.) are primarily responsible for the observed EIEs.