多羟基新咪唑鎓环番的合成及其与DNA相互作用

以咪唑鎓正电荷为结构单元构筑的咪唑鎓型环番可发挥大环效应、范德华力、氢键、π-π堆积及阳离子-π等相互作用而在主-客体化学、超分子化学及仿生研究中备受青睐.已有多个研究组从事该类化合物的设计、合成、分子识别、仿生及超分子性能研究.我们已研究了烷基、芳基、甾体、葡萄糖类等咪唑鎓型环番[1-5].在此我们报道多羟基新咪唑鎓型环番.羟基的引入可使咪唑鎓型环番发挥氢键、偶极-偶极等非共价键力相互作用,增强咪唑鎓环番对阴离子、中性分子特别是DNA等生物分子的识别作用.     

季戊四醇衍生的咪唑鎓化合物的合成及其对阴离子的光谱响应

咪唑鎓本身带有正电荷,2-位碳氢(C2-H)具有一定的酸性,是一种良好的氢键供体,能与阴离子形成氢键。因此,咪唑鎓可以识别各种无机阴离子和生物体内重要的阴离子。本文利用四(1-咪唑甲基)甲烷的独特结构,通过烷基化反应,合成了多咪唑鎓盐2、含有多功能臂的双咪唑鎓盐3和咪唑鎓环番4。采用荧光发射光谱法研究了咪唑鎓盐2、3、4对阴离子(Cl~-、Br~-、I~-、CH_3COO~-、PhCOO~-、HSO_4~-)的光谱响应。结果表明,咪唑鎓盐2和咪唑鎓环番4a加入Cl~-,荧光强度明显增强;咪唑鎓盐3a加入PhCOO~-,荧光强度明显减弱;咪唑鎓盐3b和咪唑鎓环番4b加入I~-,荧光强度明显增强。     

新型手性咪唑鎓环番的合成及对氨基酸的对映选择性识别

以L-氨基酸为手性源, 合成了一系列新型手性咪唑鎓环番, 并进行了结构表征. 在碱性条件下, L氨基酸和乙二醛、甲醛缩合生成了(S)-2-(1-咪唑)羧酸钠, 转化为甲酯后与乙二胺进行胺解反应制得开链手性咪唑二酰胺, 然后与二溴化合物在高稀淡技术和无水条件下进行季铵化关环反应, 再进行阴离子交换制得目标分子(4~6). 以手性咪唑鎓环番为主体分子, 研究了对氨基酸及其衍生物的对映选择性识别作用.     

骨架结构对大环主体化合物作为阴离子受体性能的影响

通过文献报道的方法,高效合成了大环化合物环[2](2,6-二(1H-咪唑基)吡啶[2](1,4-二亚甲基苯)(14+)和环[2](2,6-二(1H-咪唑基)吡啶[2](1,2-二亚甲基苯)(24+).通过溶液中核磁1H谱、气相电喷雾电离质谱(ESI-MS)及固相单晶衍射方法,详细考察了这两个大环主体化合物与一系列体积较小、形状各异的无机阴离子客体间的相互作用.Job’s plot研究结果表明与24+相比,大环主体14+能够结合等量或者更多的阴离子客体;结合常数的计算表明,对于易于形成分子间氢键与大环主体进行复合的阴离子即Cl-,3N-,3NO-或4HSO-,24+与该类阴离子进行1∶1复合的结合常数(Ka1)总是大于甚至是远大于14+.但是对于较难形成分子间氢键,随着离子半径的增大导致极化性增强,更易于发生anion-π作用的离子如Br-和I-,14+与它们的结合常数近于甚至大于24+.推测产生上述现象的原因是由于24+具有紧凑的骨架结构,使四个酸性较强的咪唑盐基2位C—H位点能够有效协同,与体积较小的阴离子同时形成强的分子间氢键;而14+的骨架结构使得上述位点的空间距离较大,具有咪唑盐基团2位C—H键难以全部参与对阴离子的相互作用,而更易于同时与更多的阴离子结合,并更易于发生anion-π的协同作用.上述结果展示了大环主体化合物的骨架结构将控制其空腔的大小、形状及与客体阴离子产生分子间氢键相互作用的C—H键位点的空间分布,从而极大地影响主客体之间复合的模式(如化学计量比和结合常数等).     

含氮鎓阴离子受体的研究进展

含氮鎓阴离子受体是目前阴离子识别领域研究的热点之一,此类受体具有主体结构修饰的灵活性和多样性,能更好的发挥氢键、疏水作用、静电作用、π-π作用、阴离子-π作用的协同效应等优点。本文详细评述了咪唑鎓和吡啶鎓两类含氮鎓受体的设计、结构及其阴离子识别作用的研究进展。     

离子液体表面活性剂烷基硫酸1-丁基-3-甲基咪唑鎓盐的合成及其在水溶液中的聚集行为

采用离子交换法,由氯化1-丁基-3-甲基咪唑鎓(C_4mimCl)和烷基硫酸钠合成了一系列无卤素的阴离子表面活性离子液体—烷基硫酸1-丁基-3-甲基咪唑鎓盐[C_4mim][C_nH_(2n+1)SO_4](n=8,12,16),利用表面张力仪、稳态荧光光谱等手段考察了表面活性离子液体在水溶液表面及体相中的聚集行为。结果表明,与传统无机反离子相比,有机咪唑阳离子[C_4mim]~+作为反离子的离子液体型表面活性剂具有较高的表面活性,[C_4mim]~+产生的氢键引起的抑制分子规则排列的作用小于其促进分子有序排列的疏水作用。长烷基链的阴离子是界面膜及胶束的主要组成成分,阴离子疏水烷基碳链的增长虽然可促进胶束的形成,但却在一定程度上抑制[C_4mim]~+参与界面或胶束的形成;阴离子所带烷基链越长,越不利于阳离子[C_4mim]~+参与界面膜或胶束的形成,界面膜或胶束中表面活性剂排布越松散,即界面张力越大,体系中胶束聚集数较小。     

四氯合钴-苄基-2-硝基吡啶季铵盐的合成及其晶体结构

合成了1种含四氯合钴配阴离子的苄基取代吡啶季铵盐[BzNO2Py]2[CoCl4][(BzNO2Py)+为苄基-2-硝基吡啶鎓离子];利用元素分析仪、红外光谱仪和X射线衍射仪表征了其组成和结构.结果表明,标题化合物为单斜晶系,空间群P21/c,晶胞参数为a=0.779 3(1)nm,b=1.849 3(2)nm,c=1.881 4(2)nm,β=97.56(1)°,V=2.688 0(5)nm3,Z=4,Dc=1.560g/cm3,GOOF=1.036,R1=0.055 9,wR2=0.151 5.标题化合物分子由1个四面体形的[CoCl4]2-阴离子和2个[BzNO2Py]+阳离子组成,[BzNO2Py]+阳离子之间存在C-H…O氢键和p…π作用,而阳离子和阴离子通过C-H…Cl氢键相连;标题化合物分子经由这些弱的氢键而形成二维网状结构.     

含酚羟基Schiff碱化合物的阴离子识别研究

近年来,超分子化学及其应用研究越来越受到科学家的重视[1].许多氢键供体已成功应用于阴离子识别研究中,如酰胺[2]、硫脲[3]及吡咯大环[4]化合物等.含有酚羟基的Schiff碱型化合物常被用于阳离子识别体系中[5,6],而以其为阴离子识别位点的研究相对较少.作为研究超分子化合物的合成、识别性能等工作的一部分[7],我们设计合成了三种具有多位点识别且含有酚羟基的Schiff 碱新型受体.考察了主-客体配合物中所形成的氢键数目对阴离子选择性识别的影响.     

2-(2′-羟基-3′-甲氧基苯基)-5,6-二硝基苯并咪唑的阴离子识别

设计并合成了2-(2′-羟基-3′-甲氧基苯基)-5,6-二硝基苯并咪唑化合物(1),通过X射线单晶衍射研究了该化合物的固态结构.利用紫外-可见光谱技术研究了其对阴离子的识别,发现化合物1能够在DMSO中对AcO-,H2PO4-,OH-的3种离子进行有效识别,同时溶液由原来的黄色变成红色,实现裸眼检测.     

含CH基的阴离子受体

阴离子在生命、临床及环境科学中有着重要作用,设计用于识别阴离子的人工合成受体是超分子化学的一个研究热点。识别阴离子的方法主要有氢键作用、质子转移机制、路易斯酸碱作用、以及基于不可逆的特定化学反应等。相对于传统的含NH或OH识别位点的阴离子受体,近年来含CH基阴离子受体的研究取得了长足的进展。本文详细评述了含烷基CH,苯基CH,三唑CH,咪唑鎓CH,三唑鎓CH以及CHCN基阴离子受体的设计、结构及其阴离子识别作用的研究进展。     

新型水溶性中氮茚衍生物的合成及铜离子荧光探针行为

设计合成了2个新型水溶性中氮茚季铵盐化合物4a{氯化2-[N'-(3-氰基-中氮茚-1-甲酰基)肼基]酰乙基-1-吡啶鎓盐}和4b{氯化2-[N'-(3-氰基-中氮茚-1-甲酰基)肼基]酰乙基-1-(2-甲基吡啶)鎓盐},采用红外光谱、核磁共振、质谱和元素分析对其进行了结构表征,并研究了它们的光谱性质.选取Cu2+,Zn2+,Ca2+,Cr3+,Co2+,Al3+,Mn2+,Ni2+,Ba2+,Hg2+,Fe3+,Cd2+,Mg2+,Pb2+,Li+和Ag+等16种常见金属离子,对2个化合物进行了离子识别实验.结果表明,化合物4a和4b在一定浓度范围内对铜离子均具有良好的选择性识别能力,受常见离子干扰小.由于空间位阻的影响,化合物4a具有比4b更高的灵敏性.     

对二甲氨基苯甲酸的阴离子识别应用研究

采用紫外分光光度法和荧光分光光度法研究了主体分子对二甲氨基苯甲酸与HPO42-、SO42-、H2PO4-、ClO4-、HSO4-、NO3-、BF4-、PF6-、F-、Cl-和Br-等11种阴离子客体的识别作用.发现在乙腈溶液中,该主体分子对二价阴离子HPO42-和SO42-表现了强亲和力和高选择性;并对一价阴离子F-和H2PO4- 具有一定的响应能力;而与一价阴离子ClO4-、HSO4-、NO3-、BF4-、PF6-、Cl-和Br-几乎没有作用.结果表明主客体分子本身的酸碱性和阴离子的负电荷数目是影响主体分子对阴离子识别性能的主要因素.     

手性锑(Ⅴ)阴/阳离子对催化的不对称转移氢化反应

正Pnictogen键是氮族正静电势和受体上负静电势之间的非共价相互作用[1-2],这种相互作用在晶体结构、超分子组装以及阴离子识别等领域很常见,然而在合成化学中的应用研究较少.Pnictogen键催化[3]可以实现不同于传统Lewis酸催化的反应性,为发展新型的催化机理提供了可能.近几年Pnictogen键催化取得了一些进展(图1)[4-5],如攫卤反应、环氧开环反应和转移氢化反应等,但是将其用于不对称催化的反应目前还没有报道.     

手性锌卟啉对咪唑类客体的分子识别及圆二色光谱的研究

研究了手性α,α,α,β－四－[邻（叔丁氧羰L－酪氨酸）氨基苯基]卟啉 锌[α,α,α,β-ZnT(o-Boc)TyrTAPP](1)和手性α,α,α,β－四－[邻（叔 丁氧羰L－丙氨酸）氨基苯基]卟啉锌[α,α,α,β-ZnT(o-BocAla)TAPP](2)对 咪唑、2－甲基咪唑、N－甲基咪唑和2－乙基－4－甲基咪唑的分子识别行为,分别 求得主体（1）对咪唑类分子识别的缔合常数顺序为K（Im)>K(2-MeIm)>K(N-MeIm) >K(2-Et-4-MeIm),主体（2）对咪唑类分子识别的缔合常数顺序为K（2－MeIm)>K (Im)>K(2-Ek-4-MeIm)>K(N-MeIm),并用圆二色光谱（CD）研究了主体1和2对咪唑 在客体在CHCl3中分子识别的光谱行为,与热力学的结果做了比较。     

2-（2＇-羟基-3’-甲氧基苯基）-5，6-二硝基苯并咪唑的阴离子识别

设计并合成了2-（2’-羟基-3’-甲氧基苯基）-5，6-二硝基苯并咪唑化合物（1），通过X射线单晶衍射研究了该化合物的固态结构．利用紫外-可见光谱技术研究了其对阴离子的识别，发现化合物1能够在DMSO中对AcO^-，H2PO4^-，OH^-的3种离子进行有效识别，同时溶液由原来的黄色变成红色，实现裸眼检测．     

咪唑[1,5-a]吡啶鎓盐的合成、表征及生物活性测定

通过三组份串联反应合成一系列咪唑[1,5-a]吡啶鎓盐,利用1H NMR、13C NMR、MS以及X射线单晶衍射确定其结构,其中以二乙烯三胺与三乙烯四胺为原料获得预期外的结构。以青霉素作为对照,研究了化合物的抗菌性。结果表明,所合成的化合物对溶壁微球菌和乙型链球菌均有抗菌效果,化合物2的抗菌效果最好;含有杂原子O的化合物3对嗜麦芽单胞菌和肺炎克雷伯氏菌的抗菌能力优于青霉素;联苯桥联的刚性双齿咪唑[1,5-a]吡啶鎓(5)比乙基桥联的柔性双齿咪唑[1,5-a]吡啶鎓(4)的抗菌性更强;化合物6为单齿大π体系芳香环,其抗菌效果较好,而化合物7和8为双齿的大π体系芳香环,其抗菌效果较弱。     

硝基苯偶氮酚衍生物应用于阴离子识别

设计合成了对硝基苯偶氮酚类化合物,比较了α-萘酚、8-羟基喹啉和苯酚等3类偶氮硝基苯衍生物的吸收光谱及其阴离子配合物稳定性的差异.研究表明,α-萘酚、8-羟基喹啉和苯酚等3个含酚羟基的偶氮硝基苯化合物均可识别阴离子客体,产生显著的光谱和颜色变化,实现了裸眼检测阴离子.就同一主体分子而言,主-客体配合物的稳定常数大小依次为AcO^->F^->H₂PO^-₄>Cl^-,与阴离子碱性强弱顺序一致;而不同主体分子对同一阴离子亲和力的大小顺序为:α-萘酚>8-羟基喹啉>苯酚,亲和力的大小与主体分子中电子供体的给电子能力和主体分子共轭体系的大小相关.     

杯［4］芳烃衍生物一维超分子的晶体结构研究

杯芳烃是继冠醚、环糊精之后的第三代主体分子 ,在主客体化学、超分子化学中占有重要地位 [1～ 3] .据文献报道 ,在杯 [4]芳烃衍生物中存在各种各样的作用力 [4 ] ,如分子内氢键 [3,4 ]、分子间氢键 [5]、阳离子 -π作用 [6 ]、CH3-π作用 [7]和 π-π相互作用 [8,9]等 .本文报道了杯 [4]芳烃衍生物 5 ,1 1 ,1 7,2 3 -四叔丁基 -2 6,2 8-二 [2 -(甲氧基羰基 )苄氧基 ]-2 5 ,2 7-二羟基杯 [4]芳烃 (简称 L,结构式见 Scheme1 )的晶体结构 .研究中发现 ,分子中存在分子内氢键和分子间π-π相互作用 ,后者使化合物 L形成了一维锯齿形的超分子…     

6-卤代咪唑并[1,2-a]吡嗪-3-甲酰胺的简便合成

6-卤代咪唑并[1,2-a]吡嗪-3-甲酰胺是一类重要的抗癌新药中间体,广泛应用于淋巴癌、肺癌、皮肤癌等癌症新药的研发。以2-氨基吡嗪为起始原料,与N-卤代丁二酰亚胺发生卤代反应,与N,N-二甲基甲酰胺二甲基缩醛制备亚胺化合物,再和溴乙酸乙酯缩合成环制备6-卤代咪唑并[1,2-a]吡嗪-3-甲酸乙酯,再与氨水氨解共4步反应合成6-卤代咪唑并[1,2-a]吡嗪-3-甲酰胺,总收率为50.7～54.2%。产物结构经IR、~1H NMR、~(13)C NMR、元素分析进行了表征。此合成路线具有原料易得、操作简单、成本低廉、产率较高、避免柱层析分离纯化、更适合工业化放大生产的特点。     

氨基硫脲分子钳的合成及对阴离子的识别作用

合成了2个新型氨基硫脲分子钳主体3a(1,3-二（o-甲苯氧乙酰氨基硫脲甲酰基）苯)和3b(1,3-二（p-甲苯氧乙酰氨基硫脲甲酰基）苯),利用UV-Vis和1H NMR测试其对F-、AcO-、Cl-、Br-和I-的阴离子识别性质。 结果表明,主体分子在DMSO溶液中对F-和AcO-表现出明显的选择性识别。 1H NMR光谱证明,主体分子与阴离子之间以氢键相结合,结合Job曲线得出主体分子与阴离子之间形成1∶1型氢键缔合物。 讨论了NH识别位点数及空间结构对识别性质的影响。 与硫脲对比,主体3a具有多个NH结合位点,可形成多个氢键,结合常数（Ks）更大。 与化合物3b相比,主体3a较大的空间位阻阻碍了其与阴离子的结合,因此两种主体分子与F-和AcO-结合常数均体现为Ks(F-)＞Ks(AcO-)。