醛基功能化喹啉螺旋折疊體的合成及手性識(shí)別研究

吳雯路,黎　朝,劉宇宸,林建斌,江云寶

(廈門(mén)大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院,譜學(xué)分析與儀器教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,福建廈門(mén)361005)

醛基功能化喹啉螺旋折疊體的合成及手性識(shí)別研究

吳雯路,黎朝,劉宇宸,林建斌,江云寶*

(廈門(mén)大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院,譜學(xué)分析與儀器教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,福建廈門(mén)361005)

摘要：設(shè)計(jì)合成了以8-氨基喹啉-4-甲酸為重復(fù)結(jié)構(gòu)單元,氨基端修飾(1S,4R)-坎烷酰基,羧基端醛基功能化的螺旋折疊體分子1g～4g,進(jìn)而應(yīng)用這類(lèi)折疊體分子探討螺旋結(jié)構(gòu)與手性選擇性之間的關(guān)系．通過(guò)折疊體端基選擇的外識(shí)別方式實(shí)現(xiàn)對(duì)手性萘乙胺對(duì)映異構(gòu)體的選擇性．實(shí)驗(yàn)表明,3g對(duì)手性萘乙胺的手性選擇性最好(產(chǎn)物m(R3g)/m(S3g)=1.00/4.10),說(shuō)明螺旋結(jié)構(gòu)的形成有利于3g對(duì)手性萘乙胺的選擇性識(shí)別．

關(guān)鍵詞：螺旋折疊體;手性識(shí)別;外識(shí)別

手性即物和其鏡像不能重合的現(xiàn)象．化合物分子僅是手性的差異便能在生物活性方面表現(xiàn)出明顯的差異．DNA和多肽等天然螺旋結(jié)構(gòu)在對(duì)手性分子高效選擇性識(shí)別過(guò)程中,其自身螺旋構(gòu)象起著至關(guān)重要的作用．因此,通過(guò)人工折疊體模擬天然螺旋結(jié)構(gòu)來(lái)研究生命體內(nèi)結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系,對(duì)認(rèn)識(shí)生命過(guò)程有著深遠(yuǎn)的意義．

折疊體是建立在超分子化學(xué)、物理有機(jī)化學(xué)、化學(xué)生物學(xué)等多學(xué)科基礎(chǔ)上發(fā)展的新興學(xué)科[1-4]．其概念為一類(lèi)人工合成的,受非共價(jià)作用驅(qū)動(dòng)而形成的具有穩(wěn)定有序構(gòu)象的寡聚物或聚合物[5]．折疊體可分為以多肽為骨架結(jié)構(gòu)的脂肪類(lèi)和以氮雜環(huán)化合物為骨架結(jié)構(gòu)的芳香類(lèi)兩大類(lèi)．目前,折疊體在手性誘導(dǎo)[6]、手性傳遞[7]、手性識(shí)別[8]與手性檢測(cè)[9]等方面已有相關(guān)研究．但在折疊體識(shí)別手性分子的研究中,大多基于折疊體形成的內(nèi)部空腔包裹手性小分子的方式進(jìn)行識(shí)別(即內(nèi)識(shí)別方式),該方式要求折疊體具有足夠的鏈長(zhǎng)以保證所形成的內(nèi)腔尺寸,因而對(duì)折疊體的合成提出了極高的要求．而基于端基選擇的外識(shí)別方式的研究卻鮮見(jiàn)報(bào)道,這種方式對(duì)鏈長(zhǎng)要求較低同時(shí)識(shí)別過(guò)程還可實(shí)現(xiàn)螺旋鏈的增長(zhǎng)[10]．Jiang等報(bào)道了具有多個(gè)喹啉酰胺結(jié)構(gòu)單元的螺旋折疊體分子[11]，當(dāng)具有2個(gè)及2個(gè)以上喹啉酰胺結(jié)構(gòu)時(shí),結(jié)構(gòu)單元間受分子內(nèi)氫鍵作用驅(qū)動(dòng)形成螺旋結(jié)構(gòu)，而當(dāng)喹啉結(jié)構(gòu)單元數(shù)為2.5時(shí),即可形成較完整的螺旋環(huán)狀結(jié)構(gòu)．

本文在螺旋結(jié)構(gòu)氨基端修飾(1S,4R)-坎烷?；T導(dǎo)形成單一右手螺旋折疊體[12],羧基端醛基功能化并合成具有不同結(jié)構(gòu)單元數(shù)目的分子1g～4g(圖1)．通過(guò)醛基端基選擇的外識(shí)別方式與手性萘乙胺(NEA)作用模擬天然螺旋結(jié)構(gòu)的手性選擇,考察螺旋結(jié)構(gòu)的形成對(duì)手性選擇性識(shí)別的影響．研究結(jié)果表明,具有一個(gè)完整螺旋環(huán)結(jié)構(gòu)的3g對(duì)手性NEA具有突出的選擇性．

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器與試劑

Bruker AV400和AV500核磁共振(NMR)儀,Bruker En Apex ultra 7.0T傅里葉變換質(zhì)譜(FT-MS)儀．

鄰硝基苯胺(98%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同),二氧化硒(99%),巴豆醛(98%),鈀碳(10%)購(gòu)買(mǎi)自阿拉丁試劑公司,(1S,4R)-坎烷酰氯(98%)購(gòu)買(mǎi)自百靈威公司,R-/S-NEA(99%)購(gòu)買(mǎi)自安耐吉公司．氘代試劑購(gòu)自Sigma-Aldrich公司．其余均為國(guó)藥集團(tuán)藥業(yè)股份有限公司試劑．

圖1　1g～4g分子結(jié)構(gòu)Fig.1Chemical structures of 1g-4g

1.21g～4g分子的合成與鑒定

如圖2所示，1a(2.19 g,9.4 mmol)溶解于50 mL甲醇,加入鐵粉(1.58 g,28.2 mmol),9.4 mL乙酸,回流攪拌反應(yīng)4 h．過(guò)濾除去鐵粉得到濾液,用二氯甲烷(30 mL×3，即每次30 mL，洗滌3次，下同)洗滌濾渣,合并濾液并旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去有機(jī)溶劑．所得固體溶解于100 mL乙酸乙酯中,依次用飽和碳酸氫鈉溶液(100 mL×3)和飽和氯化鈉水溶液(100 mL×3)洗滌,無(wú)水硫酸鈉干燥,旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去有機(jī)溶劑,得到棕色油狀1b(1.71 g,8.5 mmol),產(chǎn)率90.0%．

反應(yīng)條件:(1) Fe,AcOH,MeOH,NaOH,回流;(2) (1S,4R)-坎烷酰氯,二氯甲烷，三乙胺,0～25 ℃；(3) NaBH4,0～25 ℃;(4) SeO2,1，4-二氧六環(huán),90 ℃;(5) 二氯亞砜，二氧甲烷，三乙胺,0～25 ℃.圖2　1g～4g的合成Fig.2Synthesis of 1g-4g

1b(1.01 g,5.0 mmol)溶解于50 mL干燥的二氯甲烷中,加入三乙胺(2.1 mL,15.0 mmol),氮?dú)獗Ｗo(hù)并保持冰浴條件．(1S,4R)-坎烷酰氯(1.29 g,6.0 mmol)溶解于10 mL二氯甲烷并滴加入反應(yīng)體系．恢復(fù)室溫?cái)嚢璺磻?yīng)24 h,旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去有機(jī)溶劑．所得固體溶于80 mL乙酸乙酯中,依次用飽和碳酸氫鈉溶液(80 mL×3)和飽和氯化鈉水溶液(80 mL×3)洗滌,無(wú)水硫酸鈉干燥．旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去有機(jī)溶劑,硅膠色譜柱純化,洗脫劑為二氯甲烷,得到淺黃色固體1c(1.75 g,4.6 mmol)，產(chǎn)率92.0%．

1c(0.76 g,2.0 mmol)溶解于30 mL四氫呋喃中,硼氫化鈉(0.76 g,20.0 mmol)溶解于30 mL乙醇,乙醇溶液滴加入四氫呋喃溶液中并保持冰浴條件．滴加完畢后,恢復(fù)室溫反應(yīng)16 h,加入8 mL碳酸氫鈉和8 mL水終止反應(yīng)．旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去有機(jī)溶劑,二氯甲烷(30 mL×2)萃取水層,飽和氯化鈉水溶液(50 mL×2)洗滌有機(jī)相,無(wú)水硫酸鈉干燥,旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去有機(jī)溶劑．硅膠色譜柱純化,洗脫劑為V(二氯甲烷)∶V(甲醇)=100∶0.4,得到產(chǎn)物為淺黃色固體1d(0.40 g,1.1 mmol),產(chǎn)率55.0%．

1d(0.40 g,1.1 mmol)溶解于20 mL 1,4-二氧六環(huán),加入二氧化硒(0.24 g,2.2 mmol),90 ℃下反應(yīng)2 h．冷卻至室溫,砂芯漏斗過(guò)濾得到濾液,30 mL二氯甲烷洗滌固體,旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去有機(jī)溶劑．硅膠色譜柱純化,洗脫劑為二氯甲烷．得到產(chǎn)物為淺黃色固體1g(0.31 g,0.9 mmol),產(chǎn)率80.0%．

b(2.18 g,10.0 mmol)于25 mL圓底燒瓶,加入10 mL二氯亞砜,保持40 ℃攪拌反應(yīng)4 h,旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去有機(jī)溶劑,備用．1b(2.02 g,10.0 mmol)用50 mL干燥的二氯甲烷溶解于滴液漏斗中,加入三乙胺(4.2 mL,30 mmol),緩慢滴加入上述備用化合物中,反應(yīng)12 h．反應(yīng)完畢后,旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去有機(jī)溶劑,依次用乙醇與乙醚洗滌得到部分純產(chǎn)物．旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去洗液,硅膠色譜柱純化,洗脫劑為二氯甲烷．合并兩次產(chǎn)物,得到黃色固體2a(3.78 g,9.4 mmol),產(chǎn)率94.0%．3a和4a 的合成與2a類(lèi)似．

2g～4g合成步驟按圖2中的條件(1)～(4)進(jìn)行,不再贅述．2g為淡黃色固體,總產(chǎn)率17.3%;3g為黃色固體,總產(chǎn)率4.8%;4g為黃色固體,總產(chǎn)率2.2%．

產(chǎn)物1g～4g的NMR鑒定及FT-MS鑒定結(jié)果依次如下:

1)1H-NMR (400 MHz,CDCl3):δ10.74 (s,1H),10.29 (d,J=0.8 Hz,1H),8.89 (dd,J=7.6,1.4 Hz,1H),8.35 (dd,J=8.5,0.6 Hz,1H),8.11 (d,J=8.4 Hz,1H),7.74～7.69 (m,1H),7.66 (dd,J=8.3,1.4 Hz,1H),2.70 (ddd,J=13.3,10.6,4.3 Hz,1H),2.14 (ddd,J=13.4,9.2,4.6 Hz,1H),2.09～2.01 (m,1H),1.85～1.79 (m,1H),1.24 (s,3H),1.20 (s,3H),1.07 (s,3H)．13C-NMR (125 MHz,CDCl3):δ193.01,177.66,165.98,150.70,138.31,137.69,134.40,130.10,129.94,122.36,117.91,117.83,92.64,55.51,54.40,30.64,29.21,16.80,16.71,9.80．MS(m/z):理論相對(duì)分子質(zhì)量[M+H]+為353.150 1,測(cè)定值為353.149 4．

2)1H-NMR (500 MHz,CDCl3):δ11.98 (s,1H),10.63 (s,1H),10.33 (s,1H),9.12～9.00 (m,2H),8.54 (d,J=8.4 Hz,1H),8.47 (d,J=8.5 Hz,1H),8.39 (d,J=8.4 Hz,1H),8.11 (d,J=8.4 Hz,1H),7.79 (t,J=7.9 Hz,1H),7.72 (dd,J=11.9,6.5 Hz,3H),2.73 (ddd,J=14.8,10.9,4.3 Hz,1H),2.19 (ddd,J=13.8,9.3,4.5 Hz,1H),1.98 (ddd,J=15.3,10.9,4.5 Hz,1H),1.66 (ddd,J=13.4,9.3,4.3 Hz,1H),1.18 (s,3H),0.97 (s,3H),0.91 (s,3H)．13C-NMR (125 MHz,CDCl3):δ193.68,176.72,166.25,162.85,150.79,149.62,138.97,138.36,137.47,137.31,135.14,134.01,130.06,129.91,129.47,128.98,122.73,122.39,120.17,118.34,118.15,117.75,92.42,55.20,54.46,30.65,28.99,16.77,16.55,9.59．MS(m/z):理論相對(duì)分子質(zhì)量[M+H]+為523.198 1,測(cè)定值為523.198 3．

3)1H-NMR (500 MHz,CDCl3):δ12.28 (s,1H),12.25 (s,1H),10.16 (s,1H),9.17 (d,J=7.7 Hz,1H),9.08 (d,J=7.3 Hz,1H),8.53 (dd,J=23.0,8.5 Hz,3H),8.46 (dd,J=8.4,5.0 Hz,2H),8.05 (d,J=8.3 Hz,1H),7.94 (dd,J=7.6,1.1 Hz,1H),7.80～7.73 (m,3H),7.65～7.59 (m,1H),7.57 (dd,J=8.3,1.0 Hz,1H),7.35 (t,J=8.0 Hz,1H),7.24 (d,J=8.4 Hz,1H),2.28 (ddd,J=13.4,10.8,4.3 Hz,1H),1.96 (ddd,J=13.5,9.3,4.5 Hz,1H),1.82 (ddd,J=13.0,10.8,4.5 Hz,1H),1.68～1.62 (m,1H),0.87 (d,J=7.6 Hz,6H),0.57 (s,3H)．13C-NMR (101 MHz,CDCl3):δ190.71,176.61,165.02,163.62,162.38,149.20,149.08,139.18,138.16,138.11,137.83,137.12,136.42,135.13,134.49,132.79,130.11,129.77,129.51,129.34,128.99,128.75,122.51,122.17,122.02,119.83,117.62,117.06,116.81,116.70,91.98,54.93,54.25,29.32,28.82,16.38,16.35,9.65．MS (m/z):理論相對(duì)分子質(zhì)量[M+H]+為715.228 1,測(cè)定值為715.228 5．

4)1H-NMR (500 MHz,CDCl3):δ12.42 (s,1H),11.90 (s,1H),11.63 (s,1H),9.98 (s,1H),9.20 (d,J=7.4 Hz,1H),8.68 (d,J=7.5 Hz,1H),8.47 (dd,J=14.8,7.5 Hz,4H),8.09 (t,J=7.8 Hz,2H),7.99 (d,J=8.3 Hz,1H),7.95 (d,J=7.5 Hz,1H),7.90 (d,J=7.5 Hz,1H),7.80 (d,J=7.9 Hz,1H),7.76 (t,J=7.9 Hz,1H),7.71 (d,J=7.8 Hz,1H),7.66 (d,J=8.2 Hz,2H),7.57 (t,J=7.8 Hz,2H),7.37 (dd,J=16.3,8.2 Hz,2H),7.21 (d,J=8.3 Hz,1H),2.32 (t,J=9.7 Hz,1H),2.15 (d,J=9.5 Hz,1H),1.84～1.74 (m,1H),0.81 (s,3H),0.77 (s,3H),0.40 (s,3H)．13C-NMR (125 MHz,CDCl3):δ190.52,176.51,164.88,163.58,160.76,160.63,149.14,149.06,148.77,147.28,138.79,138.74,138.18,137.72,137.10,137.05,136.18,134.67,134.03,133.49,132.52,129.82,129.76,129.57,129.28,129.24,129.10,128.59,128.47,122.54,122.37,122.08,121.93,119.80,119.53,118.65,117.90,116.95,116.64,116.54,116.07,92.04,54.83,54.25,29.68,29.17,28.80,16.25,9.56．MS (m/z):理論相對(duì)分子質(zhì)量[M+H]+為885.276 1,測(cè)定值為885.275 5．

圖3　3g分別與R-NEA和S-NEA作用的化學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3Chemical structures of 3g with R-NEA and S-NEA separately

1.3實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1樣品配制

1g～4g溶液(A)配制:稱(chēng)取相應(yīng)量醛基化合物溶于1.00 mL氘代三氯甲烷,配成濃度為0.015 mol/L母液．

R-/S-NEA溶液配制:稱(chēng)取2.6 μgR-/S-NEA溶于1.00 mL氘代二甲亞砜,配成濃度為0.015 mol/L的母液．

1g～4g分別與R-/S-NEA作用的反應(yīng)速率測(cè)定實(shí)驗(yàn)溶液配制:0.20 mL A+0.20 mLR-NEA(或S-NEA)+0.20 mL氘代二甲亞砜.

1g～4g手性選擇性競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)溶液配制:0.20 mL A+0.20 mLR-NEA+0.20 mLS-NEA.

1.3.2動(dòng)力學(xué)擬合

反應(yīng)遵循一級(jí)動(dòng)力學(xué)[8],反應(yīng)速度方程式為:

r=-dc/dt=kc.

其中c為t時(shí)化合物濃度,dc為時(shí)間dt時(shí)濃度,t為反應(yīng)時(shí)間,k為一級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)．

經(jīng)過(guò)推導(dǎo)可得

-ln(c/c0)=kt，

其中c0為起始濃度．

2結(jié)果與討論

2.11g～4g分別與R-/S-NEA作用的反應(yīng)速率分析

實(shí)驗(yàn)檢測(cè)過(guò)程以3g分別與R-/S-NEA作用為例進(jìn)行說(shuō)明．3g與R-NEA和S-NEA作用生成2種產(chǎn)物(圖3),運(yùn)用NMR技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)(圖4),對(duì)NMR吸收峰面積積分并計(jì)算相應(yīng)手性產(chǎn)物的含量.類(lèi)似地,對(duì)1g、2g和4g分別與R-/S-NEA作用情況進(jìn)行分析．通過(guò)一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程擬合(圖5),得到相應(yīng)反應(yīng)速率數(shù)據(jù)(表1)．

由表1可見(jiàn),1g～3g隨著喹啉酰胺單體數(shù)目的增多,反應(yīng)速率逐漸減小．由于從1g到3g螺旋結(jié)構(gòu)逐漸形成,使得在與手性NEA作用時(shí)作用位點(diǎn)處空間位阻不斷增大,從而導(dǎo)致其與R-/S-NEA作用的反應(yīng)速率逐漸減低．有趣的是,4g的反應(yīng)速率較3g的反應(yīng)速率大，這可能是由于3g恰好形成一個(gè)完整的螺旋環(huán)結(jié)構(gòu),(1S,4R)-坎烷酰基對(duì)醛基具有較大的空間位阻效應(yīng),降低了醛基與NEA的作用．而4g是在形成螺旋環(huán)后又增加一個(gè)喹啉單體結(jié)構(gòu),導(dǎo)致螺旋結(jié)構(gòu)繼續(xù)延伸,這樣便使(1S,4R)-坎烷?；h(yuǎn)離醛基,空間位阻降低．因此在剛好形成一個(gè)完整的螺旋環(huán)結(jié)構(gòu)(3g)時(shí)反應(yīng)速率是最低的．

實(shí)驗(yàn)條件:在室溫25 ℃、V(氘代三氯甲烷)∶V(氘代二甲亞砜)=1∶2的混合溶劑中,3g、R-NEA和S-NEA的濃度均為5 mmol/L．圖中HCHO為3g的吸收峰,HR和HS分別為3g與R-NEA和S-NEA作用產(chǎn)生的吸收峰.圖4　3g分別與R-NEA(a)和S-NEA(b)作用隨時(shí)間變化的1H-NMR譜圖Fig.4Time dependent 1H-NMR spectra showing reaction of 3g with R-NEA (a) and S-NEA (b) separately

實(shí)驗(yàn)條件:在室溫25 ℃、V(氘代三氯甲烷)∶V(氘代二甲亞砜)=1∶2的混合溶劑中,1g、2g、3g、4g以及R-NEA和S-NEA濃度均為5 mmol/L.圖5　1g (a)、2g (b)、3g (c)、4g (d)分別與R-/S-NEA作用結(jié)果的一級(jí)動(dòng)力學(xué)擬合Fig.5First-order kinetic plots for the reactions of 1g (a),2g (b),3g (c) and 4g (d) with R-and S-NEA separately

對(duì)比1g～4g分別與R-/S-NEA作用的反應(yīng)速率常數(shù)kR和kS可見(jiàn):由于1g還不具有螺旋結(jié)構(gòu),1g與R-/S-NEA作用反應(yīng)速率常數(shù)kR與kS基本沒(méi)有區(qū)別．2g與R-/S-NEA作用反應(yīng)速率常數(shù)kR與kS區(qū)別仍不顯著,此時(shí)2g僅僅初步具有螺旋結(jié)構(gòu),在與手性NEA作用時(shí)仍未表達(dá)出明顯的手性選擇性．3g與R-/S-NEA作用的kS為1.38×10-2s-1,kR僅為0.33×10-2s-1,kS約為kR的4倍，說(shuō)明與R-NEA相比較,3g較容易與S-NEA反應(yīng),表現(xiàn)出較好的手性選擇性．由于此時(shí)3g恰好形成一個(gè)完整的螺旋環(huán)結(jié)構(gòu),說(shuō)明螺旋結(jié)構(gòu)的形成有利于3g對(duì)手性NEA選擇性識(shí)別．4g與R-/S-NEA作用的kR為0.66×10-2s-1,kS為1.77×10-2s-1,說(shuō)明與R-NEA相比較,4g也較容易與S-NEA反應(yīng),與3g結(jié)果一致．由于3g與4g結(jié)構(gòu)上的區(qū)別,使得R-/S-NEA均較容易與4g作用,導(dǎo)致4g對(duì)R-/S-NEA手性選擇性較3g差,因此在剛好形成一個(gè)完整的螺旋環(huán)結(jié)構(gòu)(3g)時(shí)對(duì)R-/S-NEA手性選擇性最好,此時(shí)較容易與S-NEA作用．

表1　1g～4g分別與R-/S-NEA作用的反應(yīng)速率常數(shù)

2.21g～4g手性選擇性競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)

運(yùn)用NMR技術(shù)考察R-NEA和S-NEA等量共存時(shí)與1g～4g的作用情況,通過(guò)NMR吸收峰積分面積計(jì)算2種手性產(chǎn)物的含量,并對(duì)時(shí)間作圖(圖6)．

實(shí)驗(yàn)條件:在室溫25 ℃、V(氘代三氯甲烷)∶V(氘代二甲亞砜)=1∶2的混合溶劑中,1g、2g、3g、4g以及R-NEA和S-NEA濃度均為5 mmol/L.圖6　1g(a)、2g(b)、3g(c)、4g(d)與R-/S-NEA競(jìng)爭(zhēng)作用結(jié)果Fig.6Plots for the competition reaction of racemic NEA with 1g (a),2g (b),3g (c) and 4g (d)

手性分子只有在作用位點(diǎn)處與螺旋構(gòu)型具有較高匹配度的情況下才能優(yōu)先結(jié)合獲得較大量的產(chǎn)物．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,當(dāng)1g與R-NEA和S-NEA消旋體系進(jìn)行作用時(shí)產(chǎn)物質(zhì)量比m(R1g)/m(S1g)=1.00/1.00,即1g有基本相同的機(jī)會(huì)與R-NEA和S-NEA作用,作用過(guò)程中沒(méi)有表現(xiàn)出手性選擇性．與R-NEA相比較,2g較容易與S-NEA反應(yīng)(m(R2g)/m(S2g)=1.00/1.49),可見(jiàn)盡管2g沒(méi)有形成一個(gè)完整的螺旋環(huán)結(jié)構(gòu),但已初步具有一定的手性選擇性．3g對(duì)手性NEA的選擇性最大(m(R3g)/m(S3g)=1.00/4.10),說(shuō)明隨著螺旋結(jié)構(gòu)的逐漸形成,有利于3g對(duì)手性NEA的選擇性識(shí)別．4g對(duì)手性NEA選擇性(m(R4g)/m(S4g)=1.00/3.90)較3g有所降低,說(shuō)明恰好形成一個(gè)完整的螺旋環(huán)結(jié)構(gòu)時(shí)對(duì)手性NEA的選擇性最好．此外,與R-NEA相比較,2g～4g均較容易與S-NEA作用．這一選擇性結(jié)果總體與2g～4g分別同R-/S-NEA作用時(shí)反應(yīng)速率結(jié)果基本一致．

3結(jié)論

以喹啉酰胺為結(jié)構(gòu)單元,通過(guò)在折疊體羧基末端引入活性官能團(tuán)結(jié)構(gòu)醛基合成了具有單一螺旋方向的人工螺旋折疊體1g～4g．其中1g對(duì)手性NEA沒(méi)有表現(xiàn)出手性選擇性,2g對(duì)手性NEA選擇性亦不明顯．隨著螺旋結(jié)構(gòu)的逐漸形成,3g與4g可對(duì)不同手性NEA進(jìn)行選擇性識(shí)別,說(shuō)明螺旋結(jié)構(gòu)的形成有助于對(duì)手性分子的選擇性識(shí)別,并且恰好形成一個(gè)完整的螺旋環(huán)結(jié)構(gòu)時(shí)對(duì)手性NEA的選擇性最好．相較于R-NEA,2g～4g均易與S-NEA作用，說(shuō)明S-NEA在與醛基作用時(shí),其構(gòu)型與螺旋構(gòu)型恰好具有較高匹配度．本文研究結(jié)果將為模擬生命物質(zhì)螺旋結(jié)構(gòu)在手性識(shí)別方面研究提供思路．

參考文獻(xiàn)：

[1]SEEBACH D,MATTHEWS J L．β-peptides:a surprise at every turn[J]．Chem Commun,1997,21:2015-2022.

[2]STIGERS K D,SOTH M J,NOWIEK J S．Designed molecules that fold to mimic protein secondary structures[J]．Curr Opin Chem Biol,1999,3(6):714-723.

[3]SANFORD A R,GONG B．Evolution of helical foldamers[J]．Curr Org Chem,2003,7(16):1649-1659.

[4]ZHANGTING L．Hydrogen bonded arylamide foldamers:from conformational control to functional evolution[J]．Progress Chem,2011,23(1):1-12.

[5]HILL D J,MIO M J,MOORE J S,et al．A field guide to foldamers[J]．Chem Rev,2001,101(12):3893-4012.

[6]NONOKAWA R,YASHIMA E．Detection and amplification of a small enantiomeric imbalance inα-amino acids by a helical poly(phenylacetylene) with crown ether pendants[J]．J Am Chem Soc,2003,125(5):1278-1283.

[7]BROWN R A,DIEMER V,WEBB S J,et al．End-to-end conformational communication through a synthetic purinergic receptor by ligand-induced helicity switching[J]．Nature Chem,2013,5(10):853-860.

[8]WU Z Q,NAGAI K,YASHIMA E,et al．Enantiomer-selective and helix-sense-selective living block copolymerization of isocyanide enantiomers initiated by single-handed helical poly(phenyl isocyanide)s[J]．J Am Chem Soc,2009,131(19):6708-6718.

[9]GHOSN M W,WOLF C．Synthesis,conformational stability,and asymmetric transformation of atropisomeric 1,8-bisphenolnaphthalenes[J]．J Org Chem,2011,76(10):3888-3897.

[10]BYRNE L,SOLA J,CLAYDEN J．Screw sense alone can govern enantioselective extension of a helical peptide by kinetic resolution of a racemic amino acid[J]．Chem Commun,2015,51(54):10965-10968.

[11]JIANG H,LEGER J M,HUC I,et al．Aromatic δ-peptides:design,synthesis and structural studies of helical,quinoline-derived oligoamide foldamers[J]．Tetrahedron,2003,59(42):8365-8374.

[12]KENDHAL A M,PONIMAN L,HUC I,et al．Absolute control of helical handedness in quinoline oligoamides[J]．J Org Chem,2011,76(1):195-200.

Synthesis and Chiral Recognition of Aldehyde Group Functionalised Quinoline Helical Foldamers

WU Wenlu,LI Zhao,LIU Yuchen,LIN Jianbin,JIANG Yunbao*

(Key Laboratory of Spectrochemical Analysis & Instrumentation,Ministry of Education,College of Chemistry and Chemical Engineering,Xiamen University,Xiamen,361005,China)

Abstract:A series of oligoamides based on the 8-aminoquinoline-4-carboxylic acid repeating unit were designed and synthesized,in which the N-terminus was modified with the (1S,4R)-camphanoyl acyl group and the C-terminus was functionalised with an aldehyde group．These oligoamides were further served as a model compound to investigate the relationship between helical structure and chiral selectively．Our study revealed that 3g exhibited the largest chiral selectivity towards chiral naphthylamine (the relative ratio of competition reaction product m(R3g)/m(S3g)=1.00/4.10) in an exo recognition model,by taking advantage of the formation of a helical structure.

Key words:helical foldamers;chiral recognition;exo recognition

doi：10.6043/j.issn.0438-0479.2016.03.002

收稿日期：2015-08-23錄用日期：2015-09-11

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金(91127019,21275121,J1030415)；國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)(2011CB910403)

*通信作者：ybjiang@xmu.edu.cn

中圖分類(lèi)號(hào):O 657.39

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：0438-0479(2016)03-0309-07

引文格式：吳雯路,黎朝,劉宇宸，等.醛基功能化喹啉螺旋折疊體的合成及手性識(shí)別研究.廈門(mén)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2016,55(3)：309-315.

Citation：WU W L,LI Z,LIU Y C,et al．Synthesis and chiral recognition of aldehyde group functionalised quinoline helical foldamers.Journal of Xiamen University(Natural Science)，2016,55(3)：309-315．(in Chinese)