利用三中心氫鍵限制芳酰胺構(gòu)象的核磁共振氫譜分析

閔婧， 王力彥

利用三中心氫鍵限制芳酰胺構(gòu)象的核磁共振氫譜分析

閔婧， 王力彥

（吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院, 超分子結(jié)構(gòu)與材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 長(zhǎng)春 130012）

設(shè)計(jì)并合成了9個(gè)可形成三中心氫鍵和6個(gè)可形成二中心氫鍵的-芳基芳酰胺模型化合物, 基于它們?cè)诼确潞虳MSO中的一維核磁共振波譜, 系統(tǒng)地分析了羰基對(duì)H和H的去屏蔽效應(yīng). 將Δ(δH)和Δ(δH)的值結(jié)合在一起, 分析了三中心氫鍵對(duì)芳酰胺分子的構(gòu)象限制效果, 發(fā)現(xiàn)-(2-氟苯基)-2-氟苯甲酰胺、-(2-甲氧基苯基)-2-氟苯甲酰胺和-(2-氟苯基)-2-甲氧基苯甲酰胺這3個(gè)-芳基芳酰胺在酰胺基團(tuán)的左右兩側(cè)都能展現(xiàn)出很好的構(gòu)象控制效果, 因此認(rèn)為這3種結(jié)構(gòu)單元在構(gòu)建折疊體方面具有更大的潛力. 此外, 本文還發(fā)現(xiàn), 當(dāng)NH與第二個(gè)氫鍵受體形成氫鍵時(shí), 其和第一個(gè)氫鍵受體之間的氫鍵就被削弱了, 即在芳酰胺形成三中心氫鍵時(shí), 2個(gè)氫鍵受體爭(zhēng)相與NH形成氫鍵并取得了某種平衡.

三中心氫鍵； 芳酰胺； 構(gòu)象； 折疊體

分子內(nèi)氫鍵在有機(jī)分子和生物大分子形成穩(wěn)定構(gòu)象、 產(chǎn)生特定三維結(jié)構(gòu)的過(guò)程中常起到至關(guān)重要的作用［1］， 形成分子內(nèi)氫鍵可能改變分子的水溶性、 親脂性和膜滲透性等物理化學(xué)性質(zhì)［2］. 由一個(gè)氫鍵給體和一個(gè)氫鍵受體組成的二中心氫鍵［1］是最常見(jiàn)的氫鍵結(jié)構(gòu)［3～5］. 而三中心氫鍵是由一個(gè)氫鍵給體與兩個(gè)氫鍵受體同時(shí)結(jié)合形成的［6～9］， 如果氫鍵給體是XH， 那么H原子將接近X與兩個(gè)受體原子形成的平面， 因此三中心分子內(nèi)氫鍵可以用于限制分子內(nèi)旋轉(zhuǎn)［1］.

近30年來(lái)， 化學(xué)家們發(fā)展了許多具有不同構(gòu)象和分子結(jié)構(gòu)的芳酰胺折疊體［3，10～12］， 其中往往包含能夠形成三中心分子內(nèi)氫鍵的結(jié)構(gòu)基元［13～16］. 1994年， Hamilton等［17］首先報(bào)道了一系列具有折疊構(gòu)象的鄰氨基苯甲酸低聚物（Oligoanthranilamides）， 其中三中心氫鍵對(duì)于構(gòu)象的形成起到了非常重要的作用. 此后， 一些研究組發(fā)展了由苯、 吡啶和喹啉等結(jié)構(gòu)基元構(gòu)筑的許多折疊體［18～23］. 2005年， Li等［19］利用N—H…F氫鍵誘導(dǎo)芳酰胺形成螺旋結(jié)構(gòu)， 并在晶體結(jié)構(gòu)中觀察到三中心分子內(nèi)氫鍵. Jiang等［24，25］報(bào)道了含有8-氨基喹啉結(jié)構(gòu)基元的低聚酰胺折疊體， 晶體學(xué)研究表明四聚體通過(guò)三中心氫鍵形成了單螺旋. 紅外光譜［14］、 X射線衍射［22，26］和核磁共振波譜都是常用的表征氫鍵的方法. 而在溶液中表征氫鍵主要依賴(lài)于二維核磁共振波譜、 變溫核磁共振波譜及氫氘交換等實(shí)驗(yàn). 例如龔兵等利用二維核磁共振波譜技術(shù)檢測(cè)到酰胺質(zhì)子與相鄰的烷氧基質(zhì)子之間強(qiáng)烈的NOE效應(yīng)， 證明了三中心氫鍵和折疊構(gòu)象的形成［18］. Hamilton等［27］通過(guò)一維核磁共振波譜的變溫實(shí)驗(yàn)證明酰胺質(zhì)子形成了三中心氫鍵. 黎占亭和張文科等［28］采用氫氘交換實(shí)驗(yàn)測(cè)定了酰胺發(fā)生交換的速率， 評(píng)估了折疊體內(nèi)不同酰胺NH形成三中心氫鍵的能力. 此外， 近年來(lái)原子力顯微鏡［29，30］也被應(yīng)用于氫鍵的直接觀察. 由于羰基具有磁各向異性， 接近羰基平面的C—H質(zhì)子表現(xiàn)出顯著的去屏蔽（+）效應(yīng)［31，32］. 基于此， 本課題組分析了一系列-烷基芳酰胺以及3個(gè)-芳基芳酰胺的核磁共振氫譜， 建立了一種使用位于芳酰胺羰基位的質(zhì)子的化學(xué)位移變化來(lái)判斷芳酰胺構(gòu)象， 進(jìn)而分析分子內(nèi)氫鍵的方法， 稱(chēng)之為Δ（δH）方法［32］.

本文設(shè)計(jì)并合成了9個(gè)可形成三中心氫鍵和6個(gè)可形成二中心氫鍵的-芳基芳酰胺模型化合物（Scheme 1）， 基于它們?cè)?種溶劑中的一維核磁共振氫譜， 系統(tǒng)分析了羰基對(duì)H和H的去屏蔽效應(yīng)， 并結(jié)合Δ（δH）與Δ（δH）， 討論了各種芳酰胺亞結(jié)構(gòu)單元形成平面構(gòu)象的可能性. 這些結(jié)果將有助于芳酰胺折疊體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā).

Scheme 1Structures of?aryl aromatic amides

CO?O: 2?Methoxy??(2?methoxyphenyl)benzamide; CF?O: 2?fluoro??(2?methoxyphenyl)benzamide; CPy?O:?(2?methoxyphenyl)?2?pyridinecarboxamide; CPh?O:?(2?methoxyphenyl)benzamide; CO?F:?(2?fluorophenyl)?2?methoxybenzamide; CF?F: 2?fluoro??(2?fluorophenyl)benzamide; CPy?F:?(2?fluorophenyl)?2?pyridinecarboxamide; CPh?F:?(2?fluorophenyl)benzamide; CO?Es: methyl 2?[(2?methoxybenzoyl)amino]?benzoate; CF?Es: methyl 2?[(2?fluorobenzoyl)amino]benzoate; CPy?Es: methyl 2?[(2?pyridinylcarbonyl)amino]benzoate; CPh?Es: methyl 2?benzoylaminobenzoate; CO?Ph: 2?methoxy??phenylbenzamide; CF?Ph: 2?fluoro?N?phenylbenzamide; CPy?Ph:?phenyl?2?pyridinecarboxamide.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1　試劑與儀器

2-甲氧基苯甲酸、 2-氟苯甲酸、 2-吡啶甲酸、 苯甲酸、 2-甲氧基苯胺、 2-氟苯胺、 氨茴酸甲酯、 苯甲酰苯胺、，′-羰基二咪唑和氯化亞砜等購(gòu)于安耐吉試劑公司， 使用前未經(jīng)進(jìn)一步處理； 氘代氯仿（CDCl3）、 氘代乙腈（CD3CN）和氘代二甲基亞砜（DMSO-d6）購(gòu)于CIL試劑公司； 氘代硝基甲烷（CD3NO2）購(gòu)于Acros試劑公司； 苯胺、 碳酸氫鈉、 無(wú)水硫酸鎂、 三乙胺和氯化鈉購(gòu)于北京國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司； 二氯甲烷、 氯仿、 正己烷、 乙酸乙酯、，-二甲基甲酰胺（DMF）和四氫呋喃（THF）等購(gòu)于天津富宇化工公司； 柱層析所用硅膠為FCP 200～300， 購(gòu)于青島鼎康硅膠有限公司.

Bruker AVANCEIII 500 MHz型核磁共振波譜儀（NMR）， 德國(guó)Bruker公司.

1.2　實(shí)驗(yàn)過(guò)程

在核磁測(cè)試前， 將待測(cè)化合物置于50 ℃的真空烘箱中干燥12 h. 以CDCl3， CD3CN， CD3NO2和DMSO-d6為溶劑配制核磁測(cè)試溶液. 為了避免分子聚集對(duì)化學(xué)位移的影響， 測(cè)試溶液的濃度控制在（1.05±0.10） mmol/L范圍內(nèi). 設(shè)定采樣溫度為298 K. 質(zhì)子的化學(xué)位移參考核磁測(cè)試時(shí)溶劑殘留峰的化學(xué)位移值（CDCl3，7.26； CD3NO2，4.33； CD3CN，1.94； DMSO-d6，2.50）， 四甲基硅烷（TMS）在CDCl3和DMSO-d6中的信號(hào)介于-0.01～+0.01之間.

2 結(jié)果與討論

為了系統(tǒng)地分析芳酰胺的構(gòu)象， 合成了15個(gè)-芳基芳酰胺化合物（Scheme 1， 合成方法和表征見(jiàn)本文支持信息）. 其中， CO-O， CF-O， CPy-O， CO-F， CF-F， CPy-F， CO-Es， CF-Es和CPy-Es是9個(gè)可形成三中心氫鍵的模型化合物， CPh-O， CPh-F， CPh-Es， CO-Ph， CF-Ph和CPy-Ph是6個(gè)可形成二中心氫鍵的模型化合物. 為了便于區(qū)別每個(gè)化合物芳香酸部分的質(zhì)子和苯胺部分的質(zhì)子， 將苯胺部分的質(zhì)子用Hb表示， 例如CF-O中的H6b. 本文所關(guān)注的H和H是按照相對(duì)于羰基的位置， 它們?cè)诳臻g上與羰基接近. 由Scheme 2可見(jiàn)， 以CF-O為例，H位于2-氟苯甲酸的6位碳原子上（稱(chēng)為H6），H位于2-甲氧基苯胺的6位碳原子上（稱(chēng)為H6b）， 因?yàn)镹H形成了三中心氫鍵， 所以這兩個(gè)質(zhì)子處于羰基的去屏蔽區(qū). 利用我們建立的基于羰基磁各相異性效應(yīng)的構(gòu)象分析方法［33］， 可以獨(dú)立地分析芳酰胺左右兩側(cè)的構(gòu)象： 用Δ（δH）分析左側(cè)的構(gòu)象， 用Δ（δH）分析右側(cè)的構(gòu)象.

Scheme 2Schematic drawing of the magnetic anisotropy of the carbonyl group of the aromatic amide that can form a three?center hydrogen bond

Magenta cones represent the shielding region of the carbonyl group. Grey square represents the plane of the C=O double bond, in which protons,H andH, display deshielding effects in NMR spectra.

將這些-芳基芳酰胺化合物分別溶解在CDCl3、 CD3NO2、 CD3CN和DMSO-d6中， 記錄并分析它們的1H NMR譜（圖S1～圖S13， 見(jiàn)本文支持信息， CO-O和CF-F的相關(guān)數(shù)據(jù)已經(jīng)被報(bào)道［33］）. 另外， 在本文中沒(méi)有包括含有氨基吡啶基團(tuán)的芳酰胺化合物的相關(guān)研究， 因?yàn)樵诮嵌群玩I長(zhǎng)方面吡啶與酰胺NH不適合形成分子內(nèi)氫鍵［2］.

2.1　含有2-甲氧基苯胺基團(tuán)的三中心氫鍵模型化合物

首先對(duì)比了3個(gè)含有2-甲氧基苯胺基團(tuán)的三中心氫鍵模型化合物的H在不同溶劑中的化學(xué)位移及與溶劑相關(guān)的化學(xué)位移變化Δ（δH）. 由表1可見(jiàn)， CF-O在氯仿和DMSO中化學(xué)位移的差值Δ（δH）-1為0.31， 表明羰基對(duì)H的去屏蔽效應(yīng)比較明顯［參考表S1（見(jiàn)本文支持信息）中除H，H外的芳香質(zhì)子的Δ（ArH）-1的數(shù)值］， 因此我們認(rèn)為CF-O的酰胺NH與苯甲酰部分的氟在氯仿中形成了分子內(nèi)氫鍵， N—H…F氫鍵對(duì)苯甲酰部分的構(gòu)象限制能力較強(qiáng). 而CO-O的Δ（δH）-1值為0.20， 表明酰胺NH與苯甲酰中甲氧基在氯仿中形成的N—H…O氫鍵對(duì)苯甲酰部分的構(gòu)象限制能力不強(qiáng). CPy-O的Δ（δH）-1則相對(duì)較小（0.10）， 羰基對(duì)吡啶環(huán)上質(zhì)子的去屏蔽效應(yīng)不顯著. 在考察H的化學(xué)位移時(shí)， 可以把CPh-O看作是CO-O， CF-O和CPy-O的參比分子， 它的Δ（δH）-1是絕對(duì)值很小的負(fù)值.

Table 1　Chemical shifts of βH of CO-O, CF-O, CPy-O and CPh-O in CDCl3, CD3NO2, CD3CN and DMSO-d6 and their solvent-related changes*

* Δ（δH）-1=δH（CDCl3）-δH（DMSO）， Δ（δH）-2=δH（CD3NO2）-δH（DMSO）， Δ（δH）-3=δH（CD3CN）-δH（DMSO）.

我們總結(jié)了CO-O， CF-O和CPy-O的H在4種溶劑中的化學(xué)位移及它們?nèi)軇┫嚓P(guān)的Δ（δH）. 由表2可見(jiàn)， CF-O的Δ（δH）-1值最大（0.43）， 去屏蔽效應(yīng)比較明顯.由表1和表2可見(jiàn)， 對(duì)于這組化合物， 只有CF-O的δH和δH同時(shí)表現(xiàn)出明顯的去屏蔽效應(yīng)， 表明CF-O基于三中心氫鍵形成了較好的平面分子構(gòu)象. CPh-O的3個(gè)Δ（δH）的數(shù)值都很大， 說(shuō)明二中心氫鍵對(duì)苯胺一側(cè)的構(gòu)象限制很有效， 同時(shí)暗示了在苯胺一側(cè)構(gòu)象限制的效果上， NH與兩個(gè)氫鍵受體形成的三中心氫鍵不如NH只與苯胺環(huán)上的烷氧基形成的二中心氫鍵.

Table 2　Chemical shifts of γH of CO-O, CF-O, CPy-O and CPh-O in CDCl3, CD3NO2, CD3CN and DMSO-d6 and their solvent-related changes*

*Δ（δH）-1=δH（CDCl3）-δH（DMSO）， Δ（δH）-2=δH（CD3NO2）-δH（DMSO）， Δ（δH）-3=δH（CD3CN）-δH（DMSO）.

2.2　含有2-氟苯胺基團(tuán)的三中心氫鍵模型化合物

分析了Scheme 1中3個(gè)含有2-氟苯胺基團(tuán)的三中心氫鍵模型化合物的H在4種溶劑中的化學(xué)位移及與溶劑相關(guān)的化學(xué)位移變化Δ（δH）. 如表3所示， CO-F和CF-F的Δ（δH）-1值分別是0.35和0.47， 表明它們的酰胺NH與苯甲酰部分的烷氧基/氟形成了分子內(nèi)氫鍵， 而且CO-F的N—H…O氫鍵和CF-F的 N—H…F氫鍵對(duì)構(gòu)象的限制效果都很好.

Table 3　Chemical shifts ofβH of CO-F, CF-F, CPy-F and CPh-F in CDCl3, CD3NO2, CD3CN and DMSO?d6 and their solvent-related changes*

*Δ（δH）-1=δH（CDCl3）-δH（DMSO）， Δ（δH）-2=δH（CD3NO2）-δH（DMSO）， Δ（δH）-3=δH（CD3CN）-δH（DMSO）.

這組芳酰胺化合物的δH都表現(xiàn)出顯著的去屏蔽效應(yīng). 由表4可見(jiàn)， CF-F的Δ（δH）-1值為0.72， 其表現(xiàn)出強(qiáng)烈的去屏蔽效應(yīng)； CO-F和CPy-F的Δ（δH）-1值分別為0.38和0.40， 去屏蔽效應(yīng)也很顯著. 結(jié)合表3和表4結(jié)果可以看出， CF-F和CO-F的δH和δH同時(shí)表現(xiàn)出明顯的去屏蔽效應(yīng)， 表明這兩個(gè)分子可以在多種溶劑中基于三中心氫鍵形成較好的平面分子構(gòu)象.

Table 4　Chemical shifts of γH of CO-F, CF-F, CPy-F and CPh-F in CDCl3, CD3NO2, CD3CN and DMSO-d6 and their solvent-related changes*

*Δ（δH）-1=δH（CDCl3）-δH（DMSO）， Δ（δH）-2=δH（CD3NO2）-δH（DMSO）， Δ（δH）-3=δH（CD3CN）-δH（DMSO）.

2.3　含有氨茴酸甲酯基團(tuán)的三中心氫鍵模型化合物

表5總結(jié)了Scheme 1中3種含有氨茴酸甲酯基團(tuán)的三中心氫鍵模型化合物的H在4種不同溶劑中的化學(xué)位移及溶劑相關(guān)的化學(xué)位移變化Δ（δH）. CO-Es和CF-Es的Δ（δH）-1分別是0.19 和0.16 ， 據(jù)此我們認(rèn)為酰胺NH與它們苯甲酰部分的甲氧基和氟形成的分子內(nèi)氫鍵具有限制構(gòu)象的能力. 另外， CPy-Es的Δ（δH）-1值相對(duì)較?。?.10）， 而且CPy-O和CPy-F的Δ（δH）-1值也都較小， 可能意味著Δ（δH）方法不適合分析含有吡啶甲酸基團(tuán)的芳酰胺的分子內(nèi)氫鍵［33］.

Table 5　Chemical shifts of βH of CO-Es, CF-Es, CPy-Es and CPh-Es in CDCl3, CD3NO2, CD3CN and DMSO-d6 and their solvent-related changes*

*Δ（δH）-1=δH（CDCl3）-δH（DMSO）， Δ（δH）-2=δH（CD3NO2）-δH（DMSO）， Δ（δH）-3=δH（CD3CN）-δH（DMSO）.

對(duì)于含有氨茴酸甲酯基團(tuán)的芳酰胺化合物， 羧酸甲酯與酰胺N—H經(jīng)常形成的是N—H…O=C分子內(nèi)氫鍵， 而N—H…O—CH3分子內(nèi)氫鍵比較少見(jiàn)［2］. 表6總結(jié)了CO-Es， CF-Es和CPy-Es的H在4種不同溶劑中的化學(xué)位移及溶劑相關(guān)的化學(xué)位移變化Δ（δH）. CF-Es的Δ（δH）-1值為0.34， 明顯大于CO-Es和CPy-Es的Δ（δH）-1值（分別為0.17和0.12）. 表明CF-Es的苯胺部分在氯仿中形成了較好的平面構(gòu)象.

Table 6　Chemical shifts of γH of CO-Es, CF-Es, CPy-Es and CPh-Es in CDCl3, CD3NO2, CD3CN and DMSO-d6 and their solvent-related changes*

*Δ（δH）-1=δH（CDCl3）-δH（DMSO）， Δ（δH）-2=δH（CD3NO2）-δH（DMSO）， Δ（δH）-3=δH（CD3CN）-δH（DMSO）.

2.4　二苯甲酰肼和二苯基脲的衍生物

除了-芳基芳酰胺模型化合物， 我們還合成了3個(gè)二苯甲酰肼衍生物， HO-O， HF-F和HF-O（Scheme 3）， 它們的酰肼NH能夠同時(shí)與羰基和甲氧基（或氟）形成三中心氫鍵， 因此也曾被用于構(gòu)建折疊體［22，34］. HO-O， HF-F和HF-O在氯仿和DMSO中的Δ（δH）-1值處在0.43～0.49之間， 說(shuō)明它們具有近平面的構(gòu)象及三中心氫鍵的形成（表7）. 此外， 我們還合成了含脲基的模型化合物UEs-Es（Scheme 3）， 其在氯仿和DMSO中的Δ（δγH）-1值為0.44（表S2， 見(jiàn)本文支持信息）， 表明N—H…O氫鍵具有較好的構(gòu)象控制效果， 它的兩個(gè)酰胺NH可以分別與兩個(gè)甲酯基團(tuán)中的羰基形成二中心氫鍵.

Scheme 3Chemical structures of other aromatic compounds that can form intramolecular hydrogen bonds

HO-O: 2-methoxybenzoic acid'-(2-methoxybenzoyl)hydrazide; HF-F: 2-fluoro-'-(2-fluorobenzoyl)benzohydrazide;HF-O: 2-fluoro-'-(2-methoxybenzoyl)benzohydrazide; UEs-Es: 1,3-bis[2-(methoxylcarbonyl)phenyl]urea.

Table 7　Chemical shifts ofβH of HO-O, HF-F and HF-O in CDCl3 and DMSO?d6, and their solvent?related changes*

*Δ（δH）-1=δH（CDCl3）-δH（DMSO）， Δ（δH）-2=δH（CD3NO2）-δH（DMSO）， Δ（δH）-3=δH（CD3CN）-δH（DMSO）.

2.5　三中心氫鍵和二中心氫鍵模型化合物的對(duì)比

對(duì)比分析表2， 表4和表6中三中心氫鍵和二中心氫鍵模型化合物的Δ（δH）-1的值可以發(fā)現(xiàn)如下規(guī)律： 對(duì)于具有相同苯胺部分的一組-芳基芳酰胺化合物， 二中心氫鍵模型化合物的Δ（δH）是最大的. 例如： 對(duì)于含有2-甲氧基苯胺的4個(gè)-芳基芳酰胺化合物， 二中心氫鍵模型化合物CPh-O的Δ（δH）-1最大（0.74）. 依據(jù)這些數(shù)據(jù)， 我們推測(cè)三中心氫鍵模型化合物的兩個(gè)氫鍵受體之間是競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系， 其中一個(gè)受體與酰胺NH形成分子內(nèi)氫鍵后， 不利于酰胺NH再與另一個(gè)受體形成分子內(nèi)氫鍵. 例如： 由于氟原子的競(jìng)爭(zhēng)， CF-O的N—H…O分子內(nèi)氫鍵在某種程度上比CPh-O的分子內(nèi)氫鍵弱.

2.6　三中心氫鍵模型化合物Δ(δβH)和Δ(δγH)的比較

表8給出9個(gè)三中心氫鍵模型化合物在氯仿和DMSO中Δ（δH）和Δ（δH）的分析結(jié)果. 可見(jiàn)， CF-F， CF-O和CO-F這3個(gè)模型化合物的Δ（δH）和Δ（δH）值都比較大， 說(shuō)明CF-F， CF-O和CO-F這3種結(jié)構(gòu)單元在酰胺基團(tuán)的左右兩側(cè)都能獲得很好的構(gòu)象控制效果. 此外， 分析了這些化合物在乙腈和DMSO中Δ（δH）和 Δ（δH）的數(shù)值（表S3， 見(jiàn)本文支持信息）， 發(fā)現(xiàn)了與表8一致的規(guī)律. 雖然這3種結(jié)構(gòu)單元在構(gòu)建折疊體時(shí)展示出很好的構(gòu)象控制效果， 但相關(guān)報(bào)道并不多. 例如， 曾華強(qiáng)等［35］利用CF-F基元制備了一個(gè)大環(huán)結(jié)構(gòu)， 利用CF-O和CO-F基元限制了兩個(gè)折疊體低聚物的局部構(gòu)象， 黎占亭等［19，34，36～39］利用CF-O和CF-F基元制備了多個(gè)折疊體低聚物， 晶體學(xué)研究證明了這些結(jié)構(gòu)的平面性和三中心氫鍵的存在， 并認(rèn)為N—H…F氫鍵比N—H…O氫鍵具有更加平面的結(jié)構(gòu)［40］.

Table 8　Solvent-related changes in chemical shifts of βH and γH of aromatic amides in CDCl3 and DMSO-d6*

* Δ（δH）=δH（CDCl3）-δH（DMSO）； Δ（δH）=δH（CDCl3）-δH（DMSO）.

3 結(jié) 論

應(yīng)用Δ（δH）方法分析了一系列芳酰胺的一維核磁共振氫譜， 利用Δ（δH）和Δ（δH）的值能夠分別判斷這兩個(gè)質(zhì)子是否處于羰基的去屏蔽區(qū)， 進(jìn)而更準(zhǔn)確地分析-芳基芳酰胺的構(gòu)象以及三中心氫鍵. 基于1H NMR分析結(jié)果， CF-F， CF-O和CO-F這3種-芳基芳酰胺結(jié)構(gòu)在溶液中具有良好的平面構(gòu)象， 因此認(rèn)為它們?cè)跇?gòu)建折疊體方面的潛力有待進(jìn)一步挖掘. 此外， 基于多組核磁數(shù)據(jù)的對(duì)比， 我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)NH與第二個(gè)氫鍵受體形成氫鍵時(shí)， 其與第一個(gè)氫鍵受體之間的氫鍵就被削弱了， 換言之， 在芳酰胺形成三中心氫鍵時(shí)， 兩個(gè)氫鍵受體爭(zhēng)相與NH形成氫鍵并取得了某種平衡.

支持信息見(jiàn)http://www.cjcu.jlu.edu.cn/CN/10.7503/cjcu20220084.

［1］ Jeffrey G. A.， Saenger W.，， Springer， Heidelberg， 1991

［2］ Kuhn B.， Mohr P.， Stahl M.，...，2010，（6）， 2601—2611

［3］ Huc I.，....，2004，（1）， 17—29

［4］ Zhang D. W.， Zhao X.， Hou J. L.， Li Z. T.，..，2012，（10）， 5271—5316

［5］ Zhang D. W.， Wang W. K.， Li， Z. T.，..，2015，（1）， 233—251

［6］ Jeffrey G. A.， Mitra J.，....，1984，（19）， 5546—5553

［7］ Rozas I.， Alkorta I.， Elguero J.，...，1998，（48）， 9925—9932

［8］ Kim S. G.， Kim K. H.， Kim Y. K.， Shin S. K.， Ahn K. H.，....，2003，（45）， 13819—13824

［9］ Taylor R.， Kennard O.， Versichel W.，....，1984，（1）， 244—248

［10］ Garric J.， Léger J. M. Huc I.，..，..，2005，（13）， 1954—1958

［11］ Lu Y. X.， Shi Z. M.， Li， Z. T.， Guan Z.，..，2010，（47）， 9019—9021

［12］ Xin P.， Zhu P.， Su P.， Hou J. L.， Li Z. T.，....，2014，（38）， 13078—13081

［13］ Zhu J.， Parra R. D.， Zeng H.， Skrzypczak?Jankun E.， Zeng X. C.， Gong B.，....，2000，（17）， 4219—4220

［14］ Parra R. D.， Zeng H.， Zhu J.， Zheng C.， Zeng X. C.， Gong B.，...，2001，（20）， 4352—4357

［15］ Gong B.， Zeng H.， Zhu J.， Yuan L.， Han Y.， Cheng S.， Furukawa M.， Parra R. D.， Kovalevsky A. Y.， Mills J. L.， Skrzypczak?Jankun E.， Martinovic S.， Smith R. D.， Zheng C.， Szyperski T.， Zeng X. C.，.......，2002，（18）， 11583—11588

［16］ Manjunatha Reddy G. N.， Vasantha Kumar M. V.， Guru Row T. N.， Suryaprakash N.，....，2010，（40）， 13232—13237

［17］ Hamuro Y.， Geib S. J.， Hamilton A. D.，.....，1994，（4）， 446—448

［18］ Gong B.，...，2001，（20）， 4336—4342

［19］ Li C.， Ren S. F.， Hou J. L.， Yi H. P.， Zhu S. Z.， Jiang X. K.， Li Z. T.，....，2005，（35）， 5725—5729

［20］ Ong W. Q.， Zhao H.， Fang X.， Woen S.， Zhou F.， Yap W.， Su H.， Li S. F. Y.， Zeng H.，..，2011，（12）， 3194—3197

［21］ You L. Y.， Chen S. G.， Zhao X.， Liu Y.， Lan W. X.， Zhang Y.， Lu H. J.， Cao C. Y.， Li Z. T.，....，2012，（7）， 1657—1661

［22］ Hou J. L.， Shao X. B.， Chen G. J.， Zhou Y. X.， Jiang X. K.， Li， Z. T.，....，2004，（39）， 12386—12394

［23］ Zhang D. W.， Wang H.， Li Z. T.，， 2020，（11）， 1665—1679（張丹維， 王輝， 黎占亭. 化學(xué)進(jìn)展， 2020，（11）， 1665—1679）

［24］ Gan Q.， Li F.， Li G.， Kauffmann B.， Xiang J.， Huc I.， Jiang H.，..，2010，（2）， 297—299

［25］ Gan Q.， Bao C.， Kauffmann B.， Grélard A.， Xiang J.， Liu S.， Huc I.， Jiang H.，....，2008，（9）， 1715—1718

［26］ Zhu J.， Wang X. Z.， Chen Y. Q.， Jiang X. K.， Chen X. Z.， Li Z. T.，...，2004，（19）， 6221—6227

［27］ Ernst J. T.， Becerril J.， Park H. S.， Yin H.， Hamilton A. D.，....，2003，（5）， 535—539

［28］ Shi Z. M.， Song Y.， Lu F.， Zhou T. Y.， Zhao X.， Zhang W. K.， Li Z. T.，，2013，（1）， 51—61（施朱明， 宋宇， 陸方， 周天佑， 趙新， 張文科， 黎占亭.化學(xué)學(xué)報(bào)，2013，（1）， 51—61）

［29］ Zhang J.， Chen P.， Yuan B.， Ji W.， Cheng Z.， Qiu X.，，2013，（6158）， 611—614

［30］ M?nig H.， Amirjalayer S.， Timmer A.， Hu Z.， Liu L.， Díaz Arado O.， Cnudde M.， Strassert C. A.， Ji W.， Rohlfing M.， Fuchs H.，..，2018，（5）， 371—375

［31］ Abraham R. J.， Mobli M.， Smith R. J.，...，2003，（1）， 26—36

［32］ Abraham R. J.， Griffiths L.， Perez M.，...，2014，（7）， 395—408

［33］ Min J.， Wang C.， Wang L.，....，2021，（23）， 13284—13291

［34］ Zhu Y. Y.， Wu J.， Li C.， Zhu J.， Hou J. L.， Li C. Z.， Jiang X. K.， Li Z. T.，..，2007，（8）， 1490—1496

［35］ Liu Y.， Shen J.， Sun C.， Ren C.， Zeng H.，....，2015，（37）， 12055—12063

［36］ Liu C. Z.， Koppireddi S.， Wang H.， Zhang D. W.， Li， Z. T.，....，2019，（1）， 226—230

［37］ Liu C. Z.， Koppireddi S.， Wang H.， Zhang D. W.， Li Z. T.，...，2019，（5）， 953—956

［38］ Koppireddi， S.， Liu C. Z.， Wang H.， Zhang D. W.， Li Z. T.，，2019，（16）， 2626—2630

［39］ Li C.， Zhu Y. Y.， Yi H. P.， Li C. Z.， Jiang X. K.， Li Z. T.， Yu Y. H.，..，2007，（35）， 9990—9998

［40］ Zhu Y. Y.， Li C.， Li G. Y.， Jiang， X. K.， Li Z. T.，...，2008，（5）， 1745—1751

1H NMR Study on the Conformation of Aromatic Amides Limited by Three-center Hydrogen Bonds

MINJing， WANGLiyan*

（，，，130012，）

We designed and synthesized nine-aryl aromatic amides that could form three-center hydrogen bonds， and six-aryl aromatic amides that could form two-center hydrogen bonds. Based on their one-dimensional1H nuclear magnetic resonance（NMR） spectra in chloroform and DMSO， the de-shielding effects of carbonyl groups onH andH were analyzed separately. The conformational restriction of aromatic amides by three-center hydrogen bonds was evaluated by combining Δ（δH） and Δ（δH）. It was disclosed that three aromatic amides ［2-fluoro--（2-methoxyphenyl）benzamide，-（2-fluorophenyl）-2-methoxybenzamide and 2-fluoro--（2-fluorophenyl）benzamide］ display excellent planarization of molecular comformations at both sides of their carbonyl groups， which would have greater potential in constructing new foldamers. Furthermore， it was inferred that， when an NH group forms hydrogen bond with the second hydrogen-bond acceptor， the hydrogen bond between the NH group and the first hydrogen-bond acceptor would be weakened. In other words， for an aromatic amide with a three-center hydrogen bond， two hydrogen-bond acceptors contend with each other for the NH group， resulting in a balanced situation.

Three-center hydrogen bond； Aromatic amide； Conformation； Foldamer

O657

A

10.7503/cjcu20220084

2022-02-12

2022-03-17.

簡(jiǎn)介: 王力彥, 男, 博士, 教授, 主要從事聚合物自組裝與非共價(jià)鍵方面的研究. E-mail: wangliyan@vip.sina.com

國(guó)家自然科學(xué)基金(批準(zhǔn)號(hào): 22193020, 22193024, 21827805)資助.

Supported by the National Natural Science Foundation of China(Nos.22193020, 22193024, 21827805).

（Ed.： W， K， M）