基于click反应的新型桥式双环糊精合成及其分子键合行为研究

环糊精的分子识别与组装是超分子化学的一个重要研究内容，而桥式双环糊精一般较之单修饰环糊精具有更好的键合能力。因此，该项目拟设计和合成新颖的基于click反应的三唑基桥式双环糊精，包括不同柔性链长的含有三唑基的桥式双环糊精和具有荧光传感功能的以罗丹明B为桥链的双全甲基化环糊精，采用二维核磁等现代测试技术手段确定其构型，研究该类主体化合物与药物分子（如紫杉醇、伊立替康和拓扑替康等抗癌药物，以及辛可宁、辛可尼丁、奎宁和奎尼丁等四种金鸡纳碱）和金属离子（如二价汞离子）的键合模式和键合能力，并通过改变体系的浓度、温度、pH值、环糊精的种类以及修饰基团的链长，考察分子键合能力和分子选择性，从热力学的观点阐述分子识别的机理以及结构与功能之间的关系。同时，采用未修饰的天然环糊精和单修饰环糊精作为参照进行对比实验，考察分子识别过程中的协同效应和多重识别的机理，这对于超分子化学的发展具有重要的科学意义。

根据项目申请书的要求，我们通过click反应，设计并合成了几类修饰环糊精衍生物，其中包括不同烷氧链桥联的双β-环糊精；吡啶盐的桥联的双β-环糊精及其含有葫芦[7]脲的[2]轮烷结构；以及八个全甲基化β-环糊精修饰的酞菁分子等。采用二维核磁等现代测试技术手段确定主‒客体复合物的构型，通过紫外、荧光光谱和等温量热滴定系统考察了含有1,2,3-三氮唑基的主体环糊精与金鸡纳碱、水溶性甾类化合物和卟啉等不同客体分子之间的分子识别、超分子组装和光物理行为，并进一步从热力学的观点阐述分子识别的机理以及结构与功能之间的关系。同时，采用未修饰的天然环糊精和单修饰环糊精作为参照进行对比实验，考察分子识别过程中的协同效应和多重识别的机理。研究发现，通过Cu(I)催化的Huisgen [2 + 3]环加成反应，可以高效得到不同种类的环糊精衍生物，产率普遍高于常用的酰胺缩合或酯化反应；另外，Cu(I)催化的环加成反应，可以很好地在水溶液中进行，这点有利于实现轮烷等复杂超分子结构的合成与制备；当click反应完成后，位于小口端的三唑基在一定条件下可以诱导环糊精葡萄糖环的旋转，进而可以有效地调控主‒客体复合物的键合模式。这些研究成果这对于环糊精化学的发展具有一定的科学意义。