2000手性氨基酸合成钆(III)卟啉的诱导圆二色活性的络合物INDUCED CIRCULAR DICHROISM

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圆二色谱和紫外可见光谱研究抗体_卟啉的相互作用

圆二色谱和紫外可见光谱研究抗体_卟啉的相互作用

圆二色谱和紫外可见光谱研究抗体-卟啉的相互作用祁 超1,2 李伟国1 张玉静2 刘立岩2 赵大庆*11(中国科学院长春应用化学研究所稀土化学与物理开放实验室,长春130022)2(中国人民解放军军需大学生物化学教研室,长春130062)摘 要 圆二色谱(CD)和紫外可见光谱(UV -VIS)可用来研究单克隆抗体(McAb)-卟啉之间的相互作用。

卟啉形成McAb -卟啉复合物,在Soret 带区域最大吸收峰有显著红移和增色现象。

在350~450nm 区域,形成复合物时能检测诱导的CD 光谱。

CD 光谱遵守朗伯-比尔定律,显示等吸收行为。

McAb -卟啉复合物的紫外可见吸收及诱导的CD 光谱在p H 6~11的范围内保持不变,说明复合物异常稳定,也说明M cAb -卟啉结合位点之间疏水相互作用是主要因素。

关键词 圆二色谱,紫外可见光谱,单克隆抗体,meso -四(A ,A ,A ,A -O -苯乙酰苯)卟啉2001-06-24收稿;2001-11-09接受本文系国家自然科学基金(29701005)和中国科学院基础局重大项目(KJ951-A1-504-02)资助课题1 引 言圆二色谱(C D)对溶液中蛋白质的立体结构变化高度灵敏,并且能检测立体化学的微小变化[1]。

对称半抗原的发色团同专一抗体的非共价结合能产生诱导的C D 带。

在抗体结合位点的非对称环境中,非光学活性的半抗原与抗体结合能产生这种诱导光学活性。

因此,在半抗原的发色团吸收区域会产生附带的科顿效应。

附带的科顿效应能明显区别相似专一性之间的抗体结合位点,能用来检测互补决定区(CDR)[2~6]。

我们根据文献[7]合成的meso -四(A ,A ,A ,A -O -苯乙酰苯)卟啉,不加载体进行免疫,得到的抗体[8]来模拟加卤过氧化物酶[9]。

该单克隆抗体对卟啉有高亲合力,为了较好地了解McAb -卟啉之间的相互作用,获得Mc Ab -卟啉之间的结构信息是很重要的。

氨基酸手性色谱分离

氨基酸手性色谱分离

218Univ. Chem. 2023, 38 (10), 218–224收稿:2023-01-26;录用:2023-02-13;网络发表:2023-02-28*通讯作者,Email:*******************.cn基金资助:国家重点研发计划(2018YFC1602400)•知识介绍• doi: 10.3866/PKU.DXHX202301022 氨基酸手性色谱分离杜瑾,石宜灵,唐安娜*,孔德明南开大学化学学院,分析科学研究中心,天津市生物传感与分子识别重点实验室,化学国家级实验教学示范中心,天津 300071摘要:光学活性和立体构象不同的氨基酸,具有不同的生理活性和作用,因此,实现氨基酸的有效手性分离具有重要意义。

色谱法是常用的氨基酸手性分离方法,具有分离效率高、速度快、灵敏、成本低和绿色环保等特点,在氨基酸手性分离和检测领域应用广泛。

本文综述了色谱法在氨基酸手性分离方面的最新进展,并对其发展趋势进行了展望。

关键词:氨基酸;手性分离;色谱法中图分类号:G64;O6Chiral Separation of Amino Acids by ChromatographyJin Du, Yiling Shi, Anna Tang *, Deming KongResearch Center for Analytical Sciences, Tianjin Key Laboratory of Biosensing and Molecular Recognition,National Demonstration Center for Experimental Chemistry Education, College of Chemistry, Nankai University,Tianjin 300071, China.Abstract: Amino acids with different optical activities and stereo-configurations have different physiological activities and effects. Therefore, it is important to achieve the chiral separation of amino acids effectively. Chromatography is a commonly used method for the chiral separation and detection of amino acids, and is characterized by high separation efficiency, high speed, sensitivity, low cost, and environmental friendliness. In this paper, we review the recent progress of chromatographic methods in the chiral separation and analysis of amino acids and provide an outlook on their development trends.Key Words: Amino acids; Chiral separation; Chromatographic methods手性(Chirality)起源于希腊语,表达了某种化合物和其镜像化合物不能重叠的关系,正如人的左手和右手不能完全重叠(图1)。

圆二色光谱及其在药物研究方面的应用_于海英 (1)

圆二色光谱及其在药物研究方面的应用_于海英 (1)

第24卷,第5期光 谱 实 验 室Vol.24,No.5 2007年9月Chinese Journal of Spectroscopy Laboratory September,2007圆二色光谱及其在药物研究方面的应用①于海英 程秀民② 王晓坤(山东大学药学院分析测试中心115# 济南市文化西路44号 250012)摘 要 对圆二色光谱技术在手性化合物分析中的应用进展进行综述,简单介绍了圆二色光谱的原理和特点,着重阐述了圆二色光谱在药物研究领域中的应用,初步探讨了HPL C-CD联用在该领域的应用。

关键词 圆二色光谱,药物研究,应用。

中图分类号:O433.5+9 文献标识码:A 文章编号:1004-8138(2007)05-0877-091 前言药物与我们的日常生活息息相关,无论是生产者还是使用者都十分关心药物的质量问题。

手性作为化合物的本质属性之一,必然在药物分子中有所体现,成为药物分子呈现多种现象的源泉。

在药物学上,具有立体异构的药物分子在体内与受体也通常以立体选择性的方式相互作用,因而两种对映体往往表现出不同的药理活性;或者其中一种有活性,而另一种无活性甚至有毒。

因此对映异构体的分析在药物研究方面具有重要意义。

近年来国内外学者建立了许多分离纯化手性物质的方法,以色谱法居多,但因手性固定相、手性流动相、分析条件、分析步骤、外来干扰等的限制,方法的应用性不强。

而圆二色光谱作为一种光谱分析法,对手性分子的测定具有专属性,更加适合于手性药物的分析研究,目前已被广泛应用于蛋白质构象研究、酶动力学、光学活性物质纯度测量、手性药物定量分析等领域。

本文就其在医药研究方面的应用做进一步的论述。

2 圆二色光谱仪(CD)的基本原理一束平面偏振光可以看成是相同频率和振幅的左、右圆偏振光的迭加,当平面偏振光通过在紫外区有吸收峰的旋光介质时,它所包含的左旋和右旋圆偏振光分量不仅传播速度不同(因折射率不同),而且强度也不同,称为圆二色性。

新型手性酪氨酸卟啉锌对咪唑类客体的分子识别研究

新型手性酪氨酸卟啉锌对咪唑类客体的分子识别研究

新型手性酪氨酸卟啉锌对咪唑类客体的分子识别研究王树军;阮文娟;赵小菁;南晶;朱志昂【期刊名称】《高等学校化学学报》【年(卷),期】2004(025)005【摘要】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.【总页数】5页(P908-912)【作者】王树军;阮文娟;赵小菁;南晶;朱志昂【作者单位】南开大学化学系,天津,300071;南开大学化学系,天津,300071;南开大学化学系,天津,300071;南开大学化学系,天津,300071;南开大学化学系,天津,300071【正文语种】中文【中图分类】O641.24【相关文献】1.四-(邻氯乙酰胺基苯基)卟啉锌对咪唑类客体分子识别研究 [J], 袁伟;阮文娟;李瑛;江冬青;朱志昂;陈荣悌2.手性锌卟啉对咪唑类客体分子识别的构象研究 [J], 赵小菁;阮文娟;朱志昂;王建国;马毅3.手性锌卟啉的非线性光学性质及对咪唑类客体分子识别的构象研究 [J], 王树军;罗代兵;阮文娟;朱志昂;马毅4.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 [J], 赵小菁;阮文娟;张炎;王树军;南晶;朱志昂5.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 [J], 王树军;阮文娟;罗代兵;朱志昂因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

应用电子圆二色光谱方法确定手性金属配合物的绝对构型

应用电子圆二色光谱方法确定手性金属配合物的绝对构型

应用电子圆二色光谱方法确定手性金属配合物的绝对构型章慧【摘要】与电子能级跃迁相关的电子圆二色(ECD)光谱因其研究对象宽泛,与涉及振动能级的振动圆二色(VCD)光谱互补,已成为应用于手性立体化学研究的集成手性光谱的主流表征手段.本文概述了确定手性金属配合物绝对构型的三种主要方法,详细介绍了ECD光谱法在确定手性金属配合物绝对构型中的应用,其中着重强调了激子手性方法,并对集成手性光谱学未来的发展趋势做出了展望.【期刊名称】《大学化学》【年(卷),期】2017(032)003【总页数】14页(P1-14)【关键词】电子圆二色谱;配位立体化学;绝对构型关联;激子手性方法;集成手性光谱【作者】章慧【作者单位】厦门大学化学化工学院,福建厦门 361005【正文语种】中文【中图分类】G64;O6当平面偏振光在一个手性物质中传播时,组成平面偏振光的左右圆偏振光不仅传播速度不同,而且被吸收的程度也不相等。

前一性质在宏观上表现为旋光性,后一性质被称为圆二色(Circular Dichroism,CD)性。

因此,当一个手性化合物在紫外-可见-近红外(UV-Vis-NIR)波段具有特征电子跃迁吸收时,旋光性和圆二色性是该手性分子对偏振光的作用同时表现出来的两个相关现象,得到的电子圆二色(ECD)和旋光色散(ORD)光谱可以用于手性分子立体结构的测定[1-7]。

在UV-Vis-NIR区测定手性物质的ECD谱,通过与X射线单晶结构分析数据关联,并且与量化计算拟合的理论ECD谱比对,可预测手性分子的绝对构型(Absolute Configuration,AC);亦可确定生物大分子和有机化合物的手性构象(Conformation),还可用于探究药物小分子与蛋白作用的模式,提供手性识别和不对称催化等有关反应机理的信息。

目前ECD谱已经在有机化学、配位化学、金属有机化学、化学生物学、药物化学、生命科学、材料科学和分析化学等领域得到广泛应用。

以L-苯丙氨酸为“手性源”合成(S)-吲哚啉-2-甲酸及其衍生物的开题报告

以L-苯丙氨酸为“手性源”合成(S)-吲哚啉-2-甲酸及其衍生物的开题报告

以L-苯丙氨酸为“手性源”合成(S)-吲哚啉-2-甲酸
及其衍生物的开题报告
一、研究背景
手性分子在药学、化学、生物学等领域中具有重要的应用价值,因此手性合成成为当前有机合成化学的热点研究方向之一。

L-苯丙氨酸是一种天然存在的非常重要的手性源,其作为手性合成中的手性起始物可以用于制备各类手性化合物。

吲哚啉-2-甲酸及其衍生物是一类重要的手性药物和生物活性分子,其应用领域十分广泛。

本研究旨在利用L-苯丙氨酸为手性源,通过催化反应的方法合成(S)-吲哚啉-2-甲酸及其衍生物。

二、研究内容
(1)合成(S)-吲哚啉-2-甲酸
首先,L-苯丙氨酸与乙酸酐在催化剂的作用下反应生成(S)-α-乙酰氨基苯丙酸。

然后,该化合物与3-(二甲基氨基)丙酸酐经过脱氢反应生成吲哚啉-2-甲酸。

(2)合成(S)-吲哚啉-2-甲酸的衍生物
对(S)-吲哚啉-2-甲酸进行不同的官能团修饰,可以得到不同的衍生物。

例如,在(S)-吲哚啉-2-甲酸的羧基上引入苯甲醛基可以得到(S)-3-(苯甲酰氨基)吲哚啉-2-甲酸。

三、研究意义
本研究通过利用L-苯丙氨酸作为手性起始物,利用催化反应的手段实现了对(S)-吲哚啉-2-甲酸及其衍生物的手性合成。

该研究可以为手性药物和生物活性分子的合成提供新思路和方法。

同时,该研究还有助于深入了解手性合成中催化剂的作用机理和反应过程,对于有机合成化学研究具有一定的理论和实践意义。

圆二色谱和紫外可见光谱研究抗体—卟啉的相互作用

n ,
其 中包 括混合 和 测定 的 时间 。所 有 卟 啉测试 都 加一 个 非 相 关 M A ( ,- 硝 基 氟 苯诱 导 的 ) c b 2 4二 。所
有 u v和 C D光 谱 都 做 双 份 。
3 结 果 和讨 论
3. U Ⅵ S研 究 1 v-
结 果如 图 1 示 。如 图 中所 示 成抗 体一 所 形 卟啉 复 合 物 , 随 有 U 伴 V光谱 变化 。 在 S r 带 区域变 化 oe t 最显 著 , 大吸 收发 生 红移 和增 色效 应 , 最 曲线 b比曲线 a红移 8 Ⅱ , 曲线 a4 8n n从 0 m红移 到 曲线 b4 6 1 n 。红 移和增 色 效应 可能 反 映 了苯 乙酰苯 基与抗 体 刚性且 紧 密 的结 合 , m 因此扩 展 了发色 团。
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我 们根据 文献 ” 合 成的 s一 n n a O 苯 乙酰苯 ) 。 四( , , 一 卟啉 , 加载 体进行 免疫 , 到的抗 体 来 模 不 得 拟 加 卣过 氧化 物 酶 。该 单克 隆抗 体对 卟啉 有高亲 合 力 , 为了较 好 地 了解 Mc b卟 啉之 间 的相 互 作用 , A. 获得 Mc h卟啉之 间 的结 构信 息是 很重 要 的。 因此 , A一 我们 用诱 导 的 C D连 同紫外 可见 光 谱来 研 究 Mc b A一
62 0
丹 析 化 学
第3 0卷
C D光谱 。从 这些 数据 得 到的唯 一结 论 就是 看 到 的诱 导 C D信 号 反 应 了专 一性 结合 现 象

手性糖基锌卟啉对手性氨基酸甲酯的分子识别

手性糖基锌卟啉对手性氨基酸甲酯的分子识别杨乐乐;刘佳;李悦;刘坤;阮文娟【摘要】合成了手性四糖基取代锌卟啉(Zn-A)的三种阻转异构体αβαβ-Zn-A、ααββ-Zn-A和αααβ-Zn-A以及一种单糖基取代锌卟啉(Zn-B),并通过可见光谱滴定法和圆二色(CD)光谱滴定法研究了它们对手性氨基酸甲酯(L/D-LeuOMe,L/D-ThrOMe,L/D-ValOMe和L/D-PheOMe)客体的分子识别行为.研究发现,三种锌卟啉对L型氨基酸甲酯的缔合常数均要高于D型,其中ααββ-Zn-A的对映体选择性(KJKD)最高可达4.75,可用于L型氨基酸甲酯的选择性识别.不同的Zn-A阻转异构体对手性氨基酸甲酯的缔合常数给出相同的顺序:Kθ(LeuOMe)>Kθ (ValOMe)>Kθ(ThrOMe)>Kθ(PheOMe);主体Zn-B对手性氨基酸分子的缔合常数顺序为Kθ (PheOMe)>Kθ(LeuOMe)>Kθ(ValOMe)>Kθ(ThrOMe).同时,以咪唑为探针分子研究了非手性分子对Zn-A构象的影响,发现非手性分子咪唑与手性主体结合后,也可对主体的构象产生影响.Zn-A的三种阻转异构体与氨基酸甲酯和咪唑类客体的缔合常数关系均为Kθ(ααββ-Zn-A)>Kθ(αβαβ-Zn-A)>Kθ(αααβ-Zn-A).【期刊名称】《物理化学学报》【年(卷),期】2013(029)009【总页数】9页(P1877-1885)【关键词】糖基卟啉;手性分子识别;光谱滴定;圆二色光谱;氨基酸甲酯【作者】杨乐乐;刘佳;李悦;刘坤;阮文娟【作者单位】南开大学化学学院,天津300071;南开大学化学学院,天津300071;南开大学化学学院,天津300071;南开大学化学学院,天津300071;南开大学化学学院,天津300071【正文语种】中文【中图分类】O6411 引言卟啉及金属卟啉是一类广泛存在于自然界中的具有重要生物功能的配合物,如细胞色素、血红素、叶绿素1等均是金属卟啉配合物.除了Na、K、Li离子与卟啉的配位比为2:1外,几乎所有的金属离子与卟啉均为1:1配位.通常Ni(II)、Cu(II)与卟啉配位后,会降低配合物对其他配位体的结合能力,而Mg(II)、Cd(II)和Zn(II)与卟啉生成的配合物则更易与另一配位体结合,从而形成五配位的四方锥结构.Fe(II)、Co(II)和Mn(II)等金属卟啉配合物则易与两个配位体配位后形成扭曲的八面体结构.金属卟啉所具有的特殊光电性质,常被作为识别反应中的传感器,2,3在电子转移4和分子识别5,6等诸多研究领域受到广泛关注.卟啉及其金属配合物是进行手性分子识别研究的非常具有吸引力的主体化合物,其独特的光谱性质,如核磁共振氢谱(1H NMR),紫外-可见(UVVis)光谱和圆二色(CD)光谱等可以方便地用于检测主客体之间的分子识别行为.如近年来以手性金属卟啉为主体研究其对手性氨基酸(酯)客体的分子识别行为多采用谱学方法进行.7,8金属卟啉的中心金属离子和卟啉环外修饰的各种功能基团因在分子识别中的重要作用而备受关注,其中锌卟啉是一类最常用的主体化合物.9在过去的十年中,对以手性葡萄糖修饰的卟啉(糖基卟啉)研究有了较快的发展,研究的领域主要集中在催化氧化以及对肿瘤的光动力治疗等方面.糖基金属卟啉是一类特殊的手性卟啉,利用其手性识别作用和良好的催化性能,可开发具有高度立体选择性的不对称合成反应.Maillard等10将葡萄糖氧代四苯基卟啉应用于催化p-氯苯乙烯的环氧化反应,研究结果表明该类金属卟啉配合物对p-氯苯乙烯的催化环氧化具有较高的构型选择性和较高的收率.Couleaud等11报道了一种可作为光敏剂使用的葡萄糖基卟啉,该卟啉因含有共轭大π键及乙炔基等而具有较好的光电性质.到目前为止,对糖基卟啉的研究多侧重于其合成和分离方法等方面,12,13对其性能的研究尚未深入.因此,以糖基金属卟啉为主体,研究其分子识别功能,探讨主、客体之间的相互作用具有重要意义.本文合成了一系列手性葡萄糖修饰的四糖基和单糖基锌卟啉配合物,采用可见(Vis)光谱和CD光谱滴定法研究了各手性糖基锌卟啉主体对一系列L/D型氨基酸甲酯类客体分子的手性识别行为.同时,以咪唑为探针分子探讨了非手性分子对Zn-A阻转异构体构象的影响.2 实验部分2.1 仪器、试剂与实验条件Shimadzu UV-2450紫外-可见分光光度计(日本Shimadzu公司生产);JASCO-715型圆二色光谱仪(日本分光公司),狭缝宽度:2 nm,1 cm×1 cm石英比色皿;Mercury VX 400 MHz核磁共振仪((美国Varian公司生产),CDCl3为溶剂,四甲基硅烷(TMS)为内标;TRACE DSQ型质谱仪(美国Thermofinnigan公司生产).吡咯、三乙胺、三氯甲烷均为分析纯试剂,使用前按试剂手册13方法处理,各L/D 型氨基酸为生物纯试剂,可直接使用.2.2合成手性糖基卟啉及其锌金属卟啉的合成路线见示意图1和2.2.2.1 手性糖基锌卟啉配合物的合成在1000 mL的三颈烧瓶中加入200 mL的CH2Cl2,同时用氩气鼓吹溶液30 min,随后依次加入2.5 mmol新蒸吡咯的CH2Cl2(25 mL)溶液及2.5 mmol邻-(2,3,4,6-四乙酰基D-葡萄糖基)-水杨醛14的CH2Cl2(25 mL)溶液,在机械搅拌的同时向混合溶液中加入100µL的三氟化硼(0.5 mmol)乙醚溶液,继续用氩气再鼓吹10 min,停止氩气后将混合液在室温下反应20 h.随后向反应液中加入1.85 mmol 的二氯二氰基苯醌(DDQ).微回流1 h后,向黑色的反应液中加入约10 g的硅胶,旋转蒸发浓缩.以VCH2Cl2:VCH3OH=15:1(体积比,下同)的混合液为洗脱剂,用200−300目的硅胶柱分离提纯,收集黑色带.再以VCH2Cl2:VCH3OH=90:1的混合液为洗脱剂,进行二次硅胶柱分离提纯,收集主色带,得紫色固体产物5,10,15,20-四[2-(2,3,4,6-四乙酰基葡萄糖基)-苯基]卟啉(A),15产率约为6%.用上述方法合成的5,10,15,20-四[2-(2,3,4,6−四乙酰基D−葡萄糖基)−苯基]卟啉A是四种阻转异构体(αβαβ-A、ααββ-A、αααβ-A和αααα-A)的混合物.以VCH2Cl2:VCH3OH=100:1的混合液为洗脱剂进行硅胶柱色谱分离.待分出第一组分(αβαβ-A)后,极性溶剂比例增加,为VCH2Cl2:VCH3OH=90:1.淋洗分离出第二组分(ααββ-A)后,改用VCH2Cl2:VCH3OH=75:1淋洗,分离第三组分(αααβ-A)和第四组分(αααα-A,极少量).示意图1 手性糖基卟啉A及其锌卟啉Zn-A的合成路线Scheme 1 Synthesis route of tetra-glycoconjugated porphyrinsAand their zinc complexes Zn-ADDQ:2,3-dichoro-5,6-dicyano-1,4-benzoquinone示意图2 糖基卟啉B及其锌卟啉Zn-B的合成路线Scheme 2 Synthesis route of mono-glycoconjugated porphyrin B and its zinc complex Zn-B以ααββ-A为例,合成相应锌卟啉Zn-A的方法如下:将0.05 mmol的ααββ-A溶于50 mL CHCl3,加入乙酸锌的甲醇饱和溶液10 mL,回流2 h.水洗、干燥、蒸去溶剂.粗产品以VCH2Cl2:VCH3OH=100:1为洗脱剂,用硅胶柱分离提纯,收集主色带,得桃红色固体ααββ-Zn-A.16采用类似方法,以卟啉B17为原料,得桃红色的固体Zn-B.(1) αβαβ-5,10,15,20-四[2-(2,3,4,6-四乙酰基葡萄糖基)-苯基]卟啉锌(αβαβ-Zn-A,产率55%).1H NMR δ:8.75(s,4H,pyrrole),8.60(s,4H,pyrrole),7.84(d,J=8 Hz,4H,phenyl),7.73(d,J=8 Hz,4H,phenyl),7.57(d,J=8Hz,4H,phenyl),7.39(d,J=8Hz,4H,phenyl),5.02−3.78(m,24H,ose),2.16−1.31(m,36H,acetyl),−0.58(s,12H,a cetyl);UV-Vis(CHCl3):λmax/nm/(10 −5ε/(mol−1· dm3·cm−1)):424(1.06),516(0.02),555(0.06),590(0.02);电喷雾电离质谱(ESI-MS),m/z:2061.52(100%,[M+H+]),计算值:M=2060.52.(2) ααββ-5,10,15,20-四[2-(2,3,4,6-四乙酰基葡萄糖基)-苯基]卟啉锌(ααββ-Zn-A,产率40%).1H NMR δ:8.84−8.62(dd,J1=40 Hz,J2=32Hz,8H,pyrrole),7.89−7.42(m,16H,phenyl),5.57−3.81(m,24H,ose),2.19−1.30( m,45H,acetyl),−0.9(s,3H,acetyl);UV-Vis(CHCl3):λmax/nm/(10−5ε/(mol−1·dm3·cm−1)):424(1.77),515(0.02),558(0 .08),594(0.02).ESI-MS,m/z:2061.52(100%,[M+H+]),计算值:M=2060.52. (3)αααβ-5,10,15,20-四[2-(2,3,4,6-四乙酰基葡萄糖基)-苯基]卟啉锌(αααβ-Zn-A,产率 70%).1H NMRδ:8.75−8.58(m,8H,pyrrole),7.74−7.32(m,16H,phenyl),5.49−4.02(m,24H,ose), 2.17−1.29(m,48H,acetyl);UV-Vis(CHCl3): λmax/nm/(10−5ε/(mol−1·dm3·cm−1)):425(1.67),516(0.01),556(0.08),594(0.01).ESI-MS,m/z:2061.52(100%,[M+H+]),计算值:M=2060.52.(4)5-[2-(2,3,4,6-四乙酰基葡萄糖基)-苯基]卟啉锌 (Zn-B,产率40%).1H NMR δ:8.88−8.76(m,8H,pyrrole),8.32−7.44(m,16H,phenyl),4.95−3.56(m,28H,ose), 1.94−0.87(m,48H,acetyl);UV-Vis(CHCl3):λmax/nm/(10−5ε/(mol−1·dm3·cm−1)):420(2.49),512(0.02),549(0 .13),591(0.02);ESI-MS,m/z:1023.2(100%,[M+H+]),计算值:M=1022.25.2.2.2 氨基酸甲酯的合成L/D-亮氨酸甲酯(L/D-LeuOMe)、L/D-苏氨酸甲酯(L/D-ThrOMe)、L/D-缬氨酸甲酯(L/D-ValOMe)、L/D-苯丙氨酸甲酯(L/D-PheOMe)按照文献18,19报道方法合成,经质谱(MS)和1H NMR验证.氨基酸甲酯结构图见示意图3.示意图3L/D-亮氨酸甲酯、L/D-苏氨酸甲酯、L/D-缬氨酸甲酯和L/D-苯丙氨酸甲酯的结构图Scheme 3 Sturctures of L/D-LeuOM,L/D-ThrOMe,L/D-ValOMe,and L/D-PheOMe2.3 实验原理及方法主体与客体间缔合常数K的测定采用紫外-可见光谱滴定法,体系中主客体缔合物的形成过程可表示为式(1)中P为主体糖基锌卟啉,G为客体,则:根据朗伯-比尔定律推导20可得:式中,下标e代表平衡,K⊖为标准平衡常数,K为实验平衡常数,(c⊖=1.0 mol·dm−3,物的计量系数之和−反应物计量系数之和),A0表示客体浓度为0时体系的吸光度值,Ae表示客体浓度为cG时体系的平衡吸光度值,A∞表示主客体充分反应时体系的平衡吸光度值.配制一系列主体锌卟啉浓度(2.0×10−5mol·dm−3)相同但客体浓度(10−3− 1.0 mol·dm−3)不同的CHCl3溶液,避光放置一夜,使主客体间能够充分反应(在制备的过程中可以发现,当在锌卟啉溶液中加入客体时,溶液颜色会立刻变色,说明主客体反应速度较快).实验使用紫外-可见分光光度计,分别在10、17、23和30°C下测定一定波长下各手性锌卟啉-氨基酸甲酯体系的平衡吸光度值.根据式(3),以ln[ ](A0-Ae)/(Ae-A∞)对ln(cG/c⊖)作线性回归,由直线的斜率可得n值.因为测定反应完全时的A∞易产生误差,为消除A∞的影响,在确定n后,可采用式(4),以A0/(Ae−A0)对1/(cG/c⊖)n作线性回归,即可求出缔合常数K⊖.热力学参数ΔrH⊖m、ΔrS⊖m可由vanʹt Hoff方程(5)计算得到.2.4 圆二色光谱配制各主体手性糖基锌卟啉溶液的浓度为2.0×10−5mol·dm−3,将不同浓度的手性LeuOMe、ThrOMe、ValOMe、PheOMe和咪唑类客体分别加入到αβαβ-Zn-A、αααβ-Zn-A等主体溶液中,并记录各体系平衡时的CD光谱.3 结果与讨论图1 主体αβαβ-Zn-A与L-ValOMe体系的等吸光点图Fig.1 Isosbestic point of host αβαβ-Zn-Awith L-ValOMeThe concentration of αβαβ-Zn-A(cH):2.0×10−5mol·dm−3;102cL-ValOMe/(mol·dm−3):(a)0,(b)0.24,(c)0.79,(d)1.7,(e)3.8,(f)8.1,(g)14.0图2 主体αβαβ-Zn-A与2-MeIm体系的等吸光点图Fig.2 Isosbestic point ofho st αβαβ-Zn-Awith 2-MeImcH=2.0×10−5mol·dm−3;103c2-MePm/(mol·dm−3):(a)0,(b)0.08,(c)0.72,(d)2.1,(e)3.5,(f)7.6,(g)34.0.典型的手性糖基锌卟啉对氨基酸甲酯类客体和咪唑类客体反应的等吸光点图如图1、2所示.以图1为例,可以看出,随着客体L-ValOMe浓度的逐渐增加,图中555、590 nm处的吸收峰逐渐降低,561、599 nm处出现新的吸收峰,在560、582和593 nm处则有非常清晰的等吸光点.这种谱图的变化反映了主体化合物逐渐消失,新生成的缔合物逐步增加的过程.根据Gouterman的四轨道模型,21当锌卟啉的中心离子Zn(II)与L-ValOMe发生相互作用时,客体分子的电荷通过锌离子向卟啉环转移,形成更大的π电子共轭体系,同时电子占据轨道a2u(π)的能量提高,因此a2u(π)−eg(π*)跃迁的能级差减小,激发能降低,跃迁吸收谱带明显向长波方向移动,即图中555、590 nm处的谱带分别移向561、599 nm处,即发生红移.3.1 手性糖基锌卟啉对氨基酸甲酯类客体的识别研究3.1.1 热力学结果根据2.3节中的式(3),确定了该主客体体系识别反应的化学计量比为1:1.各种Zn-A 的阻转异构体及Zn-B与L-、D-氨基酸甲酯类客体识别反应的热力学数据见表1.表1中各识别体系的缔合常数只代表性的给出了10°C下的数据,热力学参数ΔrH⊖m、ΔrS⊖m根据10、17、23及30 °C四个温度下的缔合常数计算得到,相关系数r的范围为0.985<r<0.998.从表1数据可知,ΔrH⊖m<0,说明该识别反应为放热反应,温度增加不利于反应的进行,缔合常数降低.而识别反应的ΔrS⊖m<0则说明主客体的缔合使体系的熵减小,混乱度降低.相对于卟啉环周边只含有一个糖基取代基的主体配合物Zn-B而言,Zn-A的各异构体由于在各自卟啉环周边均含有四个糖基取代基,所以其空间位阻远大于Zn-B,因此Zn-A、Zn-B与手性氨基酸甲酯的缔合常数顺序为K⊖(Zn-A)<K⊖(Zn-B).主体 Zn-A 的各阻转异构体αααβ-Zn-A、αβαβ-Zn-A和ααββ-Zn-A对氨基酸甲酯的缔合常数顺序主要受控于空间位阻效应和电子效应.22如客体PheOMe与Zn-A的各阻转异构体缔合时,主、客体的空间位阻均较大,因此Zn-A 各阻转异构体与PheOMe的缔合能力最弱.对于脂肪族氨基酸酯客体,LeuOMe的烷基链长大于ValOMe和ThrOMe,供电子能力最强,缔合常数就最大;客体ValOMe与ThrOMe相比,由于两者的电子效应ValOMe>ThrOMe,而空间效应相差不大,所以在不同温度下,各阻转异构体的Zn-A与氨基酸甲酯的缔合常数间的关系为K⊖(LeuOMe)>K⊖(ValOMe)>K⊖(ThrOMe)>K⊖(PheOMe).主体Zn-A的各阻转异构体与同一客体的缔合常数顺序为 K⊖(ααββ-Zn-A)>K⊖(αβαβ-Zn-A)>K⊖(αααβ-Zn-A),显然是主体的空间效应起了主导作用,因为各阻转异构体的Zn-A空间位阻顺序为:αααβ-Zn-A>αβαβ-Zn-A>ααββ-Zn-A.当客体与卟啉环中心的锌离子接近时,所需克服的位阻越大,缔合常数就越小.L型和D型各氨基酸甲酯客体与Zn-B的缔合常数顺序表现为K⊖(PheOMe)>K⊖(LeuOMe)>K⊖(ValOMe)>K⊖(ThrOMe).当PheOMe与Zn-B缔合时,除了PheOMe中的氮原子与主体卟啉中心的锌离子配位作用外,还有PheOMe中的苯环与Zn-B的共轭大π体系间产生的π−π相互作用,此时的静电作用大于客体进攻主体时所需克服的空间位阻,因此PheOMe与Zn-B的结合能力最强.Zn-B与其它三类氨基酸甲酯的缔合常数,由于受电子效应和空间效应的影响,呈现出与Zn-A-氨基酸甲酯体系相同的规律,即K⊖(LeuOMe)>K⊖(ValOMe)>K⊖(ThrOMe).表1 主体Zn-A、Zn-B与L/D型氨基酸甲酯类客体识别反应的热力学数据Table 1 Thermodynamic data for the recognition reactions of Zn-A,Zn-B,and L/D-amino acid methyl estersUnits of ΔrHm⊖ and ΔrSm⊖ are kJ·mol−1and J·mol−1·K−1.The data of K⊖ are measured at 283.15 K.Host αβαβ-Zn-Aααββ-Zn-A αααβ-Zn-A Zn-B DatumK⊖−ΔrHm⊖−ΔrSm⊖K⊖−ΔrHm⊖−ΔrSm⊖K⊖−ΔrHm⊖−ΔrSm⊖K⊖−ΔrHm⊖−ΔrSm⊖LeuOMe L 100.7 24.8 48.9 1206.4 20.2 12.5 72.6 15.9 20.5 8833.0 31.7 36.1 D 93.6 25.1 50.2 363.3 19.6 20.1 71.3 20.3 36.2 8190.2 31.9 37.9 ValOMe L 93.9 22.7 42.2 944.2 21.1 17.5 63.0 17.6 27.5 7566.5 38.2 60.6 D 72.4 24.3 50.1 273.8 30.8 62.3 60.8 17.2 26.5 6280.1 28.8 29.5 ThrOMe L 82.9 22.6 42.9 920.8 32.0 55.8 57.0 14.6 17.9 3145.4 24.0 17.6 D 64.4 24.8 53.0 262.3 28.5 54.0 54.9 18.8 32.7 3091.0 38.1 67.2 PheOMe L 65.2 24.150.4 580.4 18.3 11.7 38.6 27.5 66.3 12021.2 26.3 14.7 D 53.1 29.2 69.9 174.6 17.6 19.0 38.4 33.4 87.4 11141.8 25.4 12.03.1.2 对映选择性对映选择性是手性主体对对映体客体选择性识别能力一个评判标准,3其定义为主体与一对对映体客体缔合常数的比值,即KL/KD或KD/KL,通常取两者之中大于1的数值.本文所研究的各手性主体锌卟啉对L型氨基酸甲酯的缔合常数均大于对D型氨基酸甲酯的缔合常数.其中,主体ααββ-Zn-A对L型氨基酸甲酯的缔合常数比对D型氨基酸甲酯的缔合常数有明显的差异(见表2),如对ValOMe的对映选择性KL/KD 值为4.75,说明ααββ-Zn-A对L型氨基酸甲酯有较好的选择性识别.图3为30 °C 时ααββ-Zn-A对各L-、D-氨基酸甲酯选择性识别的示意图.3.1.3 手性糖基卟啉与手性氨基酸甲酯识别体系的CD光谱手性糖基卟啉与手性氨基酸甲酯识别体系的典型的CD光谱如图4所示.图4是在相同浓度的主体αβαβ-Zn-A中分别加入等量的D/L-ValOMe所得的CD光谱.从图中可以看出,当加入D-ValOMe后,体系在418 nm处出现负的Cotton效应;而加入L-ValOMe后,在425 nm处出现正的Cotton效应,这是由于氨基酸甲酯上羰基的过渡态偶极与卟啉环的过渡态偶极(π−π*跃迁)之间的耦合作用所致.23卟啉环与氨基酸甲酯羰基这两个生色团在过渡态的能量和性质以及手性等方面的差异,导致生色基团之间的耦合作用不同,得到的CD光谱就不同.24同一对氨基酸甲酯具有相反的手性,极化方向相反,得到的CD光谱表现出较好的对称性.因此,主体αβαβ-Zn-A与L-ValOMe缔合后,主体原有的空间构象没有发生相应的变化;而主体αβαβ-Zn-A与客体D-ValOMe缔合后,主体分子原有的空间构象发生了相应的变化.表2 主体αβαβ-Zn-A与L/D-氨基酸甲酯客体识别反应的缔合常数Table 2Binding constants for the recognition reactions of αβαβ-Zn-Aand L/D-amino acid methyl estersUnits ofKLandKDare mol−1·dm3.T/°C 10 17 23 30 LeuOMe ValOMe ThrOMe PheOMe KL KD KL KD KL KD KL KD 1206.4 964.0 874.3 668.6 363.3 293.2 266.7 205.2 944.2 764.1 653.6 515.7 273.8 209.6 169.8 121.7 920.8 745.9 526.3 386.6 262.3 201.2 165.2 108.1 580.4 495.3 406.4 352.0 174.6 159.1 122.6 110.2图3 30°C时主体αβαβ-Zn-A对各种L/D-氨基酸甲酯的缔合常数Fig.3 Binding constants of αβαβ-Zn-Ato different L/D-ami no acid methyl esters at 30°C 图4 主体αβαβ-Zn-A与L/D-ValOMe识别体系的CD谱图Fig.4 CD spectra of host αβαβ-Zn-Aand L/D-ValOMe3.2 糖基锌卟啉对咪唑类客体的缔合反应研究3.2.1 热力学结果实验结果表明,主体Zn-A及Zn-B与咪唑(Im)、2-甲基咪唑(2-MeIm)、N-甲基咪唑(N-MeIm)及 2-乙基-4-甲基咪唑(2-Et-4-MeIm)的缔合反应的化学计量比为1:1.主客体体系的热力学数据列于表3,表中只代表性的给出了10°C下的缔合常数.表3中ΔrH⊖m,ΔrS⊖m均为负值说明该反应为放热、熵减小过程.温度降低,体系的缔合常数K⊖增大.熵减小,体系的混乱度降低.分析数据可知,主体Zn-A,Zn-B与咪唑类客体发生的缔合反应,受电子效应和空间位阻的影响,其缔合常数顺序为K⊖(Im)>K⊖(2-MeIm)>K⊖(NMeIm)>K⊖(2-Et-4-MeIm).Im 和 2-MeIm 相比较,2-MeIm邻位甲基的供电子作用使其电子效应较高,与主体的缔合能力较强.而咪唑环上同一位置上的取代基团体积越大,主客体缔合时的空间阻碍就越大,排斥作用就越大,25即Im的空间位阻小于2-MeIm.但由于主体本身也具有较大的取代基团使得主客体缔合时空间位阻效应大于电子效应的影响,故缔合常数顺序为K⊖(Im)>K⊖(2-MeIm);对于2-MeIm和N-MeIm,两者的电子效应2-MeIm>N-MeIm,而空间位阻相差不大,故K⊖(2-MeIm)>K⊖(N-MeIm);而2-Et-4-MeIm的空间位阻效应远大于其他客体,因此其缔合常数最小.由于Zn-A具有比Zn-B大得多的空间位阻效应,因此Zn-B与咪唑类客体的缔合常数较高,即:K⊖(Zn-B)>K⊖(Zn-A).Zn-A的各阻转异构体与同一客体反应的缔合常数顺序为:K⊖(ααββ-Zn-A)>K⊖(αβαβ-Zn-A)>K⊖(αααβ-Zn-A).这与各阻转异构体的Zn-A与手性氨基酸甲酯缔合体系的缔合常数顺序是一致的.表3 主体Zn-A、Zn-B与咪唑类客体体系的热力学数据Table 3 Thermodynamic data for the reactionsof Zn-A,Zn-B,and imidazolesUnits of K⊖is dimens ionless;ris the linear correlation coefficient.Host αβαβ-Zn-A r ααββ-Zn-A αααβ-Zn-A Zn-B Guest Im 2-MeIm N-MeIm 2-Et-4-MeIm Im 2-MeIm N-MeIm 2-Et-4-MeIm Im 2-MeIm N-MeIm 2-Et-4-MeIm Im 2-MeIm N-MeIm 2-Et-4-MeIm 10−3K⊖1.36 0.626 0.31 0.26 2.58 2.15 1.02 0.69 0.74 0.43 0.29 0.22 71.83 15.93 11.27 5.34−ΔrHm⊖(kJ·mol−1)20.4 19.0 23.2 18.7 30.3 20.6 27.2 27.0 21.9 26.7 20.7 32.9 57.6 18.9 32.036.9−ΔrSm⊖(J·K−1·mol−1)12.1 13.5 34.1 20.0 41.4 8.8 38.2 40.6 22.5 43.9 25.9 71.4 109.8 13.8 35.9 59.4 0.998 0.993 0.978 0.971 0.952 0.976 0.994 0.994 0.993 0.964 0.984 0.990 0.974 0.963 0.950 0.9483.2.2 手性糖基卟啉与咪唑类客体缔合体系的CD光谱图5为主体αβαβ-Zn-A和αααβ-Zn-A分别与咪唑体系的CD谱图及相应紫外可见谱图的变化.从图5(A)的CD谱图可以看出,主体αβαβ-Zn-A在419 nm处出现正的Cotton 效应,在425 nm处出现负的Cotton效应.对应所给出的紫外光谱图,主体αβαβ-Zn-A在420 nm处出现最大吸收峰.逐步增加体系中咪唑的浓度时,体系的正、负Cotton效应峰不断向长波方向移动,并且正Cotton效应的信号强度逐渐减弱,负Cotton效应信号逐渐增强,最后分别在423、430 nm处呈现出一对正、负Cotton效应峰.参照对应的可见光谱可以看出,随着咪唑浓度的增加,体系的最大吸收峰发生了红移,在427 nm处出现新的吸收峰.当加入的咪唑为主体αβαβ-Zn-A 的4000倍时,体系在427 nm处的吸收峰强度不再发生变化,说明主体全部转化为缔合物.因此,CD谱图中423、430 nm处呈现的一对正、负Cotton效应峰为所形成缔合物的CD信号.这也说明咪唑虽为非手性分子,但其与手性主体结合后,也可对主体的构象产生影响.图5 不同浓度的Im与主体αβαβ-Zn-A体系(A,Aʹ)、αααβ-Zn-A体系(B,Bʹ)的CD(A,B)及相应的可见(Aʹ,Bʹ)光谱图Fig.5 CD(A,B)and Vis(Aʹ,Bʹ)spectra of host αβαβ-Zn-A(A,Aʹ)and αααβ-Zn-A(B,Bʹ)with different concentrations of ImcH=2.0×10−5mol·dm−3;102cIm/(mol·dm−3):(a)0,(b)0.4,(c)2.0,(d)4.0,(e)8. 0从图5(B)的CD谱图可以看出,主体αααβ-Zn-A只在421 nm处出现正的Cotton 效应.当逐步增加客体咪唑浓度时,体系的Cotton效应峰发生红移,在427 nm处出现新的正Cotton效应,且强度减弱.参照对应的可见光谱可以看出,咪唑浓度的增加使得体系的最大吸收峰发生了红移,当加入的咪唑浓度为主体αααβ-Zn-A的4000倍时,体系在427 nm处的新的吸收峰强度不再发生变化,表明主客体全部反应生成缔合物.因此,CD谱图中427 nm处呈现的正Cotton效应为所形成的缔合物的CD 信号.4 结论以四种糖基取代的锌卟啉化合物主体对氨基酸甲酯的手性识别性能的研究表明,四种糖基取代的锌卟啉化合物对L-型氨基酸甲酯的缔合常数均高于D型.其中ααββ-Zn-A对不同构型的氨基酸甲酯缔合常数差异最大,对映体选择性KL/KD最高可达4.75.以咪唑类分子为探针所研究的非手性分子对糖基取代的锌卟啉化合物构象的影响发现,非手性分子与手性主体结合后也可对主体的构象产生影响. References(1) Berzin,B.D.Coordination Compounds of Porphyrins and Phthalocyanines;Wiley:New York,1981;p 4.(2)Mizutani,T.;Ema,T.;Yoshida,T.;Kuroda,Y.;Ogoshi,H.Inorg.Chem.1993,32(10),2 072.doi:10.1021/ic00062a032(3)Mizutani,T.;Ema,T.;Tomita,T.;Kuroda,Y.;Ogoshi,H.J.Am.Chem.Soc.1994,116(1 0),4240.doi:10.1021/ja00089a013(4)Collman,J.P.;Rapta,M.;Bröring,M.;Raptova,L.;Schwenninger,R.;Boitrel,B.;Fu,L.; L'Her,M.J.Am.Chem.Soc.1999,121(6),1387.doi:10.1021/ja983351a(5) Liu,Y.;Li,B.;Wada,T.;Inoue,Y.Tetrahedron2001,57(33),7153.doi:10.1016/S0040-4020(01)00671-8(6)Mizuno,Y.;Aida,T.;Yamaguchi,K.J.Am.Chem.Soc.2000,122(22),5278.doi:10.10 21/ja000052o(7)Collman,J.P.;Gagne,R.R.;Reed,C.;Halbert,T.R.;Lang,G.;Robinson,W.T.J.Am.Che m.Soc.1975,97(6),1427.doi:10.1021/ja00839a026(8)Laville,I.;Pigaglio,S.;Blais,J.C.;Doz,F.;Loock,B.;Maillard,P.;Grierson,D.S.;Blais,J.J. Med.Chem.2006,49(8),2558.(9)Wang,C.Z.;Zhu,Z.A.;Li,Y.;Chen,Y.T.;Wen,X.;Miao,F.M.;Chan,W.L.;Chan,A.S.C. New J.Chem.2001,25(6),801.doi:10.1039/b100942g(10) Maillard,P.;Guerquin-Kern,J.L.;Momenteau,M.TetrahedronLett.1991,32(37),4901.doi:10.1016/S0040-4039(00)93491-9(11) Achelle,S.;Couleaud,P.;Baldeck,P.;Teulade-Fichou,M.P.;Maillard,.Chem.2011,2011(7),1271.doi:10.1002/ejoc.v 2011.7(12) Li,C.;Wong,W.T.Tetrahedron Lett.2002,43(17),3217.doi:10.1016/S0040-4039(02)00497-5(13) Perrin,D.D.;Armarego,W.L.F.;Perrin,D.R.Purification of Laboratory Chemicals,2nd ed.;Industry Press:Beijing,1987;p 126;translated byShi,Y.[Perrin,D.D.;Armarego,W.L.F.;Perrin,D.R.实验室化学药品的提纯方法,第二版.时雨,译.北京:化学工业出版社,1987:126.](14) Maillard,P.;Guerquin-Kern,J.L.;Huel,C.;Momenteau,M.J.Am.Chem.Soc.1993,58(10),2774.(15)Maillard,P.;Vilain,S.;Huel,C.;Momenteau,M.J.Am.Chem.Soc.1994,59(10),2887.(16) (a)Oulmi,D.;Maillard,P.;Guerquin-Kern,J.L.;Huel,C.;Momenteau,M.J.Am.Chem.Soc.1995,60(6),1554.(b)Zhang,X.H.;Jiao,Z.;Yan,W.W.;Ruan,W.J.;Zhu,Z.A.Acta Phys.-Chim.Sin.2010,26(3),701. [张晓红,矫志,闫伟伟,阮文娟,朱志昂.物理化学学报,2010,26(3),701.]doi:10.3866/PKU.WHXB20100306(17)Tomé,J.P.C.;Neves,M.G.P.M.S.;Tomé,A.C.;Cavaleiro,J.A.S.;Mendonca,A.F.;Pegado,I.N.;Duarte,R.;Valdeira,M.L.Bioorg.Med.Chem.2005,13(12),3878.doi:10.1 016/j.bmc.2005.04.015(18) Liang,Q.F.;Liu,J.J.;Chen,J.TetrahedronLett.2011,52(31),3987.doi:10.1016/j.tetlet.2011.05.081(19)Zhou,Y.;Zhao,M.;Wu,Y.;Li,C.;Wu,J.;Zheng,M.;Peng,L.;Peng,S.Bioorg.Med.Che m.2010,18(6),2165.doi:10.1016/j.bmc.2010.01.075(20) Ruan,W.J.;Liu,T.;Zhu,Z.A.Acta.Chim.Sin.2003,61,1000.[阮文娟,刘涛,朱志昂.化学学报,2003,61,1000.](21)(a)Gouterman,M.J.Am.Chem.Soc.1959,30(5),1139.(b)Nappa,M.;Valentine,J.S. J.Am.Chem.Soc.1978,100(16),5075.(22) Wang,S.J.;Zang,N.;Ruan,W.J.;Zhu,Z.A.Acta Phys.-Chim.Sin.2008,24(3),507.[王树军,臧娜,阮文娟,朱志昂.物理化学学报,2008,24(3),507.]doi:10.3866/PKU.WHXB20080328(23) Ogoshi,H.;Mizutani,T.AccountsChem.Res.1998,31(2),81.doi:10.1021/ar9603165(24) Zhang,X.H.;Guo,H.R.;Jiao,Z.;Yan,W.W.;Ruan,W.J.;Zhu,Z.A.Acta Phys.-Chim.Sin.2011,27,774. [张晓红,郭洪瑞,矫志,闫伟伟,阮文娟,朱志昂.物理化学学报,2011,27,774.]doi:10.3866/PKU.WHXB20110432(25) Wang,S.J.;Luo,D.B.;Ruan,W.J.;Zhu,Z.A.;Ma,Y.Acta Phys.-Chim.Sin.2005,21(8),834. [王树军,罗代兵,阮文娟,朱志昂,马毅.物理化学学报,2005,21(8),834.]doi:10.3866/PKU.WHXB20050803。

一种手性二级胺类化合物的直接合成方法[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911110525.X(22)申请日 2019.11.14(71)申请人 西北农林科技大学地址 712100 陕西省西安市杨凌示范区邰城路3号(72)发明人 常明欣 郭浩东 吴子通 (74)专利代理机构 西安智大知识产权代理事务所 61215代理人 段俊涛(51)Int.Cl.C07C 209/60(2006.01)C07C 211/30(2006.01)C07C 211/29(2006.01)C07D 307/52(2006.01)C07C 211/35(2006.01)C07C 217/58(2006.01)C07C 213/02(2006.01)(54)发明名称一种手性二级胺类化合物的直接合成方法(57)摘要本发明涉及一种直接合成手性二级胺类化合物的方法。

本发明基于酮类化合物和烷基胺在手性催化剂催化下加氢发生不对称还原胺化的方法制备手性胺类化合物。

利用本发明的合成方法,可以一步高效获得胺类化合物,同时产物的对映选择性可以达到95%。

本发明提供的合成方法很好地解决了手性胺化合物的合成难题,同时相应原料非常廉价,具有很高的工业应用潜力。

权利要求书2页 说明书7页CN 110862324 A 2020.03.06C N 110862324A1.一种手性二级胺类化合物的直接合成方法,其特征在于:所述方法的反应式为:其中:Ir表示金属铱的盐;L表示手性亚磷酰胺配体;Additives表示添加剂;Solvent表示反应溶剂;Ar表示芳香基团;R1表示烷基、三氟甲基或烃基;R2表示烃基或含杂原子的烃基。

2.根据权利要求1所述的一种手性二级胺类化合物的直接合成方法,其特征在于:所述金属铱的盐,为(1,5-环辛二烯)二氯化铱(I)二聚体、氯二(环辛烯)铱(I)二聚体、1,5-环辛二烯双(甲基联苯基磷化氢)铱(I)六氟化磷盐、甲氧基(环辛二烯)铱(I)二聚体、双(1,5-环辛二烯)铱(I)六氟化锑盐、双(1,5-环辛二烯)铱(I)四氟硼酸盐或双1,5-环辛二烯铱(I)四(3,5-二(三氟甲基)苯基)硼酸盐。

圆二色谱在糖类化合物结构研究中的应用

天然产物研究与开发 2004 Vo1.16 No.1NATURAL PRODUCT RESEARCH AND DEV ELOPMEN T 收稿日期:2003202221 修回日期:2003204204圆二色谱在糖类化合物结构研究中的应用段金友 方积年3(中国科学院上海生命研究院上海药物研究所 上海 200031)摘 要 本文综述了糖类化合物的圆二色谱(CD )的特点以及CD 在糖类化合物结构研究方面的应用状况。

关键词 圆二色谱;碳水化合物;综述1 前言一束平面偏振光可以看成是相同频率和振幅的左、右圆偏振光的迭加,当这两束偏振光通过光活性介质时,如果它们的波长在该光活性的生色团的吸收范围内,由于光吸收的不同,透射后的两束光的振幅有不同的减少,这样透射光的迭加就就形成了一个椭圆偏振,这种现象称为圆二色性,通过记录不同波长处所对应的椭圆率就得到圆二色谱(CD )。

第一台CD 光谱仪应用的报道始于1965年[1],Holzwarth 和Doty 记录了一α2螺旋多肽的圆二色谱图,而今CD 已成为糖类、多肽、蛋白质、核酸等化合物结构分析中的一种常规手段。

化合物的圆二色谱行为通常用椭圆率θ来表征,而文献中常以摩尔椭圆率[θ]出现。

与蛋白质相比,糖类化合物的CD 具有不同的特点[2,3]:(1)生色基的种类、空间取向及连接方式的多样性决定了糖类化合物结构的复杂性,这使得CD 的数据处理更为繁琐;(2)多糖的空间构象,不能以简单的术语如α2螺旋,β2折叠来描述。

在溶液状态下,多糖常以无序卷曲形式存在,它们要么伸展或折迭。

当然,有时也会存在螺旋结构,但是在轴向上,单位长度上所含残基的数目差别较大。

尽管如此,现在从糖类化合物CD 的形状和强度,仍可以了解到寡糖(或多糖)的一级结构和空间构象等方面的结构信息,甚至可以作为糖类化合物结构变化的一种检测手段。

2 糖类化合物的圆二色谱测定的实验方法[3~9] 200nm 波长以下的圆二色谱,通过真空CD 仪来记录,称为真空圆二色谱(Vaccum CD )。

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www.elsevier.nl/locate/icaInorganica Chimica Acta300–302(2000)243–249Induced circular dichroism active complexes of syntheticgadolinium(III)porphyrinates with chiral amino acids Hitoshi Tamiaki a,*,Natsushi Matsumoto a,Satomi Unno a,Satoshi Shinoda b,Hiroshi Tsukube ba Department of Bioscience and Biotechnology,Faculty of Science and Engineering,Ritsumeikan Uni6ersity,Kusatsu,Shiga525-8577,Japanb Department of Chemistry,Graduate School of Science,Osaka City Uni6ersity,Sugimoto,Sumiyoshi-ku,Osaka558-8585,JapanReceived2September1999;accepted22October1999AbstractSynthetic gadolinium(III)meso-tetrakis(3,5-di-tert-butylphenyl)porphyrinates extracted zwitterionic L-phenylglycine from an aqueous solution to give a1:1complex in benzene through synergistic binding of both amino and carboxylic groups of the amino acids.The resulting highly coordinated complex afforded intense circular dichroism(CD)bands of reversed S-shape type at the Soret region(400–450nm).In the case of D-phenylglycine,a complete mirror image of the CD spectrum was recorded after extraction.While the intensity of the induced CD peak was affected by the nature of the organic solvent,meso-aryl substituent and C a-residue,its sign was well related to the stereochemistry of the bound amino acid.A combination of biphasic extraction and CD spectrometry provides a promising method for determination of the absolute configuration of unprotected a-amino acids.©2000Elsevier Science S.A.All rights reserved.Keywords:Extraction;Gadolinium complexes;Porphyrinate complexes;Amino acid1.IntroductionRecognition of naturally occurring a-amino acids in unprotected forms is an important subject from the aspects of coordination,analytical,biological,organic and physical chemistry.Because the amino acids are very soluble in water as the zwitterionic species but hardly soluble in less polar organic solvents,their ex-traction with synthetic receptor into the organic solvent is a very difficult task.Several sophisticated receptors are available for this purpose[1]:Aoyama et al.re-ported that a synthetic rhodium(III)porphyrinate pos-sessing2-hydroxy-1-naphthyl groups extracted amino acids from the aqueous solution to give a1:1complex in chloroform[2].We also found that lanthanide(III) tris(fluorinated b-diketonates)bound the unprotected amino acids via formation of highly coordinated com-plexes[3].Chirality sensing of the amino acids is also important but more difficult,usually requiring derivatization with suitable chromophores through covalent bonds.Dillon and Nakanishi reported that praseodymium(III)tris-(dipivalomethanate)was a useful sensor of chiral1,2-di-ols;when mixed with chiral diol in dry organic solvent, the resulting complex gave the induced CD peaks[4]. We recently found that several lanthanide(III) tris(fluorinated b-diketonates)formed stable complexes with chiral unprotected amino alcohols and amino acids and offered intense induced CD signals even in a water-saturated dichloromethane[3,5].Interestingly, the signs of the observed CD peaks were dependent on the configurations of the bound amino acids.Therefore, the lanthanide complexes have potential as effective receptors for unprotected amino acids if they are struc-turally optimized.Here we report that synthetic gadolinium(III)por-phyrinate(Fig.1)[6]binds various zwitterionic amino acids at the interface of a biphasic system of organic solvent–water and extracts them into the organic solu-tion to form CD active1:1complexes.The gadolinium*Corresponding author.Tel.:+81-77-5612765;fax:+81-77-5612659.E-mail address:tamiaki@se.ritsumei.ac.jp(H.Tamiaki)0020-1693/00/$-see front matter©2000Elsevier Science S.A.All rights reserved. PII:S0020-1693(99)00536-8H.Tamiaki et al./Inorganica Chimica Acta300–302(2000)243–249 244Fig.1.5,10,15,20-Tetrakis(3,5-di-tert-butylphenyl)porphyrinates.at room temperature for3h.After removal of CH2Cl2, the residue was washed with ether.The ethereal solu-tion(filtrate)was evaporated and purified withflash silica gel column chromatography(CH2Cl2)to give Ar CHO(\93%).3,5-Dimethylbenzaldehyde:color-less liquid;1H NMR(CDCl3)l9.94(1H,s,CHO),7.48 (2H,s,2,6-H),7.26(1H,s,4-H),2.38(6H,s,3,5-CH3). 3,5-Dibromobenzaldehyde:white crystal;1H NMR (CDCl3)l9.89(1H,s,CHO),7.92(2H,d,J=1.5Hz, 2,6-H),7.89(1H,t,J=1.5Hz,4-H).2.2.Synthesis of tetraarylporphyrinAlthough mesitylporphyrin was afforded according to Lindsey’s procedure[9],other porphyrins were pre-pared by slight modification of Adler’s method[10]as follows.To a refluxing propionoic acid(25ml)solution of commercially available or synthetic Ar CHO(5 mmol),pyrrole(5mmol)was added dropwise with vigorous stirring.The reaction mixture was refluxed for 1h and concentrated in vacuo.The residue was washed with CH3OH to give a crude product.Alumina column chromatography(CH2Cl2and AcOEt)and recrystal-lization(from CH3OH)afforded a pure tetraarylpor-phyrin as dark purple powder;m.p.\300°C.In the case of Ar=C6F5,undesired chlorine could not be separated through the above alumina column. After zinc metallation of the crude product (Zn(OAc)2·2H2O/CH3OH CH2Cl2),zinc chlorinate was first removed by the alumina column(hexane/ toluene=1/1)and then zinc porphyrinate was eluted (toluene/CH2Cl2=1/1).Demetallation(conc.HCl/ CH2Cl2)gave the corresponding chlorine-free porphyrin.2.3.Synthesis of gadolinium tetraarylporphyrinate According to the reported procedure[11],gadolinium porphyrinates were prepared.A1,2,4-trichlorobenzene (10ml;150ml in the case of Ar=ortho-substituted-phenyl)solution of metal-free porphyrin(50m mol)and gadolinium acetylacetonate hydrate(90mg,Strem)was refluxed with stirring under N2.After70–80%disap-pearance of the visible Q y-peaks of metal-free por-phyrin,the solvent was evaporated in vacuo.The residue was purified with alumina column chromatogra-phy(toluene acetone DMSO as eluants).The frac-tions of DMSO/H2O=1/0–8/2gave the desired gadolinium complex.The combined elutions were treated with acid-free CHCl3(CH2Cl2/Et2O=1/1in the case of Ar=C6F5)and washed with H2O several times. After evaporation,the residue was precipitated from H2O to give a pure gadolinium porphyrinate as dark purple powder;m.p.\300°C.porphyrinates gave intense CD signals at the Soret region after extraction of various chiral amino acids. Compared with CD spectra of amino acids themselves in the aqueous solutions,amplification of the CD inten-sity and red-shift of the peak from UV to visible region were observed.The effects of structures of porphyrinate ligands and the natures of solvents on the CD active complexation with amino acids are described below[7].2.ExperimentalAll of the apparatus used was described in our previous report[8].HPLC was performed with a chiral-phase column(SUMICHIRAL OA-6100,4.6 ×250 mm,Sumika Chemical Analysis Service,2mM CuSO4 in H2O/CH3CN=95/5, 1.0ml min−1).Solvents for visible and CD spectra were purchased from Nacalai Tesque(Grade for UV-spectroscopy).2.1.Synthesis of Ar–CH2OH and Ar–CHOTo an ice-chilled THF(5ml)solution of Ar COOH (5mmol,Ar=3,5-(CH3)2 C6H3 or3,5-Br2 C6H3 ) under N2was slowly added a1M THF(20ml) solution of BH3.The reaction mixture was stirred at room temperature for3h and cooled to0°C,aqueous THF(1/1)was added and the mixture was saturated with solid K2CO3.The aqueous phase was extracted with ether and the combined organic phases were con-centrated in vacuo to give Ar CH2OH(\95%).3,5-Dimethylbenzyl alcohol:colorless liquid;1H NMR (CDCl3)l6.98(2H,s,2,6-H),6.95(1H,s,4-H),4.58 (2H,s,1-CH2),2.34(6H,s,3,5-CH3).3,5-Dibromoben-zyl alcohol:white crystal;1H NMR(CDCl3)l7.58 (1H,s,4-H),7.45(2H,s,2,6-H),4.67(2H,s,1-CH2).A CH2Cl2(70ml)solution of Ar CH2OH(1mmol) and pyridinium chlorochromate(1.5mmol)was stirredH.Tamiaki et al./Inorganica Chimica Acta300–302(2000)243–2492452.4.Spectral data of porphyrins and their gadoliniumcomplexes5,10,15,20-Tetrakis(3,5-di-tert-butylphenyl)porphyrin(3):[12]20%yield;Vis(CH2Cl2)u max420(m,626000),516(2300),552(12500),591(6900),647nm(7500);(benzene)u max421(rel.1.000),516(0.040),560(0.023),590(0.013),650nm(0.015);IR(KBr)1593,1475cm−1;1H NMR(CDCl3)l8.90(8H,s,b-H),8.08(8H,d,J=1.5Hz,2,6-H),7.78(4H,t,J=1.5Hz,4-H),1.52(72H,s,3,5-(CH3)3),−2.67(2H,s,NH).MS(FAB)Found:m/z1063.Calc.for C76H95N4:MH+,1063.5,10,15,20-Tetrakis(3,5-dimethylphenyl)porphyrin:22%yield;Vis(CH2Cl2)u max419(rel. 1.000),515(0.036),551(0.015),591(0.010),647nm(0.010);IR(KBr)1601,1473cm−1;1H NMR(CDCl3)l8.86(8H,s,b-H),7.83(8H,s,2,6-H),7.40(4H,s,4-H),2.60(24H,s,3,5-CH3),−2.80(2H,s,NH).MS(FAB)Found:m/z727.Calc.for C52H47N4:MH+,727.5,10,15,20-Tetrakis(3,5-dimethoxyphenyl)porphyrin:17%yield;Vis(CH2Cl2)u max420(rel. 1.000),514(0.041),549(0.0095),589(0.012),645nm(0.0072);IR(KBr)1601,1458,1420cm−1;1H NMR(CDCl3)l8.92(8H,s,b-H),7.39(8H,s,2,6-H),6.89(4H,s,4-H),3.95(24H,s,3,5-OCH3),−2.85(2H,s,NH).MS(FAB)Found:m/z855.Calc.for C52H47N4O8:MH+,855.5,10,15,20-Tetrakis(3,5-difluorophenyl)porphyrin:9%yield;Vis(CH2Cl2)u max415(rel.1.000),511(0.047),544(0.0094),587(0.013),646nm(0.0058);IR(KBr)1622,1589,1429cm−1;1H NMR(CDCl3)l8.90(8H,s,b-H),7.76(8H,dd,1,3J HF=7,1,4J HH=2Hz,2,6-H), 7.31(4H,tt,1,3J HF=9,1,4J HH=2Hz,4-H),−2.97 (2H,s,NH).MS(FAB)Found:m/z759.Calc.forC44H23F8N4:MH+,759.5,10,15,20-Tetrakis(3,5-dichlorophenyl)porphyrin:11%yield;Vis(CH2Cl2)u max418(rel. 1.000),513(0.044),547(0.011),589(0.013),645nm(0.006);IR(KBr)1585,1558,1408cm−1;1H NMR(CDCl3)l8.89(8H,s,b-H),8.11(8H,d,J=2Hz,2,6-H),7.84(4H,t,J=2Hz,4-H),−2.8(2H,s,NH).MS(FAB)Found:m/z890.Calc.for C44H2335Cl637Cl2N4:MH+,890.5,10,15,20-Tetrakis(3,5-dibromophenyl)porphyrin:17%yield;Vis(CH2Cl2)u max419(rel. 1.000),514(0.045),548(0.013),589(0.014),645nm(0.006);IR(KBr)1578,1545,1400cm−1;1H NMR(CDCl3)l8.89(8H,s,b-H),8.31(8H,d,J=1.5Hz,2,6-H),8.15(4H,t,J=1.5Hz,4-H),−2.8(2H,s,NH).5,10,15,20-Tetrakis(3,4,5-trimethoxyphenyl)porphy-rin:13%yield;Vis(CH2Cl2)u max422(rel.1.000),515(0.043),552(0.018),590(0.014),648nm(0.013);IR(KBr)1582,1506,1464,1412cm−1;1H NMR(CDCl3) l8.96(8H,s,b-H),7.46(8H,s,2,6-H),4.18(12H,s, 4-OCH3),3.97(24H,s,3,5-OCH3),−2.78(2H,s,NH).MS(FAB)Found:m/z975.Calc.for C56H55N4O12:MH+,975.5,10,15,20-Tetrakis(2,4,6-trimethoxyphenyl)porphy-rin:6%yield;Vis(CH2Cl2)u max420(rel.1.000),514 (0.051),545(0.015),592(0.017),649nm(0.013);1H NMR(CDCl3)l8.70(8H,s,b-H),6.55(8H,s,3,5-H), 4.08(12H,s,4-OCH3),1.84(24H,s,2,6-OCH3),−2.8 (2H,s,NH).MS(FAB)Found:m/z975.Calc.for C56H55N4O12:MH+,975.5,10,15,20-Tetramesitylporphyrin:23%yield;Vis (CH2Cl2)u max417(rel.1.000),514(0.044),546(0.013), 591(0.013),646nm(0.008);1H NMR(CDCl3)l8.61 (8H,s,b-H),7.26(8H,s,3,5-H),2.61(12H,s,4-CH3), 1.84(24H,s,2,6-CH3),−2.50(2H,s,NH).MS(FAB) Found:m/z782.Calc.for C56H54N4:M+,782.5,10,15,20-Tetrakis(pentafluorophenyl)porphyrin:5% yield;Vis(CH2Cl2)u max411(rel.1.000),505(0.069), 583(0.024),638nm(0.005);1H NMR(CDCl3)l8.92 (8H,s,b-H),−2.93(2H,s,NH).MS(FAB)Found: m/z975.Calc.for C44H11F20N4:MH+,975. Gadolinium5,10,15,20-tetrakis(3,5-di-tert-butylphe-nyl)porphyrinate acetylacetonate(1):32%yield;Vis (CH2Cl2)u max420(rel. 1.000),556(0.045),595nm (0.019);(benzene)u max422(m580000),556(26000),594 nm(9900);IR(KBr)1591,1477cm−1.MS(FAB) Found:m/z1218.Calc.for C76H92N4158Gd:[M–acac]+, 1218.Anal.Found:C;70.89,H;7.40,N;3.90.Calc.for C76H92N4Gd·C5H7O2·(CH3)2SO·CH3OH:C;70.65,H;7.69,N;3.92.Zinc5,10,15,20-tetrakis(3,5-di-tert-butylphenyl)por-phyrinate(2):93%yield;Reddish pink powder(from CH2Cl2-hexane);Vis(CH2Cl2)u max422(rel.1.000),549 (0.040),587nm(0.013);IR(KBr)1593,1475cm−1;1H NMR(CDCl3)l9.00(8H,s,b-H),8.09(8H,d,J=1.5 Hz,2,6-H),7.78(4H,t,J=1.5Hz,4-H),1.52(72H,s, 3,5-(CH3)3).MS(FAB)Found:m/z1124.Calc.for C76H92N464Zn:M+,1124.Gadolinium5,10,15,20-tetrakis(3,5-dimethylphenyl)-porphyrinate acetylacetonate:32%yield;Vis(CH2Cl2) u max418(rel.1.000),553(0.047),590nm(0.013);IR(KBr)1601,1456cm−1.MS(FAB)Found:m/z882. Calc.for C52H44N4158Gd:[M–acac]+,882. Gadolinium5,10,15,20-tetrakis(3,5-dimethoxyphenyl)-porphyrinate acetylacetonate:32%yield;Vis(CH2Cl2) u max420(rel.1.000),553(0.051),591nm(0.009);IR (KBr)1601,1589,1456,1420cm−1.MS(FAB)Found: m/z1010.Calc.for C52H44N4O8158Gd:[M–acac]+, 1010.Gadolinium5,10,15,20-tetrakis(3,5-difluorophenyl)-porphyrinate acetylacetonate:64%yield;Vis(CH2Cl2) u max415(rel.1.000),551(0.047),588nm(0.007);IR (KBr)1618,1589,1429cm−1.MS(FAB)Found:m/z 914.Calc.for C44H20F8N4158Gd:[M–acac]+,914. Gadolinium5,10,15,20-tetrakis(3,5-dichlorophenyl)-porphyrinate acetylacetonate:65%yield;Vis(CH2Cl2) u max418(rel.1.000),553(0.051),590nm(0.007);IR (KBr)1583,1558,1408cm−1.MS(FAB)Found:m/z 1045.Calc.for C44H2035Cl637Cl2N4158Gd:[M–acac]+, 1045.H.Tamiaki et al./Inorganica Chimica Acta300–302(2000)243–249 246Gadolinium5,10,15,20-tetrakis(3,5-dibromophenyl)-porphyrinate acetylacetonate:24%yield;Vis(CH2Cl2) u max419(rel.1.000),553(0.050),590nm(0.009);IR (KBr)1578,1545,1400cm−1.Gadolinium5,10,15,20-tetrakis(3,4,5-trimethoxyphen-yl)porphyrinate acetylacetonate:48%yield;Vis(CH2Cl2)u max424(rel. 1.000),556(0.053),593nm(0.014);IR(KBr)1578,1506,1458,1406cm−1.MS(FAB)Found:m/z1130.Calc.for C56H52N4O12158Gd:[M–acac]+,1130.Gadolinium5,10,15,20-tetrakis(2,4,6-trimethoxyphen-yl)porphyrinate acetylacetonate:50%yield;Vis(CH2Cl2)u max423(rel. 1.000),552(0.052),588nm(0.003);IR(KBr)1607,1583,1456,1412cm−1.MS(FAB)Found:m/z1130.Calc.for C56H52N4O12158Gd:[M–acac]+,1130.Gadolinium5,10,15,20-tetramesitylporphyrinate ace-tylacetonate:37%yield;Vis(CH2Cl2)u max424(rel.1.000),554(0.049),590nm(0.009);IR(KBr)1601,1514cm−1.MS(FAB)Found:m/z938.Calc.forC56H52N4158Gd:[M–acac]+,938.Gadolinium5,10,15,20-tetrakis(pentafluorophenyl)-porphyrinate acetylacetonate:20%yield;Vis(CH2Cl2) u max413(rel.1.000),548(0.058),584nm(0.015);IR (KBr)1518,1499cm−1.MS(FAB)Found:m/z1130. Calc.for C44H8F20N4158Gd:[M–acac]+,1130.3.Results and discussionGadolinium(III)porphyrinate(1)was prepared from 5,10,15,20-tetrakis(3,5-di-tert-butylphenyl)porphyrin and gadolinium(III)tris(acetylacetonate)according to the reported procedure[11],and was soluble in benzene to give a clear red solution.To the benzene solution was added an aqueous solution of L-phenylglycine(L-Pgl)and the resulting biphasic solutions were stirred at room temperature for30min in the dark.The upper benzene phase was a red solution after the stirring but its visible absorption spectrum showed slight changes, while the lower aqueous phase was a colorless clear solution because of insolubility of porphyrin complex1. Compared with the benzene phase stirred with water (broken line of Fig.2a),the benzene phase stirred with the aqueous solution of L-Pgl gave slightly red-shifted peaks at the Soret and Q y-bands as well as a new band at438nm(solid line of Fig.2a).These changes are ascribed to a highly coordinated complexation of gadolinium porphyrinate(1)with L-Pgl.Moreover,the resulting complex gave intense CD peaks around430 nm and relatively weak CD peaks at the longer wave-lengths of Q-band(solid line of Fig.2b),while gadolin-ium porphyrinate(1)itself was CD silent.The reversed S-shaped band at the Soret region was induced by chirality of L-Pgl extracted from the aqueous solution to the benzene phase.When D-Pgl was used instead of the L-enantiomer,the same visible spectrum was ob-tained for the benzene phase as that with the L-isomer but the sign of the CD spectrum was completely re-versed(dotted line of Fig.2b):strong S-and weak reversed S-shaped bands at the Soret and Q-band re-gions,respectively.After stirring with an aqueous solu-tion of racemic D,L-Pgl,the benzene solution containing gadolinium porphyrinate(1)gave the same visible spectra but no CD peak as expected.When the benzene phase did not contain gadolinium porphyrinate(1),zwitterionic Pgl was not extracted. Gadolinium porphyrinate(1)complexed with Pgl at the biphasic interface and extracted the zwitterion from the aqueous phase into the benzene.The extracted amounts of amino acid were determined by HPLC analysis of the aqueous phase before and after extraction.Fig.3a shows that the extraction stopped when1equiv.of Pgl was bound to the gadolinium porphyrinate(1).The CD peaks at the Soret region grew with increase of the initial concentration of Pgl in water and the intensity finally reached a maximum value(Fig.3b).As shown in Fig.3,the two curves are similar.Since the visible band at438nm also changed in a similar fashion(data not shown),1:1complexation between gadolinium por-phyrinate(1)and Pgl was confirmed in the benzene phase.Fig. 2.Visible spectra(a)of gadolinium(III)porphyrinate(1)in benzene(40ml,1.5×10−5M)after shaking with an aqueous solu-tion(2.3ml)of L-phenylglycine(—,2.7×10−4M)or water(---). CD spectra(b)of1in benzene(40ml,1.5×10−5M)after shaking with an aqueous solution(2.3ml,2.7×10−4M)of L-phenylglycine (—)or D-phenylglycine(---).H.Tamiaki et al./Inorganica Chimica Acta300–302(2000)243–249247Fig. 3.Dependency(a)of extracted L-phenylglycine(L-Pgl)into benzene solution(40ml)of gadolinium(III)porphyrinate(1)(0.6 m mol)upon the initial amount of L-Pgl in aqueous solution(2.3ml). Dependency(b)of the induced CD intensity(436nm negative peak) of benzene solution(1,0.6m mol/40ml)upon the initial amount of L-Pgl in aqueous solution(2.3ml).The extraction process was affected by environmental factors(Table1).Among the examined solvents,2-methyl-tetrahydrofuran and ethyl acetate completely prevented the formation of the CD active complex 1·L-Pgl(entries10and11),because these solvents offered coordination with the gadolinium center.The aromatic solvents,benzene and toluene(entries1and2)provided about twice as intense CD bands of1·L-Pgl as the aliphatic solvents,cyclohexane,hexane and petroleum ether(entries6–8).When L-leucine(L-Leu)was em-ployed as a guest,the same tendency was observed for a series of solvents.No specific interaction between the phenyl group of L-Pgl and the aromatic solvent was confirmed in the complexation of1·L-Pgl,but the aro-matic solvents stabilized the highly coordinated complex-ation.In chlorinated methanes(entries3–5),bothWhen the benzene solution containing1:1complex between L-Pgl and gadolinium porphyrinate(1)was washed with water repeatedly,the induced CD and visible bands around the Soret region decreased inintensity andfinally disappeared,indicating that Pgl molecule was reversibly bound to1and moved to aqueous phase during the washing.What kinds of interactions were involved in the highly coordinated complexation?We carried out the following experiments to answer this question.After a benzene solution of zinc 5,10,15,20-tetrakis(3,5-di-tert-butylphenyl)porphyrinate (2)was agitated with an aqueous solution of L-Pgl,the benzene phase gave no CD peak.In the corresponding metal-free porphyrin3,the CD spectrum was alsoflat in the visible region.HPLC analyses of the aqueous solu-tions showed that neither zinc nor metal-free porphyrins 2and3could extract Pgl from the aqueous solution into the benzene.When(R)-1-phenethylammonium acetate was used as the aqueous solute,gadolinium porphyrinate (1)also gave no CD band at the Soret region.Since methylammonium(S)-2-phenylpropionate induced no CD peak,a bidentate Pgl apparently coordinates the gadolinium(III)center tightly to afford a CD active1:1 complex.Table1Induced CD intensity after extraction of L-phenylglycine(L-Pgl)and L-leucine(L-Leu)by gadolinium porphyrinate(1)aEntry−q(mdeg·cm−1)bSolventL-Pgl L-LeuC6H617370C6H5CH374268CH2Cl26336158594CHCl359CCl455963441cyclohexane3940hexane736petroleum ether847(C2H5)2O937292-CH3-tetrahydrofuran0100CH3COOC2H511a CD spectrum of the organic solution was measured after30min stirring of1in organic solvent(10ml,:1.5×10−5M)with L-amino acid in water(5ml,2.7×10−4M).b Ellipticity of the negative longer wavelength peak at the Soret region.H .Tamiaki et al ./Inorganica Chimica Acta 300–302(2000)243–249248Table 2Induced CD intensity after extraction of L -leucine (L -Leu)by gadolin-ium meso -tetrakis-arylporphyrinates aR 2Entry R 3R 1−D m (M −1cm −1)b1C(CH 3)3H H 95CH 3H H 612H 3OCH 3H 65H 4F H 44Cl H H 685H 6Br H 67OCH 3OCH 3H 327OCH 38H OCH 3:09H CH 3CH 35FF2F10aCD spectrum of the CH 2Cl 2solution was measured after 30min stirring of gadolinium porphyrinate in CH 2Cl 2(10ml,:1.3×10−5M)with L -leucine in water (1.78ml,4.8×10−4M).bMolar ellipticity of the negative longer wavelength peak at the Soret region.Table 3Induced CD intensity after extraction of various amino acids by gadolinium porphyrinate (1)a EntryAmino acidsResidues−Do(M −1cm −1)b H Glycine 01Alanine 2 CH 326 CH(CH 3)2324Valine CH 2CH(CH 3)2Leucine 954Isoleucine 5 CH(CH 3)CH 2CH 322 CH 2C 6H 5631Phenylalanine CH 2(3 indolyl)Tryptophane 317Proline 8 (CH 2)3 7 CH 2OH96Serine CH(OH)CH 3Threonine 1910Tyrosine11 CH 2(C 6H 4-p -OH)3 CH 2COOH 12:0Aspartic acid (CH 2)2COOH Glutamic acid 1813Asparagine 14 CH 2CONH 25 (CH 2)2CONH 2415Glutamine (CH 2)4NH 2Lysine :016 (CH 2)2NHC(NH 2) NH 176Arginine CH 2(2-imidazolyl)Histidine −91819Cysteine CH 2SH110 (CH 2)2SCH 3Methionine8820aCD spectrum of the CH 2Cl 2solution was measured after 30min stirring of 1in CH 2Cl 2(10ml,1.3×10−5M)with L -amino acid in water (1.78ml,2.4×10−4M).bMolar ellipticity of the negative longer wavelength peak at the Soret region.1·L -Pgl and 1·L -Leu afforded intense CD bands similar to those in aromatic solvents (entries 1and 2).The chlorinated methane is located lower in an aqueous biphasic system and is easy to measure the CD spectra,while aromatic liquid is located as an upper phase.The water molecules solubilized in the organic phase would be expected to compete with amino acid guests in the complexation,but gadolinium porphyrinate (1),surpris-ingly,prefers amino acids to the water in these solvents.The aryl substituents at the meso -position of the porphyrin ligand would affect a highly coordinated complexation.Various gadolinium meso -arylporphyri-nates were examined in the extraction of L -Leu (Table 2).Ortho -substitution of the meso -aryl group largely suppressed the formation of the CD active complexes (entries 8–10)because of the steric repulsion of theFig.4.Schematic drawing in extraction of zwitterionic L -amino acid and formation of CD-active 1·L -amino acidH.Tamiaki et al./Inorganica Chimica Acta300–302(2000)243–249249a-substituents with Leu.In contrast,the meta-sub-stituents did not much affect the extraction and CD sensing(entries1–7).Since the tert-butyl groups at the meta-positions gave the largest CD intensity of the ten substituents,they provided a high fence around the porphyrin p-plane to accommodate an amino acid guest nicely.The chirality specific CD bands were observed after extraction of a variety of amino acids.When the bipha-sic system of gadolinium porphyrinate(1)in dichloromethane and L-amino acids in water was shaken,the dichloromethane solution gave the charac-teristic CD bands(Table3).The amino acids having hydrophilic residues gave small or no CD bands(entries 9,11,12,and14–18),probably because of their low extraction efficiencies.Amino acids sterically crowded around the a-carbon are generally hydrophobic,but offered lower CD peaks than amino acids possessing an unbranched residue(entries3and5–7vs.4,19,and 20).Proline(entry8)and N,N-dimethyl-L-phenylala-nine also gave small CD bands(−D m=7and B5) after extraction with gadolinium porphyrinate(1).Al-though they are more hydrophobic than amino acids having a-NH2groups,the steric bulkiness around the nitrogen atoms may disturb the formation of CD active complexes.Except for aspartic acid,lysine and his-tidine,all L-amino acids gave reversed S-shaped CD bands in the visible region(400–450nm)[13].There-fore,this combined extraction/CD method(Fig.4)is useful for determination of the absolute configuration of unprotected a-amino acids possessing less coordina-tive residues.AcknowledgementsWe thank Mr Satoshi Takeo of Ritsumeikan Univer-sity for his experimental assistance.This work was partially supported by Grants-in-Aid for Scientific Re-search(Nos.09874125and10440198)from the Min-istry of Education,Science,Sports and Culture,Japan and the Ritsumeikan University Foundation Memorial Trust Research Fund.References[1]C.Seel,A.Gala´n,J.de Mendoza,Top.Cur.Chem.175(1995)101.[2]Y.Aoyama,M.Asakawa,A.Yamaguchi,H.Toi,H.Ogoshi,J.Am.Chem.Soc.112(1990)3145.[3]H.Tsukube,J.Uenishi,T.Kanatani,H.Itoh,O.Yonemitsu,mun.(1996)477.H.Tsukube,S.Shinoda,J.Uenishi,M.Shiode,O.Yonemitsu,Chem.Lett.(1996)969.H.Tsukube,S.Shinoda,Bol.Sci.Chil.Quim.42(1997)237.H.Tsukube,S.Shinoda,J.Uenishi,T.Kanatani,H.Itoh,M.Shiode,T.Iwachido,O.Yonemitsu,Inorg.Chem.77(1998) 1585.[4]J.Dillon,K.Nakanishi,J.Am.Chem.Soc.97(1975)5417.[5]H.Tsukube,M.Hosokubo,M.Wada,S.Shinoda,H.Tamiaki,J.Chem Soc.,Dalton Trans.(1999)11.H.Tsukube,M.Wada, S.Shinoda,H.Tamiaki,mun.(1999)1007.[6]Radzki et al.first reported complexation of gadolinium(III)porphyrinates with N-and O-ligands.S.Radzki,C.Giannotti, Inorg.Chim.Acta205(1993)213.S.Radzki,P.Krausz, Monatsch.Chem.126(1995)51.S.Radzki,P.Krausz, Monatsch.Chem.127(1996)51.[7]Preliminary report:H.Tamiaki,N.Matsumoto,H.Tsukube,Tetrahedron Lett.38(1997)4239.[8]H.Tamiaki,M.Kouraba,Tetrahedron53(1997)10677.[9]J.S.Lindsey,R.W.Wagner,.Chem.54(1989)828.[10]A.D.Adler, F.R.Longo,J.D.Finarelli,J.Goldmacher,J.Assour,L.Korsakoff,.Chem.32(1962)476.[11]C.-P.Wong,Inorg.Synth.22(1983)156.[12]H.Tamiaki,S.Suzuki,K.Maruyama,Bull.Chem.Soc.Jpn.66(1993)2633.[13]Toome and Wegrzynski reported that Eu(III)tris(b-diketonate)complexed with some L-amino acid esters in homogeneous chlo-roform solutions to give S-shaped CD bands in the UV region around300nm.V.Toome, B.Wegrzynski,Amino Acids3 (1992)195..。

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