γ-环糊精（γ-CD）的单取代衍生物是超分子聚合物的合适结构单元，也可以作为合成其他区域选择性单取代γ-CD衍生物的前体。我们制备了一组单取代的2 I - O - ，3 I - O - 和6 I - O - （3-（萘-2-基）丙-2-烯-1-基）γ-CD衍生物两种不同的方法。第一种合成方法的关键步骤是先前描述的单-O区域异构体之间的交叉复分解γ-CD和2-乙烯基萘的-allyl衍生物，其产率约为16-25％（从γ-CD开始为2-5％）。为了提高总收率，我们开发了另一种方法，基于γ-CD与3-（萘-2-基）烯丙基氯作为烷基化试剂的直接烷基化。高度区域选择性反应条件，对于使用的碱中的每种区域异构体而言不同，得到单取代的异构体，产率在12-19％之间。通过DLS，ITC，NMR和Cryo-TEM研究了这些衍生物的超分子性质。
关键词： γ-环糊精; 萘基烯丙基衍生物; 区域选择性烷基化; 超分子性质; 合成
环糊精[1]（CD）是具有由α-1,4-连接的D-吡喃葡萄糖单元形成的锥形腔的环状低聚糖。最广泛使用的CD是α-，β-和γ-CD，分别具有6,7或8个葡萄糖单元。化学修饰的和天然CD都用于许多应用，例如分离方法[2,3]或制药工业[4,5]。CD是众所周知的水溶液中各种客体物质的主体分子[4]。CD的衍生物是各种超分子结构的有吸引力的构建单元[6,7]。必要的非共价相互作用取决于CD的类型和衍生化，客体分子的亲脂性，形状和大小，以及使用的温度，pH或溶剂等条件[8]。在超分子聚合物[9]中，多功能分子以规则方式组装。为了避免支化，单独取代的CD是连接有客体基团的线性超分子聚合物CD所必需的。
CD的单取代衍生物[10]包括三个区域异构体，即2 I - O - ，3 I - O - 和6 I - O - 取代的。从其混合物中分离纯的区域异构体是棘手的。它们的直接区域选择性合成是可能的，虽然不容易，因为CD的不同位置的羟基具有不同的性质; 6位的羟基是最亲核的和碱性的，2位的羟基是最酸性的，3位的基团是空间位阻最大的。因此，区域2和6的区域选择性单取代可以通过反应中使用的碱的量和强度来控制，而3位的单取代可以通过烷基化剂与CD腔的络合和试剂的取向来实现。反应中心朝向3-OH基团[11-13]。
在这里，我们报告了新型单萘基烯丙基γ-CD（NA-CD）的区域异构体的制备，即3-（萘-2-基）丙-2-烯-1-基γ-CD，这有几个原因引起了人们的兴趣。 。与α-或β-CD相比，涉及γ-CD的出版物的数量非常少，例如[14,15]。萘基因其与CDs形成包合物的能力而众所周知[16]。烯丙基连接接头相对较硬，应支持CD-客体型超分子聚合物的形成[17]。此外，烯丙基的双键允许随后将这些化合物转化为其他区域特异性单取代的γ-CD衍生物。尚未描述任何CD的萘基烯丙基衍生物。
通过一系列方法研究了制备的衍生物的超分子性质，这些方法可以表征各种水平的超分子行为 - 从二元络合，超分子低聚物到大型组装; 即等温滴定量热法（ITC）[16]，1 H核磁共振波谱（1 H NMR），动态光散射（DLS）[18-21]和低温透射电子显微镜（Cryo-TEM）[22-24] ]。
合成
我们提出了两种合成萘基烯丙基（NA）衍生物的方法。第一种方法是γ-CD的全乙酰化烯丙基衍生物与2-乙烯基萘的交叉复分解。该方法的主要优点是由于起始原料的区域纯度，获得了产物的纯区域异构体。不幸的是，这种反应非常低，并且产品的分离很难进行。此外，该反应的起始化合物必须由γ-CD在两个步骤中制备，包括复杂的色谱分离。因此，纯NA区域异构体的总产率仅为2-5％。因此，我们将注意力转向开发另一种制备萘基烯丙基衍生物的方法，该方法基于γ-CD与2-（3-氯丙-1-烯基）萘的直接烷基化。
交叉置换
单体2 I - O - ，3 I - O - 和6 I - O-萘基烯丙基-γ-CD（2- O -NA-γ-CD，2a，3 - O -NA-γ-CD，2b，6- O -NA-γ-CD，2c）由全乙酰化O-烯丙基衍生物[14]通过与2-乙烯基萘的交叉复分解制备（方案1））在Hoveyda-Grubbs第二代催化剂存在下。脱乙酰化后，柱层析得到萘基烯丙基衍生物，产率在16-25％之间，这与烯丙基化CDs的其他复分解反应的结果相当[11,25]。在所有情况下，通过1 H NMR 仅观察到具有NA双键的E构型的异构体。反应在苯中于75℃或二氯甲烷中于45℃进行，后者产率较低。在分离之前，必须进行反应混合物的脱乙酰化，因为产物具有相同的R f作为起始材料。脱保护后，分离出大量纯γ-CD作为唯一含有CD的副产物。显然，同时发生的反应 - 烯丙基醚的裂解 - 也发生了。Tanaka等人之前描述了使用类似的钌络合物作为催化剂来裂解烯丙基醚和烯丙基酯。[26,27]。