环糊精-杯芳烃偶合体系研究进展及前景展望

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1、环糊精-杯芳烃偶合体系研究进展及前景展望2008年第28卷第6期,954~963有机化学ChineseJournalofOrganicChemistryVO1.28.2008No.6,954~963?综述与进展环糊精一杯芳烃偶合体系研究进展及前景展望张华承郝爱友术申健(山东大学化学与化工学院济南250100)摘要综述了环糊精一杯芳烃偶合体系(cyc1odextrin—ca1ix【,z]arene)的合成及性质研究的进展,并对其开发前景进行了展望.环糊精一杯芳烃偶合体系可以应用于分子识别,主客体化学,水相有

2、机反应,分子催化反应等领域.关键词杯芳烃;环糊精;偶合反应;环糊精一杯芳烃偶合体系ProgressinCyclodextrin—Calix[n]areneandProspectofItsFutureDevelopmentZHANG,Hua—ChengHAO,Ai—You术SHEN,Jian(SchoolofChemistry&ChemicalEngineering,ShandongUniversity,Jinan250100)AbstractThesynthesisandpropertiesofc

3、yclodextrin—calix[nlarenearereviewed.Cyclodextrin—calix[nlareneisakindofpowerfulmacromoleculewhichcouldbeappliedtothefieldssuchasmolecularrecognition,host—guestchemistry,organicchemistryinwaterandmolecularcatalysisreactionetc.Keywordscalixarene;cyclodextr

4、in;couplingreaction;cyclodextrin—calix[n]arene环糊精(CD)是一种拥有轴对称性的环状低聚糖,根据其所含有一1,4一吡喃葡萄糖单元数量(6,7,8)的不同相应的命名为一,一,7-环糊精.环糊精分子空腔是疏水性的(无极性),而外表面则是亲水性的(有极性).环糊精的空腔可以与种类繁多的有机化合物在水溶液中形成包合产物.通过化学修饰的环糊精因具有了不同种类的官能团而大大改善了其水溶,包合,催化等方面的能力[1].杯芳烃则是由苯酚单元通过亚甲基间位连接起来的环状化合物,

5、因其结构酷似古希腊的酒杯而得名.杯芳烃因含有不同数量的苯酚单元而导致其具有不同大小的空腔,这使得它可以包合不同的客体分子,同时可以作为模拟酶和金属离子的载体f2].但是,环糊精和杯芳烃分别有各自在性质上的不足之处,比如环糊精对金属离子或者客体分子的结合力较差,而杯芳烃的水溶性不太理想等.这些性质上的不足制约了人们对这两种超分子化合物的充分利用.因此,近十几年来,很多研究小组致力于对这两种超分子化合物直接键合的研究,希望合成出杯芳烃与环糊精的偶合产物(cyclodextrin—calix[n]arene),

6、以弥补二者在性质上的不足,实现二者更广泛的研究和应用价值.鉴于目前国内外尚无该领域的综述报道,而近期该领域又有新的研究进展,所以对该研究领域进行较为全面的介绍非常有必要.1环糊精一杯芳烃偶合体系的类型在目前已经合成的一系列环糊精一杯芳烃偶合体系中,根据环糊精与杯芳烃衍生物间偶联反应的特点,其类型可以分为三大类:环糊精的次面与杯芳烃的上缘偶联的产物;环糊精的主面与杯芳烃的上缘偶联的产物;环糊精的主面与杯芳烃的下缘偶联的产物.目前,尚没有关于环糊精的次面与杯芳烃的下缘发生偶联反应的报道.根据同一体系中环糊精分

7、子与杯芳烃分子的物质的量比不同,该体系的类型又可以分为1:1偶合体系,E—mail:haoay@sdu.edu.cnReceivedSeptember16,2007;revisedNovember2,2007;acceptedDecember5,2007NO.6张华承等:环糊精一杯芳烃偶合体系研究进展及前景展望9552:1偶合体系,4:1偶合体系等.Alessandro研究小组l3在1994年率先报道了他们所合成的杯芳烃与环糊精偶合的化合物,并对其进行了HNMR.2DHNMRCOSY,CNMR等方面的检测

8、以确认结构.该化合物是杯芳烃的下缘(杯芳烃含有酚羟基的边缘)与环糊精的"主面"(含有伯羟基的一面)通过形成酰胺键实现偶合的结果(Scheme1).primaryface/…face_CDReinhoudt研究小组对杯芳烃与环糊精的偶合反应进行了深入细致的研究,合成了几种不同的偶合产物.早在1993年,该小组l4就合成了一个杯芳烃与环糊精的偶合产物,但并没有正式公布.该化合物是通过环糊精的"次面"(含有仲羟基的一面)上引入亲核