1. 欲合成化合物 (S)-(-)-42b,首先藉由文獻已知的方法,
56b, 57
先將 芳杯下緣之鄰位端修飾上苯甲基取代化合物 39,再將另兩羥基 端修飾上含 (S)-BINOL 之冠醚衍生物形成化合物 (S)-(-)-41a 及 (S)-(-)-41b,最後利用去保護的方式脫去兩產物中的苯甲基,順 利合成出目標產物。為了改善產率及縮減反應步驟,利用金屬模 板效應,56a
藉由氫化鈉作為鹼,將芳杯直接與含 (S)-BINOL 之 冠醚衍生物進行下緣鄰位端的取代反應,同樣可順利合成出化合 物 (S)-(-)-42a 及 (S)-(-)-42b。2. 當化合物 (S)-(-)-42a 下緣另兩端羥基再與取代基進行反應,將形 成兩類不同之情況:(一)若兩羥基皆修飾上相同取代基團,則 所形成之化合物只有一種;(二)若兩羥基擇其一修飾上取代基 團,則將平均形成兩非鏡像異構物,並且可分離純化,因此,藉 由上述可以分別得到最終產物 (S)-(-)-44a、(S)-(-)-44b、(S)-(-)-49a 與 (S)-(-)-49b。只取代其中一羥基端的化合物 (S)-(-)-49a 與 (S)-(-)-49b 為一組非鏡像異構物,只能從極性與氫碳光譜中發現 兩者差異,但由化合物 (S)-(-)-49a 之 X 光單晶繞射解析才可了 解其確切構造。
121
3. 將主體化合物 (S)-(-)-44a、(S)-(-)-44b、(S)-(-)-49a 與 (S)-(-)-49b 與各掌性客體分子 50 至 57 進行紫外-可見光與螢光之初步篩選,
結果發現主體均只對分子 50 至 55 有明顯之螢光增強反應,而對 56 及 57 則無法辨識。
4. 為了求得結合常數與錯合比例,進一步將化合物 (S)-(-)-44a 對各 掌性分子 50 至 57 (其中 51、52、53 與 55 均有一對鏡像異構 物,而 50、54、56 與 57 則只有左旋體)分別進行螢光滴定實驗 與 Job plot 實驗。另外,亦將化合物 (S)-(-)-44b 與 (S)-(-)-49a 對掌性分子 53 與 55 進行如上述之實驗。比較各結合常數之大小 後發現,辨識的最重要關鍵在於銨根與冠醚間的錯合,其次為羧 酸根與醇基間的離子鍵,最後則是烷基較苯基有較大之排斥力。
此外,整體而言左旋客體分子較右旋分子對主體較有錯合能力,
唯兩例外:(S)-(-)-44a 對 51 及(S)-(-)-44b 對 55,但都相差甚小。
反之,若固定客體分子比較主體時,則將發現冠醚-6 要比冠醚-8 來得佳;雙羧酸基要比單羧酸基來得強。
5. 藉由 K
ass
(R)/Kass
(S)所得出之值視為主體對鏡像客體的掌性選擇 性,若以 (S)-(-)-44a 而言,我們可以歸納出三種結論: (一)視客體分子的旋光中心離其 bulky group 之遠近程度而定,越近 則選擇性越佳;(二)含異丙基之客體分子 52 因排斥力較分子
122
55 含苯基來得大,因此主體對其選擇性也相對來得好,證明因 立體障礙所造成的排斥力對選擇性影響較深:(三)若分子缺少 醇基而只含有一氨基之分子 51,其選擇性皆比另三者來得差,
推論主體與客體的 hydroxy group 之間所產生的作用力,在此掌 性 辨 識 中 伴 演 重 要 角 色 。 此 外 , 若 將 主 體 (S)-(-)-44b 與 (S)-(-)-49a 固定時,亦可呼應前述(一)之論點。反之,以各主 體辨識客體分子 53 及 55 而言,將發現冠醚-6 要比冠醚-8 來得 佳,推測主要原因為具掌性的 BINOL 離其羧酸基越靠近時,所 造成的掌性環境(chiral cavity)對辨識而言越有利。
O O O
O O
O O
OH O O
-possible binding sites
sensing transduction site tert-Butylcalix[4]arene
BINOL BINOL
tert-Butylcalix[4]arene
R O
+
H
3N
H
O O O
O O
O O
O
O O
-R O
+
H
3N
H HO
O
50: R = CH
352: R = CH
2CH(CH
3)
253: R = Ph
55: R = CH
2Ph 53: R = Ph
55: R = CH
2Ph
6. 由金屬篩選的結果來看,化合物 (S)-(-)-42a 對 Cu