Chem. Eur. J. ：水溶性棱柱[5]芳烃的合成新策略及其分子识别特性

美国马里兰大学Lyle Isaacs课题组报道了水溶性羧酸盐棱柱[5]芳烃的合成新方法，该方法通过环化酯功能化的萘单体合成出棱柱[5]芳烃，进一步水解得到水溶性羧酸盐产物。通过对一系列铵盐的主客体识别特性发现棱柱[5]芳烃对于季铵盐有很高的键合强度，其中对于联哌啶季铵盐的键合强度Ka高于10⁹ M^-1。

分子容器如环糊精，杯芳烃，冠醚以及柱芳烃等，在超分子及生物化学领域都有着广泛应用。Lyle Isaacs课题组多年致力于水溶性葫芦脲（CB[n]）的超分子体系研究。柱芳烃(Pillararene)是由亚甲基CH2-桥连接的对苯基单元形成的大环，其结构与CB[n]有着类似的特性。该课题组曾发现硫酸盐柱[6]芳烃在水相中对其客体分子有着极其高的键合强度。2020年，Carmine Gaeta课题组首次报道了由萘单元形成的有机可溶性棱柱芳烃(Prismarene)。作为一个新型的分子容器，棱柱芳烃在水相中的分子识别特性尚未被广泛研究。

对于水溶性棱柱芳烃的合成，本文中作者通过直接环化反应2,6-双酯功能化的萘单元(N1和N3)得到相应棱柱[5]芳烃(H1E和H3E)，然后水解得到水溶性羧酸盐棱柱[5]芳烃H1和H3. 作者利用ITC(Isothermal titration calorimetry)测定比较分析了一系列铵盐与棱柱[5]芳烃的键合，发现羧酸盐棱柱[5]芳烃H1和H3对双季铵盐有很强的络合能力，其中对于联哌啶季铵盐的键合强度Ka高于10⁹ M^-1。1H NMR数据显示络合物中客体分子的疏水性链有很明显的高场位移峰，说明棱柱[5]芳烃通过其疏水性空腔与客体分子的疏水性链相互作用形成络合物，此外CH···π作用以及静电作用力也是促进其形成强络合物的作用力。与水溶性柱[6]芳烃相比，棱柱[5]芳烃H1对于客体分子有更好的络合作用，但是比硫酸盐柱[6]芳烃弱。

基于上述结果，作者通过直接环化双酯修饰的萘单体合成出棱柱[5]芳烃，然后水解得到相应水溶性羧酸盐棱柱[5]芳烃，这一策略为合成新型棱柱芳烃提供了新思路。羧酸盐棱柱[5]芳烃对于双季铵盐很强的络合能力使其在化学及生物体系中具有潜在应用。

论文信息

New Synthetic Route to Water Soluble Prism[5]arene Hosts and their Molecular Recognition Properties

Canjia Zhai, Lyle Isaacs

Chemistry – A European Journal

DOI: 10.1002/chem.202201743

点击左下角 “ 阅读原文 ” ，可直达阅读该论文原文。

Chemistry – A European Journal

《欧洲化学》是欧洲化学协会(Chemistry Europe)的官方期刊并由Wiley–VCH出版，作为一个卓越的科学发表的国际平台，刊发各个化学领域的最优质的原创基础研究和专题综述。

更多精选文章