氨基甲酸酯型脱氧胆酸分子裂缝的微波合成*

李 杰, 谭 炯, 赵志刚

(西南民族大学 化学与环境保护工程学院,四川 成都 610041)

利用人工受体与适当底物间的分子识别以建立仿生模型的研究已成为生物有机化学的前沿领域之一。作为一类新型的人工受体，分子裂缝近年来在分子识别、生物传感、外消旋体的拆分、分子器件等领域引起越来越多的关注[1～3]。

胆甾因其具有刚性的凹面结构和固有的手性，是构筑钳形人工受体的理想结构单元。迄今，国内外文献主要报道了脱氧胆酸，鹅去氧胆酸和α-猪去氧胆酸分子裂缝的合成[4～8]。见诸于文献报道的胆甾类人工受体的合成，大多采用常规加热方法，微波促进的合成则少见报道。

本课题组[9～12]进行了微波技术应用于分子裂缝人工受体的合成研究，并已取得了相当的进展。为了进一步拓展微波技术应用于人工受体的合成研究，本文采用微波法，以脱氧胆酸为隔离基，通过三光气桥连各种芳香胺，以良好的产率合成了一系列新的分子裂缝(4a～4h, Scheme 1)，其结构经1H NMR, IR, MS和元素分析确证。

1 实验部分

1．1 仪器与试剂

X-4型数字显示显微熔点仪(温度计未经校正);Wzz-2B型自动旋光仪;Varian INOVA-400 MHz型核磁共振仪(CDCl3作溶剂,TMS作内标);PE 1700型傅立叶变换红外光谱仪(KBr压片);FINNIGAN-LCQ型质谱仪；Carlo-Erba-1106型元素分析仪;XH-100A型微波反应器。

CompabcdefghR--Cl-O2N-O2N-Br-Br-Cl-MeO

Scheme1

CH2Cl2加CaH2回流数天，反应前现蒸现用；吡啶加KOH干燥24 h，蒸馏收集114 ℃～116 ℃馏分；脱氧胆酸甲酯(2)按文献[13]方法制备。

1．2 4的合成

(1) 微波合成

在三颈瓶中加入2 0.4 g(1.0 mmol), CH2Cl210 mL,吡啶 0.1 mL,三光气0.11 g(0.37 mmol),置微波反应器中于200 W下回流反应8 min;冷却至室温，依次加入芳胺(1a～1h) 1.2 mmol和吡啶0.1 mL，再于200 W下反应7 min～15 min。减压蒸去CH2Cl2， 残余物用乙酸乙酯(20 mL)稀释，依次用5%HCl(3×10 mL),饱和食盐水(3×10 mL)洗涤，无水Na2SO4干燥，减压蒸去溶剂，残余物经硅胶柱层析[梯度洗脱剂:V(CH2Cl2)∶V(乙酸乙酯)=10∶3～40∶1]纯化得4。

(2) 常规合成

反应物及其用量同上,搅拌下回流反应4 h；依次加入1a～1h1.2 mmol和吡啶0.1 mL，回流反应5 h。后处理同上得4a～4h。

2 结果与讨论

2.1 4的结构表征

在4的1H NMR谱图中，显示了胆甾18,19,21-甲基质子的特征吸收峰，同时也显示了苯环H的化学位移(8.33～6.59)，其质子数相当于1个芳环连接在甾体上。

4的IR分析结果表明，4的特征功能团(如硝基、羰基)的吸收都比较明显，同时，在1 613 cm-1～1 456 cm-1出现了芳核的特征吸收带，说明芳环己键连在甾体上。

元素分析结果表明，4的组成与Scheme 1期待吻合。4a～4h均给出相应的分子离子峰，其m/z与相应分子式的分子量一致。旋光数据表明,4a～4h均为手性化合物, 未发生消旋作用。

综上分析，4a～4h为目标化合物。

2.2 4的微波合成与常规合成的比较

4的微波合成与常规合成的比较结果见表1。由表1可见，与常规合成方法相比，微波合成具有以下优点：(1)反应速度增大23倍～36倍，极大地缩短了反应时间；(2)目标物分子裂缝的产率得到较大的提高(微波法的产率在85%～90%,而常规法的产率在44%～75%)。

表 1 4的微波合成与常规合成的比较

[1] Davis A P. Anion binding and transport by steroid-based receptors[J].Coordination Chemistry Reviews,2006,250:2939-2950.

[2] Tewari A K, Dubey R. Emerging trends in molecular recognition:Utility of weak aromatic interactions[J].Bioorganic & Medicinal Chemistry,2008,16:126-143.

[3] 赵志刚,刘兴利,李清寒,等. 分子钳人工受体研究进展[J].有机化学,2009,29(9):1336-1353.

[4] Kim K S, Jang H S, Kim H S. Synthesis and anion binding affinities of novel molecular tweezers based on chenodeoxycholic acid bearing different lengths of arm[J].Bull. Korean Chem Soc,2006,27:1445-1449.

[5] 薛翠花,牟其明,陈淑华. 氨基甲酸酯型脱氧胆酸分子钳对氨基酸的手性识别研究[J].化学学报,2002,60(2):355-359.

[6] 赵志刚,刘兴利,陈淑华,等. 氨基甲酸酯型α-猪去氧胆酸分子钳对分子的识别性能研究[J].化学研究与应用,2006,18(6):607-611.

[7] Potluri V K, Maitra U. Bile acid-derived molecular tweezers: Study of solvent effects in binding and determination of thermodynamic parameters by an extraction-based protocol[J].J Org Chem,2000,65:7764-7769.

[8] Lawless L J, Blackburn A G, Ayling A J,etal. Steroidal guanidines as enantioselective receptors forN-acylα-amino acids.Part 1.3α-guanylated carbamates derived from cholic acid[J].J Chem Soc Perkin Trans 1,2001:1329-1341.

[9] 赵志刚. 单手性臂石胆酸分子裂缝的微波合成[J].合成化学,2008,16(3):304-307.

[10] Zeng B T, Zhao Z G, Liu X L,etal. Microwave assisted one-pot synthesis of novel molecular clefts with only one chiral arm based on deoxycholic acid[J].Chin Chem Lett,2008,19(1):33-36.

[11] Zhao Z G, Liu X L, Shi Z C,etal. Microwave-assisted synthesis of novel aryloxyacetyl hydrazones molecular tweezers under solvent-free conditions[J].J Chem Res,2010,34(4):208-210.

[12] Li W J, Zhao Z G, Liu X L,etal. Synthesis of novel amide of phenyl-1,4-dioxy-acetic acid as molecular tweezers and studies on their molecular recognition[J].J Chem Res,2010,34(7):399-402.

[13] 刘兴利,赵志刚,曾碧涛. 微波干法合成脱氧胆酸分子钳人工受体[J].有机化学,2007,27(8):994-998.