Kiral lariat taç eterlerin sentezi ve moleküler tanıma özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Konuk-Konukçu kimyasının temel konuları arasında, biyolojik moleküllerin temel yapı taşı olan amin bileşiklerinin enantiyomerik tanıma ve ayrıştırılmaları yer almaktadır. Kiral taç eterlerin protonlanmış aminlerin moleküller tanımada kullanılabilirliklerinin bulunmasından beri kiral taç eterlerin ve protonlanmış amin bileşiklerinin enantiomerik tanımasına yönelik yoğun araştırmalar yapılmaktadır. Enantioseçici tanıma işlemi sırasında her bir diastereomerik yüzdeki kiral mikroçevre değişimini değerlendirmek üzere hala bu türde yeni konukçu moleküllere güçlü bir gereksinim duyulmaktadır.Bu çalışmada, dört adet yeni kiral monoaza-15-taç-5 eter türevi makrosiklik (1b-4b) sentezlenerek; ?-amino asit ester ve primer alkilamonyum tuzlarına karşı moleküler tanıma özellikleri incelenmiştir. Bunun için; temini kolay ve nispeten ucuz primer amin (R)-3,3-dimetil-2-bütilaminin (R)-stiren oksit ve (S)-glisidil fenil eter ile yerel seçici halka açılması tepkimelerinden yüksek bir verimle sırasıyla 1a ve 2a amino alkolleri sentezlendi. Benzer şekilde 2-feniletil aminin (R)-stiren oksit ve (S)-glisidil fenil eter ile tepkimelerinden sırasıyla 3a ve 4a amino alkolleri sentezlendi. Sentezlenen yeni monoaza taç eterlere başlangıç maddesi olacak kiral amino alkoller 1a-4a seyreltik ortamda trietilen glikol ditosilat ile haklaşma tepkimlerinden kiral monoaza-15-taç-5 eter türevi makrosiklik bileşikler 1b-4b % 30-48 arasında değişen verimlerle elde edildi. Sentezlenen kiral amino alkoller ve monoaza-15-taç-5 eter türevi makrosiklik bileşiklerin yapıları spektral verileriyle karakterize edildi.Çalışmanın ikinci aşamasında sentezlenen monoza-15-taç-5 lariat eterler 1b-4b; alaninin, fenilalanin ve valin metil esteri hidroklorürlerinin ve ?-(1-naftil)etilamonyum perklorat enantiomerlerine karşı moleküler tanıma özellikleri Uv-vis titrasyon yöntemi kullanılarak incelendi. Konukçu moleküller 1b-4b'nin konuk moleküllerden amino asit esterlerine karşı komplekleşme potansiyellerinin oldukça yüksek bir düzeyde olduğu tespit edilmiştir. Bunlara ilişkin bağlanma sabitleri 7306-12969 M-1 arasında değişirken; alkil amonyum tuzlarına karşı nispeten daha zayıf bağlandığı (5364-6423 M-1) belirlendi. Bununla birlikte, konukçu moleküller 1b-4b'nin, kullanılan primer amonyum tuzlarına karşı enantiomerik seçiciliklerinin oldukça zayıf olduğu belirlenmiştir. Bunlardan 2b ve 4b konukçuları, fenilalanin metil esteri hidroklorürüne karşı en iyi tanımayı (KL/KD = 1.3) sergilemiştir. Halka üzerindeki stereomerkezlere ilaveten halka dışında da bir stereojenik merkez taşıyan 1b ve 2b konukçularının, halka dışında stereojenik merkezi olmayan 3b ve 4b ile kıyaslandığında aralarında enantiomerik tanıma açısından bir farklılığın olmadığı gözlenmiştir. Bu konukçu moleküllerin zayıf enantiyoseçici davranışları, yüksek konformasyonel esnekliklerine bağlanmıştır.Anahtar Kelimeler: Kiral monoaza lariat eterler, moleküler tanıma, enantiyoseçici kompleksleşme, amino asit esterleri, UV titrasyonu.

The enantiomeric recognition and the separation of amino compounds are amongst the main topics of Host-Guest chemistry because these compounds are basic building blocks of biological molecules. Extensive research has been carried out towards the synthesis of chiral crown ethers and the enantiomeric recognition of protonated primary amines. There is still a strong requirement for novel types of such host molecules in order to allow a proper evaluation of the chiral microenviroment of changes in each of the diastereomeric faces during the enantioselective recognition process.In this study, three novel monoaza-15-crown-5 lariat ether (1b-4b) have been synthesized in order to investigate their molecular recognition properties towards ?-amino acid ester and alkyl ammonium salts. Therefore, chiral amino alcohols 1a and 2a were synthesized by regioselective ring opening of (R)-styrene oxide and (S)-glycidyl phenyl ether with readily available (R)-3,3-dimethyl-2-butylamine in high yields. Chiral amino alcohols 3a and 4a were also synthesized with (R)-styrene oxide, (S)-glycidyl phenyl ether and 2-phenylamine in similar manner. The cyclization reaction of chiral amino alcohols 1a-4a with triethylenglycol ditosylate under high dilution closure conditions gave macrocycles 1b-4b in 30 to 48 % yields. The structures of synthesized amino alcohols and macrocycles were identified by their spectral data.Molecular recognition properties of synthesized macrocyclics 1b-4b towards alanine, phenylalanine and valine methyl ester hydrochlorides and ?-(1-naphtyl)ethylammonium perchlorates were investigated by Uv-vis titration method. It was observed that macrocycles 1b-4b formed complexes of appreciable binding constant towards all guests. Whereas the binding constants towards amino acid ester salts were 7306 ? 12969 dm3 mol-1, the lower values were obtained towards alkyl ammonium salts (5364-6423 dm3 mol-1). However, macrocycles 1b-4b exhibited low enantioselectivity towards all of protonated ammonium salts. Hosts 1b and 2b exhibited the highest enantioselectivity towards phenyl alanine salts by a KL/KD = 1.3. Hosts 1b and 2b which are bearing additionally one stereogenic center outside of macroring were not exhibited any different molecular recognition properties than 3b and 4b. It can be stated that the unexpected enantioselectivity behavior of the hosts was due to their high conformational flexibility.Key Words: Chiral monoaza lariat ethers, molecular recognition, enantioselective complexation, amiono acid esters, Uv-vis titration.