Diamit-diester kiral makrosikliklerin sentezi ve enantiyomerik tanıma özelliklerinin 1H NMR titrasyon yöntemiyle incelenmesi

Abstract

Moleküler seviyede kiralite çalışmaları modern kimyanın en temel konusu olmaya başlamıştır. Bu konuya ilgi duyulmasının önemli sebebi, çoğu biyomoleküllerin kiral doğasından ve bu moleküllerin diğer moleküllerle etkileşiminden kaynaklanmaktadır. Kullanılan tıbbi ilaçlar ve zirai ilaçların çoğunda, kiral moleküler bulunmaktadır. Asimetrik sentez konusu, son yıllarda hızla çok büyük gelişme kaydederken, halen saf kiral bileşiklerinin çoğunun hazırlanması için yeterince pratik metotlar bulunamamıştır. Moleküler seviyede kiral tanımaya etki eden faktörleri tamamen anlamak için çok sayıda materyal sentezlenmektedir. Supramoleküler kimyanın bu yönlü çalışılmasıyla kazanılan bilgi, enzim-substrat ve antikor-antijen etkileşimleri gibi biyolojik tanıma olaylarında etkili olan etmenlerin anlaşılmasını sağlayacağından dolayı da ayrı bir öneme sahiptir. Diğer taraftan kiral amin ve protonlanmış kiral amin bileşiklerinin enantiyomerik tanıma çalışmaları, bu bileşiklerin biyolojik moleküllerin temel yapı taşı olmalarından dolayı ayrı bir öneme sahiptir. Supramoleküler kimyada bu amaçla kullanılan bileşiklerin başında kiral taç eterler, siklodekstrinler ve siklofanlar gelmektedir.Bu çalışmada protonlanmış kiral amin bileşiklerinin enantiyomerik tanımasında kullanılmak üzere amit ester fonksiyonel grubunu beraberce bulunduran, bir seri rijit ve C2-simetrik kiral makrosiklik sentezlenmiştir. Amit ve ester grupları sadece konuk olarak kullanılan kiral amin tuzlarının farklı modda bağlanması imkanını vermez, aynı zamanda konukçu kiral makrosikliği rijit kılar. Bu kiral makrosikliklerin, amino alkol gruplarının kolaylıkla değiştirilmesi, makrosikliğe önemli oranda modüler olma imkanı sağlar.Bu çalışmada, amino alkol kısımlarının değişikliği ile yüksek seyreltik ortam tekniği ile dört adet kiral makrosiklik ((R,R)-1, (S,S)-1, (S,S)-2 ve (S,S)-3) iyi bir verimle sentezlenmiştir. Bu kiral makrosikliklerle enantiyomerik ?-naftil-etil amin perklorat tuzlarının ((R)-Nea1 ve (S)-Nea1) enantiyomerik tanımasında 1H NMR titrasyon tekniği kullanılmıştır. (R,R)-1 ve (S,S)-1 konukçuları kullanıldığında (R)-Nea1 ve (S)-Nea1 için Ka değerleri için sırasıyla KR/KS=3.65 ve KS/KR=5.55; ??GO = -0.32 ve +0.43 kJ.mol-1 olmak üzere yüksek değerler gözlendi. Diğer taraftan (R)- Nea1 ve (S)-Nea1'e karşı (S,S)-2 ve (S,S)-3 konukçularının Ka değerlerinin sırasıyla KR/KS=0.94 ve 1.23 ; ??GO = +0.02 ve -0.05 kJ.mol-1 olmak üzere zayıf olduğu görüldü.Genel olarak makrosikliğin mutlak konfigürasyonu ile tanıma gösterdiği konuğun mutlak konfigürasyonu arasında aynı yönde bir eğilim olduğu görülmüştür.

Chirality studies at molecular level have started to become the most fundamental subject of modern chemistry. An important reason for wide interest in this field is chiral nature of most biomolecules and interaction of these molecules with the others. Most medicinal drugs and agricultural chemicals contain chiral molecules. While asymmetric synthesis has developed greatly in recent years, this method has not introduced a practical technique for preparing most of pure chiral compounds yet. A great deal of materials have been synthesized to understand completely factors effecting chiral recognition at molecular level. Knowledge gained through studying supramolecular chemistry by this respect has further importance since it enable to understand the factors that have impact on biological recognition events such as enzyme-substrate and antibody-antigen interactions. On the other hand, enantiomeic recognition studies of chiral amine and protonated chiral amine are also important since these compounds are building blocks of biological molecules. The most widely used compounds for this purpose in supramolecular chemistry are chiral crown ethers, cyclodextrins and cyclophanes.In this study, a series of rigid and C2-symmetrical chiral macrocycles having both amide and ester functional groups were synthesized for using in enantiomeric recognition of protonated chiral amines. Amide and ester groups not only enable the chiral amine salts bind in different modes, but also they render host chiral macrocycle rigid. Since aminoalcohol groups of the chiral macrocycles can be changed easily, the macrocycles exhibit different modes of binding.Four chiral macrocycles ((R,R)-1, (S,S)-1, (S,S)-2, (S,S)-3) were synthesized in good yields by changing aminoalcohol moieties and using high dilution technique. The chiral macrocycles were studied in enantiomeric recognition of enantiomeric ?-naphtyl-ethyl amine perchlorate salts ((R)-Nea1 and (S)-Nea1) using 1H NMR titration technique. When (R,R)-1 and (S,S)-1 hosts were used Ka values of (R)- Nea1 and (S)- Nea1 were found as KR/KS=3.65 (??Go = -0.32 kJ.mol-1) and KS/KR=5.55 (??Go = +0.43 kJ.mol-1), respectively, and high Ka values are observed. On the other hand, Ka values of (S,S)-2 and (S,S)-3 hosts versus (R)- Nea1 and (S)- Nea1 were KR/KS=0.94 (??GO = +0.02 kJ.mol-1) and 1.23 ; (??GO = -0.05 kJ.mol-1), respectively, so Ka values were low.There seems a general tendency for the host to include the guests with the same absolute configuration.