Cyclofructans(CFs)手性识别机制的质谱和核磁研究

Cyclofructans(CFs)为环聚果糖的总称。CFs分别由6－10个果糖以冠醚骨架依次连接而成。每个果糖残基含三个羟基，具有较强的水溶性，并可提供多个氢键位点。分子兼具冠醚和环糊精的特性，为一类新型的包合剂，但其包合机制尚不明确。基于CFs能与氨基酸类化合物形成较强包合物这一特征，本项目拟以CFs及其衍生物为主体，采用多级质谱和核磁共振技术对氨基酸进行手性识别。通过考察氨基酸结构与识别能力的关系，确定包合位点及影响包合的主要因素，构建多级质谱，核磁共振技术手性识别机制的基本模型；通过不同种类CFs及其衍生物对氨基酸包合常数及对映体过量测定研究，获得若干具有较强手性识别能力的CFs类手性选择剂；并通过液相色谱，毛细管电泳加以验证。在此基础上开展多肽、胺类及药物的手性识别机制研究。该项目的实施，对CFs在手性分离、手性合成及手性催化等应用领域研究具有重要的指导意义。

环聚果糖（CFs）因兼具冠醚的骨架和环糊精的特征而具有较强的包合能力。CFs与环糊精的性质有所不同，分子靠近冠醚一端因含有较多羟基（小口端）而具有亲水特征，因而具有良好的水溶性；而外端（大口端）具有疏水特性。这些特征表明该系列化合物为新型潜在的手性选择剂，然而其包合机理还不明确。因此本项目通过质谱手段以及核磁共振技术对CFs与氨基酸和胺类的包合特征进行研究。通过质谱和多级质谱技术探讨了CFs的包合能力及手性识别机制，结果表明CFs对芳香氨基酸和具有长烷基支链的氨基酸具有较强的包合作用，且随体系酸性的增强而增强。通过二维核磁共振技术探讨了CFs的包合机制，结果表明在不同pH值情况下， CFs可与氨基酸的胺基和羧基以氢键的方式产生包合作用；并且CFs的3-OH，4-OH为主要作用点，同时电荷偶极作用对芳香氨基酸的包合具有重要影响，通过滴定法测定包合物的紫外吸收变化以及结合理论计算功能辅助证明了上述包合机制。此外进行了包合常数、对映体过量测定的研究；从而探讨了CFs为主体的包合规律及手性识别的物质基础。通过合成新型手型醛和手性酰氯探针，21种氨基酸对映异构体在20s的反应时间内都能获得较好的识别，手性区分值介于0.35至3.83之间。此方法具有较高的灵敏度，可应用于有机体系和生物体系的对映体识别研究。本项目的实施为氨基酸的手性合成，手性分离和手性分析奠定基础。