手性雙氨基酸五配位氫膦烷的立體化學研究.pdf

1、五配位磷化合物作為中間體或過渡態(tài)在生物學過程中被廣泛的提出。本論文以氨基酸為原料合成并分離出16個單一絕對構型的雙氨基酸五配位氫膦烷，通過高效液相色譜(HPLC)、核磁共振波譜(NMR)、X-射線單晶衍射技術、圓二色光譜(CD)、電噴霧質譜(ESI-MS)以及量子化學理論計算等分析手段對它們的立體結構進行了系統(tǒng)的研究。 本論文通過L-型氨基酸與PCl3反應可以獲得一對雙氨基酸五配位氫膦烷的非對映異構體，與之類似，D-型氨基酸與P

2、Cl3反應可以獲得另外一對雙氨基酸五配位氫膦烷的非對映異構體。這些非對映異構體都可以利用非手性HPLC進行有效的分離(純度大于99.5％)。固體CD光譜證明它們雙雙成對映異構體的關系，在非手性HPLC中有相同的保留時間及相似的波譜數(shù)據(jù)。 1H-1H COSY實驗發(fā)現(xiàn)其中一類雙氨基酸五配位氫膦烷中氨基酸側鏈α-CH與PH之間具有遠程相關作用，4JH-C-N-P-H為2.4 Hz。量子化學理論計算表明在雙氨基酸五配位氫膦烷的非對映異

3、構體之間，P-H鍵與氨基酸側鏈α-位碳原子的C-H鍵空間伸展方向不同，進而造成了1H-1H COSY信號的差異，4JHC-N-P-H分別為2.5或0.5 Hz。 31P NMR和1H NMR跟蹤測試表明該系列化合物各單一絕對構型在中性有機溶劑DMSO-d6或CDCl3中，室溫條件下，40天內可以穩(wěn)定不變。高純度和較好的穩(wěn)定性為絕對構型研究結論的可靠性和有效性奠定了很好的基礎。 X-射線單晶衍射技術對獲得晶體結構的8個雙

4、氨基酸五配位氫膦烷的結構進行解析，確定該系列化合物中心磷原子屬于三角雙錐構型，H原子和兩個N原子在平伏鍵上，兩個O原子在直立鍵上。在此基礎上，借鑒配位化合物的命名規(guī)則，對其絕對構型進行命名，并通過固體CD光譜以及1H NMR對所有化合物的絕對構型進行關聯(lián)。 本論文還系統(tǒng)的對1JP-X(X=H，N)進行了研究，實驗測試表明：1JP-H耦合常數(shù)的數(shù)值在四配位磷化合物中約為700 Hz小于在雙氨基酸五配位氫膦烷中約為800 Hz的數(shù)值

5、，而1JP-N耦合常數(shù)的數(shù)值在四配位磷化合物中約為41 Hz卻大于在雙氨基酸五配位氫膦烷中約為32 Hz的數(shù)值。利用量子化學理論計算，通過DFT/B3LYP/6-31+G(d，p)對化合物的幾何結構進行優(yōu)化，再用DFT/B3LYP/IGLOⅢ對其進行耦合常數(shù)的計算獲得了與實驗測試相同的結論，研究表明在雙氨基酸五配位氫膦烷中，P-N鍵具有雙鍵的性質，從而降低了化學鍵中s軌道的比例，進而降低了相應的1JP-N耦合常數(shù)數(shù)值。 對雙氨基

6、酸五配位氫膦烷固體CD和溶液CD的測試，以及對雙纈(亮)氨酸五配位氫膦烷的CD光譜進行理論計算研究，確定了氨基酸側鏈為飽和脂肪鏈的雙氨基酸五配位氫膦烷的CD信號受到中心手性磷原子與氨基酸側鏈α-位手性碳原子的共同影響。由于在不同構型中兩類手性原子對CD光譜的貢獻不同，所以在非對映異構體之間CD光譜的最大吸收峰位置和吸收強度都有明顯的差異。 最后，對雙氨基酸五配位氫膦烷進行電噴霧多級質譜裂解規(guī)律研究發(fā)現(xiàn)，單純的通過多級質譜裂解無法

7、區(qū)分化合物的手性。在正離子模式下([M+H]+或[M+Na]+)，氨基酸側鏈對相應的亞胺離子具有明顯的穩(wěn)定作用，伴隨著氨基酸側鏈變大(特別是苯環(huán)基團存在時)，亞胺離子的穩(wěn)定性明顯增強并影響多級質譜的裂解規(guī)律。在負離子模式下([M-H]-)，對于雙苯甘氨酸五配位氫膦烷因為苯環(huán)直接連接在化合物的螺環(huán)上，從而使得苯環(huán)在穩(wěn)定該類化合物的負離子碎片上具有重要的作用，并表現(xiàn)出不同的裂解方式。 本論文充分發(fā)揮各種立體化學研究方法的優(yōu)勢，從多角