NMR研究
在氧化氘(D 2 O)中,每种NAcTrp对映体在β-CD腔质子的1 H NMR信号中诱导显着的化学位移(屏蔽),即H3(在较宽的次级侧附近)和H5,H6。 ,6'(在较窄的初级侧),表示每种对映体的空腔包含(方案1)。当将NAcTrp的外消旋混合物加入到β-CD溶液中时,由于非对映异构体的原位形成,没有观察到信号的分化,除了N-乙酰基的甲基信号的非常小的分裂。在13 C NMR谱中也未检测到分化。为了确定复合物的化学计量连续变化(Job)图[26]起草了。对于β-CD质子,仅由H5,H3和H6,6'引起的腔信号在复合时显示出显着的变化(支持信息文件1,图S1)。曲线图的拐点为0.5表示两种对映体的化学计量比为1:1。色氨酸质子在络合时受到不同的影响(支持信息文件1,图S2),即由吲哚苯环质子(H3,H4,H5和H6)的位移引起的图表示1:1主体/客体化学计量,而吲哚部分(H8)和脂肪族的那些质子(H9,9',H10,H12),拐点在≈0.3,表明主体/客体比率接近2:1。该行为揭示了两种不同络合模式的存在,一种涉及仅具有一个主体的吲哚苯环和具有两个主体分子的脂肪链。第二种模式主要发生在主体浓度过量时,这一事实表明包含吲哚部分是主要的相互作用模式。此外,观察到L-对映体的位移幅度总是较大,并且Job的斜率比D-对映体的斜率更陡峭,
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方案1: β-CD的一个吡喃葡萄糖残基(G)和NAcTrp分子的编号方案; β-CD的特定原子标记在文/表中表示为Cmn,Omn,m是原子数,n是β-CD的吡喃葡萄糖残基(Gn)。
在相同条件(温度,浓度,采集参数)下获得在D 2 O中具有1:1摩尔比的β-CD的每种对映体的2D ROESY光谱。在两个对映体客体中,在吲哚质子(H3,H4,H5,H6,H8)和β-CD腔质子(H5,H6,6',H3)之间观察到强的分子间偶极相互作用,证实完全包含Trp侧链。 。为了便于比较两种原位形成的非对映异构体和可视化的小差异(支持信息文件1,图S3)在偶极通过空间分子间相互作用的情况下,采用3D相关图。仔细展示它们,以确保NAcTrp H9,9'与H6(平均距离≈3.5Å)和H8(平均距离≈4.0Å)之间参考分子内相关性的强度与每种对映体相同(图1a) ,放大放大地图的差异点(图1b)。因此,(i)客体-H6,H3,H5-宿主-H5,H66',H3相互作用在两种对映体中非常相似,其中客体-H5-宿主-32明显弱于其它对象,并且客体-H6 /宿主-H6, L-比D-强,表明客体-H6,H3嵌入腔内,客体-H5更接近窄β-CD边缘,L-H6比D-H6更接近它。(ii)客体-H8-宿主-H3相互作用在两种对映体中同样强,比客体-H8 /宿主-H5,H6,6'更强,其在L-中比在D-中更强。此外,客体-Me12-宿主-H3之间的相互作用对两种对映体都很强(支持信息文件1,图S3b),表明N在两种情况下,乙酰基在β-CD的宽二级开口处,并且L-H8比D-H8更接近初级开口,表明倾斜的差异。(iii)客体-H4-宿主-H5相互作用在两种对映体中相似,但客体-H4-宿主-H6,6'在D-中比在L-中相当强,而客体-H4-宿主-H3相互作用是相同的。实际上两种对映体都不存在,这意味着L-H4比D-H4进一步延伸出初级侧。(iv)Guest-H9,9'和H10显示与宿主H3的弱相互作用,因此它们大部分位于宿主的大开口附近。
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图1: 观察到的偶极,通过空间主客体相互作用的3D图,以便(a)反映每个L-和D-NAcTrp对映体中用于分子内相关的≈等强的交叉峰,即客体H9,9'与客人H6和H8; (b)在分子间相互作用中观察到的少数差异已被放大,并反映了客体质子H8和H4的分子间相互作用所揭示的两种对映体的稍微不同的结合模式; (c)每个1:1复合物的相应解决方案模型的示意图。
通过NMR检测的上述相互作用表明,在水性环境中,每种非对映异构体复合物中的包合模式非常相似但不相同。D-H4位于主体的初级侧附近,而L-H4完全位于外部(几乎不与空腔连通)。另一方面,H8(与H4的距离约为7)在两种对映体的二级侧,仅在L-对映体中稍微接近宿主的H5。这些相互作用提示了一种共同的结合模型,其中吲哚部分包括在从初级到次级开口的H4到H8的方向上,并且L-对映体的H4末端暴露,其次级侧的NAc基团与CD-H3接触。在每种情况下通过NMR数据推断出相对于β-CD轴倾斜的不同程度以容纳腔中的疏水性NAc基团,从而解释了在溶液中观察到的微小差异。然而,正如Job图所示,脂肪族部分可能通过其次级侧受到第二主体分子的影响。这意味着在解决方案中,主客体关联可以通过额外的取向和化学计量来实现,因此不能排除低百分比的替代排列的存在。