CAP的合成和溶解性

正如我们之前提到的，CAP的合成方法（见实验）与报道的磺酸盐类似物CAPS [26]类似，即通过对预制的（2,8,14,20-四丙基）进行处理 - （4,6,10,12,16,18,22,24-八羟基）杯[4]间苯二酚（preCA）[54]与L-脯氨酸和甲醛的Mannich型反应（图3）。

反过来，前体preCA通过间苯二酚和丁醛之间的酸催化缩合获得。当然，CAP和CAPS的合成之间的主要差异在于起始醛的选择，即简单的丁醛而不是3-磺基丙醛（其必须由商业前体原位产生）。这源于需要排除阳离子客体与在大环脚手架的2,8,14和20位与亚甲基桥连接的带负电荷的侧链之间发生任何可能的相互作用，特别是为了解决相互作用。具有宿主腔，并且可能还有脯氨酸侧链部分。通过NMR确认最终产物的结构（参见支持信息文件1） 详情）。

值得强调的是，由于辅助丙基的疏水性，CAP在中性条件下微溶于水，而其溶解度随着增加强碱的量而显着增加。值得注意的是，中性CAP具有16个可电离位点（每个脯氨酸亚基亚基4个位点）和12个酸性氢，同时考虑到脯氨酸部分和酚基团[32]。可以合理地预期大环的上缘处的脯氨酸亚基以其两性离子形式存在。基于p K a值在文献中报道[55]对于游离脯氨酸（1.95,10.64）和间苯二酚（9.32,11.1），酚基团似乎是最酸性的，尽管脯氨酸单元的去质子化不能先验地排除。这里值得一提的是，对于与CAP非常相似的L-脯氨酸 - 杯芳基苯乙烯衍生物（甲基取代亚甲基桥上的正丙基），平均p K a值大至每个芳烃6.3±1在四个亚基表现相当的假设下，从滴定曲线估计了亚基[32]。在后一种情况下，通过NMR证据支持酚基团的去质子化（由于分子内氢键而看起来比预期的更酸性）。

由于溶解度问题，我们解决了我们对评估CAP的阴离子形式（即单 - ，二 - ，三 - 和四 - 阴离子）的结合能力的兴趣，原则上可以通过简单地添加适当的化学计量来获得。一定量的强碱（即，一，二，三或四当量的NaOH）到宿主的悬浮液中。然而，由于四个脯氨酰胺单体的化学等价性，从分析的观点来看，添加给定量的碱不能单独形成所需的阴离子形式，而是在平衡时不同电荷的阴离子的混合物中形成。当然，形成的阴离子物质的平均电荷等于加入的碱当量的数量。此外，可以代数地显示，主要的阴离子实际上是对应于添加的碱当量数的理想阴离子。因此，作为第一近似，考虑通过将CAP与给定量的碱混合形成的系统在其性质上等同于相应的理想阴离子是合理的。在下文中，我们将参考通过将一种，两种，三种或四种当量的碱混合作为CAP而获得的系统-1，CAP -2，CAP -3和CAP -4。

极化：方法论问题

在检查我们对CAP及其复合物的极化研究结果之前，必须提供很少的方法学说明（可在支持信息文件1中找到广泛的讨论）。根据文献[41,42]，使用偏振测定来研究结合平衡需要通过将固定量（V 0）的宿主溶液与增加的微量（v i）混合来制备一组样品。客体的浓缩溶液（方法A，参见实验）。然后，在假设仅形成1：1复合物的情况下，可以代数地显示样品的光学活性i必须根据其中的关系而变化。公式1。

在等式10中， 0是纯主体溶液的旋光度，Δθ是差分摩尔旋光度（即，复合物和游离主体的摩尔旋光度之间的差异），H 0和G 0是浓度对于宿主和客体母体溶液，K分别是所需的结合常数。正如我们将在后面详细讨论，基板的络合1 - 12与CAP在一些情况下导致形成2：1层的复合物，或者单独或一起与相应的1：1种的复合物（如由相关的分析占工作情节）。在这些情况下，等式1 不能用于数据回归分析，整个问题必须完全重新解决。

当两种配合物同时形成时，根据平衡：

和

通用第i个样本的光学活动由以下关系给出：

在等式2 ΔΘ 1：1和ΔΘ 2:1是差动两种复合物的摩尔旋光度（即，ΔΘ 1：1 =Θ HG - Θ ħ和ΔΘ 2：1 =Θ H2G - 2Θ ħ ;Θ ħ， Θ HG，和Θ H2G是游离主机的摩尔旋光度，1：1和2：1种的复合物，分别地），| HG | 和| H 2 G | 是平衡时络合物的浓度。因此，通过应用所需的质量平衡和平衡条件，最终得到：

在等式3中， K 1和K 2是所需的结合常数，并且| H | 是平衡时游离主体的浓度，反过来可以通过求解方程来计算：

不幸的是，等式4简化为立方形式; 因此，方程3不能通过分析求解，不适合数据回归分析。可以通过迭代方法巧妙地解决问题。实际上，等式4可以转换为：

因此，具有固定ħ 0和G 0为值和两个第一逼近测试值ķ 1和ķ 2，等式5可以迭代求解以获得第一近似集合的| H | 样本的值。然后，通过报告i vs | H |，可以使用等式3作为拟合方程，以获得K 1和K 2的两个第二近似值。将后者重新插入等式5中以重新计算| H | 值，整个过程迭代到收敛。当然，从K 1和ķ 2个值的相关累计稳定常数β 2可以很容易地计算为：β 2 = ķ 1 ķ 2。此外，如果仅形成2：1复合物（如作业图所示），即，只要2：1复合物的稳定性如此之高，以至于在实验条件下1：1复合物从未形成可观的量。使用时，K 1无法评估，因此可以相应地简化公式3和公式5（参见支持信息文件1）。

最后，为了完整起见，这里必须提到的是，可以通过将主体溶液与增加的称重量的固体客体混合来制备样品（方法B，参见实验）。当然，即使在后一种情况下，也可以适当地调整等式3-5（有关细节，请参见支持信息文件1）。

CAP的极化特性

作为初步工作，我们评估了阴离子形式的CAP（在上面讨论的意义上）的极化响应。值得注意的是，在原始CAP的悬浮液中加入NaOH总是在所用的浓缩条件下形成澄清的溶液。我们发现，CAP -1是右旋的，与摩尔旋光Θ 1一样大的6.5±0.1度DM -1中号-1 ; 相比之下，CAP -2，CAP -3和CAP -4导致左旋，具有大至Θ摩尔旋光值2 = -19.3±0.4度DM -1中号-1，Θ 3 = -20.1±0.3度DM-1中号-1，Θ 4 = -21.5±0.4度DM -1中号-1分别。当与N-苄基-L-脯氨酸的摩尔旋光度值相比时，这些结果显得非常有趣，这可以从文献数据[56]推导出来，即-19.9度dm -1 M -1。如果大环的光学活性仅取决于氨基酸部分的存在，那么大于约1的摩尔旋光度。应该预计-80度dm -1 M -1。与多糖的观察结