日本神戶學院大學袁德其課題組通過構(gòu)建天然?；D(zhuǎn)移系統(tǒng)的分子模型的方法實現(xiàn)了環(huán)糊精的位置特異性反應。
環(huán)糊精是由淀粉降解而產(chǎn)生的環(huán)狀低聚糖，擁有形狀固定的疏水空腔，能與各種有機化合物形成包接復合物，因而作為仿生大環(huán)主體分子被廣泛應用于藥學，超分子化學等眾多領(lǐng)域的研究。環(huán)糊精的功能化是利用環(huán)糊精建構(gòu)新型主體分子的關(guān)鍵步驟。導入一種功能基已有較成熟的方法，但導入兩種不同功能基極難，尚無有效方法。常用的b-環(huán)糊精有21個羥基，分屬3種類型。如果用兩種不同功能基隨機地取代其中任意兩個羥基，理論上將產(chǎn)生60個異雙取代異構(gòu)體和兩組各30個同雙取代異構(gòu)體。因此，環(huán)糊精的高選擇性反應的開發(fā)至關(guān)重要。
袁德其課題組通過建立?；D(zhuǎn)移酶-基質(zhì)-酰基輔酶三元復合物結(jié)構(gòu)的模型化合物，實現(xiàn)了模型化合物自身的高選擇性反應。環(huán)糊精1,3,5被用作簡化的模型化合物，其中咪唑基和環(huán)糊精分別擔負輔酶的?；欣^功能和蛋白質(zhì)的結(jié)合功能，環(huán)糊精羥基則可被視為酰基受體。
pH 8的緩沖液中，室溫下，咪唑環(huán)糊精1與2-萘磺酰氯迅速反應，生成單一的磺酸酯產(chǎn)物2，收率高達80%。反應只發(fā)生在與咪唑基一環(huán)相隔的C環(huán)伯羥基上，具有方位特異性。同樣與咪唑基一環(huán)相隔，但位處反方向的F環(huán)不參與反應（圖1）。咪唑基的中繼功能和環(huán)糊精的包接作用對獲得高選擇性都至關(guān)重要。
反應部位可以通過變換功能基的結(jié)構(gòu)加以精密調(diào)控。與模型1相比，模型3雖然只在咪唑基與環(huán)糊精的連接方式上有所不同，卻可將反應完全控制在D環(huán)上（圖2），包括C環(huán)和E環(huán)在內(nèi)的其它環(huán)都不參與反應。
雙咪唑環(huán)糊精5的反應選擇性更超出預期（圖3）。由模型1的反應結(jié)果推測，模型5的磺?；瘜l(fā)生C環(huán)和F環(huán)，但實際的反應結(jié)果是，不僅反應轉(zhuǎn)化率高，且只得到6C-磺酸酯6，而沒有檢測到其它單磺?；a(chǎn)物。此結(jié)果表明，A環(huán)的咪唑基作為親核基，D環(huán)的咪唑基作為堿基精密選控反應部位，分工明確且高效。
論文信息： Three-in-one: Miniature Models of Natural Acyl-transfer Systems Enable Vector-selective Reaction on the Primary Side of Cyclodextrins De-Qi Yuan, Tatsuro Tominaga, Koki Fukuda, Kazutaka Koga, Makoto Fukudome Chemistry – A European Journal DOI: 10.1002/chem.202103940
