Multitopické adamantylové systémy a jejich vazebné vlastnosti

Abstract

Jednou z nejdůležitějších a nejzajímavějších oblastí supramolekulární chemie je studium systémů hostitel-host. Inkluzní komplexy tvořené mezi vhodnými hostiteli a hosty pomocí nekovalentních interakcí mají již dnes celou řadu aplikací. Mezi nejvýznamnější aplikace bezesporu patří tvorba polymerních agregátů, které mohou sloužit pro skladování, transport nebo uvolňování léčiv. Vlastnosti takových systémů mohou být efektivně ovlivňovány či měněny chemickými signály. Z důvodů značného aplikačního potenciálu v medicíně či farmacii jsou připravovány a intenzivně studovány nové hostitelské i hostující molekuly. V rámci této práce bylo připraveno sedm nových multitopických hostů; dva tritopické a pět ditopických. Z hlediska supramolekulárního chování těchto hostů byly studovány zejména interakce s cyklodextriny (CD) a cucurbit[n]urily (CBn). Pro přípravu zmíněných hostů bylo vyzkoušeno několik syntetických postupů. Tritopické hostující molekuly byly připraveny reakcí 1,3,5-tris(bromomethyl)benzenu s 1-(1-adamantylmethyl)-1H-(benz)imidazolem. Ditopické hostující molekuly pak byly připraveny prostřednictvím Wittigovy reakce odpovídajících aldehydů s příslušnými fosfoniovými solemi a následnou kvarternizací za využití vhodných alkylhalogenů. Oba tritopické hosty tvořily binární inkluzní komplexy s Beta-CD i s CB7 v poměru 1:3 a ternární komplexy v poměrech 1:2:1 a 1:1:2 (host:CB7: Beta-CD). Připravené ditopické hostující molekuly lze rozdělit do dvou skupin. První skupina je odvozena od stilbenového centrálního motivu a druhá skupina pak od difenylacetylenového motivu. Stilbenový host s methylovými terminálními skupinami 20 byl získán jako směs (E)/(Z) isomerů, které byly odděleny díky zcela odlišné rozpustnosti ve směsi MeOH:CHCl3. Geometrie (Z)-20 byla potvrzena pomocí difrakční analýzy monokrystalu. Pomocí NMR bylo prokázáno, že (Z)-20 je orientován v kavitě Beta-CD tak, že centrální část molekuly je uvnitř kavity a terminální benzimidazoly jsou umístěny v oblasti portálů. Rovněž se ukázalo, že tento komplex vykazuje pomalou výměnu na NMR časové škále. Z tvaru signálů methylenových protonů (Z)-20 lze soudit, že dynamika jednotlivých konců molekuly (Z)-20 je ovlivněna setrváváním v užším či širším portále Beta-CD. Hostující molekuly na bázi difenylacetylenu vykazovaly velmi nízkou rozpustnost ve vodě, přesto bylo možné získat pomocí NMR základní představu o interakcích modelového methylovaného derivátu. Ukázalo se, že pomalý režim komplexu s Beta-CD ve vodě lze přepnout přidáním méně polárního rozpouštědla do režimu rychlého. Mnohem zajímavější, než tento očekávatelný výsledek je ovšem skutečnost, že vliv různých rozpouštědel je značně odlišný. Zatímco DMSO a aceton režim přepínají, komplex ve směsi methanol-voda je stále v režimu pomalé výměny. Tato zajímavá zjištění činí další zájem o nově připravené hostující molekuly smysluplným. V budoucnosti bude věnována pozornost zejména využití těchto látek v komplexních supramolekulárních systémech.