Figure 2 Schematic illustration of α-CD/PEG polypseudorotaxane[11]
能与α-环糊精包合的有聚乙二醇(PEG)、聚己内酯、聚赖氨酸(PL)等分子链尺寸较小的聚合物,每个环糊精分子与两个乙二醇单元匹配。环糊精和聚合物形成包合物的影响因素很多:聚合物分子直径大小、温度、溶剂的性质和PH等,起决定作用的是聚合物分子直径大小[2]。这种选择性的包络作用广泛应用于食品、医药、香精、化妆品、生物分子识别等多个领域。由于环糊精在水中的溶解度和包结能力,改变环糊精的理化特性已成为化学修饰环糊精的重要目的之一。常见的一般在2-位、3-位、6-位上直接引入取代基得到环糊精衍生物[1],修饰基团在不同程度上影响了天然环糊精的分子识别与键合能力,因此设计和合成各种环糊精衍生物成为一大重要研究内容。
点击反应(Click chemistry)是2001年由化学家巴里·夏普莱斯(Sharpless)引入的一个合成概念,又叫做“链接化学”、“动态组合化学” [3]。具有反应条件稳定 、产物稳定、反应过程对水和空气不敏感、大多涉及碳-杂原子键的生成、无需柱层析、产物纯化简单等特点,解决了合成的环糊精衍生物难以分离纯化的难题,广泛应用于环糊精衍生物的合成。例如合成了含有卟啉单元以及一系列含有大π体系的环糊精衍生物,同时在以前的基础上大大提高了产率;合成含有介空硅结构的环糊精衍生物;合成含Gd 3+的环糊精衍生物及合成含聚合链的环糊精衍生物。近来Vargas-Berenguel 等分别将葫芦脲和二茂铁基团成功键连到环糊精上, 合成了具有独特性能的化合物,Liu 等也成功合成了含有富勒烯的环糊精衍生物,另外,Gravotto 课题组成功将超声引入到点击反应得到了环糊精衍生物,并缩短了反应时间、提高了产率[4]。由于点击反应选择性强、产率高等特点,使其在相关领域获得广泛的应用,例如生物成像领域中的光学成像、磁共振成像以及核素成像;材料制备领域中的纳米材料制备、聚合物制备;以及生物医药领域[5~6]。另外在药物开发、高分子合成中也应用广泛。如Thorson等用炔类化合物和叠氮化合物合成的万古霉素、Matyjaszewski 等采用“先臂后核”法制备了多臂星形聚苯乙烯、Grayson 等通过点击环化反应合成大环聚苯乙烯等[7]。文献综述
点击反应共有环加成反应、非醇醛的羰基化学、亲核开环反应、碳碳多键的加成反应四种反应类型[7]。Diels-Alder(D-A)是一种经典的点击反应,反应条件温和能耗低,广泛应用于材料制备领域;巯基点击反应也是一类经典的点击反应,多应用于高分子材料制备,后又逐步拓展到化学生物学领域[8];点击化学的代表反应则是铜(I)催化叠氮和炔基生成三唑环结构的环加成反应(CuAAC),由于叠氮和炔基自身稳定,不易与生物体内分子反应,所以该反应常用于生物系统内,自2004年提出利用调节环张力的方法使反应可以在无铜环境下发生后,该反应的应用便更加广泛[9]。