Preview

Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология

Расширенный поиск

Взаимодействие β-циклодекстрина с толуолсульфохлоридом в водно-щелочной среде

https://doi.org/10.21285/2227-2925-2019-9-3-366-375

Полный текст:

Аннотация

Региоселективная функционализация циклодекстриновой матрицы позволяет целенаправленно изменить способность циклодекстринов к образованию соединений включения, а также их растворимость, расширяя тем самым спектр их практического применения. Важнейшим и перспективным направлением в области селективной модификации β-циклодекстринов является получение тозильных производных, так как замещение тозильной группы такими нуклеофильными реагентами, как йодид, азид, тиоацетат, гидроксиламин, алкил- или полиалкиламид, приводит к соответствующим монозамещенным производным. В данной работе реализован метод синтеза моно[6-O-(4-толилсульфонил)]-β-циклодекстрина, усовершенствованный путем взаимодействия β-циклодекстрина с тозилхлоридом в водной среде в присутствии основания. Реакцией β-циклодекстрина с тозилхлоридом в водной среде в присутствии щелочи получен моно[6-О-(4- толилсульфонил)]-β-циклодекстрин с выходом 58% с чистотой, не требующей дополнительной очистки продукта. Установлено, что оптимальная концентрация β-циклодекстрина и тозилхлорида составляет 0,0032 моль/л и 0,0015 моль/л соответственно. Показано, что снижение скорости отфильтровывания непрореагировавшего тозилхлорида от реакционной смеси сопровождается возрастанием доли дитозильных производных и моно(3,6-ангидро)-β-циклодекстрина, образующегося в результате внутримолекулярной циклизации моно[6-O-(4-толилсульфонил)]- β-циклодекс-трина в щелочной среде при комнатной температуре. Структура полученного моно[6-О-(4-толилсульфонил)]-β-циклодекстрина подтверждено методом ПМР-спектроскопии. В ПМР-спектре продукта реакции β-циклодекстрина с тозилхлоридом появляются сигналы тозильного радикала при 2,42 м.д. и два дублета от водородов бензольного кольца с радикалами в пара-положении в области 7,41–7,43 м.д. Монозамещение доказано сопоставлением интегральных интенсивностей сигналов протонов циклодекстринового каркаса и протонов ароматической части продукта реакции, при этом их соотношение свидетельствовало о том, что только одна из семи первичных гидроксильных групп β-циклодекстрина была замещена.

Об авторах

В. В. Новокшонов
Иркутский институт химии им. А.Е. Фаворского СО РАН
Россия

научный сотрудник,

г. Иркутск



Суан Нгуен Тхи Тху
Иркутский национальный исследовательский технический университет
Россия

магистрант, Институт высоких технологий,

г. Иркутск



Н. С. Шаглаева
Иркутский национальный исследовательский технический университет
Россия

д.х.н., профессор кафедры химической технологии,

г. Иркутск



Т. А. Подгорбунская
Иркутский национальный исследовательский технический университет
Россия

к.х.н., доцент кафедры химической технологии,

г. Иркутск



В. В. Баяндин
Иркутский национальный исследовательский технический университет
Россия

к.х.н., доцент кафедры химической технологии,

г. Иркутск



Список литературы

1. Dodziuk H. Cyclodextrins and Their Complexes. Chemistry, Analytical Methods, Applications. Weinheim: Wiley-VCH, 2006. 489 p. DOI: 10.1002/3527608982

2. Tang W., Sun D. Ng S.-C. Modified Cyclodextrins for Chiral Separation: Modificftion of Cyclodextrin. Berlin: Springer-Verlag, 2013. 258 p. DOI: 10.1007/978-3-642-37648-1

3. Грачев М.К. Фосфорсодержащие производные циклодекстринов. Особенности синтеза и химического поведения // Успехи химии. 2013. Т. 82. Вып. 11. С. 1034–1046. DOI: 10.1070/RC2013v082n11ABEH004381

4. Новокшонов В.В., Нгуен Чыонг Хой, Шаглаева Н.С. Селективное моноаллилирование бета-циклодекстрина // Журнал общей химии. 2017. Т. 87 (149). Вып. 6. С. 951–954. Novokshonov V.V., Nguen Chyong Hoi, Shaglaeva N.S. Selective monoallylation of βcyclodextrin // Russian Journal of General Chemistry. 2017. Vol. 87. No. 6. P. 1172–1174. DOI: 0.1134/S1070363217060111

5. Wenz G. Recognition of monomers and polymers by β-cyclodextrins // Advances in Polymer Science. 2009. Vol. 222. Issue 1. Р. 204–254. DOI: 10.1007/12-2008-13

6. Cheng Y., Dong X. Preparation of a molecularly imprinted fluorescent chemosensor using quinoline modified vinyl-β-cyclodextrin and acrylamide as monomers for the selective recognition of spermidine // Analytical Methods. 2016. Vol. 8. Issue 29. P. 5838–5842. DOI: 10.1039/c6ay00984k

7. Zhou J., Ritter H. Cyclodextrin functionalized polymers as drug delivery systems // Polymer Chemistry. 2010. Vol. 1. No. 10. P. 1552–1559. DOI: 10.1039/c0py00219d

8. Roux M., Perly B., Djedaïni-Pilard F. Selfassemblies of amphiphilic cyclodextrins // European Biophysics Journal. 2007. Vol. 36. Issue 8. P. 861–867. DOI: 10.1007/s00249-007-0207-6

9. De Rossi R.H., Silva O.F., Vico R.V., Gonzales C.J. Molecular organization and recognition properties of amphiphilic cyclodextrins // Pure and Applied Chemistry. 2009. Vol. 81. No. 4. P. 755–765. DOI: 10.1351/PAC-CON-08-08-13

10. Moutard S., Perly B., Gode P., Demailly G., Djedaïni-Pilard F. Novel glycolipids based on cyclodextrins // Journal of inclusion phenomena and macrocyclic chemistry. 2002. Vol. 44. Issue 1- 4. P. 317–322. DOI: 10.1023/A:1023014718447

11. Bonnet V., Gervaise C., Djedaïni-Pilard F., Furlan A., Sarazin C. Cyclodextrin nanoassemblies: a promising tool for drug delivery // Drug Discovery Today. 2015. Vol. 20. No. 9. Р. 1120–1126. DOI: 10.1016/j.drudis.2015.05.008

12. Lai X.H., Ng S.C. Convenient synthesis of mono(6A-N-allylamino-6A-deoxy)permethylated βcyclodextrin: a promising chiral selector for an HPLC chiral stationary phase // Tetrahedron Letters. 2004. Vol. 45. No. 23. P. 4469–4472. DOI: 10.1016/j.tetlet.2004.04.064

13. Muderawan I. W., Ong T. T., Lee T. C., Young D. J., Ching B.C., Ng S.C. A reliable synthesis of 2- and 6-amino-β-cyclodextrin and permethylated-β-cyclodextrin // Tetrahedron Letters. 2005. Vol. 46. P. 7905–7907. DOI: 10.1016/j.tetlet.2005.09.099

14. Tang W., Ng S.C. Facile synthesis of mono-6-amino-6-deoxy-α-,β-,γ-cyclodextrin hydrochlorides for molecular recognition, chiral separation and drug delivery // Nature Protocol. 2008. Vol. 3. No. 4. P. 691–697. DOI: 10.1038/nprot.2008.37

15. Petter C.R., Salek J.S., Sikorski C.T., Kumaravel G., Lin F.T. Cooperative binding by aggregated mono-6-(alkylamino)-β-cyclodextrins // Journal of the American Chemical Society.1990. Vol. 112. No. 10. P. 3860–3868. DOI: 10.1021/ja00166a021

16. Trellenkamp T., Ritter H. Poly(N-vinylpyrrolidone) bearing covalently attached cyclodextrin via click-chemistry: Synthesis, characterization, and complexation behavior with phenolphthalein // Macromolecules. 2010. Vol. 43. No. 13. P. 5538–5543. DOI: 10.1021/ma100812q

17. Brady B., Lynam N., O'Sullivan T., Ahern C., Darcy R., Shea K.M., Danheiser R.L. 6A-O-p-toluenesulfonyl-β-cyclodextrin: [β-cyclodextrin, 6A-(4-methylbenzenesulfonate)] // Organic Syntheses. 2000. Vol. 77. P. 220–224. DOI: 10.15227/orgsyn.077.0220

18. Law H., Baussanne I., Fernandez J.M.G., Defaye J. Regioselective sulfonylation at O-2 of cyclomaltoheptaose with 1-(p-tolylsulfonyl)-(1H)- 1,2,4-triazole // Carbohydrate Research. 2003. Vol. 338. No. 5. P. 451–453. DOI: 10.1016/S0008-6215(02)00482-2

19. Zhong N., Byun H-S., Bittman R. An Improved Synthesis of 6-O-monotosyl-6-deoxy-βcyclodextrin // Tetrahedron Letters. 1998. Vol. 39. Issue 19. P. 2919–2920. DOI: 10.1016/S0040-4039(98)00417-1

20. Byun H-S, Zhong N., Bittman R., Shea K.M., Danheiser R.L. 6A-O-p-toluenesulfonyl-β-cyclodextrin [β-cyclodextrin, 6A-(4-methylbenzenesulfonate)] // Organic Syntheses. 2000. Vol. 77. P. 225–228. DOI: 10.15227/orgsyn.077.0225

21. Law H., Benito J.M., García Fernández J.M., Jicsinszky L., Crouzy S., Defaye J. Copper(II)-complex directed regioselective mono-p-toluenesulfonylation of cyclomaltoheptaose at a primary hydroxyl group position: an NMR and molecular dynamics-aided design // Journal of physical chemistry B. 2011. Vol. 115. P. 7524–7532. DOI: 10.1021/ jp2035345

22. Yin J.J., Sharma S., Shumyak S.P., Wang Z-X, Zhou Z-W, Zhang Y., Guo P., Li C-Z, Kanwar J.R., Yang T., Mohapatra S.S., Liu W., Duan W., Wang J.C., Li Q., Zhang X., Tan J., Jia L., Liang J., Wei M.Q., Li X., Zhou S.-F. Synthesis and biological evaluation of novel folic acid receptor-targeted, b-cyclodextrin-based drug complexes for cancer treatment // PLoS ONE. 2013. Vol. 8. No. 5. e 62289. DOI: 10.1371/journal.pone.0062289

23. Nurkenov O.A., Sailkhanov TM, Fazylov S.D., Issaeva A.Zh., Kabieva S.K., Takibaeva A.T. NMR spectroscopic study of the supramolecular cytafatum nanocomplex with β-cyclodextrin // Advances In Current Natural Sciences. 2015. No. 1. P. 1134–1138.


Для цитирования:


Новокшонов В.В., Нгуен Тхи Тху С., Шаглаева Н.С., Подгорбунская Т.А., Баяндин В.В. Взаимодействие β-циклодекстрина с толуолсульфохлоридом в водно-щелочной среде. Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2019;9(3):366-375. https://doi.org/10.21285/2227-2925-2019-9-3-366-375

For citation:


Novokshonov V.V., Nguyen Thi Thu X., Shaglaeva N.S., Podgorbunskaya T.A., Bayandin V.V. Interaction of β-cyclodextrin with tosyl chloride in an aqueous alkaline medium. Proceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology. 2019;9(3):366-375. https://doi.org/10.21285/2227-2925-2019-9-3-366-375

Просмотров: 74


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2227-2925 (Print)
ISSN 2500-1558 (Online)