2. KAYNAK ARAġTIRMASI
2.1. Kiral Tanınma
Pena ve ark. suda çözünebilen (N-L-valinaçil) kaliks[4]aren (1) ve (N-L- alaninaçil) kaliks[4]aren (2) türevleri sentezlenmiĢtir. Sentezlenen kiral kaliksaren türevleri kiral tanımaya olanak sağlayan dört tane aminoasit grubuna sahip olduğundan 1,1-binaftil hidrojen fosfat (BNHP), 1,1-bi-2-naftol (BINOL) ve 1,1-binaftil-2,2-diamin (BNA) yapıları için kapiler elektroforez (capillary electrophoresis) metoduyla kiral tanınma reaksiyonlarında kullanılmıĢtır (Pena, 1997).
R2: -CH2CONHCH(COOH)CH3
R1: -CH2CONHCH(COOH)CH(CH3)2
1 2
BNHP Binol BNA
Sırıt ve ark, yaptıkları bir çalıĢmada kaliks[4]arenin fenolik –O‘den tartarik ester bağlamıĢ ve bu birimlerin para pozisyonundan farklı kiral aminler ile schiff bazı türevlerini sentezlemiĢlerdir. Bu kiral kaliks[4]aren türevleri ile amino asit metil esterlerinin enantiyomerik tanınma çalıĢması yapılmıĢdır (Durmaz, 2007).
5 4
Wavelenght (nm) 300 320 340 360 380 400 420 440 A b so rb an ce 0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 0.33x10-4 2.17x10-4 2.17x10-4 0.33x10-4
ġekil 2.1. 25C‘ de 5 nolu bileĢiğin kloroformdaki çözeltisine (8.33×10-4 mol dm-3) 0.33-2.17×10-2 mol
dm-3 (D)-Phe-OMe.HCl in eklenmesi ile gözlenen spektral değiĢimler
Burada UV-Vis titrasyon metodu yardımıyla fenilalanin metil ester hidroklorür tuzunun belirli konsantrasyonda eklenmesiyle; kaliksaren türevinin UV-Vis ‘da 400 nm‘de göstermiĢ olduğu absorbans azalmakta, bunun yanında 340 nm ‘de daha güçlü bir absorbans bandı oluĢmaktadır. Bu çalıĢma sonucunda kiral kaliksaren türevi (5) ‘in, fenil alanin metil ester tuzunun enantiyomerleri arasında (KD/KL) D enantiyomeri ile 4.36 kat daha güçlü bağ oluĢturabildiğini göstermiĢlerdir (Çizelge 2.1.).
Çizelge 2.1. Kaliks[4]aren türevi 3–5 ile fenil alanin metil ester.HCl enantiyomerlerin kompleksleĢmesi Kaliksaren türevi Enantiyomer K (x10-3) dm3 mol-1 KD/KL -∆G (kjol/mol-1) -∆H (kjol/mol-1) -∆S (jol/mol-1) 3 D 17.91 1.52 24.26 40.70 218.1 L 11.78 23.23 38.72 207.8 4 D 8.01 1.66 22.27 18.81 137.8 L 4.82 21.01 12.86 113.6 5 D 4.62 4.36 20.91 47.16 228.4 L 1.06 17.26 38.50 187.1
Sırıt ve ark. yaptıkları benzer bir çalıĢmada kaliks[4]arenin fenolik birimlerinin seçimli olarak para pozisyonundan dialdehit türevine dönüĢtürüldükten sonra kiral aminler ile schiff bazı türevlerini (6–8) sentezlemiĢler ve bu maddelerin (R) ve (S) feniletil aminler ile yaptıkları kompleksi UV-Vis spektroskopisiyle incelemiĢlerdir (Durmaz, 2006). R-feniletilamin ve S-feniletilamin ile 7 nolu bileĢiğin kompleksleĢme çalıĢmasında bu bileĢiğin (R) enantiyomeri ile 2.67 kat daha güçlü bir kompleksleĢme gösterdiğini tespit etmiĢlerdir.
8 7
6
Kubinyi ve ark. ise binaftil türevli kromojenik kiral kaliks[4]areni (9) sentezlemiĢler ve absorpsiyon, floresans, CD spektroskopik yöntemlerini kullanarak fenilglisinol ile metilbenzil aminin enantiyomerlerinin tanınması için kullanmıĢlardır. Absorpsiyon spektroskopisi ile bu bileĢiğin feniletilamin (FEA) ve fenilglisinol (PheGlyOH) ‗nun enantiyomerleri arasındaki kompleksleĢmeyi çeĢitli çözücülerde denemiĢler ve toluen gibi çözücülerde kompleksleĢme olmaz iken; aseton ve asetonitril gibi çözücülerde kompleksleĢme olduğunu ispatlamıĢlardır.
9
ġekil 2.2. BileĢik 9‘un asetondaki 2x10-5
M çözeltisinin absorpsiyon spektrumu (a) saf haldeki (b) 10-3 R- FEA (c) 10-2 R-FEA (d) 10-3 S-FGlyOH (e) 10-2 S-FGlyOH,
Sırıt ve ark. azacrown halkalı kaliksaren türevleri (12–15) sentezlemiĢler ve bu sentezledikleri bileĢikleri UV-Vis titrasyon metoduyla alaninmetilesterin (AlaOMe) ve fenilalaninmetilesterinin (PheOMe) enantiyomerik tanınmasında kullanmıĢlardır (Demirtas, 2009). 10: R' = Br, 11: R' = OTs, R = H R = Me 12: R = H 13: R = Me 14: R = H 15: R = Me
Sentezlenen kaliks]4]aren türevinin (14) L-PheOMe ‘nin D enantiyomerine göre, 2.08 kat daha iyi kompleks yaptığını göstermiĢlerdir. Ayrıca kompleksleĢme parametrelerini de incelemiĢler ve L-PheOMe ‘nin diğer enantiyomerine göre 7.56 J/mol daha fazla bir entropi ile kompleksleĢme yaptığını hesaplamıĢlardır (Çizelge 2.2.). OluĢan kompleksin muhtemel yapısı olarak da hidrojen bağlarının yanı sıra, π-π etkileĢimde molekül kompleksleĢmesinde ön plana çıkmakta olduğunu ileri sürmüĢlerdir (ġekil 2.3.).
Çizelge 2.2. Kiral reseptörler 12–15 ile amino asitlerin kompleksleĢmesinin termodinamik parametreleri Host Guest K (x10-3) dm3 mol-1 KD/KL -∆G (kjol/ mol-1) –Ga -∆H (kjol/ mol-1) Hb -∆S (jol/ mol-1) S c 12 D-PheOMe.HCl 0.583 1.80 15.82 1.45 6.89 2.17 76.21 12.12 L-Phe-OMe.HCl 1.049 17.27 9.06 88.33 12 D-Ala-OMe.HCl 0.315 1.13 14.26 0.31 6.85 3.60 70.85 13.10 L-Ala-OMe.HCl 0.356 14.57 10.45 83.95 13 D-Phe-OMe.HCl 0.310 1.27 14.20 0.59 5.70 2.74 66.79 11.17 L-Phe-OMe.HCl 0.395 14.79 8.44 77.96 13 D-Ala-OMe.HCl 0.109 1.02 11.62 0.07 16.05 1.50 92.87 5.24 L-Ala-OMe.HCl 0.111 11.69 17.55 98.11 14 D-Phe-OMe.HCl 0.809 2.08 16.59 1.83 2.64 0.42 64.54 7.56 L-Phe-OMe.HCl 1.684 18.42 3.06 72.10 14 D-Ala-OMe.HCl 0.419 1.27 14.96 0.60 2.07 0.30 57.14 3.04 L-Ala-OMe.HCl 0.532 15.56 2.37 60.18 15 D-Phe-OMe.HCl 0.342 1.40 14.46 0.84 1.95 1.12 55.07 6.58 L-Phe-OMe.HCl 0.480 15.30 3.07 61.65 15 D-Ala-OMe.HCl 0.284 1.09 14.02 0.21 4.26 3.65 61.34 12.92 L-Ala-OMe.HCl 0.311 14.22 7.91 74.26 a G = G L – GD b H = H L – HD c S = S L – SD
Kiral tanınma ile ilgili en ilginç çalıĢmalardan birisi de Shundo ve ark. tarafından gerçekleĢtirilen bir çalıĢmadır. Bu çalıĢmada akiral bir reseptör ile rasemik yapıdaki karboksilik asit türevlerinin tanınması çalıĢma yapılmıĢ ve olumlu sonuçlar alınmıĢtır. Bunun üzerine buradaki etkinin moleküler asimetriden kaynaklandığı sonucuna varılmıĢtır. Bu çalıĢmada, okzoporphyrinogen 16 türevi sentezlenmiĢ ve mandelik asit (MA) ile α-hidroksi-2-naftilasetikasitin (HNAA) kiral tanınma reaksiyonunda kullanmıĢlardır (Shundo, 2009). UV-Vis spektrumunda 512 nm dalga boyunda absorbans gösteren 16 numaralı bileĢik, R-MA ‘in titrasyonu ile bu dalga boylarında azalma ve 789 nm ‘de yeni bir dalga boyunda ortaya çıkmaktadır. Görünür bölgede olduğu için kompleksleĢmenin rengi de pembe olarak gözlenmiĢtir. Ayrıca 357 ve 643 nm ‘de iki farklı isobestik nokta oluĢmuĢtur.
Bu çalıĢmada ayrıca UV-Vis tekniği ile elde edilen sonuçlar 1
H NMR analizi ile de doğrulanmıĢtır. BileĢik 16 ‘nın 1H NMR analizi yapıldığında spekturm üzerinde singlet olarak görülen bazı piklerin rasemik MA ilavesi ile sadece aĢağı alana kaydığı görülürken, R-MA ilavesi ile bu piklerin özellikle 7.56 ppm deki pikin yarıldığı görülmektedir. Buradan enantiyomerik saflığı belli olmayan bir mandelik asitin enantiyomerik saflığı belirleme metodu geliĢtirdiklerini göstermiĢlerdir.
16
1H NMR titrasyonu ile Wang ve ark. enantiyomerik tanınma çalıĢmasına baĢka bir örnektir. Bunun için çeĢitli kiral amino alkol türevleri sentezlemiĢler ve N-korunmuĢ (N-protected) amino asit ve karboksilik asit türevlerinin enantiyomerik çalıĢmalarını yapmıĢlardır (Wang, 2008).
Liu ve ark.; yapısında kaliksaren dibrom 22 bileĢiği ile 1,2-difenil-1,2- okzilamino reaksiyonu sonucu, yapısında kiral amino alkol türevi bulunan kalikscrown
23 bileĢiğini sentezlemeyi baĢarmıĢlar ve bu bileĢiği 1H NMR analizi ile rasemik mandelik asitin enantiyomerik tanınmasında kullanmıĢlardır (Liu, 2006). Elde ettikleri analiz sonucunda kompleksleĢmenin 1:1 olduğunu ve KaS /KaR oranının da 102 olduğunu tespit etmiĢlerdir.
23 22
ġekil 2.4. (a) Kalikscrown 23‘ün 1H NMR spektrumu (b) Rasemik MA‘in 1H NMR spektrumu (c)
Kalikscrown 23 (5 mM) ile rasemik MA (5 mM) CDCl3 deki kompleksinin 1
H NMR spektrumu
Sırıt ve ark. yaptıkları bir çalıĢmada tartarik ester yapıları içeren kiral kaliks[4]aren türevlerini sentezlemiĢlerdir (Karakucuk, 2006). Bu çalıĢmada sentezlenen kaliksaren bileĢiklerinin NMR spektroskopisiyle 1,2-propandiol ve serin metil estere karĢı kiral tanıma yeteneklerini incelemiĢlerdir (ġekil 2.5.).
24
Konuk (guest) olarak kullanılan serinmetilester (SerOMe)‘in yapısında bulunan –CH2 protonları normalde 4.10 ppm‘de triplet (t) olarak sinyal verirken, kaliksaren
türevi 24 ‘ün varlığında CDCl3 içinde yapılan 1H NMR analizinde, bu pikin yukarı alana kayarak 3.90–4.10 ppm ‘de multiplete yarıldığı görülmüĢtür.
ġekil 2.5. CDCl3 çözücü içerindeki 400 MHz 1H NMR spektrumları (a) Rasemik SerOMe, (b) Rasemik
SerOMe ile kiral reseptör 24 (c) Kiral reseptör 24
Literatür bilgilerinden görüldüğü gibi moleküler tanınma ve özellikle enantiyomerik tanınma, araĢtırma alanları içerisinde geniĢ Ģekilde yer almıĢ güncel bir konudur. Moleküler tanınma için kiral reseptörlerin sentezi ve tasarımı pek çok biyolojik aktivitede kiralliğin rolünden dolayı bilim adamlarını cezb etmiĢtir. Özellikle amin, amino alkol, amino asit ve karboksilik asit gibi pek çok kimyasalın baĢlangıç materyali olabilen bileĢiklerin enantiyomerik tanınması ayrı bir öneme sahiptir. Bu bileĢiklerin biyolojik ve farmokolojik aktiviteye sahip olabilmeleri de enantiyomerlerin tanınma ihtiyacında da ayrı bir rol oynamıĢtır.
Bu yüzden biz de bu çalıĢmada biyolojik ve farmakolojik özelliğe sahip konuk moleküller seçerek, bunların enantiyomerik tanınması için kiral reseptör olabilecek moleküller tasarlamaya ve sentezlemeye çalıĢtık. Bizim hedef olarak seçtiğimiz moleküllerin karboksilik asit olmasından dolayı, literatüre uygun olarak kiral amino alkol türevleri tasarladık ve bunların kiral resptör olarak kullanılıp-kullanılamayacağını 1H NMR analiz metoduyla belirlemeye çalıĢtık.