Syntéza hostů pro supramolekulární systémy na bázi kubanu

Abstract

Supramolekulární chemie je mezidisciplinární obor zabývající se nadmolekulárními strukturami a mezimolekulárními vztahy. Jeden ze základních konceptů supramolekulární chemie představují hostitel-host komplexy. Hostitelské molekuly, například cyklodextriny (CD) nebo kukurbit[n]urily (CBn), tvoří komplexy s hostujícími molekulami. Mezi nejzajímavější strukturní motivy, které mohou být součástí hostujících molekul, patří klecové uhlovodíky, například adamantan, diamantan nebo bicyklo[2.2.2]oktan. Deriváty těchto uhlovodíků tvoří s hostujícími molekulami velice stabilní supramolekulární komplexy. Dalším klecovým uhlovodíkem je kuban, nicméně supramolekulární vlastnosti jeho derivátů nebyly doposud zkoumány. Kuban je syntetický uhlovodík tvořený uhlovodíkovou kostrou ve tvaru krychle skládající se z osmi atomů uhlíku a osmi atomů vodíku. Vazebné úhly CCC v molekule mají velikost přibližně 90°. Kuban byl poprvé syntetizován P. Eatonem a T. Coleem v roce 1964. Do té doby převládal názor, že kuban není možné připravit z důvodu velkého pnutí způsobeného malými vazebnými úhly. Přesto je molekula kubanu stabilní, neboť neexistuje žádná rozumná cesta rozpadu struktury a případné výsledné produkty by byly stále velmi napjaté. Cílem této práce byla syntéza dikationtového ligandu obsahujícího 1,4-disubstituovaný derivát kubanu a vhodného pro supramolekulární komplexy. Devítistupňovou syntézou byla připravena dosud nepopsaná bisimidazoliová sůl obsahující kubanový motiv. Tento nový kubanový ligand byl zkoumán z hlediska chování a vlastností supramolekulárních komplexů s alfa-, beta- a gama-cyklodextrinem a s kukurbit[6]urilem, kukurbit[7]urilem a kukurbit[8]urilem pomocí nukleární magnetické resonance, isotermické titrační kalorimetrie a hmotnostní spektrometrie. Bylo zjištěno, že kubanový ligand tvoří pouze velmi málo stabilní komplexy s cyklodextriny (K < 100 1/M). S CB[7] a CB[8] poskytl ligand inkluzní komplexy se stechiometrií 1:1 a asociačními konstantami K(CB7) = 4,89×10e11 1/M a K(CB8) = 1,58×10e9 1/M, zatímco komplex s CB[6] nebyl detekován žádnou z použitých metod.