Synthesis of cyclodextrin derivatives for practical applications

Abstract

Syntéza cyklodextrinových derivátů pro praktické aplikace Abstrakt První část této disertační práce je zaměřena na syntézu série monosubstituovaných tetraalkylamoniových derivátů cyklodextrinů (CD). Důraz byl kladen především na možné rozšíření syntetického procesu na přípravu látek v multigramovém, případně i průmyslovém měřítku. Základní výchozí látky byly připraveny monotosylací přírodních cyklodextrinů (-, -,-) na primárním okraji makrocyklu. Deriváty nesoucí substituent s jednou kationickou skupinou byly připraveny reakcí s vodným roztokem trimethylaminu. Reakce mono-Ts-CD s N,N,N'-trimethylethan-1,2-diaminem nebo N,N,N'- trimethylpropan-1,3-diaminem následovaná methylací vedla k derivátům se substituentem nesoucím dvě kationické skupiny (PEMEDA- a PEMPDA-β-CD). Analoga se substituentem opatřeným třemi tetraalkylamoniovými funkčními skupinami byly syntetizovány pomocí reakce mono-Ts-CD s bis(3- aminopropyl)aminem následovanou kvarternizací methyljodidem. 1,3-Dipolární cykloadice mono-6-azido- -CD s diaminoacetyleny, následovaná methylací poskytla deriváty s variabilní vzdáleností permanentně nabitého substituentu od makrocyklu CD. Většina reakcí vykazovala relativně vysoké výtěžky produktů, bez nutnosti použití chromatografických separačních postupů, k jejich přečištění. Druhá část práce se zabývá...

Synthesis of cyclodextrin derivatives for practical applications Abstract The first part of this PhD thesis is focused on the synthesis of a series of monosubstituted tetraalkylammonium cyclodextrin (CD) derivatives. The emphasis was placed on the possible applicability of the synthetic process to multigram or even industrial scale. Monotosylation of the native cyclodextrins (-, -, -) on the primary side of the macrocycle afforded the starting materials. Derivatives with one cationic group were prepared by the reaction with aqueous trimethylamine. The reaction of the mono-Ts-CD with neat N,N,N'-trimethylethane-1,2-diamine or N,N,N'-trimethylpropane-1,3-diamine and subsequent methylation led to derivatives with the substituent bearing two cationic groups (PEMEDA- and PEMPDA-β-CD). Analogs bearing a moiety with three tetraalkylammonium sites were synthesized by reaction of mono-Ts-CD with bis(3-aminopropyl)amine with subsequent methylation. 1,3-Dipolar cycloaddition of mono-6- azido--CD with diaminoacetylenes followed by methylation led to analogs with a avariable distance of the charged substituent from the CD core. Majority of the presented reactions are straightforward, relatively high-yielding and the workup does not require chromatographic steps. The second part of the work is dealing with the...