环糊精的性质和应用(简版)ppt课件.ppt
环糊精的性质和应用The Properties and Applications of Cyclodextrins,221寝室呈现黄淮学院化学化工系,主要内容,环糊精的结构和主要性质 环糊精在分析分离中的应用,环糊精的结构和主要性质,环糊精（cyclodextrin，CD）的研究历史 1891年Villiers从淀粉杆菌（Bacillus amylobacter）的淀粉消化液中分离出环糊精（木粉），但没有确证其结构 1903年，Schardinger用软化芽孢杆菌（Bacillus macerans）消化淀粉，并用KI3鉴别，区分开-环糊精（蓝灰色晶体）和-环糊精（红棕色晶体）1932年，Pringshem发现环糊精具有识别客体分子的能力 1935年，Freudenberg和French表征了环糊精的结构，确定了环糊精分子中只含-1,4糖苷键 1971年，Szejtli对环糊精在医药、食品、化妆品、分析化学等领域做了大量研究,环糊精的结构和主要性质,环糊精的结构 环糊精是由环糊精葡萄糖基转移酶（CGTase）作用于淀粉而产生的一类环状低聚糖-1,4糖苷键相互连接 常见的环糊精主要有-、-和-CD,环糊精的结构和主要性质,环糊精的结构 羟基OH构成环糊精的亲水表面 碳链骨架构成了环糊精的疏水内空腔,hydrophobic cavity,hydrophilic surface,环糊精的结构和主要性质,环糊精的计算机模拟结构,环糊精的结构和主要性质,-环糊精的X-射线衍射图谱解析,环糊精的结构和主要性质,环糊精分子内的氢键-CD分子大小适中，分子内C2OH和C3OH之间形成环形的全氢键带，因此分子具有较强的刚性-CD中一个葡萄糖环处于扭曲构象，只形成4组氢键-CD不是严格的平面型结构，分子柔性较大,环糊精的结构和主要性质,环糊精的主要结构参数,环糊精的结构和主要性质,环糊精在水中的溶解度,环糊精的结构和主要性质,环糊精在有机溶剂中的溶解度,环糊精的结构和主要性质,环糊精对热、酸、碱、酶的耐受性 对热稳定，无固定熔点，加热到约200 oC开始分解；在常温下可长期保存 CD对碱稳定，在高pH下可以成盐 CD对酸的稳定性较差，在强酸中可发生水解，水解速率明显慢于淀粉；但在常温下的稀酸中较稳定 CD不被-淀粉酶水解，但可被-淀粉酶缓慢水解；一般CD的环越大，水解速率越快,环糊精的结构和主要性质,环糊精的吸收、代谢与毒副作用 环糊精由于分子较大，在人体内吸收较困难，大部分以原形排出；吸收的主要部位是小肠 环糊精的代谢主要由结肠中的菌群完成，终产物是CO2和H2O；-CD代谢最慢，-CD代谢最快 环糊精对生物的毒性轻微，经口服几乎不产生毒性；非肠道施用时，CDs能与细胞膜组分发生作用，从而对细胞产生伤害 环糊精在人体内长期积累会加重肾脏的负担,环糊精的结构和主要性质,基于环糊精的超分子体系 超分子是基于分子间非共价相互作用而形成的有序的分子聚集体 构成超分子结构的分子间作用力主要有氢键、配位键、范德华力、静电相互作用以及亲水疏水相互作用等,环糊精的结构和主要性质,环糊精空腔的性质 包合作用 与客体分子形成包结复合物（简称包合物）是环糊精最重要的性质之一 包合，即主体与客体通过分子间的相互作用和相互识别，使得客体分子部分或全部嵌入主体内部的现象,环糊精的结构和主要性质,环糊精包合物稳定性的影响因素 主客体分子尺寸的匹配性：-、-、-环糊精具有不同的空腔直径，可以选择相应大小的分子进行包合 客体分子的几何形状：即客体分子的立体效应，如不同的取代基，以及空间位置不同的构型异构体 极性与电荷：通常强亲水性离子化客体与环糊精形成包合物的能力较弱；弱极性的分子才能有效地与环糊精的空腔包合 溶剂或介质：通常需要强亲水性溶剂，水是最常用的溶剂 氢键形成：有助于提高包合物的稳定性,环糊精在分析分离中的应用,环糊精在对映体分离中的应用 环糊精在对映体的分离方法上主要集中于色谱和电泳，而且几乎覆盖了所有色谱和电泳技术 改进对映体分离主要通过两种方式 作为手性选择剂（chiral selector）添加到移动相中，这时的移动相称为手性移动相（chiral mobile phase，CMP）合成含环糊精的材料作为固定相或将其涂覆于载体上，或作为毛细管内壁涂膜，这种情况下的材料称为手性固定相（chiral static phase，CSP）,环糊精在分析分离中的应用,添加环糊精改进对映体分离的主要机理 分别结合被分离溶质的一对对映体，形成不同结构和性质的包合物 环糊精的羟基，主要是C2OH和C3OH，或环糊精修饰基团与对映体以氢键形成不同结构、不同性质的复合体 待分离对映体在环糊精空腔内应当有紧密适宜的填充，通过短程范德华力稳定形成的包合物,环糊精在分析分离中的应用,环糊精在对映体分离中的应用,环糊精在分析分离中的应用,手性色谱（HPLC）固定相 CSP的制备方法 将间隔基（spacer）接枝到硅胶上，CDs与间隔基的活性端基反应 含间隔基的CDs，间隔基上的反应性基团与硅胶表面的硅醇基反应 间隔基的一端键合到硅胶上，另一端键连到CDs分子上，通过这两部分反应实现固载化,环糊精在分析分离中的应用,环糊精在胶束电动色谱中的应用,参 考 书 目 和 文 献,参考书目 金征宇，徐学明等著，环糊精化学制备与应用，化学工业出版社，2009 童林荟编著，环糊精化学基础与应用，科学出版社，2001Harada A.,et al.,Chem.Soc.Rev.,2009,38:875 Davis M.E.,&Brewster M.E.,Nature Rev.,2004,3:1023 Mocanu G.,et al.,J.Bioactive.Compatible Polym.,2001,16:315 Crini G.,&Morcellet M.,J.Sep.Sci.,2002,25:789 Solms J.,&Egli R.H.,Helv.Chim.Acta,1965,48:1225 Armstrong D.W.,US 4 539 399,1985,环糊精的性质和应用The Properties and Applications of Cyclodextrins,Thank You!,
