环糊精

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环糊精

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β-环糊精- 环糊精的结构环糊精(简称CD)系环糊精聚糖转位酶作用于淀粉后经水解环合而成的产物。

为水溶性、非还原性的白色结晶粉沫,常见的有α、β、γ三种,分别由6、7、8个葡萄糖分子构成。

其中以β-CD在水中溶解度最小,最易从水中析出结晶,故最为常用。

β-环糊精- β-环糊精包合的作用①可增加药物的溶解度,如薄荷油、桉叶油的β-CD包合物,其溶解度可增加30倍;②增加药物的稳定性,特别是一些易氧化、水解、挥发的药物形成包合物后,药物分子得到保护;③液体药物粉末化,便于加工成其他剂型,如红花油、牡荆油β-CD包合物均呈粉末状:④减少刺激性,降低毒副作用,如5-氟尿嘧啶与β-CD包合后可基本恶心、呕吐状等反应:⑤掩盖不良气味,如大蒜油包合物可掩盖大蒜的嗅味;⑥可调节释药速度,提高生物利用度。

β-环糊精- 环糊精的性质β-环糊精β-CD呈筒状结构,其两端与外部为亲水性,而筒的内部为疏水性,借范德华力将一些大小和形状合适的药物分子(如卤素、挥发油等)包含于环状结构中,形成超微囊状包合物外层的大分子(如β-CD、胆酸、淀粉、纤维素等)称为“主分子”,被包合于主分子之内的小分子物质称为“客分子”。

中文名称:β-环糊精中文别名:β-环状糊精;水合β-环状糊精;水合β-环糊精英文名称:beta-cyclodextrin英文别名:B-cyclodextrin crystalline; B-cyclodextrin cell culture tested; betadex; b-Cyclodextrin (1.02127); beta-Cyclodextrin hydrate; 5,10,15,20,25,30,35-heptakis(hydroxymethyl)-2,4,7,9,12,14,17,19,22,24,27,29,32,34-tetradecaoxa octacyclo[31.2.2.2~3,6~.2~8,11~.2~13,16~.2~18,21~.2~23,26~.2~28,31~]nonatetracontane-36,37 ,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49-tetradecol (non-preferred name); (1S,3R,5R,6S,8R,10R,11S,13R,15R,16S,18R,20R,21S,23R,25R,26S,28R,30R,31S,33R,35R,36R, 37R,38R,39R,40R,41R,42R,43R,44R,45R,46R,47R,48R,49R)-5,10,15,20,25,30,35-heptakis(hydr oxymethyl)-2,4,7,9,12,14,17,19,22,24,27,29,32,34-tetradecaoxaoctacyclo[31.2.2.2~3,6~.2~8,11~. 2~13,16~.2~18,21~.2~23,26~.2~28,31~]nonatetracontane-36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,4 8,49-tetradecol (non-preferred name); (1S,3R,5R,6S,8R,10R,11S,13R,15R,16S,18R,20R,21S,23R,25R,26S,28R,30R,31S,33R,35R,36R, 37R,38R,39R,40R,41R,42R,43R,44R,45R,46R,47R,49R)-5,10,15,20,25,30,35-heptakis(hydroxym ethyl)-2,4,7,9,12,14,17,19,22,24,27,29,32,34-tetradecaoxaoctacyclo[31.2.2.2~3,6~.2~8,11~.2~13, 16~.2~18,21~.2~23,26~.2~28,31~]nonatetracontane-36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49-t etradecol (non-preferred name); 5,10,15,20,25,30,35-heptakis(hydroxymethyl)-2,4,7,9,12,14,17,19,22,24,27,29,32,34-tetradecaoxa octacyclo[31.2.2.23,6.28,11.213,16.218,21.223,26.228,31]nonatetracontane-36,37,38,39,40,41,42, 43,44,45,46,47,48,49-tetradecol hydrate (1:1) (non-preferred name)CAS:7585-39-9;68168-23-0EINECS:231-493-2分子式:C42H72O36分子量:1152.9995安全术语:S24/25:;物化性质:外观白色晶体粉末熔点:298-300℃相对密度:-溶解性:18.5 g/L (25℃)用途:广泛应用于分离有机化合物及用于有机合成,也用作医药辅料、食品添加剂等β-环糊精- 环糊精的制备方法4.1包合水溶液法:先将β-CD与水配成饱和溶液,然后根据客分子的不同性质分别采取以下方法:①可溶性药物与水难溶性液体药物直接加入环糊精饱和溶液,一般摩尔比为1:1,搅拌约30min以上,直到成为包合物为止:②水难溶性药物可先溶于少量有机溶媒,再注入环糊精饱和水溶液,搅拌,直至成为包合物。

环糊精粘度

环糊精粘度

环糊精粘度全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:环糊精是一种常见的食品添加剂,它常被用于增加食品的黏稠度和稠度。

环糊精是一种多聚糖,具有很强的吸水性和胶凝作用,能够在食品加工中起到增稠、增黏、保湿等作用。

今天我们就来探讨一下环糊精的粘度及其在食品工业中的应用。

让我们来了解一下环糊精的基本特性。

环糊精是由葡萄糖分子通过α-(1→ 4)和α-(1→6)键连接而成的聚糖,分子结构呈环状。

它的水溶液表现出高度粘稠性,在水中形成黏稠的胶体溶液。

环糊精能够与水分子之间形成氢键,从而使水分子结构变得更有序,形成一种稠密的网络结构,从而增加水的黏度。

环糊精的黏度受多种因素影响,最主要的影响因素是环糊精的浓度。

一般来说,环糊精的浓度越高,其黏度也会越大。

温度也会影响环糊精的黏度。

一般来说,环糊精在较低的温度下会表现出更高的黏度,而在较高的温度下则表现出较低的黏度。

环糊精的分子结构和固态颗粒大小也会影响其黏度。

环糊精在食品工业中有广泛的应用。

由于其优异的增稠、增黏作用,环糊精被广泛应用于食品加工中。

在奶制品加工中,环糊精可以增加奶制品的黏稠感,使其口感更加丰富。

在果酱和果冻的生产中,环糊精可以增加果酱和果冻的黏稠度,使其更易于涂抹和食用。

环糊精还可以用于调制糖浆、酱料、调味料等,起到增稠、保湿、口感改善等作用。

值得一提的是,虽然环糊精在食品工业中有着广泛的应用,但其使用也存在一定的争议。

有人担心环糊精可能会对健康造成风险,尤其是对于一些对食品添加剂敏感的人群。

一些研究显示,长期摄入高浓度的环糊精可能会对肝脏和肾脏造成影响,甚至可能会引起一些慢性疾病。

在使用环糊精时,需要严格按照食品添加剂的使用标准,避免过量摄入。

环糊精是一种常见的食品添加剂,其主要作用是增加食品的黏稠度和稠度。

环糊精的粘度受多种因素影响,主要包括浓度、温度、分子结构和固态颗粒大小等。

在食品工业中,环糊精被广泛应用于各种食品的生产加工中,如奶制品、果酱果冻、糖浆、酱料等。

超分子化学,环糊精

超分子化学,环糊精

环糊精分子中,C-2 处的羟基易与相邻的吡喃葡萄糖单元 C-3 位的羟基 形成 氢键。由于分子大小适中,β-CD 分子内形成的是环形的全氢键带, 使分子具有 相当的刚性,导致其在水中的溶解度最低(图 2-1);α-CD 虽 然在理论上有六组 氢键,但由于其结构中有一个葡萄糖基单元处于扭 曲状态,其圆环结构不完全对称,六个吡喃葡萄糖单元之间只形成四个 氢键,空腔内未形成全氢键带,因此在 水中的溶解度大于β-CD;γ-CD 属于非共平面、具有绕性结构的分子,溶解度 大于α-CD 和β-CD。对环 糊精的水溶液和二甲基亚砜溶液进行研究发现,环糊 精羟基与溶剂问 的氢键相对较弱;同时 C-6 位羟基几乎不参与分子内氢键的形 成。
1. 环糊精在分析化学上的应用 (1) 用于色谱分析 CD 包合物的形成,由于其包合物的稳定性 及对客体结构和大小的依赖 性,导致了 CD 在色谱分离中应用 所产生的高选择性。由于 CD 是手性化合 物,可进行分离异构 体,其手段包括薄层色谱、气相色谱、高效液相色谱、亲和色 谱、超临界流体色谱及毛细管电泳色谱,就使用方法而言,可 做固定 相(包括被交联固定化的固定相)、流动相及电泳电解质 溶液的添加剂。 例如用 2,6-二戊基-3-三氟乙酰化(DPTFA)的 α-,β-和 γ-CD 制备的手性毛细管气相 色谱柱,并用来 拆分了 150 多对映体,在高效液相色谱上,CD 作为流动组 分 或固定相。 (2) 用于光谱分析 β-CD 对显色反应具有一定的作用。研究结果 表明,β-CD 对显色反应的 主要特点[20]有: a. 吸收光谱波长一般 变化不大; b. 增敏作用:增敏作用的主要原因是 β-CD 与显色配合 物形成包合物, 抑制金属离子的水解,增强其反应活性; c. 有增 溶、增稳作用; d. 对某些显色体系, 能提高选择性, 这是因被测 金属离子的显色配合物 和干扰离子的配合物被 CD 包合的难易和包 合程度不同的缘故。

三种环糊精分子量

三种环糊精分子量

三种环糊精分子量
【原创版】
目录
1.环糊精的概述
2.三种环糊精的分子量介绍
3.环糊精的应用领域
正文
环糊精(Cyclodextrin,简称 CD)是一类由多个葡萄糖分子通过β-1,4-糖苷键连接而成的环状低聚糖,广泛存在于植物细胞壁中。

由于其分子结构特点,环糊精具有良好的水溶性、稳定性和安全性,被广泛应用于食品、药品和化妆品等行业。

根据分子结构的不同,环糊精可分为多种类型,其中最为常见的是α-环糊精、β-环糊精和γ-环糊精。

1.α-环糊精的分子量约为 250-360kDa,是由 6-12 个葡萄糖分子组成的环状低聚糖。

α-环糊精具有较强的水溶性和稳定性,广泛应用于药物载体、食品添加剂和化妆品中。

2.β-环糊精的分子量约为 500-700kDa,是由 7-15 个葡萄糖分子组成的环状低聚糖。

β-环糊精具有良好的溶解性和稳定性,广泛应用于药物载体、食品添加剂和环保领域。

3.γ-环糊精的分子量约为 1000-1500kDa,是由 16-20 个葡萄糖分子组成的环状低聚糖。

γ-环糊精具有较高的溶解性和稳定性,广泛应用于药物载体、食品添加剂和化妆品中。

环糊精在各个领域的应用不断扩展,其优越性能使其成为一种具有广泛前景的生物材料。

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药剂学知识点归纳:包合材料-环糊精

药剂学知识点归纳:包合材料-环糊精

药剂学知识点归纳:包合材料-环糊精药剂学虽然是基础学科,但是很多学员都觉得药剂学知识点特别多,不好复习。

今天就带着大家总结归纳一下药剂学各章节的重点内容,以便大家更好地记忆。

包合材料-环糊精的分类、结构特点、性质及应用包合物中的主分子物质称为包合材料,能够作为包合材料的有环糊精、胆酸、淀粉、纤维素、蛋白质、核酸等。

药物制剂中目前最常用的包合材料是环糊精,近年来环糊精衍生物由于其能够改善环糊精的某些性质,更有利于容纳客分子,研究和应用日趋增加。

环糊精(CYD)是淀粉经环糊精葡萄糖转位酶(由嗜碱性芽孢杆菌产生)作用生成的分解产物,是由6~10个D-葡萄糖分子以萄糖,4-糖苷键连接的环状低聚糖化合物,为水溶性、非还原性白色结晶性粉末。

常见苷键连接、苷键连接、苷键连接三种,分别由6、7、8个葡萄糖分子构成,其立体结构为上窄下宽两端开口的环状中空圆筒状,内部呈疏水性,开口处为亲水性,该结构易被酸水解破坏。

由于这种环状中空圆筒形结构,环糊精呈现出一系列特殊性质,能与某些小分子物质形成包合物。

三种类型环糊精的空穴内径及物理性质有很大差别。

它们包合药物的状态与环糊精的种类、药物分子的大小、药物的结构和基团性质等有关。

形成的包合物一般为单分子包合物,即药物包入单分子空穴内,而不是嵌入环糊精的晶格中。

环糊精包合物可以改善药物的理化性质和生物学性质,在药学上的应用越来越广泛。

三种CYD中YD包合最为常用,已被作为药用辅料收载入《中国药典》。

为常用,分子量1135,为白色结晶性粉末,其空穴大小适中,水中溶解度最小,最易从水中析出结晶,随着温度升高溶解度增大。

这些性质对于制备为白色结包合物提供了有利条件。

环糊精 电荷

环糊精 电荷

环糊精电荷全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:环糊精,又称β-环糊精,是一种分子筛,是由七个(1→4)糖苷键连接在一起的葡糖苷环。

环糊精是一种无机物质,其分子结构简单,但是由于其独特的分子结构和物理化学性质,使其在许多领域都得到了广泛的应用。

环糊精在化学、生物、医药、食品等领域均有不同的应用,在电化学领域,环糊精的电荷性质备受关注。

环糊精具有从外表看起来是一个空心圆筒的独特结构,内部是一条空间较大、无电荷的隧道。

环糊精的分子中的每一个糖苷单元都带有一个不同程度的电荷,这些电荷的存在使环糊精在水溶液中具有亲水性,并且可以吸附溶液中的离子和带电颗粒。

这种电荷性质使得环糊精在电化学中具有一定的应用潜力。

在电化学领域,环糊精主要应用在电化学分析、电化学传感器、电化学电极修饰等方面。

由于环糊精具有高度的选择性和亲和性,可以很好地与其他分子相互作用,因此可以作为电化学传感器的识别元素,用于检测环境中微量的离子或分子。

环糊精修饰电极可以提高电极的灵敏度和选择性,应用在电化学催化、药物分析等领域。

环糊精还可以用作电化学材料,在锂离子电池、超级电容器等电化学器件中发挥作用。

环糊精的电荷性质使得其在这些电化学应用中有着独特的优势。

在环糊精的分子中存在着各种电荷,这些电荷可以根据不同场合的需要发生变化,在一定程度上影响其与其他分子的作用方式。

环糊精的电荷性质还可以使其在电极表面形成电荷层,进一步提高其在电化学反应中的效率和速度。

尽管环糊精在电化学领域中有着广泛的应用前景,但是目前对于环糊精电荷性质的研究还比较有限。

在未来的研究中,应该进一步探讨环糊精的电荷对其在电化学应用中的影响,寻找更多基于环糊精电荷性质的新应用方向。

还需要进一步研究环糊精分子中不同位置的电荷对其作用的影响,以及环糊精与其他分子之间的电荷作用机制。

第二篇示例:环糊精(cyclodextrin)是一种由多个葡萄糖单元构成的环状分子,是一种具有广泛应用价值的材料。

环糊精的应用及原理_解释说明以及概述

环糊精的应用及原理_解释说明以及概述

环糊精的应用及原理解释说明以及概述1. 引言1.1 概述环糊精是一种多孔性环状分子,由数个葡萄糖单位组成。

它以其独特的化学结构和功能而备受关注。

由于其空心的中心结构,环糊精能够将不溶于水的物质转化为可溶性复合物,从而增强其可用性。

这种特殊的性质赋予了环糊精广泛的应用领域。

1.2 文章结构本文首先介绍环糊精的基本原理,包括其化学结构和特性、分子组成与功能,以及作用机制和相互作用模式。

接下来,我们将探讨环糊精在食品工业、药物传递系统以及分离与纯化技术中的常见应用领域。

此外,我们还将重点关注环糊精在环境保护中的应用,包括水污染治理、土壤修复技术和应对重金属污染等方面。

最后,在结论部分总结环糊精的应用及其优势,并展望其在未来的发展前景。

1.3 目的本文旨在全面解释说明环糊精的应用及原理,并对其潜在的发展前景进行探讨。

通过深入了解环糊精的特性和作用机制,读者将能够更好地理解它在不同领域中的应用,并认识到环糊精在环境保护方面所具有的重要意义。

此外,本文还旨在为相关领域从业人员提供有关环糊精应用的实践指南和技术建议。

以上是“1. 引言”部分内容,旨在向读者介绍本文的主题、结构和目的,以引发读者对环糊精应用及原理的兴趣。

2. 环糊精的基本原理:2.1 化学结构和特性:环糊精是一种由葡萄糖合成的结构特殊的环形分子。

它的化学结构类似于多个葡萄糖分子通过氧原子的共享键链接而成,形成了一个中空的环状结构。

这种结构使得环糊精具有许多特殊的性质。

首先,环糊精具有良好的水溶性,能够在水中迅速溶解,并形成稳定的溶液。

其次,它还具有高度的化学稳定性和无毒性,在广泛的应用领域中被广泛使用。

此外,环糊精还表现出与其他分子之间能够形成物理上或化学上的相互作用能力,这为其在各种应用中提供了丰富的可能性。

2.2 分子组成与功能:环糊精分子通常由6个或更多单体组成,并形成一个大小不等、复杂多样的空心圆盘状结构。

其中最常见且应用最广泛的是α-环糊精,其由六个葡萄糖单体组成。

环糊精mof聚合物电解质

环糊精mof聚合物电解质

环糊精-金属有机框架材料(MOF)聚合物电解质是一种新型的复合材料,它结合了环糊精和MOF的优点,具有较高的离子传导性、稳定性以及选择性。

这种材料在许多领域具有广泛的应用前景,如电池、燃料电池、生物医学等。

首先,让我们了解一下环糊精和MOF的基本知识。

环糊精是一种环状低聚糖,具有特殊的空洞结构,可以作为离子通道和选择性袋子,对离子具有很强的亲和力。

金属有机框架材料是一种具有开放结构的新型材料,可以通过添加适当的金属离子和有机基团来构建,具有很高的离子交换能力和稳定性。

接下来,我们讨论这种新型材料的制备和特性。

制备这种材料的关键步骤包括合成环糊精-金属有机框架材料,然后在适当的条件下进行聚合反应,以形成具有特定结构的聚合物电解质。

这种聚合反应通常使用特定的单体、交联剂和引发剂,通过一定的工艺条件,如温度、压力和时间等,来控制聚合物的结构和性能。

这种新型聚合物的特性主要包括高离子传导性、稳定性以及选择性。

由于环糊精的空洞结构和MOF的高离子交换能力,这种聚合物电解质能够快速且有效地传导离子。

同时,由于其特殊的结构,这种聚合物电解质具有很高的化学和热稳定性,能够在各种极端条件下使用。

此外,它的离子选择性也很高,能够有效地隔离不同类型的离子,防止电化学反应中的串电现象。

这种新型聚合物的应用领域非常广泛。

首先,它可以用于开发高性能的电池和燃料电池。

由于其良好的离子传导性和稳定性,这种聚合物电解质可以显著提高电池和燃料电池的性能和效率。

其次,它也可以用于生物医学领域,如神经再生电池、药物输送等。

此外,这种聚合物电解质还可以用于水处理、气体分离等领域。

然而,尽管这种环糊精-MOF聚合物电解质具有许多优点,但仍然存在一些挑战和限制。

例如,如何控制聚合物的结构和性能以适应不同的应用需求,如何提高聚合物的机械强度和耐久性等。

为了解决这些问题,研究人员需要进行更深入的研究,探索新的合成方法和优化制备条件。

总的来说,环糊精-MOF聚合物电解质是一种具有巨大潜力的新型聚合物电解质,具有高离子传导性、稳定性以及选择性。

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环糊精胡小丹2009210660摘要简单介绍了环糊精的概念、分类、常见环糊精结构和性质。

重点综述β-环糊精的制备与应用。

关键词环糊精;分类;制备;应用。

1环糊精的概念环糊精(Cyclodextrin,简称CD)是直链淀粉在由芽孢杆菌产生的环糊精葡萄糖基转移酶作用下生成的一系列环状低聚糖的总称,通常含有6~12个D-吡喃葡萄糖单元。

其中研究得较多并且具有重要实际意义的是含有6、7、8个葡萄糖单元的分子,分别称为alpha -、beta -和gama -环糊精(图1)。

根据X-线晶体衍射、红外光谱和核磁共振波谱分析的结果,确定构成环糊精分子的每个D(+)- 吡喃葡萄糖都是椅式构象。

各葡萄糖单元均以1,4-糖苷键结合成环。

由于连接葡萄糖单元的糖苷键不能自由旋转,环糊精不是圆筒状分子而是略呈锥形的圆环。

由于环糊精的外缘(Rim)亲水而内腔(Cavity)疏水,因而它能够象酶一样提供一个疏水的结合部位,作为主体(Host)包络各种适当的客体(Guest),如有机分子、无机离子以及气体分子等。

其内腔疏水而外部亲水的特性使其可依据范德华力、疏水相互作用力、主客体分子间的匹配作用等与许多有机和无机分子形成包合物及分子组装体系,成为化学和化工研究者感兴趣的研究对象。

这种选择性的包络作用即通常所说的分子识别,其结果是形成主客体包络物(Host-Guest Complex)。

环糊精是迄今所发现的类似于酶的理想宿主分子,并且其本身就有酶模型的特性。

因此,在催化、分离、食品以及药物等领域中,环糊精受到了极大的重视和广泛应用。

由于环糊精在水中的溶解度和包结能力,改变环糊精的理化特性已成为化学修饰环糊精的重要目的之一。

环糊精(化学式: C14H8O2),是一种安特拉归农类化学物。

环糊精的复合物存在于天然,也可以人工合成。

工业上,不少染料都是以环糊精作基体;而不少有医疗功效的药用植物,如芦荟,都含有环糊精复合物。

例如芦荟的凝胶当中的环糊精复合物,有消炎、消肿、止痛、止痒及抑制细菌生长的效用,可作天然的治伤药用。

此外,利用环糊精的环糊精法是生产双氧水的最佳方法。

图12环糊精的分类2.1常见环糊精环糊精是由D-吡喃型葡萄糖单元通过旷(1—4)糖苷键连接而成的一类环状低聚麦芽糖。

根据葡萄糖单元数目的不同(6~13个),环糊精可以分为旷α-、β-、γ-、δ-……θ-环糊精等,其中最常见的是聚合度分别为6、7和8的α-、β-、γ-环糊精(图1-1)。

2.2分支环糊精分支环糊精也可用化学法合成,但在绝大多数情况下还是用酶法制备。

按结构上的差异,分支环糊精主要分为两种:均分支环糊精和杂分支环糊精。

具体分类见图1-2。

2.3环糊精化学衍生物环糊精化学衍生物主要包括环糊精醚衍生物、环糊精酯衍生物、环糊精聚合物、环糊精高分子衍生物以及其他衍生物。

具体分类如图1-3所示。

2.4大环糊精大环糊精是一类由9个以上葡萄糖基组成的环状糊精混合物的总称。

第一次报道聚合度在9~13的大环糊精是1965年,但却没有引起人们的高度重视。

1996年T.Takaha等人的研究表明,D-酶(EC2.4.1.25)以直链淀粉作为底物时,直链淀粉可以发生环化反应,生成环状a- (1→4)一葡聚糖,亦即大环糊精,其聚合度从17到几百不等。

该研究小组于1998年再次证实D酶作用于支链淀粉也能进行分子内糖基转移而发生环化反应。

由于麦芽糖转糖基酶(EC2.4.1.25)和D-酶这两种酶的结构和催化相似性,提示如果用麦芽糖转糖基酶作用于淀粉,也可能催化淀粉糖基的分子内转移生成大环糊精。

Y.Terada(1998)等人利用从ThermusaquaticusATCC33923克隆的麦芽糖转糖基酶基因,在E.coli中表达获得的麦芽糖转糖基酶,作用于直链淀粉,证实该酶同样可以像D-酶一样催化淀粉分子内的糖基转移形成大环糊精。

同时,有研究证实,不仅麦芽糖转糖基酶和D-酶可以作用于淀粉生产大环糊精,而且几乎所有的4-a-糖基转移酶如CGT酶(EC2.4.1.19)、分支酶(EC2.4.1.18)和GDE酶(EC2.4.1.25/EC3.2.1.33)都可以催化淀粉形成大环糊精[1]。

;3常见环糊精的结构与性质3.1常见环糊精的结构组成环糊精的D型吡喃葡萄糖单元都是处于椅式构象,而椅式构象中各糖基不能围绕糖苷键自由旋转,因此环糊精分子的立体结构是略呈锥状的圆筒形。

其中,小端口由C-6位上的7个伯羟基组成,大端口由C-2和C-3位上的14个仲羟基组成。

由于羟基聚集在其分子的外侧边缘,因此环糊精分子外壁具有较强的亲水性。

环糊精的内腔是由C-3和C-5位上的氢原子与C-4位上的氧原子组成。

由于C-3和C-5位上的氢原子对C-4位上的配糖氧原子具有屏蔽作用,使环糊精内腔具有较强的疏水性,从而可以包埋许多无机和有机化合物。

环糊精分子中,C-2处的羟基易与相邻的吡喃葡萄糖单元C-3位的羟基形成氢键。

由于分子大小适中,β-CD分子内形成的是环形的全氢键带,使分子具有相当的刚性,导致其在水中的溶解度最低(图2-1);α-CD虽然在理论上有六组氢键,但由于其结构中有一个葡萄糖基单元处于扭曲状态,其圆环结构不完全对称,六个吡喃葡萄糖单元之间只形成四个氢键,空腔内未形成全氢键带,因此在水中的溶解度大于β-CD;γ-CD属于非共平面、具有绕性结构的分子,溶解度大于α-CD和β-CD。

对环糊精的水溶液和二甲基亚砜溶液进行研究发现,环糊精羟基与溶剂问的氢键相对较弱;同时C-6位羟基几乎不参与分子内氢键的形成。

图(2-1)图2-1一环糊精的分子结构特征由于环糊精表面分布着众多反应性羟基,同时具有一个疏水空腔,使其具有很多特别的性能,能与范围极其广泛的各类客体,比如有机分子、无机离子、络合物甚至惰性气体等,通过分子间相互作用形成主一客体包合物,从而对客体具有屏蔽、控制释放、活性保护等功能,因而广泛应用到医药和食品领域;同时,利用环糊精空腔与客体分子空间尺寸的匹配性,还可用于各种异构体的分子识别,制备分离材料等[2]。

2.2 常见环糊精性质2.2.1 环糊精物理性质(1)水中结晶与吸湿性CDs与淀粉不同的一个重要物理性质是具有良好的结晶性。

在α-,β-,γ-CD中β-CD最易制备成晶体,浓水溶液(如20%-60%)在室温或冰箱中放置,特别是当用玻棒搅动时迅速生成大量白色粉末晶体。

2%-5%以下稀溶液室温下长时间放置司生成2mm×2mm×2mm甚至更大些的透明立方晶体。

在旋光显微镜加上偏光情况下,观察到彩色消光现象。

α-CD由于水中溶解度大,不易得到晶体,但浓αCD水溶液(12%左右)在冰箱中长时间放置能得到无色针状晶体。

显微镜观察晶型是判断样品是否为CDs以及是哪一种CD的快速、简便方法。

常用试剂是碘液(I2·KI),将欲检定的CD水溶液l滴涂到载片上,在滴加的样品上再加l滴碘液于室温下放置,当液滴边缘水分蒸发干时,于显微镜下观察生成的晶体。

晶体的形状随样品浓度变化[3]。

CDs不具有吸湿性,但其空腔易与水分子形成稳定的水合物,前面所述环糊精的晶体其实都是环糊精水合物的晶体。

仅一CD在相对湿度为11%时,每个分子能吸收4个水分子,随着相对湿度的增加,最多能吸收6.6个水分子;β-CD 在相对湿度小于30%条件下,空腔能吸收3~6个水分子,当相对湿度大于45%时,则可吸收10~12个水分子;了一CD在相对湿度低于50%条件下,空腔含3~7个水分子,当相对湿度高于60%时,随湿度的增加,则可吸收11~16个水分子。

除了γ-CD外,α-和β-CD在高相对湿度下吸收的水分子数与单晶结构分析的结果相一致。

当环糊精的水合物晶体干燥失水时,其反射强度降低,最终变成无定形结构。

反之,在高相对湿度下对无定形结构的CDs进行研磨,则又能使之转变成结晶形式[4]。

(2)溶解度 CDs在水及其他有机溶剂中的溶解度是一个十分重要的性质。

表2-1列出了不同温度下环糊精在水中的溶解度。

表2- 1不同温度下CDs的水中溶解度[5]α-、β-和γ-CD在水中的溶解度差异很大。

γ-CD水溶性最好,其次是α-CD,β- CD在水中溶解度最低。

环糊精这种溶解度的差异主要与其分子结构有关,β-CD分子内形成了完全的环形氢键,使分子具有相当的刚性,导致其在水中的溶解度下降。

从热力学观点来看,α-、β-和γ-CD在溶解过程中的焓变(△H)分别是32.1kJ/mol、34.8kJ/mol和32.4kJ/mol,熵变(△S)分别是57.8J /(k·mol)、49.0J/(k·mol)和61.5J/k·mol)。

β-CD有着与α-、γ-CD不同的热力学性质,其与水的相互作用使体系质点变少,这种不适宜的熵变补偿了适宜的焓变,从而导致β-CD溶解度明显降低[6]。

2.2.2 环糊精的化学性质(1)化学反应环糊精具有非还原的端基,一般在非还原糖的鉴别反应中呈阳性反应。

因而,它们与蒽酮呈显色反应,该法可用于环糊精的定量测定。

高碘酸盐氧化α-、β-和γ-CD时没有甲酸或甲醛的生成,证明环糊精分子中不含有游离的端基。

一个葡萄糖单元消耗一摩尔的高碘酸盐。

经过起始诱导过程后,氧化作用速率周期性的增加,起始速率按α-<β-<γ-CD顺序增加。

研究发现非环状糊精则没有该诱导期。

环糊精在强碱溶液中的电阻与纤维素相似。

(2)放射分解β-和γ-CD经γ-射线辐射,分子的断裂主要发生于l,4-糖苷键。

然而,该机理不同于酸水解,没有葡萄糖生成,主要产物是麦芽六糖、丙二醛和葡萄糖酸,还有氢、一氧化碳和二氧化碳。

在水中环糊精浓度增加时会降低其降解。

在稀溶液中的降解类似于其酸水解。

脱氧β-CD水溶液经辐射后,在放射分解物中可检测到葡萄糖、麦芽糖等物质。

(3)酸水解部分环糊精酸水解会产生葡萄糖和一系列非环状麦芽糖类。

包括和原环糊精具有相同数目葡萄糖单元的寡聚糖。

具有完整环的环糊精对酸水解的稳定性要高于非环状糊精的2到5倍,这要取决于温度和酸性。

(4)酶降解环糊精有一个值得注意的性质是它们对淀粉水解酶有很好的抵抗力。

三由于环糊精不包含对β-淀粉酶敏感的端基,因此它们对β-淀粉酶有很好的抵抗力。

而α-淀粉酶是结合分子内部,不需要自由端基,故它可以水解环糊精,但是水解速率很低。

除了个别环糊精,大部分环糊精不会被发酵,不会被酵母利用。

关于环糊精降解酶糊已有文献报道.。

糊精能阻碍谷类α-淀粉酶吸附于淀粉粒上,因此它能阻碍淀粉孺分解作用。

它们能有力的抑制甜马铃薯β-淀粉酶、菠菜叶脱支酶、克雷伯氏菌和马铃薯述磷酸化酶。

多粘菌素杆菌淀粉酶、米曲霉淀粉酶和猪胰淀粉酶能水解环糊精,但水解速度缓慢[7]。

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