羥丙基環(huán)糊精的制備及其性能評價【文獻綜述】

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1、畢業(yè)論文文獻綜述應(yīng)用化學(xué)輕丙基環(huán)糊精的制備及其性能評價1?2疑丙基環(huán)糊精的基本概況甕丙基■卜壞糊精，英文名：Hydroxypropyl■卩?Cyclodextrin,簡稱HP-p-CD,外觀為白色粉末O1.2.1輕丙基環(huán)糊精的基本結(jié)構(gòu)與功能環(huán)糊精(cyclodcxtrin,CD)系由6到8個葡萄糖殘基以a-1,4-糖苛鍵連接而成環(huán)狀低聚糖。疑丙基環(huán)糊精(Hydroxypropylcyclodextrin,HPCD)是環(huán)糊精一類無定型多組分化學(xué)衍生物，由疑丙基取代壞糊精2、3或6位疑基H原子而得⑴(見圖1)。由于壞糊精主要有a、卩和丫三種，甕丙基環(huán)糊精也有HP?a?CDs、HP-p-CDs和HP

2、-y-CDs三類。研究者通過化學(xué)改性方法打開環(huán)糊精分子內(nèi)盤鍵，對其結(jié)構(gòu)進行修飾，使環(huán)糊精能復(fù)合較大分環(huán)糊精分子屮原子位子客體物質(zhì)，并改善其功能特性，這些化學(xué)改性環(huán)糊精被稱為第二代環(huán)糊精。點如圖1?1所示:一6位斤加端一'kJ位兄從端一3位11住內(nèi)那一2Z伽冷外部圖1?1環(huán)糊精分子屮原子位點示意圖在弱堿性條件下則易取代基最易進入，因環(huán)糊精與環(huán)氧丙烷在強堿性環(huán)境下反應(yīng)易形成6位取代物6■疑丙基環(huán)糊精;形成2弄丙基環(huán)糊精。在強堿性條件下2、3、6位0都被活化，而6位位阻最小,此取代反應(yīng)以6位為主；弱堿性條件下，2位0酸性最強，最易活化，因此取代以2位為主。但由于環(huán)糊精上疑基量眾多，例如卩■環(huán)糊精總共

3、有21個疑基，反應(yīng)產(chǎn)物是無定形混合物。疑丙基環(huán)糊精主要有三種結(jié)構(gòu)形式，疑丙基環(huán)糊精的三種結(jié)構(gòu)形式如圖1?2所示：圖1?2輕丙基環(huán)糊精三種主要結(jié)構(gòu)形式一種是所有取代基平均分配在每個葡萄糖殘基上（左圖）；一種是取代基傾向于結(jié)合在同一個葡萄糖殘基上（中圖）；另外，就是取代基依次相連形成低聚側(cè)鏈（右圖）。第一種被認為是最主要結(jié)構(gòu)形式，因每個葡萄糖殘基相應(yīng)拜基的反應(yīng)活性是相等的，而在同一個葡萄糖殘基上連接第二個取代基機率僅為七分之一，連接第三個機率更小。但當(dāng)反應(yīng)中壞氧丙烷過量時，便會形成更多第三種結(jié)構(gòu)形式產(chǎn)物⑴。長久以來，人們一直認為環(huán)糊精及其衍生物結(jié)構(gòu)是剛性的，雖然這種假設(shè)與它們能輕易形成復(fù)合物性質(zhì)不

4、相符。近來研究結(jié)果更趨向于相信其結(jié)構(gòu)相對柔性，有實驗表明，環(huán)糊精通過非共價鍵合形成復(fù)合物不僅在溶液里，甚至固體狀態(tài)下都是柔性的。環(huán)糊精及其衍生物這種相對柔性結(jié)構(gòu)能更好理解壞糊精復(fù)合物形成和復(fù)合反應(yīng)動力學(xué)。由于壞糊精特有內(nèi)親油外親水的無頂圓錐狀空腔結(jié)構(gòu)，易與客體分子形成復(fù)合物，從而使相關(guān)客體分子溶解度、光學(xué)特性、反應(yīng)活性、揮發(fā)性和親水性質(zhì)等得到改善。經(jīng)化學(xué)修飾后輕丙基環(huán)糊精打開環(huán)糊精分子內(nèi)氫鍵，且是無定形物質(zhì)，結(jié)晶性降低，在水小溶解度大大提升，形成復(fù)合物能力也有所上升⑹。有報道說，疑丙基基團可能增加空腔體積，或與客體分子形成新的氫鍵，增加復(fù)合物穩(wěn)定性，使疑丙基環(huán)糊精形成復(fù)合物能力上升。但取代度過

5、高，可能會產(chǎn)生空間位阻，減少進入空腔的客體分子。合適取代度和取代基分布是疑丙基環(huán)糊精達到最佳復(fù)合效果的重要因素。1.2.3實驗制備方法制備疑丙基環(huán)糊精最常用方法是在堿性條件下環(huán)糊精與環(huán)氧丙烷在一定溫度下反應(yīng)，產(chǎn)物經(jīng)pH中和、常圧蒸館、最后經(jīng)干燥得到產(chǎn)品⑵。疑丙基環(huán)糊精的制備示意圖如圖1?3所示：圖1?3疑丙基環(huán)糊精的制備示意圖⑴1?3疑丙基環(huán)糊精的應(yīng)用環(huán)糊精及其衍生物一般通過客體分子與空腔非共價結(jié)合形成復(fù)合物。復(fù)合反應(yīng)是一個動態(tài)過程,客體分子不斷與環(huán)糊精復(fù)合，同時也不斷解復(fù)合?？刂品磻?yīng)溫度、底物濃度、pH等反應(yīng)條件使反應(yīng)向有利于復(fù)合方向轉(zhuǎn)移，會得到更多復(fù)合物。疑丙基環(huán)糊精較原環(huán)糊精更易與合適客

6、體分子形成復(fù)合物，因疑丙基取代2,3位疑基H原子后增加環(huán)糊精空腔長度，疑丙基上疑基也可能會與客體分子形成新的氫鍵，增加復(fù)合物穩(wěn)定性。大多數(shù)研究表明，拜丙基環(huán)糊精與客體分子主要形成1:1復(fù)合物；但也有形成2：1復(fù)合物，或形成低聚體報道。壞糊精及其衍生物與客體形成復(fù)合物部分目的是為了保護、緩釋或增溶，在這種情況下，客體分子最終還是要從環(huán)糊精屮釋放。有研究表明，導(dǎo)致或加速客體分子釋放主要因素是濃度變化和競爭性取代，而溫度和pH影響較小。當(dāng)溶液濃度發(fā)生較人改變時，客體會在很短時間內(nèi)釋放，例如，環(huán)糊精復(fù)合藥物注射入體內(nèi)后會很快釋放，兒乎對藥物原本藥理沒有影響。在環(huán)糊精與客體分子結(jié)合常數(shù)在lO^M-1下時

7、,濃度降低足以使客體釋放。對于結(jié)合力較大復(fù)合物，濃度影響逐漸減小，甚至沒有影響，而競爭性取代則成為主要因素，例如甲醇、乙醇等小分子能將復(fù)合物客體競爭性収代。結(jié)合常數(shù)由環(huán)糊精和客體分子性質(zhì)決定，輕丙基環(huán)糊精比母體環(huán)糊精有更高結(jié)合常數(shù)2】。由于疑丙基環(huán)糊精水溶性大大提高，毒性更低，因此在食品、色譜分離、藥物、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛。1.3.1在食品中的應(yīng)用環(huán)糊精在食品屮應(yīng)用主要有以下幾個方面：