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第三章 包合技术 　第一节 概 述 一、包合物的含义、组成和分类 （一）含义与组成 包合物(inclusion compounds) 指一种分子或其部分基团包含在另一种分子的空穴结构内形成的非化学键络合物。 具空穴结构、起包容作用的称为主(体)分子， 被包容的称为客(体)分子。 包合物又称为分子胶囊。 （二）分类 1．按包合物的结构和性质分类 即Frank分类法。 （1）单分子包合物 由单一的主分子与单一客分子包合而成。 如环糊精包合物 （2）多分子包合物 若干主分子由氢键连结，按一定方向松散地排列形成晶格空洞，客分子嵌入空洞中而成。 常见包合辅料有硫脲、尿素、去氧胆酸、苯酚等。 （3）大分子包合物 天然或人工大分子化合物可形成多孔的结构，能容纳一定大小的分子。 常见的有葡聚糖凝胶、沸石、硅胶、纤维素、蛋白质等。 I2 -淀粉包合物 2．按主体分子形成空穴的几何形状分类 （1）管状包合物 主体分子构成管形或筒形空洞骨架，较稳定 如尿素、环糊精、去氧胆酸等 （2）笼状包合物 几个主分子构成笼状晶格，其空间完全闭合， 一般稳定性较差，在溶解、受热或长时间放置过程中，客体分子容易逸出，在药剂中应用不多。 如华法林钠可与水和异丙醇形成笼状包合物 （3）层状包合物 如粘土形成的包合物与石墨包含物。 药物与某些表面活性剂能形成胶团，某些胶团的结构也属于包合物。 月桂酸钾使乙苯增溶时，乙苯可存在于表面活性相亲油基的层间，形成层状包合物。 二、包合原理 包合作用主要是一种物理过程， 主分子和客分子间不发生化学反应 包合物形成条件：主要取决于主分子和客分子的立体结构和两者的极性。 包合物的稳定性：依赖于两种分子间的范德华力的强弱。 如分散力、偶极子间引力、氢键、电荷迁移力等，有时单一作用力起作用，多数为几种作用力的协同作用。 (一)分子结构及大小 主分子需具有一定形状和大小的空洞，特定的笼格洞穴或沟道，以容纳客分子。 客分子的大小、分子形状要与主分子所提供的空间相适应， 若客分子小，选择的主分子较大，包合力弱，客分子可自由进出洞穴； 若客分子太大，嵌入空洞内困难或只有侧链进入，包合力也弱，均不易形成稳定的包合物； 只有当主、客分子大小适合时，主-客分子间隙小，产生足够强度的范德华力，则可形成稳定的包合物。 如尿素分子为四方晶系，晶格较松，分子间范德华力很小，当与适当的客分子包合时，尿素变成内壁为六方晶格的管状包含物，结构紧密．能量减小。尿素分子之间以-NH2与O原子形成氢键，构成的管道直径约0.5nm。 一些体积较小的直链分子可直立插入，如尿素分子与正辛烷（直径约为0.4nm)之间靠范德华引力结合，结构紧密而形成晶形包合物 而异辛烷、甲基支链的烷烃(0.55nm)和苯(0.59nm)都不能包入尿素晶格空洞中。 又如环糊精(Cyclodextrins,CD)形成的包合物是单分子空洞内包入客分子。 环糊精同系物有α-、β-、γ-CD， 空洞大小：α-β-γ， 对于客分子蒽＞萘＞苯， 蒽只被γ-CD包合， 萘可以进入β-和 γ-CD中， 苯则可被三种环糊精包合。 （二）主、客分子的比例 包合物可在固态、水和有机溶剂中形成， 主、客分子之比一般不遵守化学计量关系，客分子最大量取决于主分子所提供的空洞数，而所有空洞又并末被完全占领，因此主、客分子的比例有较大的变动范围。 可用一种极大的组成式(nC)(mM)表示 其中C及M分别代表主分子和客分子组成 n为每一单位(通常为一个晶格或晶胞)中C(主)分子的数目 m为能被一个单个空洞所接纳的M(客)分子的最大数目 上式也可用(n／m)(CM)表示 大多数CD包合物组成摩尔比为1：1形成稳定的单分子包合物。 但体积大的客分子(如甾体化合物)比较复杂，当主分子CD用量不合适时，也可使包合物不易形成，表现为客分子含量很低。 实验发现小分子药物与环糊精形成包合物的趋向大，包合物的溶解度大； 大分子药物与环糊精相互作用形成包合物则少。 (三)客分子的极性 环糊精的空洞由碳—氢键和醚键构成为疏水区 非极性脂溶性分子与主分子空洞中疏水键相互作用形成包合物，但溶解度较小； 极性分子与环糊精分子的羟基形成氢键，位于洞口，形成的包合物水溶解度较大。 疏水性客分子易被包合，非解离型比解离型客分子易被包合。 　　 第二节 环糊精及其衍生物 　 环糊精于1891年发现 1974年日 掘越弘毅等从土壤中分离出嗜碱性芽胞杆菌，培养得到环糊精葡聚糖转位酶， 我国淡家林等1950年研究了产酶的细菌软腐芽抱杆菌。 80年代初他们又开展了利用嗜碱杆菌生产环糊精葡聚糖转位酶的研究。 目前我国工业生产和应用的环糊精，大