羟丙基环糊精的制备及其性能评价【文献综述】.doc

毕业论文文献综述 应用化学 轻丙基环糊精的制备及其性能评价 1?2疑丙基环糊精的基本概况 瓮丙基■卜坏糊精，英文名：Hydroxypropyl■卩?Cyclodextrin,简称HP-p-CD,外观为白色粉 末O 1.2.1轻丙基环糊精的基本结构与功能 环糊精(cyclodcxtrin, CD)系由6到8个葡萄糖残基以a-1, 4-糖苛键连接而成环状低聚糖。疑丙 基环糊精(Hydroxypropylcyclodextrin, HPCD)是环糊精一类无定型多组分化学衍生物，由疑丙基 取代坏糊精2、3或6位疑基H原子而得⑴(见图1)。由于坏糊精主要有a、卩和丫三种，瓮丙基环糊精 也有HP?a?CDs、HP-p-CDs和HP-y-CDs三类。 研究者通过化学改性方法打开环糊精分子内盘键，对其结构进行修饰，使环糊精能复合较大分 环糊精分子屮原子位子客体物质，并改善其功能特性，这些化学改性环糊精被称为第二代环糊精。 环糊精分子屮原子位 点如图1?1所示: 一6位斤加端一kJ 一 6位斤加端一 kJ位兄从端一 3位11住内那一 2Z伽冷外部 图1?1环糊精分子屮原子位点示意图 在弱碱性条件下则易取代基最易进入，因环糊精与环氧丙烷在强碱性环境下反应易形成6位取代物6 ■疑丙基环糊精; 在弱碱性条件下则易 取代基最易进入，因 形成2弄丙基环糊精。在强碱性条件下2、3、6位0都被活化，而6位位阻最小, 此取代反应以6位为主；弱碱性条件下，2位0酸性最强，最易活化，因此取代以2位为主。但由于环 糊精上疑基量众多，例如卩■环糊精总共有21个疑基，反应产物是无定形混合物。疑丙基环糊精主要 有三种结构形式，疑丙基环糊精的三种结构形式如图1?2所示： 图1?2轻丙基环糊精三种主要结构形式 一种是所有取代基平均分配在每个葡萄糖残基上（左图）；一种是取代基倾向于结合在同一个 葡萄糖残基上（中图）；另外，就是取代基依次相连形成低聚侧链（右图）。第一种被认为是最主 要结构形式，因每个葡萄糖残基相应拜基的反应活性是相等的，而在同一个葡萄糖残基上连接第二 个取代基机率仅为七分之一，连接第三个机率更小。但当反应中坏氧丙烷过量时，便会形成更多第 三种结构形式产物⑴。 长久以来，人们一直认为环糊精及其衍生物结构是刚性的，虽然这种假设与它们能轻易形成复 合物性质不相符。近来研究结果更趋向于相信其结构相对柔性，有实验表明，环糊精通过非共价键 合形成复合物不仅在溶液里，甚至固体状态下都是柔性的。环糊精及其衍生物这种相对柔性结构能 更好理解坏糊精复合物形成和复合反应动力学。由于坏糊精特有内亲油外亲水的无顶圆锥状空腔结 构，易与客体分子形成复合物，从而使相关客体分子溶解度、光学特性、反应活性、挥发性和亲水 性质等得到改善。经化学修饰后轻丙基环糊精打开环糊精分子内氢键，且是无定形物质，结晶性降 低，在水小溶解度大大提升，形成复合物能力也有所上升⑹。有报道说，疑丙基基团可能增加空腔 体积，或与客体分子形成新的氢键，增加复合物稳定性，使疑丙基环糊精形成复合物能力上升。但 取代度过高，可能会产生空间位阻，减少进入空腔的客体分子。合适取代度和取代基分布是疑丙基 环糊精达到最佳复合效果的重要因素。 1.2.3实验制备方法 制备疑丙基环糊精最常用方法是在碱性条件下环糊精与环氧丙烷在一定温度下反应，产物经pH 中和、常圧蒸馆、最后经干燥得到产品⑵。疑丙基环糊精的制备示意图如图1?3所示： 图1?3疑丙基环糊精的制备示意图⑴ 1?3疑丙基环糊精的应用 环糊精及其衍生物一般通过客体分子与空腔非共价结合形成复合物。复合反应是一个动态过程, 客体分子不断与环糊精复合，同时也不断解复合。控制反应温度、底物浓度、pH等反应条件使反应 向有利于复合方向转移，会得到更多复合物。疑丙基环糊精较原环糊精更易与合适客体分子形成复 合物，因疑丙基取代2, 3位疑基H原子后增加环糊精空腔长度，疑丙基上疑基也可能会与客体分 子形成新的氢键，增加复合物稳定性。大多数研究表明，拜丙基环糊精与客体分子主要形成1 : 1复 合物；但也有形成2 ： 1复合物，或形成低聚体报道。坏糊精及其衍生物与客体形成复合物部分目的 是为了保护、缓释或增溶，在这种情况下，客体分子最终还是要从环糊精屮释放。有研究表明，导 致或加速客体分子释放主要因素是浓度变化和竞争性取代，而温度和pH影响较小。当溶液浓度发 生较人改变时，客体会在很短时间内释放，例如，环糊精复合药物注射入体内后会很快释放，儿乎 对药物原本药理没有影响。在环糊精与客体分子结合常数在lO^M-1下时,浓度降低足以使客体释放。 对于结合力较大复合物，浓度影响逐渐减小，甚至没有影响，而竞争性取代则成为主要因素，例如 甲醇、乙醇等小分子能将复合物客体竞争性収代。结合常数由环糊精和客体分子性质决