硕士论文-三种β环糊精包结物的表征和晶体结构解析

1、天津大学硕士学位论文三种-环糊精包结物的表征和晶体结构解析姓名：刘彦利申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：张毅民20090501，舔，。，：（）：，够，：卢，（）：，（），：，：卢，独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得丕鲞盘堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：厉到签字期：抄。年歹月；同学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解苤壅盘堂有关保留

2、、使用学位论文的规定。特授权苤盗盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校阳国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者始叫房利签孑：期：。年石月；导师签名：双表曼民签字同期：加诉年月岁同天津大学硕士学位论文第一章文献综述环糊精介绍第一章文献综述环糊精的发现和发展自从于年首次报道环糊精以来，环糊精（）的研究已经走过多个年头，在这多年的时间里可以划分为三个历史时期，即：（）环糊精发现期（世纪年代）；（）系统研究环糊精及其包结配合物期（世纪年代年代末）；（）环糊精进行

3、工业生产和在科学和技术诸多领域的广泛应用期（世纪年代末至今）。年，从芽孢杆菌属（）淀粉杆菌（）的淀粉消化液中分理处可以从水中重结晶的物质确定其结构组成为（）：。由于没有还原性和能被酸分解，叫它“木粉（），当时还不能确定它的结构和许多特殊性质。年，用分离的菌株消化淀粉得到两种晶体化合物，确认它们与娼分离出的“木粉是同一种物质【。为了区别，把与碘一碘化钾反应生成蓝灰色晶体的叫做饼环糊精（仿，），生成红棕色晶体的是卢环糊精（，）。这种碘液反应生成晶体的晶形和颜色判断环糊精的方法沿用至今。为了纪念对建立环糊精化学基础的贡献，环糊精也曾叫“（沙丁格）糊精。环糊精化学的第二个发展阶段大概从世纪年代中期到年

4、代末。年，用射线衍射仪测定了弘环糊精和肛环糊精的结构。年，和发现环糊精并通过射线衍射确定其结构【。然而，等【】在检测环糊精的毒性时候，可能在样品中引入高毒性的有机物，致使实验所用的小白鼠全部死亡，因此得出环糊精有毒的错误结论，这在很长的时间里妨碍了环糊精产品的应用。年，参，乒，乒和瑁环糊精在自然晃存在的依据被发现【】。世纪年代末以来，环糊精的研究进入了一个新的历史时期。严谨的生物测试实验表明环糊精是无毒的，其结构也得到了准确鉴定。年，说服药物化学工厂一起组建生物化学研究实验室（也），开展环糊精在药物、食品、化妆品、分子化学等领域的研究工作，并开始作为天津大学硕士学位论文第一章文献综述的附属机构

5、，年成立股份有限公司，与烈共同拥有股份。任总经理兼研究导师，推出大量在食品、医药等领域的应用技术，被国际同行誉为“环糊精之父”【】。这一阶段值得注意的事情是，在早期环糊精发展默默无闻的日本成为活跃的研究基地。年左右，发现了碱性微生物，在碱性发酵条件下分离出环糊精转葡萄糖基酶，这个发明于年代由日本化工公司投入生产，卢环糊精的市场价格从而大幅度下降。提出用软化芽孢杆菌生产环糊精的最佳工艺，在他的研究基础上，盐水港精糖公司建立了由超滤膜反应器组成的连续生产工艺，由于采用稀淀粉溶液为底物，提高了产品的收率，这为长期以来弘环糊精价格高居不下的难题提出了解决的希望【刀。环糊精的结构和性质环糊精是以（）。吡

6、喃葡萄糖为单元，由傍（，）糖苷键相连的环状分子，通常含有，个葡萄糖单元，常见的有、和，环糊精三种，分别有个，个和个葡萄糖单元组成【】。如图一所示，环糊精外形像一个锥柱状空桶，一端口径宽，一端口径窄，中间为一空腔，这是环糊精形成包结物的基础。所有仲羟基都排在锥柱的大口端，伯羟基都排在小口端，从而使其外表具有一定的亲水性。环糊精内壁由葡萄糖单元、上的氢原子、亚甲基上的氢原子以及糖苷键氧原子构成，因此内部是疏水的【。正是由于环糊精这种“内疏水，外亲水特殊的分子结构，使得环糊精作为主体包结不同客体化合物，形成特殊结构的包结物（），由此形成主客体分子化学，即当前热门课题一超分子化学的一部分。，、十（）嘞

7、图一（）环糊精的结构示意图；（）环糊精的葡萄糖单元培（）；（）天津大学硕士学位论文第一章文献综述环糊精葡萄糖单元上的羟基易与相邻葡萄糖单元上的羟基形成分子内氢键，其中分子可生成闭合的环形氢键带，使分子具有较强的刚性，溶解度最低。强的一个葡萄糖单元处于扭曲状态，个葡萄糖单元之间生成了个氢键，因此，贷的羟基可以与水形成更多的氢键，水溶性较高。具有更大环的具有更高的柔性，是三者中水溶性最大的。这三种常见环糊精的结构特征和重要物理参数见表。表僻、和产环糊精的一些基本性质；、卢环糊精具有良好的结晶性，其中最易制备成晶体，的浓溶液放置在室温或者冰箱中，特别是用玻璃棒搅拌迅速生成大量白色粉末晶体，而以下的稀

8、溶液室温放置可生成栅甚至更大些的透明立方晶体【。天津大学硕士学位论文第一章文献综述环糊精在水中及其他有机溶液中的溶解度是一个经常遇到而且十分重要的性质。实验表明环糊精在水中的溶解度是温度的函数，如表所示：表不同温度下环糊精的溶解度，卢，在水中的溶解度不同，特别是卢反常的低。一种解释是的结构是刚性的，仲羟基形成完全的环形氢键；另一种解释是从热力学观点解释：和热力学性质相似，溶解过程的焓变臼上和熵变（彳趵则反常。弘，的彳分别是：，彳分别是，。与水互相作用产生水结构，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，溶解度明显的低，。环糊精包结物环糊精的结构呈现出的一个重要性质，就是在溶液中选

9、择性地结合有机小分子或离子形成具有不同程度稳定性的包结物。所谓包结物是主体与客体通过分子间的相互作用完成彼此间的识别过程，最终使得客体分子部分的或全部的嵌入主天津大学硕士学位论文第一章文献综述体内部的现象。在研究这些包结物的生成规律和环糊精与这些被结合物间的相互作用时，分别称它们为主体（，）和客体（，）并归于的主客体化学研究范畴。第一个认识包结现象的是，年，在研究了氢醌与若干挥发性物质之间的相互作用后，他断言挥发性物质嵌入到氢醌晶格的间隙中，这一推测为许多年后的一射线衍射实验所证实。首次将这一类型化合物称之为包结物（）的是。此外，也有人将它们称作“包合物（）和“笼状物”（）等【纠引。第一例环糊

10、精包结物的晶体结构是年由等人测定的与乙酸钾的包络物【。（仅含水分子）的单晶结构于年才由和解出【。目前为止，剑桥晶体学数据库也仅提供了个伊及其包结物的晶体学数据，这与繁多的环糊精包结物的数量很不相称【】。其中日本研究者等人在解析环糊精及其衍生物的晶体结构方面做过很多工作【】。影响包合作用的因素在溶液或固体中都可以形成环糊精的包结物。环糊精可包结的客体范围很广，可以是有机分子、无机离子、配合物甚至惰性气体【。分子大小适于其穴洞尺寸的客体分子，只要极性小于水，则有可能代替水分子而进入空腔，形成包结物。简而言之，环糊精与客体的作用主要受内在因素和外部条件的影响，内在因素取决于环糊精与客体分子的基本性质

11、，主要有以下三个方面【。】：主客体之间有疏水亲脂相互作用因环糊精空腔是疏水性的，客体分子与环糊精空腔间的疏水相互作用是形成包合物的主要驱动力。客体分子的非极性越高，越易被包合。当疏水亲脂的客体分子进入环糊精空腔后，它的疏水基团与环糊精空腔有最大接触，而亲水基则远离空腔。主客体的空间匹配效应环糊精空腔孔径大小不同，它们可以选择容纳体积大小与其空腔匹配的客体分子，这样形成的包结物比较稳定。客体分子尺寸太大，不易进入空腔中；分子尺寸太小，不能与环糊精产生强的疏水相互作用和范德华力作用，从而也不易给出稳定配合物。一般来说，强的空腔尺度适于包结单环芳烃（苯、苯酚），卢的空腔尺度与萘环的尺度相匹配，与葸、

12、菲等三环芳烃结合最稳定【，。天津大学硕士学位论文第一章文献综述氢键与释放高能水一些客体分子与的羟基可形成氢键，增加了包结物的稳定性。即客体的疏水部分进入空腔取代高能水有利于环糊精包结物的形成。因为极性的水分子在非极性空腔欠稳定，易被极性较低的分子取代。上述三个因素不但影响着环糊精包结物能否形成，而且还直接影响着包结物的稳定性。即包结物的稳定性也取决于客体分子基团的性质、空腔尺寸、分子大小及空间构型等。等【】讨论了客体性质对包结物形成的影响。认为包结物的稳定性依赖于客体分子的空间匹配性，即客体的尺寸和形状。另外，包合物的形成还受反应介质【、反应温度【矧、搅拌（或超声展荡）【】、主客体投料比例和反

13、应时间【】等外在因素的影响。一般控制反应温度在之间，延长反应时间，提高主客体投料比有利于包合物的形成。制备包结物常用方法当在溶液中制备环糊精包结物时，水的存在是必须的。有时根据需要，含有有机溶剂的水体系也可以使用。尤其是当客体分子是疏水的或其融点高于的，不能很好地分散在环糊精的水溶液中，用有机溶剂来溶解客体分子。包合物制备方法较多，在实际应用中根据主客体溶解度的差异、投料比，选择适宜的制备方法。（）共沉淀法：实验室中应用比较多的方法。搅拌或振荡环糊精溶液与客体（或溶液）的混合物来制备包结物，根据客体分子的性质确定环糊精的溶液是凉的、热的、中性的、碱性的、酸性的。将计算好配比的主客体加到一起，在

14、升高温度（）下强烈搅拌，使主客体均达到饱和，然后将溶液冷却至室温并搅拌后，放人冰箱（）过一夜，环糊精包结物在冷却过程中会从均相溶液中结晶析出，结晶产物在空气中自然（或冷冻）干燥至恒重。汤道权采用此法制备了豆蔻挥发油包结物【】。（）超声法：将客体分子加入环糊精的饱和水溶液中用超声波破碎仪或超声波清洗机选择合适的超声强度和时间，将析出的沉淀按上述方法处理即得。该方法简便快捷。与生姜精油剀、冰片【】包结物制备均采用此方法。（）研磨法：取环糊精加入倍量水研匀，加入客体分子（或将客体分子物质溶入少量适当溶剂中）至研磨机中充分缓和研磨成糊状，低温干燥后用适量溶剂洗净，然后干燥，即得包结物。如卢与番茄红素包

15、结物的制备。（）冷冻干燥法：将药物和环糊精混合于水中，搅拌使溶解或混悬，最后过冷冻干燥除去溶媒得粉末包合物。如果其它方法制得包合物为水溶性，在干燥天津大学硕十学位论文第一章文献综述条件下易于分解和变色，但又要求得到干燥包合物，改用本法制备能得到理想包合物。本法制得的包合物与一般方法比较，溶解性好，易制成注射剂。杨开等人用冷冻干燥法制备了蜂蜜和肛环糊精的包合物【】。（）喷雾干燥法：若包结物易溶于水，与热性质又比较稳定，可用喷雾干燥法制备包结物，干燥温度高，受热时间短，产率高，如盐酸异丙嗪和卢环糊精包结物的制备。（）超临界流体法：以具有优越传质能力及高溶剂化能的超临界为包和介质，当过药物与环糊精的

16、混合物时，由于它具有降低某些有机混合物的溶解特性，将使包和材料与客体物质形成超临界溶液，从而使包和过程的进行。该方法可以克服常见的环糊精包结物制备方法的共同特点，如：操作步骤多、时间长、产品中有机溶剂残留等。此外，该方法包和温度低，更适合对湿热敏感物质的包和。等采用超临界提取挥发性芳香物质后，在，的压力下，将载有芳香物质的通过装有环糊精的包和容器，制备芳香物质的包合物【。（）中和法：将药物溶解在一定值的溶液中，在加入环糊精物质，搅拌溶解至透明溶液，然后加酸碱调节剂，从而使包合物析出。等采用该法制备了口服降糖药格列奇特与的包结物【钟】。包合模式和包合机理与客体分子可以形成二元、三元及多元包合物，

17、包合物的化学计量比通常通过等摩尔连续变化澍和方程【谢求得。近年来大多数文献所报道的能形成稳定包合物的主客包合比一般为：，然而也发现了其他形式的包合比存在，现举例如下：（：客体）的包合模式陈亮等【】通过荧光光谱、小己、等技术对氟哌酸与相互作用进行了研究。证明氟哌酸与形成了包合物，并且氟哌酸的亲水部分羧基从环糊精空腔的较宽边进入空腔，从窄边钻出空腔，疏水部分被包在空腔中，如图所示。这种构型可使氟哌酸在空腔中具有比较紧密的配合。实验中得到的氟哌酸与形成：包合物的信息也可以应用来模拟氟哌酸与蛋白质的相互作用。天津大学硕士学位论文第章文献综述图凸氟哌酸包合物结构示意图圈卢与二烷基硫酸钠的包台模式：（：客

18、体）的包台模式朱晓峰等用微量热法研究了卢与十二烷基硫酸钠（）的包合作用。如图所示，分子具有亲水部分和疏水部分，疏水部分容易进入肛的空腔，而其亲水部分则处于卢端口的亲水环境中，与其端口葡萄糖单元的，一或羟基存在氢键作用。微量热滴定结果表明：以两个分子和卢结合，的亲水端带负电荷，由于同种电荷的相互排斥作用，两个分子在卢中的位置应尽可能反向，这种包合可使体系的能量最低，包合物的结构最稳定。，：（：客体）的包台模式”等研究卢与，一十二烷二醇（在空腔中的每一个分子的占有率为泡台物的单晶结构，发现客体分子的两个亲水的羟基基团从环糊精的主面伸出去，主体分子则形成头对头的二聚体（圈）二者形成了包和，这种作用力

19、包括氢键和疏水作用。同样的情况也见于十二烷二酸、十三烷二酸、十四烷二酸蛐】等长链分子。鬻黼闰？，十二烷二醇包台物结构示意图圈卢与对硝基辈甲酸包台模式，自天津大学硕士学位论文第一章文献综述：（：客体）的包合模式在】的研究中，与对硝基苯甲酸形成了包合物，客体分子没有完全被环糊精的空腔包结，亲水更强的硝基从主面伸出来，而羧基被包含在空腔内部。包合机理如下：当与对硝基苯甲酸形成：包合物后，两个：的包合物分子还可以以头对头的方式进一步重叠包合，形成一种：重叠包合物（图一）。同时在我们课题组的研究中，和对氨基苯甲酸也是按照：进行包结的【翱。：（：客体）的包合模式雍国平等【】根据和分析结果证实了胆固醇包合物

20、的结构模型。如图所示，因胆固醇分子的疏水性环戊氢化菲骨架较大，在形成包合物时只能从卢的宽端（仲碳羟基环带）进入内腔，而上的羟基则从的窄口端伸出，并与伯碳羟基形成氢键。被包合部分骨架的胆固醇分子仍存在较大的疏水性部分，该部分的环戊氢化菲骨架及烃链也必须从第个分子的宽口端进入内腔（尺寸匹配性取向），因胆固醇分子的长度约为，一，两分子不能完全包合胆固醇分子，则剩余的烃链将被第个分子包合。根据分析结果，分子应采取“头对头排列方式。羽堑作甄攀蠲、图巧芦与胆固醇包合物的结构模式图与邻菲洛林包合物的结构模式卢多。：（：客体：客体）的包合模式南开大学刘育教授在做伊和邻菲洛林的药物包结实验中，发现一种独特的包和

21、模式，包结物的主体分子以“头对头的方式形成二聚体，每一个主体分子的空腔包结一个客体分子，但是有趣的事是还有一个客体分子处于二聚体的中间，分子的平面平行与环糊精的平面，恰似一个“三明治的结构（图）。邻氨基苯甲酸也出现了这中情况。天津大学硕士学位论文第一章文献综述：（：客体：客体）的包合模式掣报道包结了两种客体分子。如图所示，主体分子通过次位的羟基形成“头对头的二聚体，每一个环糊精空腔都包结一个阿司匹林分子，苯环主要依靠范德华力稳定存在于疏水的空腔中，亲水基团羧基和乙酰基则从主面伸出腔外，羧基通过水的桥连作用与环糊精形成氢键。水杨酸分子依靠羟基与；的，形成的氢键稳定存在于二聚体的中间，这样三个客体

22、分子形成了“三明治的结构。图胭、阿司匹林与水杨酸形成：型包合物的晶体结构（：）：（：客体：客体）的包合模式】发现、冠与可以形成：型包合物（图），其晶体结构中两个各自包合一个冠醚，被两个冠醚上下夹住，与之间通过二级羟基彼此形成氢键使得整个分子趋于稳定。图）屺冠形成：型包合物的晶体结构（：）天津大学硕士学位论文第一章文献综述：（：客体：客体）的包合模式等【】采用荧光法研究了改性剂叔丁基化合物对甲醇水溶剂中肛包合过程的影响。随着不同改性剂的引入，的形成常数发生变化，由于改性剂的共存效应形成了三元包合物（图）。形成三元包合物的主要驱动力有：改性剂的叔丁基基团与空腔的疏水作用力，连结在叔丁基部分的官能团

23、与肛端口的羟基之间的氢键作用以及与本体溶液（甲醇水）之间的氢键作用。改性剂对包合过程的影响取决于这种力之间的相互平衡，而这些作用力间的相互平衡反过来又依赖于改性剂的化学结构。【等也报道了这中包和模式。憋匿图一，芘，叔丁基改性剂三元包含物的包合模式咖（：）包结物的表征手段紫外可见分光光谱法当包结物形成时，从谱图上看其最大吸收峰的位置、强度、峰形会发生某些变化。例如环糊精加入到甲基橙溶液中，甲基橙的特征吸收强度会下降。说明环糊精与甲基橙形成了包结物。当向其中加入氨基酸时，甲基橙特征吸收峰随着氨基酸的加入量而增大。这是由于氨基酸和甲基橙与环糊精间存在竞争，最终氨基酸将甲基橙从环糊精空腔中驱逐出去，说

24、明氨基酸与环糊精形成更稳定的包结物，在这里甲基橙起到一种分子探针的作用【。红外光谱分析）环糊精的红外光谱与淀粉类似，其本身的特征吸收带覆盖了整个区域。如果客体分子含，和等基团在附近有伸缩振动吸收，可与环糊精主体明显区分开来。包结物的形成可用红外光谱来研究，由于客体的包结，通常会有位移或强度的变化。当瓜谱图上与一定振动相对应的吸收十分微弱或不出现时，光谱可以作为补充，提供较强的谱带。天津大学硕士学位论文第一章文献综述核磁共振分析叼）是研究包结物的一个有力工具【，研究者们发现在不同客体存在下，腔内的，由于受到客体的屏蔽，苯环的环电流的各相异性，范德华力等影响，其化学位移会有变化，外层的，不受影响【

25、“。由此可以推断出客体在空腔发生了包结。在客体存在下，如果只有的化学位移改变，说明客体在空腔中插入较浅，而同时的也发生了位移说明客体在空腔中插入较深。利用的，化学位移变化值，可计算出客体在腔体内的构象恻，从而了解水溶液中客体渗入疏水腔中的平衡位置。利用不仅可以求得包结物的包结常数，而且摩尔比率法和连续递变浓度法也常用来证明形成包结物时各组份间的摩尔比【丌。不仅适用于液态【彤】，固态、粉末也同样适甩。尤其是近年来，固态引起人们的极大注意，因为它可以弥补射线粉末衍射分析方法的某些不足。随着高分辨率的及二维技术的出现，对包结现象的研究起了巨大的推动作用。利用高磁场及特定技术，可以提供有关溶液中客体分

26、子相对于主体分子的位置的大量有用信息。客体分子距离腔内质子的时候，有去偶作用。实验或更灵敏的实验，可以用来说明包括通过空间交换信息的相互作用类型【。在研究有机分子与包结时，如果它们之间存在弱的去偶相互作用，技术就更为有用了。所以说，技术是研究分子间相互作用及主客体包结的更灵敏的工具【】。差示扫描量热（）也是研究包结现象常用的一种方法【。从图上，可以看出吸热峰变化的情况及失重情况。通常情况下，包结物形成后，由于组分间存在相互作用，与单纯的主客体相比，表现出一定的差异。比较、及其二者的物理混合物的图，在熔化，表现出吸热峰，物理混合物的吸热蜂也出现在此，用共沉淀法制备的包结物的图上，此峰消失，这样的

27、事实说明包结物是不同于的新物质【。本方法优点：能给出关于包结物的的热力学性质，曲线能提供关于是已知的还是新物质以及是否是纯物质的信息，同时根据曲线的吸热峰可以了解形成包结化合物的稳定性有助于通过分析还能计算出主客体分子的包结比。缺点：在确定包结物结构时，还需要其它方法辅助才能测定和表征包结物。扫描电镜（）是观察研究固体，特别是晶体材料微观形貌和结构的有用工具。用天津大学硕士学位论文第一章文献综述技术研究环糊精与药物包结物的固态性质，更重要的应当说是固体或晶体的形态，据此可以了解环糊精在药物剂型制备中作为辅剂的性质。比较观察扑热息痛（，）和混合物以及用研磨法或喷雾干燥法制备的分散粉末，发现物理混

28、合物制得的药片与本身一样易脆裂成碎片，但包结物粉末制备的片剂压缩时弹性变形好，粒子间有很强的粘合力，喷雾干燥法得到的包结物粉末除弹性变形好之外还呈多孔状。研究粒子在压缩时的紧密性和弹性变形与抗碎强度、崩解时间、易碎性、弹性恢复和抗张强度等参数有关【。圆二色谱法（）将诱导的圆二色谱用于研究包结物是在的极化理论的基础上发展起来的，等【】在这方面做出了巨大的贡献。虽然大多数客体分子是非手性的，但当加入到非手性的客体分子水溶液中时，会产生诱导圆二色谱，在圆二色谱上产生诱导的考顿效应（效应）。这主要是由于客体包结进手性腔中，诱导出客体的光学活性，同时腔的构象也发生转变。有当客体分子，更确切地说，是客体的

29、发色团包结进的空腔中时，才可观察到考顿效应。当客体分子与的外表面作用时，其它波谱性质可能会改变，但并没有诱导的考顿效应。诱导的考顿效应的信号，强度对客体分子的发色团在腔中的定向非常敏感，如果电子偶极矩与轴方向一致，观测到正的考顿效应；如果它们互相垂直，为负的考顿效应【。鉴于此现象，圆二色谱是推测溶液中包结物结构及其组成的很有用的物理化学方法，】对此做了详细的综述。用圆二色谱来研究，与单取代及对位二取代苯在水溶液中的包结行为时【，若已知客体分子的跃迁矩方向，通过比较旋转强度的计算值和实验值，能估计客体分子在环糊精空腔中的取向；计算表明，旋转强度计算值的符号不随客体分子沿、及轴的平移变化，而它们的

30、量值受平移的影响。客体分子在平面的转动对旋转强度的计算值没有影响，而在平面的转动对旋转强度的计算值却很灵敏，从而确定了包结物是采取取代苯的长轴与，分子空腔的轴亿轴）平行的一种轴向包结。射线单晶衍射（）射线单晶衍射是检测包结物形成的最好的方法，由此可知主客体分子的精确的几何关系及相互作用。如测定，和苯甲酰胺【】包结物的晶体结构。天津大学硕士学位论文第一章文献综述环糊精包结物的晶体单晶的培养绝大多数环糊精包结物的单晶都是在水溶液中制备。为了得到较好的环糊精包结物的晶体，在制备包结物以后，首先要对包结物纯化处理。如果包结物易溶于水，则可以静置放置以得到晶体；如果包结物不易溶于水，应该先过滤得到粗产品

31、，然后用有机溶剂（如丙酮，乙醚，乙醇）清洗未被包结的客体分子，然后用水冲洗多余的环糊精。通常最好的结晶将在一天或者一周后形成，从自身培养晶体的经验来看，结晶成功的可能性从最初的几周之后开始急剧下降，尽管也有例外。制备单晶的方法常用以下几种：溶剂缓慢挥发法溶剂缓慢挥发法是培养晶体最常用的方法，主要是通过挥发溶剂，使溶液饱和，继而得到单晶。由于环糊精包结物在水溶液中存在平衡，因此体系中总存在、客体和包结物三种物质，在包结物溶解度低于前两者的情况下，将方便单晶的制备；反之，如果包结物的溶解度大于客体时，可以将溶液在升温情况下放置（如，），使之缓慢挥发。为了得到规则，致密的晶体，最好使溶液稀一些，这样

32、溶剂挥发时间比较长，大约几天或者几周便可以得到比较好的单晶。例如，伊环糊精和讲氨基吡啶溶于水中，在条件下反应将反应液缓慢冷却到。，产生的沉淀过滤得到白色粉末。粗产物在水中重结晶后真空干燥得到纯的样品，将所得样品溶于热水中制成饱和溶液，冷却至室温后滤去析出的固体。然后向滤液中加入少量的水，在室温下放置一周，有无色晶体生成【】。但是值得注意的是，由于环糊精本身含有个葡萄糖单元，因此晶体培养的环境温度不宜过高，温度太高，溶液很容易变质：但是温度也不宜太低，温度太低，晶体析出太快或者培养的时间太长，一般来说，春季或者秋季是培养晶体的黄金季节，在其他时间里，可以保持环境的温度在之间。溶液缓慢冷却法将环糊

33、精包结物的粉末配成饱和溶液，然后在加入少量的水，目的是使溶液不至于立刻析出晶体。把配好的热溶液放入杜瓦瓶中，缓慢冷却。有时候还根据需要把杜瓦瓶放入冰箱中。宿秀树】培养？与对氨基苯甲醛包结物的晶体时，将装有环糊精包结物滤液转移到水的杜瓦瓶内，缓慢降温，后得到无色斜方形单晶。天津大学硕士学位论文第一章文献综述液相扩散法液相扩散法也是比较常用的方法，如图所示，在试管中放入少量待结晶的溶液，选择一种沉淀剂沿着管壁缓慢滴加到溶液的上方，然后试管直立放置。沉淀剂的密度要比溶剂的密度小，以使在溶剂和沉淀剂之间形成一层界面。溶剂和沉淀剂的体积比为：或者：，较为常用的溶剂沉淀剂组合有：水丙酮；氯仿或二氯甲烷石油

34、醚或环己烷，这种方法非常适用于样品很少的情况，大约就足够。图一液相扩散法（）滴入待结晶的化合物（哟缓慢滴加沉淀剂（柳密封，静置过夜（在界面之间形成晶体（聊：（）缸图气象扩散法（滴入待结晶的化合物（办沉淀剂，密封（打几天后产生晶体（力（回（天津大学硕士学位论文第一章文献综述气相扩散法气象扩散法与液相扩散法大致相同，不同的是沉淀剂是从气相中扩散到溶液里，如图一所示。该方法优点：可以把几个装有溶液的试管同时放进一个容器中。晶体生长的时间相对慢一些，大约耗费几天时间【】。晶体结构和晶包堆积方式依据堆积方式的不同将环糊精包结物的晶体结构分为三种类型：笼型、管道型和层状结构（图）。对此有不同见解，他将层状

35、结构归人笼型称之为砌砖图案笼型结构【。冀图一环糊精包结物示意图（）笼状头对头管状（）头对尾管状（）层状（）二聚体的层状（），（），（），（）当客体分子比较小，可以完全进入，整个客体分子完全被包裹到环糊精空腔中，形成的晶体通常为“笼状堆积结构。如包结物中，芳香客体分子、水分子以及链状小分子均形成笼状堆积【刀，这些形成“笼状”堆积结构的包结物，通常以挖空间群结剐髂】，环糊精分子以“鱼骨”或“人”字型排列，空穴两边被附近相邻分子遮盖，以形成孤立的“笼状。某些小分子如甲醇、乙醇、等与卢形成笼形结构的包合物。天津大学硕士学位论文第章文献综述管道型堆积结构在包结物的晶体结构中最为常见，这中结构可进一步划分

36、为“头对头”和“头对尾”两种类型。在“头对头的堆积模式中，伊首先以头对头的方式二聚，然后二聚体单元大致沿对称轴的方向呈线性堆积，形成一个“无限”管道客体分子被包结在管道内。在二聚体内，分子间通过一间氢键连接，二聚体再通过或者其它方式（相邻客体间氢键、客体与相邻二聚体间的氢键或水桥氢键）连接。二聚体并不总是呈直线型，在尸和空间群中，二聚体的对称轴总是平行的，只偏移很小的距离，几乎呈线性排列。然而在空间群中，二聚体的对称轴不平行，呈锯齿状排列，实际上形成一个螺旋状管道。当客体分子比较大，未能完全被包结于环糊精空腔时，可以观察到层状堆积结构。在层状堆积结构中以砌砖方式排列，相邻层间大约偏离半个环糊精

37、分子的距离。结果，肛空腔的两个开端几乎全部被邻层的环糊精分子堵塞。的环平面相对层平面稍稍倾斜。与磺胺噻唑的包结物以这种方式堆积，空间群是，氨基从大口端进入空腔，并深入到空腔的另端，噻唑部分覆盖在环糊精的大口端，与氨基苯平面的二面角接近，呈三明治方式夹在两层之间【】。总之，同一客体由于反应条件、单晶培养过程等因素的影响，会有不同的结晶方式，属于不同的空间群【，形成不同的晶体堆积形状，这是多种因素综合作用的结果，是比较复杂的过程，有待于进一步的研究。单晶结构解析中的困难环糊精复合物晶体结构的解析是一项非常具有挑战性的工作，主要是因为：（）每一个单胞中非氢原子众多，如独立单元中一般含有个环糊精分子，

38、即使不算客体分子，就有个原子，每个环糊精一般还会有大约个结晶水分子，再加上客体分子，每个不对称单元中大约有个非氢原子。（）绝大多数环糊精与有机客体的包结物都存在无序现象。无序是环糊精包结物的结晶特征之一，是环糊精包结物所固有的，因此，无法通过改变结晶方法或结晶条件避免无序，但可以通过低温测试来减少、甚至克服无序。（）包结物晶体含有较多结晶水，这些结晶水通常具有较大的位移参数，经常出现占有率小于的情况。不可能从差值傅立叶图中找出水上的氢原子（需要中子衍射），也不能理论加氢，无法得到与之相关的氢键信息。因此，环糊精包结物晶体对测试设备、测试方法都有较高的要求，即使这样仍有许多晶体无法完成精修。因此环糊精包结物的单晶研究困难重重，进展缓慢。但随着物理技术和测试手段的进步和普及，环糊精的结晶学研究一定会进入天津大学硕士学位论文第一章文献综述蓬勃发展的新时期。环糊精包结物的应用环糊精能够包和众多的客体分子，改变了客体分子的物理、化学性质。主要是：提高易光解，易氧化物质的稳定性、改变客体分子的反应活性和催化活性、改善溶解度、液体粉末化、掩盖不良气味和有色物质等。目前环糊精仍主要应用在食品领域，而且呈递增的趋势。其次是在医药领域，每年都有大量专利和研究报告发表。涉及其它领域的还有化妆品、卫