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-环糊精包合物的结构模型 7-环糊精（ii-d）是一个由7个葡萄糖残基-1和4-糖苷键组成的环化合物。它具有亲水和稀疏的内腔，可以形成各种有机物质的包合物。由于它对体分子的形状、大小和极性有选择性，因此可以形成不同物质质量比的结构模型包合物。关于包合物制备和物质质量比的确定有许多报道，但研究包合物结构模型的文献很少。在这项工作中，我们使用sdc确定了包合物重量与醇酸、葡萄糖和香兰素的最佳物质含量的比，并用xrd分析包合物晶体的结构周期，在i-d内腔高度的结构周期和“头”配置的“通道型”沉积结构。 1 实验部分 1.1 vir方面 DSC50型差示扫描量热仪(岛津); MXP18型X射线衍射仪(MAC Science公司); MAGNA-IR750型FTIR光谱仪(Nicolet公司);β-环糊精(化学纯, 上海化学试剂中心化工厂)经水重结晶2次; 胆固醇(中国新兴化工厂试剂研究所)、 癸二酸(北京芳草医药化工研究所)及香兰素(上海化学试剂站分装厂)均为化学纯试剂. 1.2 dsc分析 按文献方法制备不同物质的量的比的香兰素、 癸二酸和胆固醇的β-CD包合物. 称2.0 mg包合物样品进行DSC分析, 扫描温度25～250 ℃, 扫描速率10 ℃/min; 对β-CD及最佳物质的量的比的3种包合物进行XRD分析, CuKα射线, 工作电压40 kV, 电流100 mA, 扫描范围5～40°, 扫描速率8°/min. 2 结果与讨论 2.1 包合物物质的量的比对dsc值的影响 图1为β-CD与香兰素、 癸二酸和胆固醇包合物的DSC曲线. 从图1(A)可以发现, 在80 ℃附近(香兰素熔点81～83 ℃), 随着β-CD/香兰素物质的量的比增加, 游离香兰素的DSC峰逐渐减小, 当物质的量的比为1∶1时, 基本无游离香兰素峰, 表明包合反应趋于完全. 同样, 从图1(B)及图1(C)可确定,β-CD与癸二酸和胆固醇包合反应的最佳物质的量的比分别为2∶1和3∶1. 2.2 晶体结构及晶体结构在包合物中的表达 在晶体状态下,β-CD分子有“笼型”和“通道型”两种堆积结构. 在“笼型”堆积结构中,β-CD分子内腔的两端均被相邻的分子阻死, 从而形成独立的分子内腔; 在“通道型”堆积结构中,β-CD分子在轴向依次堆积, 形成长长的内腔通道, 并具有“头头”或“头尾”两种排列方式. 图2为β-CD及其包合物的XRD图. 由图2可见,β-CD及其包合物均有0.75 nm(约12°)的最高衍射峰(相对强度I/I0=1 000), 此衍射峰的d值相当于β-CD的内腔高度, 表明形成包合物后,β-CD的内腔结构不发生变化, 并呈现出明显的晶体结构周期. 处于1.5 nm(约6°)衍射峰的d值约为β-CD内腔高度的2倍, 即上述3种包合物的晶体结构呈现出较明显的“通道型”堆积结构, 且结构周期约为2个β-CD分子内腔高度(～1.5 nm). 在“通道型”的“头头”或“头尾”两种排列方式中, 只有“头头”方式才符合2倍β-CD内腔高度的轴向结构周期. 由于随机化结果,β-CD可能有“通道型”或“笼型”两种堆积结构, 即使是“通道型”堆积结构, 也并非仅是“头头”排列方式, 故在β-CD晶体中, 2倍内腔高度的轴向结构周期不甚明显(I/I0仅为80). 由于β-CD与癸二酸和胆固醇分别形成2∶1和3∶1的包合物, 则形成包合物后可将原来相对无序的β-CD分子“串联”起来, 形成的轴向结构周期较明显(如相对强度分别为454和237). 就2倍内腔高度的轴向结构周期而言, 癸二酸包合物更加明显, 这是因为所形成包合物的物质的量的比是2∶1, 恰与轴向结构周期吻合, 因此其“通道型”的“头头”排列规律就更强. 此外, 随轴向结构周期的加强, 在其它方向的衍射峰削弱或消退(图2). 与图2a相比, 图2b～图2d在1.2 nm(约7°)的衍射峰可看成是形成包合物的主要特征峰, 并可根据该衍射峰的相对强度判断包合物的纯度. 2.3 c包合物结构模型 根据DSC和XRD分析结果可推断β-CD/胆固醇包合物的结构模型[图3(A)]. 这种3∶1包合物晶体的轴向结构周期符合XRD的分析结果, 从而证实了该模型的正确性. 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β-CD的宽口端(仲碳羟基环带)进入β-CD内腔, 而C3上的羟基则从β-CD的窄口端伸出, 并与伯碳羟基形成氢键.事实上, 如果客体分子的极性基团位于β-CD内腔, 则形成的包合物将是不稳定体系. 图4为β-CD、 胆固醇及β-CD/胆固醇包合物的红外光谱, 可见胆固醇及β-CD/胆固醇包合物在1 056 cm-1左右有吸收峰, 而β-CD无此吸收峰, 从而证实了C3上的羟基是伸出β-CD内