β- 环糊精在分子组装中的应用
5页1、关键词:B -环糊精;分子组装B-环糊精在分子组装中的应用摘要:本文综述了B -环糊精及其衍生物在分子组装中的应用。环糊精(cyclodex trins,简称CDs)是由环糊精葡萄糖转移酶(cGT)作用于淀粉或麦芽糖溶液制得的一系列聚合程度不等的环状低聚糖。常见的环糊精有3种,被命名为 肛囂二分别含有6个、7个和8个葡萄糖单元二。环糊精分子呈空心圆台结构(见图1)。分布于圆台边缘的羟基(葡萄糖单元2位、5)hohHOCHCH?OH口端,羟基处于自20纪初环糊精(CDS )被分离得到以来,人们对其研究不断取得新的进展。不仅提高 了 CDs的产量,而且对天然CDs进行了结构改造,合成了一系列具有独特性能的CDs衍生物。 目前,CDS除了在医药工业方面有广泛的用途外,还在食品、化装品、环境保护、色谱分析 等方面也得到了应用。继续深人研究CDs及其包合物,对今后更好的利用CDs有极其重要的意 义。窄口端)使CD易溶于水,而其内空腔由于CH键和醚键的覆盖而呈疏水性,这正是疏水性客 体分子能自发进入环糊精内部疏水性空腔,从而形成主.客体包合物的基础。作为主体的CD 与客体分子形成包合物的基本条件除
2、尺寸的匹配外,一般还与主客体分子间的相互作用有 关,如疏水作用、范德华力、氢键、偶极.偶极相互作用、电荷转移作用等二-=。王杰等5综合论述了环糊精包合作用为驱动力组装大分子网络的两种主要方法。将带 有环糊精支化基团的高分子长链与带有客体基团的高分子长链的在溶液中混合,由于环糊精 与客体基团间的包合作用,可以组装成具有交联结构的超分子网络6-7。由于环糊精具有 疏水的空腔,某些高分子长链可以穿过其空腔,通过非共价键连接在一起,形成多聚准轮烷 (polypseudorotaxane)8,长链两端用大基团封闭后可形成多聚轮烷(polyrotaxane),形 状类似于一串“项链”。环糊精多聚轮烷分子管道表面具有大量的醇羟基,多个分子管道之间通过一定的取向和结晶,“项链”之问就能产生一定的作用力结合,从而成为交联结构。 用环糊精的包合作用可以组装构筑大分子网络体系。这种独特的组装方法交联模式简单、交 联度易于调控,得到的网络体系既能为聚合物的缔合理论提供理想的实验模型,又能广泛用 于黏度调节和药物控释。宁涛9等以B -环糊精改性自组装的化合物为模板剂合成了介孔分子筛。利用纯天 然化合物B -环糊
3、精的特殊结构,通过优化苯基修饰改性过程制备了单(6 -氧-6 -苯基)- B -环糊精,单(6 -氧-6 -苯基)-B -环糊精具有自组装能力形成超分子聚合物,以该超 分子聚合物为模板剂合成的介孔分子筛,产物具有高度有序的六方介孔分子筛的结构特征, 孔径约为2. 13 nm,比表面积达到260 m2 /拟上,完全符合螺旋柱状超分子聚合物的外径尺 寸,螺旋柱状超分子聚合物的紧密堆积程度没有有机胺类模板剂大,相邻B -环糊精母体之 间存在一定的空隙, 产品在整体结构上还存在一定程度的缺陷。孙艳等10将B -环糊精黄原酸酯引发的RAFT聚合用于B -环糊精改性,并研究了其自 组装行为。碱性条件下B -环糊精(B -CyD)与二硫化碳反应生成黄原酸盐,随后与a -溴丁酸 甲酯反应制得B -环糊精黄原酸酯,并以此为可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)的链转移剂, 制备了3种不同接枝链长的共聚物B -环糊精-聚(N,N-二甲基丙烯酰胺)(B -CyD-PDMA)。B - 环糊精上3个6位羟基参与了黄原酸化反应,生成的共聚物为不对称的皇冠状构;-CyD-PDMA 分子量分布较窄,表现出很好的可控活性
4、聚合特征;接枝共聚物可以进行类胶束聚集,而含有 较长PDMA链的共聚物在低浓度下自组装形成直径为280 nm的胶束结构,在高浓度下形成6 nm 的新聚集结构。赵彦利等11制备了 B -环糊精和a -氨基吡啶的包合物,形成两种不同鳞状超分子聚 集体。在溶液中 a -氨基吡啶分子能够深包结进入 B -环糊精空腔形成主客体包结配合物, 并且在 B -环糊精的手性空腔中产生诱导的圆二色光谱信号。这些研究结果对于理解主客体 间分子识别与组装机理具有一定的意义。利用X射线衍射分析和核磁方法研究了单(6-氧-6-苯基)-B -环糊精(1)在固态和液态 中的分子自组装行为。结果显示在固态中连接于环糊精主面的芳香基团从次面插入到另一个 环糊精的空腔形成了二重对称轴的螺旋结构;在溶液中该修饰环糊精自组装形成聚集体的键 合常数为240mol?1L.这些研究结果与报道的单(6-脱氧-6-苯胺基)-p -环糊精(2)、单(6- 脱氧-6-苯硒基)-R -环糊精(3)和单(6-脱氧-6-苯巯基)-R -环糊精(4)起,进一步揭示了 分子自组装形成超分子的一些控制因素12樊志等13合成了B -环糊精与水杨酸的包合物
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