Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Математика, химия, физика arrow Амфифильные производные циклодекстрина

Строение и физико-химические свойства циклодекстринов

Циклодекстрины представляют собой объемные структуры в виде усеченного конуса или «тора», полого внутри. Особенностью циклодекстринов является наличие двух наборов разных по природе и изолированных друг от друга в пространстве OH-групп: первичные гидроксильные группы, положений 6 глюкозных фрагментов, расположены по окружности меньшего основания «усеченного конуса», а вторичные гидроксильные группы, положений 2 и 3 глюкозных фрагментов, находятся на окружности большего основания конуса (рис. 2) и связаны между собой сильными водородными связями, что делает макроцикл более жестким [6]. Таким образом, внутри циклодекстрины гидрофобны (т.е. не имеют сродства к воде), а по «краям» ? гидрофильны.

Из-за большого количества гидроксильных групп циклодекстрины водорастворимы, причем растворимость б- и г-циклодекстринов составляет при обычных условиях 13.2 и 26.0 % (по весу), соответственно, и для в- циклодекстрина приблизительно 18.8 г/л или 16.6 мМ [7]. Существенно более низкая растворимость в-циклодекстрина, по сравнению с б-циклодекстрином, хотя первый и содержит большее количество ОН-групп, объясняется более прочными водородными связями вторичных гидроксильных групп в- циклодекстрина (по сравнению с таковыми у б-циклодекстрина), а также тем, что более симметричные б- и г-циклодекстрины (содержащие четное количество глюкозных фрагментов) лучше встраиваются в трехмерную решетку водородных связей воды. Метилирование и гидроксиалкилирование гидроксильных групп в-циклодекстрина способствует увеличению растворимости [8].

Из-за особого строения циклодекстрины способны легко образовывать соединения включения типа «гость-хозяин» с различными гидрофобными «гостями» (рис. 2), когда одна из молекул («хозяин») включает в свой состав другую молекулу («гость») [9].

Комплексообразующая, клатратообразующая способность и, соответственно, практическое применение циклодекстринов определяется строением их молекул и размером внутримолекулярной полости. Размер этой полости недостаточно большой для полного самовключения молекул циклодекстрина, но хорошо подходит для включения молекул меньших размеров или их частей, что и определяет их клатратообразующие свойства [10].

? Структурное и схематическое изображения

Рисунок 2 ? Структурное и схематическое изображения

Основные параметры молекул и физико-химические свойства циклодекстринов, важные в практическом применении, приведены в табл. 1.

Таблица 1 ? Основные свойства циклодекстринов

Циклодекстрины

Свойства

б-ЦД

в-ЦД

г-ЦД

Число остатков глюкозы в макроцикле

6

7

8

Молекулярный вес, Да

972,85

1134,99

1297,14

Внешний диаметр тора, Е

13,7

15,3

16,9

Внутренний диаметр полости тора, Е

5,2

6,6

8,4

Высота тора, Е

7,8

7,8

7,8

Объём внутренней полости, Е3

174

262

472

Физический объём полости в навеске 1 г ЦД, мл

0,1

0,14

0,2

Частичный молярный объём в растворах, млЧмоль-1

611,4

703,8

801,2

Растворимость в воде при 25 °C, г/100 мл

14,5

1,85

23,2

Температура разложения, °C

278

299

267

Все циклодекстрины представляют собой бесцветные кристаллические вещества, плавящиеся с разложением при температурах 200-300 °C. в-Циклодекстрин имеет более высокую температуру разложения в сравнении с другими циклодекстринами (табл. 1.). Существенно более низкая растворимость в-циклодекстрина в значительной мере определяет устойчивость его клатратов на воздухе вследствие меньшей скорости образования жидкой фазы водного раствора циклодекстрина в результате адсорбции паров воды. Именно у в-циклодекстрина наблюдается наибольший по сравнению с б- и г- циклодекстринами срок хранения клатратов [11].

Высота молекул циклодекстринов определяется «шириной» остатка глюкозы, поэтому, она постоянна и составляет 8 Е (табл. 1.) [12]. Диаметр внутренней полости (рис. 3) 5-8 Е хорошо соответствует размерам молекул большого множества субстратов, что и обусловило широкое применение всех трех циклодекстринов, однако размер полости в-циклодекстрина считается наиболее подходящим для большинства «гостей» и обусловливает большую прочность его комплексов в водных растворах [10].

Схематическое изображение молекулы циклодекстрина

Рисунок 3 - Схематическое изображение молекулы циклодекстрина

Открытый доступ к полости с двух сторон также облегчает проникновение молекулы «гостя» во внутреннюю полость и делает возможным образование комплексов не только состава 1:1, но и других составов, а также трёхкомпонентных комплексов [13].

Данная полость, образованная углеводородным окружением и гликозидными атомами кислорода, является малополярной и гидрофобной по сравнению с внешней поверхностью [14]. Ван Эттен показал, что по степени гидрофобности окружение внутренней полости б-циклодекстрина схоже с диоксаном [15].

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 
Предметы
Агропромышленность
Банковское дело
БЖД
Бухучет и аудит
География
Документоведение
Естествознание
Журналистика
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Математика, химия, физика
Медицина
Менеджмент
Недвижимость
Педагогика
Политология
Право
Психология
Религиоведение
Социология
Статистика
Страховое дело
Техника
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы
Экология
Экономика
Этика и эстетика
Прочее