环糊精的改性及其应用

沈阳农业大学学报,2001-08,32(4):313-316

JournalofShenyangAgriculturalUniversity,2001-08,32(4):313-316

环糊精的改性及其应用

程坷伟,李新华

(沈阳农业大学食品科学系,辽宁沈阳110161)

摘要:随着环糊精应用技术的发展,基本分子结构的环糊精的性质已经不能满足生产的需要,所以环糊精的改性越来越受到人们的重视。本文介绍了环糊精改性的目的、方法以及改性后环糊精的应用。

关键词:环糊精;改性;应用

中图分类号:TS245.4文献标识码:A文章编号:1000-)040313Cydodextrin’s,X(Deparof,ShenyArer,yang110161,China)

Abstract:Withps,natureofcydodextrinhasn’tsatisfiedwithindustryneeding.Socydo2dextrin’smandorepeople.Thisarticleintruduesthegoal,method,type,natureandapplicationofmodifiedcydodextrin.

Keywords:cydodextrin;modification;application

淀粉经嗜碱芽孢杆菌发酵发生葡萄糖基转移反应得环状分子,该环状分子称为环状糊精。天然的环糊精有α-、β-和γ-3种,分别由6,7,8个葡萄糖单体组成;这些单体以环状束缚在一起,形成了一个有一定容量空洞而且比较牢固的环糊精分子结构。但是α-环糊精分子空洞孔隙较小,洞内径约为5～6A,通

γ-环糊精的分子洞大,洞内径约为能包接较大分子的客常只能包接较小分子的客体物质,应用范围较小。

体物质,但γ-环糊精的生产成本高,工业上不能大量生产,其应用受到限制。β-环糊精的分子洞适中,

。[1]。

洞内径约8A,应用范围广,生产成本低,是目前惟一在工业上能大量生产的环糊精产品。但β-环糊精在水中的溶解度低又限制了其应用范围,在100mL水中β-环糊精的溶解度仅为1.85g。为了克服环糊精本身存在的缺点,近年来对天然环糊精进行改性的研究在国际上得到了重视,并取得了突破性进展,而这方面研究在我国则刚刚起步。

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1.1改性环糊精的性质变化及种类改性环糊精的性质变化

对天然环糊精进行改性的目的主要是使其具有更优良的性质,提高其应用效果。例如,环糊精分子中

[2]C2和C3羟基之间形成分子内氢键而导致其水溶性差,使之在许多应用上受到限制。而β-环糊精甲基化

后形成的二甲基-β-环糊精具有高水溶性,在100mL水中溶解度达55g,比天然β-环糊精在水中溶解度提高近30倍。改性环糊精水溶液对某些药物的溶解性能增强,如药物黄体酮在β-环糊精水溶液中的溶解度为13.21μg,比在水中提高3.1倍;而在二甲基-β-环糊精水溶液中的溶解度为2020μg,比在水中提高150倍

1.2[3]。改性环糊精的种类

改性环糊精按取代基的性质大体分为水溶性、疏水性和离子性3种:①水溶性环糊精衍生物产品有支链收稿日期:2000-11-27

作者简介:程坷伟(1975-),男,沈阳农业大学食品科学专业硕士研究生,从事食品科学研究。

314 沈阳农业大学学报第32卷糊精、甲基化环糊精、羟乙基环糊精、羟丙基环糊精、低分子量β-环糊精聚合物(分子量3000～6000)等;②疏水性环糊精衍生物产品有乙基环糊精和乙酰基环糊精等;③离子性环糊精衍生物产品有含阳离子产品及阴离子产品,阴离子产品如羧甲基环糊精、硫酸酯环糊精和磷酸酯环糊精。

2环糊精改性的方法及特性

环糊精进行改性的方法有化学法和酶工程法两种,其中化学法是主要的,改性之后的环糊精又称为环糊精衍生物。化学改性是利用环糊精分子洞外表面的醇羟基进行醚化、酯化、氧化、交联等化学反应,能使环糊精的分子洞外表面有新的功能团。环糊精分子结构是葡萄糖单位以α-1,4糖苷键连接的,互为椅式异构体的环状化合物,β-环糊精由7个葡萄糖单位组成,C2,C6伯羟基可进行化学反应。,环糊精(歧化环糊精)的方法,α-1,62.1[4,其中羟丙基的研究更为多一些。羟烷基研究中,

[5]最常见的合成方法是环氧化合物在碱性条件下于环糊精反应,Josef等用此方法通过环糊精于环氧乙烷和环

氧丙烷反应制备了羟乙基和2-羟丙基-环糊精。Robert用碳酸亚乙酯和碳酸丙烯酯在弱碱条件下制备了羟乙基和羟丙基β-环糊精,这一反应的特点是条件温和,通过控制反应时间可以控制反应的取代度。Auuya

[7][8]等用3-氯-1-丙醇和氯代环氧丙烷制备了3-羟丙基和2,3-二羟丙基-β-环糊精。Zrie用2氯乙醇和环氧异丁烷制备了羟乙基和2-羟基-异丁基-β-环糊精。

羟丙基环糊精的特性是水溶性大(50%),产品呈非晶型粉末状,安全性好,局部刺激小。环糊精的羟丙基化过程是非选择性的化学反应,反应结果可产生成千种几何及光学异构体的无定形混合物。羟丙基功能团具有亲水性,所以羟丙基环糊精具有水溶性和亲水性的性质,亲水性是其最大的优点,易于与生物环境相溶,还因表面活性较小,不易引起在动物体内的溶血。

羟丙基β-环糊精有2-羟丙基-β-环糊精、3-羟丙基-β-环糊精和2,3-羟丙基-β-环糊精3种

[9]产品,其中以2-羟丙基-β-环糊精研究的最为广泛。

2.2[6]羧甲基糊精的制备方法及特性

羧甲基糊精的合成途径是将一定量的糊精置于反应瓶中,加入一定量的醇-水介质使之分散。在常温下分批加碱进行碱化后,边搅拌边加入氯乙酸的醇溶液,于40℃下反应2h,产品经中和、洗涤、脱水、干燥后得到淡黄色疏松的无定性粉末。取代度一般0.06～0.12,最高达0.25,冷水可溶,水溶液呈胶状[10]。

由于糊精粘滞性大,自流动性很差,工业生产中难以管道输送,故可操作性较差。羧甲基糊精,其结构疏松,自流动性明显改善,静止角随取代度增高而变小。经扫描电镜观察发现,变性糊精与原料糊精及中间体碱化糊精,形态结构有明显变化,这种差异是由于糊精经化学反应产生的

2.3[12]。甲基化环糊精的制备方法及特性

甲基化反应通常是在NaOH碱性条件下环糊精于卤代甲烷反应,环糊精分子的葡萄糖残基中的2,6位羟基首先被甲基化。因2,3位羟基形成的分子内氢键被破坏,2,6-二甲基-β-环糊精的水溶性得到显著增加。

甲基化环糊精不仅增加了其水中的溶解度,还具有低吸湿性、高表面活性和大的包接特性,包接物在水中的溶解度也显著增加,甲基化环糊精具有立体选择性,即同一客体分子进入甲基化环糊精分子洞的基团及几何位置不同于进入母体环糊精分子洞,这是由于甲基化结果使环糊精扭曲结构更厉害,形成空间位阻所致。

第4期

2.4程坷伟等:环糊精的改性及其应用 315 其他一些变性环糊精的特性

乙基环糊精产品难溶于水,具有表面活性,能包接亲水性分子,可利用此特性使亲水性药物的水溶性降低。乙酰基环糊精具有难溶于水的特性,硫酸酯环糊精具有肝素活性及HIV的作用。目前对大部分环糊精衍生物特性的了解还不够全面,科研工作还在进行之中。

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3.1改性环糊精的应用水溶性环糊精在药剂学中的应用

若注射剂中使用环糊精及其衍生物,要求使用的环糊精及其衍生物水溶性很大,本身安全性好。β-环糊精的水溶性很大,但缺点是亲脂性高,溶于水时表面张力降低,,并使之逸出,因而使它在低浓度(0.07%)-%β%环糊精对粘膜和肌肉有刺激性,,。由于羟丙基-β--,能满足注射剂使用要求,已成功由β--,并用高压液相色谱法研究了已烯雌酚与2-羟丙基-β-环。已烯雌酚在水中的溶解度为3.6mLμg

液中已烯雌酚的溶解度为13.52mg mL-1-1,在10%的2-羟丙基-β-环糊精水溶,溶解度增加259.7倍[11]。

在口服制剂和透皮制剂中水溶性环糊精也广泛使用,有独特效果。水溶性环糊精能大大增加难溶药物在水中的溶解度,提高难溶药物的稳定性和生物利用度。水溶性环糊精 …… 此处隐藏：4419字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……