第二代超分子主体化合物环糊精化学研究的新进展
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基于环糊精和冠醚偶联体系的新型超分子主体模型一、前言超分子化学是一门研究分子间相互作用及其在化学和生物学中的应用的领域。
在过去几十年中,超分子化学已经发展成为一门独立的学科,并且在材料科学、药物设计等领域中得到了广泛的应用。
本文将介绍基于环糊精和冠醚偶联体系的新型超分子主体模型。
二、环糊精和冠醚偶联体系1. 环糊精环糊精是一种由7个葡萄糖单元组成的环形寡糖,具有空心的结构。
由于其空心结构和亲水性质,环糊精可以与许多有机分子形成包合物。
2. 冠醚冠醚是一种含有氧原子的环形大分子,可以与金属离子或有机阳离子形成络合物。
冠醚通常具有高度选择性,可以选择性地识别不同大小和形状的阳离子。
3. 环糊精和冠醚偶联体系将环糊精和冠醚结构进行偶联,可以得到新型超分子主体。
这种偶联体系具有两种不同的空腔结构,可以同时识别不同大小和形状的分子。
三、基于环糊精和冠醚偶联体系的超分子主体模型基于环糊精和冠醚偶联体系,可以设计出一种新型超分子主体模型。
该模型具有两个空腔结构,可以同时识别不同大小和形状的分子。
该模型的制备过程如下:1. 合成环糊精-冠醚偶联物将环糊精和冠醚结构进行偶联,可以得到环糊精-冠醚偶联物。
合成方法通常采用化学反应或自组装方法。
2. 调节空腔大小通过调节合成过程中反应条件(如温度、pH值等),可以调节环糊精-冠醚偶联物中空腔的大小。
3. 与目标分子形成包合物将目标分子加入到环糊精-冠醚偶联物溶液中,目标分子会进入其中一个空腔,并与之形成包合物。
4. 应用基于环糊精和冠醚偶联体系的超分子主体模型可以应用于药物设计、分子传感器等领域。
例如,可以将该模型用于药物传递系统中,通过包合作用将药物运输到特定的部位。
四、总结基于环糊精和冠醚偶联体系的新型超分子主体模型具有两个空腔结构,可以同时识别不同大小和形状的分子。
该模型制备简单,应用广泛,可以在药物设计、分子传感器等领域中得到广泛应用。
β-环糊精衍生物的研究进展摘要环糊精所具有的结构赋予环糊精独特的超分子效应,使得它在许多领域有着非常有前景的应用。
β-环糊精及其衍生物具有适宜的空腔尺寸大小,使得它成为研究的最多的环糊精种类。
本文综合整理了近几年来国内外的β-环糊精衍生物,对环糊精的衍生物以及形成的包合物结构进行了概括性描述,对β环糊精的应用前景进行了展望。
关键词β-环糊精;化学改性;衍生物;主客体包合作用中图分类号O636 文献标识码 A 文章编号1673-9671-(2012)052-0200-02环糊精是由芽孢杆菌属所产生的葡萄糖基转移酶作用于淀粉而生成的一类环状低聚糖,其最显著的分子特征是具有一个外环亲水、内环疏水并有一定尺寸的立体手型空腔结构,可以包合各种小分子。
由Villiers在1891年在软化芽孢杆菌作用后的淀粉中首次发现,并在1903年由Schardinger首先分离出两种结晶体,分别命名为α-环糊精(α-cyclodextrin)和β-环糊精(β-cyclodextrin)。
随后经过后续科研工作者的研究,逐渐确定了环糊精的结构为环状葡萄糖单元。
环糊精的结构是由D-吡喃型葡葡萄糖单元通过α-(1-4)-糖苷键连接而成的一类环状低聚麦芽糖,根据环中葡萄糖单元的分子数目不同可以分为α-,β-,γ-以及更大的环状糊精。
对于所有的环糊精种类,β-环糊精由于其适宜的空腔尺寸和无毒的特性使得它更容易包合各种有机小分子尤其是对药品的包合;然而,在各类环糊精的水溶性比较中,β环糊精最低,几乎不溶于水,这使得β-环糊精的应用受到了局限。
对于β-环糊精的难溶性解释是在其环状结构中一个吡喃葡萄糖单元的C2-羟基能够与相邻吡喃葡萄糖单元的C3-羟基形成氢键,因而在环糊精分子内,这些氢键就形成了一个完整的环形全氢键带,使得环糊精成为一个刚性结构。
这样的结构使得β-环糊精在水中的溶解度相比其他环糊精最小,对β环糊精进行改性的一个重要的目的就是提高它在水中的溶解度。
动物医学进展,021 ,42(3)=6-101Progress in Veterinary Medicine环糊精包合物超分子体系的制备与表征研究进展姜兴粲,李冰,张继瑜o(农业农村部兽用药物创制重点实验室/甘肃省新兽药工程重点实验室/中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所,甘肃兰州730050)摘要:环糊精包合物超分子体系是将一种分子包嵌于环糊精(CD )分子空穴结构中形成的包合体,具有空穴结构的包合分子称为主体分子,被包嵌的分子称为客体分子,由于其无毒、高生物降解性等优点,在食 品、化妆品和药品领域应用广泛。
天然环糊精通常被分为a 、和7-CD ,环糊精及其衍生物作为一种药物制 剂的中间体,主要用于增加溶解度、提高稳定性、液体药物固体化、降低刺激性和提高生物利用度等,是一种热门的新制剂技术。
论文对包合物超分子体系的制备与表征研究进行综述,旨在为新制剂的开发提供参考.关键词:包合物;制备;表征中图分类号:S859.5;S859.1环糊精(cyclodextrin, CD )是由D -吡喃葡萄糖 单元通过a-1,4键连接形成的环状低聚糖,它们有 一个疏水的中心空腔和一个亲水性的外表面,可以 封装各种无机/有机分子,形成主客体包合物,常作文献标识码文章编号=007-5038(2021)03-0096-06为增溶剂、渗透剂,将药物分子包合使药物的物理化学性质(例如溶解度、溶出速率、稳定性和生物利用 度)得到改善[-2],显示出巨大的配方开发潜力。
环糊精包合物制剂的表征方法主要有粉末X收稿日期=2020-03-16基金项目:"十二五”国家科技支撑计划项目(2015BAD1 101);国家现代农业产业技术体系专项项目(CA R-37)作者简介:姜兴粲(1994 —),男,山东菏泽人,硕士研究生,主要从事兽医药理学与毒理学研究.o 通讯作者※来 ※来 ※来 ※来 ※来 ※来 ※来 ※来 ※来 ※来 ※来 ※来 ※来 ※来 ※来 ※来 ※来 ※来 ※来 ※来 ※来 ※来 ※来 ※来 ※来 ※来 ※来 ※来 ※来 ※来 ※来 ※来 ※来 ※来 ※来 ※来 ※来 ※来 ※来 ※来 ※来 ※来 ※来 ※来 ※来 ※来 ※来 ※来 ※来 ※来Progress on Pathogenetic Mechanism of Porcine DeltacoronavirusJIANG Shan 1, ,LI Xiu-li 1'2 ,ZHANG Li 1, ,WANG Li-li 1'2 ,LI Fu-qian g 1'2 ,LU Chao 1,2 ,ZHENG Li 12 , YAN Ming-hua 12(1.Tianjin. Institute of Animal Husbandry and Veterinary Science , Tianjin ,300381, China ;2.Tianjin. Scientific Observation Experiment Station for Veterinary Medicine and Diagnosis Technology ,Ministry of Agriculture and Rural Affairs , Tianjin ,00381 »China )Abstract :Porcinedeltacoronavirus (PDCoV )isoneofthemajorentericpathogeniccoronavirusesthatcausediarrheainpigs.Atpresent ,thepathogenetic mechanismsofPDCoV mainlyfocusonenteringintohostce l s ,escaping innate immune response of host ce l s , inducing hostce l apoptosis ,and other molecular mechanisms that, affect. PDCoV replicat.ion.To date ,little is known regarding its pathogenetic mechanism , andthereisnoe f ectivevaccineordrughasyetbeenapprovedforthepreventionorthetreatmentofPD-CoVinfection.Furtherstudyonthe molecular mechanismsabove ,understandingthestructureofPDCoV encodedproteinsandtheir multiple molecular mechanismsthata f ectPDCoV replication ,andexploringmiRNA and miRNA-related molecular mechanisms that, affect. PDCoV replication might, provide significant.theoreticalbasisforfurtherunderstandingofthepathogeneticmechanism ofPDCoVaswe l asthedevel- opmentofe f ectivevaccinesanddrugsforthepreventionandthetreatmentofPDCoVinfectioninthefu-ture.Additiona l y ,thecomparativestudyofthegenaralandspecificcharacteristicsofpathogenetic mecha- nismsamongdi f erentcoronaviruseswi l alsobeofvitalandprofoundsignificanceforthedevelopmentofantiviraldrugsorvaccinesofcoronaviruses.Key words : Porcine deltacoronavirus ; escaping innate immune response ; cell apoptosis ; cell entry姜兴粲等:环糊精包合物超分子体系的制备与表征研究进展97射线衍射技术、扫描电镜技术、核磁共振氢谱(1h NMR)技术和热分析技术。
《超分子插层组装化学》复习题1.超分子化学的定义及其研究范畴Supramolecular Chemistry is the chemistry of the intermolecular bond, covering the structures and functions of the entities formed by associasion of two or more chemical species。
超分子化学是关于分子间相互作用和分子聚集体的化学。
研究范畴:超分子化学作为化学的一个独立分支,已经得到普遍认同;它是一个交叉学科,涉及无机与配位化学、有机化学、高分子化学、生物化学和物理化学;由于能够模仿自然界已存在物质的许多特殊功能,形成分子器件,因此它也构成了纳米技术、材料科学和生命科学的重要组成部分超分子科学体系研究范畴:以分子识别为基础、分子自组装为手段、组装体功能为目标。
2.分子识别分子识别(molecular recognition)是由于不同分子间的一种特殊的、专一的相互作用,它既满足相互结合的分子间的空间要求,也满足分子间各种次级键力的匹配,体现锁(lock)和钥匙(key)原理,即能量特征和几何特征的互补。
3.简述三位超分子化学奠基者对超分子化学的发展所做的贡献1.C.J.Pederson (彼得森)1967年在本想合成非环聚醚(多元醚)的实验中,第一次发现了冠醚。
大环聚醚——冠醚合成;选择性络合碱金属;揭示了分子和分子聚集体的形态对化学反应选择性起着重要的作用;人工合成中的第一个自组装作用。
2. D. J. Cram(克拉姆)以Pederson工作为入口,进行了系列的主客体化学的研究。
基于大环配体与金属或有机分子的络合化学方面的研究;创立和提出了以配体(受体)为主体、以络合物(底物)为客体的主-客体化学(host-guest chemistry)理论;3.J. M. Lehn(莱恩)1969年合成第一个大双环穴状配体,研究了其结构和性能,并进一步进行了分子器件的设计。
β- 环糊精在分子组装中的应用摘要:本文综述了β-环糊精及其衍生物在分子组装中的应用。
关键词:β-环糊精;分子组装自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。
环糊精(cyclodextrins,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,被命名为分别含有6个、7个和8个葡萄糖单元。
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、3位仲羟基位于广口端,6位伯羟基处于窄口端)使CD易溶于水,而其内空腔由于C—H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。
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。
环糊精的研究进展环糊精(CD)是一种由D型吡喃葡萄糖通过α-1,4糖苷键首尾相连而成的环状糖,具有疏水的空腔和亲水的表面,可以作为主体与无机、有机和生物等客体分子相结合形成超分子配合物,不仅能提供用于研究超分子领域中相互作用和分子组装的模型[1],同时也可以作为很好的酶模型,因此其在超分子化学研究中成为继冠醚之后的第二代主体化合物而得到广泛重视[2]。
1 环糊精单体的识别作用分子识别是指主体(受体)对客体(底物)选择性结合并产生某种特定功能的过程,它们不是靠传统的共价键力,而是通过分子间作用力(如范德华力、疏水作用力和氢键等弱作用力)的协同作用[3]。
作为环状主体分子,CD对客体识别主要有两种方式:一种是“内识别”(Endo-recognition),作用力主要有范德华力、疏水作用力、色散力等。
另一种是“外识别”(Exo-recognition),作用力主要是氢键力。
相应于两种识别方式,CD与客体形成两种超分子:包络物和表面作用产物,其结构类型有二种:a.笼型[4],CD分子非同轴排列,被包含的客体分子充塞于CD腔内:b.管道型[5],CD分子沿轴向排列,空腔形成大约0.5~0.8 nm的隧道,客体分子寄宿于隧道内。
2 环糊精分子识别作用的应用目前环糊精单体分子识别研究热点集中在富勒烯(C60)[6,7]上。
富勒烯能有效抑制癌细胞的增殖,促进细胞分化,有望成为治疗癌症的新药。
但由于它的非极性而难溶于水,无法与人体内“靶分子”作用。
通过空腔大小适合的CD的识别作用,将富勒烯包结为水溶性物质,这将使富勒烯在生物化学领域内的应用得到突飞猛进的发展,具有深远意义。
由于γ-CD空腔较大,且具有一定的水溶性,故成为包结球形C60的良好主体。
如Matsubara等[7]利用γ-CD的分子识别作用将C60包结为稳定的水溶性1∶2的包络物,这项工作对药学研究意义重大。
3 修饰性环糊精的分子识别作用由于环糊精母体缺少酶那样的有效功能团,为增加其分子模式识别(PatternRecognizatin,PR)能力,使之具有酶功能,通常在CD分子中引入一定功能团修饰成CD衍生物,同时,修饰性CD衍生物往往比单体具有更大的水溶性,因此修饰性环糊精的研究工作一直方兴未艾,目前已有大量的文献报道[8,9]。