桥联双β-环糊精对N-[4-(1-芘基)]丁酰-D/L-苯丙氨酸的手性识别及机理研究

利用紫外-可见吸收和荧光发射光谱, 结合非线性最小二乘法拟合曲线以及分子力学(MM2)模拟系统地研究了手性分子N-[4-(1-芘基)]丁酰-D/L-苯丙氨酸(PDP和PLP, 总称PPs)与β-环糊精(β-CD)、 2-位硒桥联双β-CD(2-SeCD)和2-位碲桥联双β-CD(2-TeCD)的包结能力大小及这3个环糊精对PPs手性识别能力的差异和识别机理. 研究结果表明, PPs不能与单疏水空腔的β-CD形成很好的包结复合物, 与具有较长桥联链的2-TeCD结合能力最强. 2-TeCD与PDP和PLP的结合常数分别为2.33×104和6.07×103 L/mol, 对PPs的手性识别比达到KD/KL=3.84, 高于2-SeCD(KD/KL=2.61). 用MM2模拟得出了PPs与这两个双环糊精形成复合物的三维结构: PPs的绝大部分位于双环糊精两个空腔之间, 但是在这两个复合物中, 苯环与芘环所成的二面角不同. 此外, PPs与这两个双环糊精作用时均存在明显的氢键相互作用, 且2-TeCD强于2-SeCD.     

α-氯丙酸乙酯对映体与β-环糊精的主客体相互作用

运用量子力学PM3方法模拟α-氯丙酸乙酯((R/S)-ECPA)与β-环糊(β-CD)的主客体相互作用, 探讨(R/S)-ECPA在β-CD上的手性识别机理. 结果表明, (R/S)-ECPA对映体与β-CD形成稳定结合物的结合方式完全不同, (R)-ECPA位于β-CD空腔宽口端, 形成缔合物; (S)-ECPA插入β-CD空腔内形成包结物. 而且, (S)-ECPA与β-CD的结合稳定能低于(R)-ECPA与β-CD的结合稳定能. 在(R/S)-ECPA与β-CD结合物中, (R/S)-ECPA中的手性碳接近葡萄糖单元的C2和C3. (R/S)-ECPA与β-CD之间的手性识别与葡萄糖单元的C2和C3所提供的手性环境和(R/S)-ECPA与β-CD结合的紧密程度密切相关.     

环糊精包结谷胱甘肽的机理

使用分子动力学模拟结合自由能计算的方法在原子水平上研究了谷胱甘肽与α-,β-和γ-环糊精的包结模式,计算了谷胱甘肽与3种环糊精之间6种可能包结过程的自由能变化.结果表明,谷胱甘肽的谷氨酸残基从α-环糊精大口端进入空腔最终形成的包结复合物最稳定;在该复合物中,谷氨酸残基的亚甲基链部分被完全包结在疏水空腔中,其氨基与羧基位于与α-环糊精的小口端,并与环糊精的伯羟基形成了氢键,同时半胱氨酸中的巯基位于环糊精的大口端,得到了有效的保护.因此,疏水相互作用和氢键相互作用构成了包结的主要驱动力.β-环糊精的优势包结模式与α-环糊精类似,但形成复合物的稳定性次之,而γ-环糊精由于空腔较大,优势的包结模式是谷氨酸残基从γ-环糊精小口端进入空腔,但所形成的复合物结构的稳定性最弱.     

β-环糊精与肉桂醇包结物的制备及包结性能的研究

本文期望对β-环糊精(β-CD)/肉桂醇包结物在食品、化妆品、医药等领域中的实际应用以及肉桂醇的水相有机反应提供理论基础。采用水溶液法制备肉桂醇与β-CD的包结物。在β-CD∶肉桂醇(摩尔比)=1∶1的基础上,以肉桂醇的包结率为考察指标,优选出的包结工艺为:包结温度为333 K,包结时间为1h,肉桂醇的包结率达到88.7%。通过DSC、1H NMR和UV-vis对包结物结构进行表征,表明β-CD与肉桂醇形成了摩尔比为1∶1的包结物,298K时的包结常数为206 M-1,ΔG为-13.2 kJ·mol-1,表明此包结过程是一个自发的过程。进一步用PM3/ONIOM分层法对β-CD/肉桂醇包结物的最稳定结构进行了分子模拟,认为包结物的最稳定结构为肉桂醇的羟基位于β-CD的小口端。     

γ-环糊精和波尼松龙的相互作用分子动力学模拟和自由能计算

运用分子动力学（Molecular dynamics,MD）和MM—PBSA（molecular mechanics／Poisson Boltzmann surfaeearea）相结合的方法预测了γ-环糊精（γ-cyclodextrin,γ-CD）和波尼松龙的包结模式．在MD模拟过程中,波尼松龙分别采用A环和D环两种取向从γ-CD大口端进入其空腔．在MD轨迹采样基础上,采用高效MM—PBSA方法计算了两种取向的包结自由能．结果表明,计算包结自由能值和实验包结自由能值非常吻合．进一步分析各个能量项,发现范德华相互作用能为包结的主要驱动力．通过比较两种取向的包结自由能大小,预测D环取向为优势包结模式．     

胆固醇修饰富勒烯/γ-环糊精包结复合物的生物活性

采用Bingel-Hirsch反应合成了胆固醇修饰的富勒烯(CHL-C60), 通过核磁共振(NMR)、质谱(MS)、元素分析对CHL-C60的化学结构进行了表征. γ-环糊精(γ-CD)对甾环具有较强的包结能力, 能够与CHL-C60形成包结复合物(CHL-C60/γ-CD), 从而有效提高CHL-C60的水溶性. 紫外-可见吸收光谱和荧光光谱研究结果表明, CHL-C60能够从γ-CD的疏水空腔中解离出来, 与人血清白蛋白(HSA)及牛血清白蛋白(BSA)形成稳定的复合体, 其结合常数分别为5.73×104和7.05×104 L·moL-1. 无氧条件下, CHL-C60/γ-CD通过光诱导电子转移作用断裂pBR322质粒脱氧核糖核酸(DNA), 其效率可达60.5%.     

β-环糊精和遥爪聚合物C-PDMAEMA的包结行为

以香豆素二硫化物(C-S-S-C)/三丁基膦(Bu3P)复合体系为链转移剂,甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯(DMAEMA)为单体,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂制备了末端为香豆素光响应基元的双亲性遥爪聚合物(C-PDMAEMA).用傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪、凝胶渗透色谱(GPC)、核磁共振氢谱(1H-NMR)等对该聚合物进行了结构表征.并用紫外-可见吸收光谱和荧光光谱及光二聚反应考察了β-环糊精与香豆素端基的包结络合行为.研究表明:β-环糊精与香豆素端基足以1∶1形式进行包结,其包结常数K=(1.270+0.062)x104 L·mol-1;光二聚反应实验表明该包结络合作用处于一快速平衡中,其对香豆素端基光二聚反应的影响甚微.     

丁香油-β-环糊精包合物中残存态环糊精的热分解动力学

采用双外推法确定了丁香油-β-环糊精(CD)包合物中残存态β-CD最可能的热分解机制. 基于Flynn-Wall-Ozawa方法对残存态β-CD热分解反应过程的计算结果发现, 活化能(Ea)变化曲线可划分为三个阶段. 第一和第三阶段的曲线轮廓近似平行, 并且都被推定为按照Avrami-Erofe’ev A1.5模型发生热分解反应. 但是在曲线的第二阶段, 出现了一个Ea值近似相等的平台. 为此, 采用确定反应级数的方法考察了该阶段的热分解过程. 研究表明, 反应级数随着温度升高呈现规律性的降低, 表明在这个阶段残存态β-CD分解反应的复杂性. 最后, 比较了游离态β-CD和残存态β-CD在分解过程中红外光谱的变化情况. 结果显示, 它们在1000 cm-1以下的谱图轮廓存在明显差异, 这与计算给出的二者具有不同Ea值的结果是一致的.     

β-环糊精功能化聚丙烯腈纳米纤维的制备及对亚甲基蓝的吸附性能β-环糊精功能化聚丙烯腈纳米纤维的制备及对亚甲基蓝的吸附性能

以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂, 利用静电纺丝法制备了聚丙烯腈(PAN)/β-环糊精(β-CD)纳米纤维. 通过场发射扫描电镜、红外光谱和粉末XRD对纳米纤维进行了表征, 并检测了纺丝溶液的电导率和黏度. 结果表明, β-CD的添加量可以改善纳米纤维的形貌, 固定在纤维上的β-CD保留了空腔结构, 为其在纳米纤维中发挥超分子特性提供了可能. 通过紫外-可见光谱法研究了PAN/β-CD纤维对亚甲基蓝(MB)溶液的吸附性能. 结果表明, 纳米纤维中的β-CD显著提高了PAN/β-CD纤维对MB的吸附能力, 使其在吸附分离、电化学传感器及药物控制释放等领域具有潜在的应用价值.     

β-环糊精与Triton N-101相互作用的研究

用表面张力法及紫外光谱研究了β-CD与非离子型表面活性剂Triton N-101(TN)的包结体系.结果表明, TN的表面张力值及表观临界胶束浓度(CMC*)随β-CD浓度增加而增大,由于实验数据与所构建的1∶ 1包结的数学模型完全相符,由此推测β-CD与TN形成1∶ 1包结物.运用这一数学模型计算了TN与β-CD体系的包结平衡常数Ka(298 K),结果表明Ka值与β-CD浓度成正比.通过Ka值还计算了包结体系自由能变化.紫外光谱结果表明,在β-CD浓度较小时, TN 的疏水链优先进入β-CD内腔,而β-CD浓度较大时, TN 的苯环部分也进入β-CD内腔.     

醚化β-环糊精的制备及其混合膜对二甲苯异构体的选择性

采用WilliamSon合成法使氯化苄(PhCH2Cl)与β-环糊精(β-CD)进行醚化反应.红外光谱表明,所得产物为醚化β-CD.根据元素分析结果,计算出各反应的取代度和转化率.系统地考察了反应条件对转化率和取代度的影响.此外,考察了醚化β-CD与聚乙烯醇缩丁醛(PVB)共混膜对含10%对二甲苯的对/间二甲苯混合液的渗透气化性能的影响.结果显示,30℃时,共混膜的分离因子α可达1.16,而对二甲苯PX的渗透通量J高达70.57g/(m2·h).     

β-环糊精对聚氧乙烯十二烷基醚的双模式包结作用

通过表面张力法、浊点法、硫氰酸钴铵显色法和¹H NMR研究了β-环糊精(β-CD)对聚氧乙烯十二烷基醚(PL)的包结作用. 结果表明, β-CD可与PL形成2∶1和3∶1型两种超分子包结物, 表现出不同的物理化学性质. PL的疏水性烷基链被包络进β-CD空腔中, 形成了2∶1的超分子包结物;PL的亲水性聚氧乙烯基链被包络进β-CD空腔中, 形成了3∶1的超分子包结物. 结合实验结果, 通过比较β-CD和PL分子的大小, 提出了β-CD对PL分子两种可能的包结模式.     

胆固醇修饰富勒烯/γ-环糊精包结复合物的生物活性

采用Bingel-Hirsch反应合成了胆固醇修饰的富勒烯(CHL-C60),通过核磁共振(NMR)、质谱(MS)、元素分析对CHL-C60的化学结构进行了表征.γ-环糊精(γ-CD)对甾环具有较强的包结能力,能够与CHL-C60形成包结复合物(CHL-C60/γ-CD),从而有效提高CHL-C60的水溶性.紫外-可见吸收光谱和荧光光谱研究结果表明,CHL-C60能够从γ-CD的疏水空腔中解离出来,与人血清白蛋白(HSA)及牛血清白蛋白(BSA)形成稳定的复合体,其结合常数分别为5.73×104和7.05×104L.moL-1.无氧条件下,CHL-C60/γ-CD通过光诱导电子转移作用断裂pBR322质粒脱氧核糖核酸(DNA),其效率可达60.5%.     

β-环糊精对氯诺昔康的包合作用

采用荧光光谱、差热扫描和核磁共振法研究了不同酸度和温度下β-环糊精（β-CD）、羟丙基β-环糊精（HP-β-CD）和磺丁醚β-环糊精（SBE-β-CD）对氯诺昔康（LX）的包合特性。 结果表明,3种环糊精与氯诺昔康均形成1∶1的包合物。 以包合常数作为包合稳定性的量度,包合稳定性为SBE-β-CD＞HP-β-CD＞β-CD。     

含两个识别点的侧链准聚轮烷的制备

合成了侧链含烷基链(C₇)及偶氮基团(Azo)两个疏水基团修饰的聚合物4,并基于环糊精与两个疏水基团C₇、Azo的不同结合能力,制备了含两个识别点的侧链准聚轮烷.首先,在聚合物4的溶液中加入α-环糊精(α-CD),α-CD分别包结在C₇及Azo部分,得到了侧链准聚轮烷;第二步,在365 nm的紫外光光照下,聚合物4侧链端基的trans-Azo异构为cis-Azo,α-CD从Azo部分解离,但α-CD仍包结在C₇部分,得到了侧链聚轮烷;第三步,在侧链聚轮烷溶液中加入β-环糊精(β-CD),β-CD包结在cis-Azo部分,得到了α-CD、β-CD分别包结两个疏水识别点的侧链准聚轮烷.     

β-环糊精修饰的壳聚糖对氯酚吸附的动力学和热力学

制备了β-环糊精(β-CD)修饰的壳聚糖(CS)—β-环糊精-6-壳聚糖(CS-CD), 并用傅里叶变换红外(FT-IR)光谱仪, 扫描电镜(SEM), X 射线衍射(XRD)仪和比表面分析仪(BET)进行了表征. 详细研究了其对2-氯酚(2-CP)、2,4-二氯酚(DCP)和2,4,6-三氯酚(TCP)的吸附行为和机理. 研究表明其吸附较好地满足Langmuir 和Freundlich 吸附模型, β-环糊精的引入能够较大地提高吸附效率, 2-CP、DCP和TCP在CS-CD上吸附的最大吸附量分别为14.51、50.68和74.29 mg·g^-1. 动力学研究表明其吸附速率快, 在1 h内能达到吸附平衡, 并符合假二级动力学模型. 计算出了热力学参数ΔG⁰、ΔH⁰和ΔS⁰的值, ΔG⁰为负值表明吸附剂对氯酚的吸附是一个自发的过程. 电解质和溶液pH值对吸附的影响说明在吸附过程中主要是氯酚与吸附剂之间形成了氢键, 并进一步讨论了可能的吸附机理. 改性吸附剂易重复利用, 重复使用六次后的质量和吸附效率与初次相比分别保持在90%和82%以上, 然而CS的质量有较大的损失, 吸附效率也明显降低.     

丁吡吗啉与其苯基类似物的电子结构特征比较

通过化学合成获得丁吡吗啉及其苯基类似物,并对其杀菌活性进行了比较.借助X射线晶体衍射方法,对丁吡吗啉的结构进行了解析.进一步选择6-31G(2df,2pd)基组,利用密度泛函理论B3LYP方法对丁吡吗啉及其苯基类似物的空间几何结构进行优化,借助前线分子轨道、Mulliken电荷、自然键轨道(NBO)分析、表观静电势等对丁吡吗啉及其苯基类似物的电子结构与其杀菌活性相关性进行了理论探讨.结果表明吡啶环取代苯环后,一方面吡啶环上的N原子是一个负电中心,有利于与受体分子间形成氢键等相互作用;另一方面,吡啶环又是一个缺电子的芳环,与苯环相比,在与受体的π-π相互作用中能起到更好的电子接受体的作用.这两种因素使得丁吡吗啉更容易与受体结合,因而活性更高.     

β-环糊精与18-冠-6超分子包合物的形成、结构和热降解

采用元素分析、¹H核磁共振谱(¹H NMR)和电喷雾电离质谱研究了两个大环主体分子β-环糊精(β-CD)和18-冠-6 (18C6), 结果显示, 二者通过简单地混合形成了计量比为1:1的超分子包合物18C6-β-CD. 基于二维核磁共振谱(ROESY)的分析, 提出了分子间相互作用的可能位点: 18C6更倾向于驻留在β-CD的小口端. 用热重分析和气相色谱飞行时间质谱比较了包合作用前后热降解过程包括降解度和降解产物的差异性, 研究表明, 18C6的存在促使β-CD提前分解, 同时, 由于分子间相互作用, 导致二者分解产物中大碎片的相对含量大幅减小. 这些结果显示, 一个柔性大环分子18C6和一个刚性大环分子β-CD之间通过分子组装可以形成超分子包合物.     

光谱法及热动力学法研究环糊精与三氟氯氰菊酯的包合作用

制备了β-环糊精(β-CD)-三氟氯氰菊酯(CHL)包合物,采用差示扫描量热分析法和核磁共振波谱法对包合物进行表征.实验采用1HNMR研究包合物的空间结构,推测出三氟氯氰菊酯同β-CD的包合方式是从大口端进入β-CD.用化学软件对β-CD与CHL包合方式计算发现,CHL从β-CD的大口端和小口端进入,总能量分别为108.1kJ/mol与129.2kJ/mol,表明CHL从β-CD的大口端进入形成的包合物能量最低,结构最稳定.在25℃下,实验测得β-CD-三氟氯氰菊酯包合物形成常数为340.6L?mol-1,包合比是1∶1.热动力学方法研究了温度变化对包合反应的影响,计算得出包合过程的焓变-50.29kJ?mol-1、熵变120.6J?K-1?mol-1及自由能变化-14.45kJ?mol-1,进而确定了包合反应的主要驱动力是焓.     

β-环糊精调控水溶液中Cu2+的辐射还原

在β-环糊精(β-CD)水溶液的安全吸收剂量范围内, 利用β-CD来调控Cu2+的辐射还原. 随着β-CD的加入, 硝酸铜的辐射还原产物从Cu2O 逐渐转变为Cu. 当β-CD浓度增大至8.0 mmol·L-1时, 辐射还原产物主要为Cu纳米粒子. 在辐照过程中, Cu2+的还原没有经历Cu2O的中间过程. 这是由于β-CD对·OH的清除减少了·OH与水化电子(e-aq)的反应, 增大了e-aq的产额, 从而有利于Cu的生成. 另外, β-CD通过羟基在Cu纳米粒子表面的吸附可增强Cu纳米粒子在水溶液中的稳定性. 用紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱、粉末X射线衍射(XRD)和选区电子衍射(SAED)对Cu2+辐射还原产物进行了表征.