常見的幾種環(huán)糊精聚合物結(jié)構(gòu)

環(huán)糊精(Cyclodextrin，簡稱CD)是直鏈淀粉在由芽孢桿菌產(chǎn)生的環(huán)糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶作用下生成的一系列環(huán)狀低聚糖的總稱，通常含有6~12個(gè)D-吡喃葡萄糖單元。其中研究得較多并且具有重要實(shí)際意義的是含有6、7、8個(gè)葡萄糖單元的分子，分別稱為alpha-、beta-和gama-環(huán)糊精(圖1)。根據(jù)X-線晶體衍射、紅外光譜和核磁共振波譜分析的結(jié)果，確定構(gòu)成環(huán)糊精分子的每個(gè)D(+)-吡喃葡萄糖都是椅式構(gòu)象。各葡萄糖單元均以1，4-糖苷鍵結(jié)合成環(huán)。由于連接葡萄糖單元的糖苷鍵不能自由旋轉(zhuǎn)，環(huán)糊精不是圓筒狀分子而是略呈錐形的圓環(huán)。

圖1.從左到右依次為α、β和γ-CD的結(jié)構(gòu)。

1891年，法國科學(xué)家從淀粉桿菌的淀粉消化液里分離出一種結(jié)晶狀物質(zhì)，偶然發(fā)現(xiàn)了CD。該產(chǎn)物的化學(xué)行為與纖維素相似，具有不易水解、無還原性等特點(diǎn)，因此，也被稱為“纖維素粉”。CD作為繼冠醚之后的**代超分子受體，自被發(fā)現(xiàn)以來，就越來越受到科研和技術(shù)工作者的重視。常見的CD分子有α、β和γ-CD，其聚合度不同造成的分子結(jié)構(gòu)差異。

CD由D-吡喃葡萄糖依靠糖苷鍵首尾相連形成大環(huán)化合物，其疏水空腔提供與模型底物結(jié)合的主要位點(diǎn)。這種特殊的結(jié)構(gòu)使得CD能識(shí)別多種客體小分子，形成主-客體包結(jié)物，并使客體分子的反應(yīng)活性和溶液等性質(zhì)產(chǎn)生重大改變，故在超分子領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用。

環(huán)糊精的超分子識(shí)別主要是基于主客體間的包絡(luò)作用。游離狀態(tài)時(shí)，一定的水溶劑分子結(jié)合在主體分子CDs的空腔內(nèi)部，這些水分子也稱之為高能水，其熵和焓都是不利的。游離的主體和客體分乎均處于溶劑化狀態(tài)（圖2）。主客體包合物形成后，CDs空腔內(nèi)的水分子被客體分子驅(qū)逐出腔外，主客體分子都存在一定的去溶劑化作用，而溶劑分子進(jìn)行重組。

圖2.[CD：客體]1：1包絡(luò)復(fù)合物的形成。

將環(huán)糊精單元引入聚合物結(jié)構(gòu)中即構(gòu)成了環(huán)糊精聚合物（CDP）。CDP除保持了CD固有的包合性之外，同時(shí)具備聚合物的良好性能。此外，聚合物鏈上同時(shí)含有多個(gè)CD單元還具有獨(dú)特的高分子效應(yīng)，如協(xié)同效應(yīng)、鄰基效應(yīng)和較高的力學(xué)強(qiáng)度等，這些性質(zhì)可以**地提高其對客體分子的識(shí)別性、吸附能力以及聚合物的水溶性等[3]。**的CDP的結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3.常見的幾種環(huán)糊精聚合物結(jié)構(gòu)：（a）交聯(lián)型、（b）線型、（c）星型和（d）聚輪烷型。