环糊精（CD）
环糊精（Cyclodextrin，简称CD）是淀粉在淀粉酶作用下生成的环状低聚糖的总称，从结构上看，它们是由6-8个D-（+）-吡喃葡萄糖以α1，4-糖苷键连接而成的一类环状低聚糖化合物。

根据构象能的计算，小于六个低聚糖环形成的大环由于空间位阻是不稳定的。

常见的环糊精有α-CD，β-CD和γ-CD，它们分别由六、七、八个吡喃糖环组成，其结构式及孔洞大小由图4-9所示。

环糊精分子的外形象一个面包圈，环中所有葡萄糖单元都保持椅式构象。

也有人把环糊精比喻成一个没底的盘，从侧面看呈倒梯形，上圈比下圈稍大。

整个环糊精分子围成一个空腔，腔内除了醚键之外就是碳氢键，所以内孔具有相对憎水性。

环糊精上的羟基向分子外伸展，使外表面具有亲水性，且能溶于水中。

α-CD，β-CD 和γ-CD内空腔的直径分别为0.5nm、0.65nm和0.85nm。

环糊精分子中每一个葡萄糖单元上的仲羟基与相邻葡萄糖单元上的仲羟基形成氢键，因此形成环糊精分子的动力也是由于氢键的作用。

环糊精最吸引人的特点是其作为主体的能力，它可以和很多种客体物质形成包含化合物。

在包合物中，化合物被包在环糊精的空腔中。

从稀有气体，非极性及极性无机、有机化合物到有机、无机离子，以及众多芳香化合物的苯环和脂肪族化合物的非极性的烃链都可以进入环糊精的空腔，一般形成1 :1包合物。

另外作为主体的环糊精与客体分子形成包合物的一个基本要求是尺寸的匹配，即对体积的选择性，见表4-3。

表4-3 环糊精空腔与客体分子体积之间的关系
环糊精葡萄糖
单元数空腔内部
直径/nm
环的
大小
匹配的客体分子
α- β- γ-6
7
8
0.5
0.65
0.85
30
35
40
苯，苯酚
萘，1-苯胺基-8-磺酸萘
蒽，冠醚，1-苯胺基-8-磺酸蒽
高分子和CD包含化合物的研究起步于70年代末。

近来Harada的工作具有代表性。

90年代初他们发现CD可以和一些极性高分子，如PEO，PPO及PVME 形成结晶性包含化合物，其产率和CD的大小及高分子的极性有关，基本数据如表4-4所示。

+ 表示产率较高，+ + 表示很高，- 表示产率极低。

这种选择性可以用来分离高分子混合物以及嵌段化合物和均聚物的混合物。

在β-CD中合成的PAN具有立规度选择性，当β-CD和PAN比例增加时，等规度提高。

CD和非极性及离子型高分子也可以形成络合物。

表4-4 环糊精与其它高分子形成的固态络合物
αβγ
PEO PPO PVME PIB + +
-
-
-
-
+ +
-
+
+ +
+ +
+ +
CD-高分子，和尿素-高分子的包含化合物的形成有很大差别。

尿素-高分子包含化合物是一边形成主体网络，一边包含高分子链，而CD-高分子包含化合物是中空圆台形CD逐渐穿入高分子。

这种超分子组装文献中又称为分子项链。

这
种组装的产率较低，因为穿上的CD还可能脱落。

解决的办法是用大的基团在分子项链形成后锁住高分子链的两端。

这样的超分子包含化合物称为Polyrotaxane，而没有锁住的分子项链称为Semipolyrotaxane。

1996年的诺贝尔化学奖由三位发明C60的化学家分享。

得主之一的Smalley 教授在接受C&EN记者采访时讲述：目前在C60领域最具吸引力的工作之一是制造纳米级碳分子微管，这种管道具有非常奇特的性能，它会在原子力显微镜、扫描电镜的碳头制造、微电子工业方面具有重要作用。

而以CD为基本单元的纳米级的微管状高分子最近也被设计和制造出来了。

CD的功能并不只是限于形成主体。

CD分子或多或少地改变了被包含客体的物理化学性质。

有时对客体具有类似酶的作用，可以有效地选择性地将客体分子转化成另一类化合物。

环糊精的总称，从结构上看，它们是由6-8个D-（+）-吡喃葡萄糖以α1，4-糖苷键连接而成的一类环状低聚糖化合物。

根据构象能的计算，小于六个低聚糖环形成的大环由于空间位阻是不稳定的。

常见的环糊精有α-CD，β-CD和γ-CD，它们分别由六、七、八个吡喃糖环组成，其结构式及孔洞大小由图4-9所示。

环糊精分子的外形象一个面包圈，环中所有葡萄糖单元都保持椅式构象。

也有人把环糊精比喻成一个没底的盘，从侧面看呈倒梯形，上圈比下圈稍大。

整个环糊精分子围成一个空腔，腔内除了醚键之外就是碳氢键，所以内孔具有相对憎水性。

环糊精上的羟基向分子外伸展，使外表面具有亲水性，且能溶于水中。

α-CD，β-CD和γ-CD内空腔的直径分别为0.5nm、0.65nm和0.85nm。

环糊精分子中每一个葡萄糖单元上的仲羟基与相邻葡萄糖单元上的仲羟基形成氢键，因此形成环糊精分子的动力也是由于氢键的作用。

环糊精最吸引人的特点是其作为主体的能力，它可以和很多种客体物质形成包含化合物。

在包合物中，化合物被包在环糊精的空腔中。

从稀有气体，非极性及极性无机、有机化合物到有机、无机离子，以及众多芳香化合物的苯环和脂肪族化合物的非极性的烃链都可以进入环糊精的空腔，一般形成1 :1包合物。

另外作为主体的环糊精与客体分子形成包合物的一个基本要求是尺寸的匹配，即对体积的选择性，见表4-3。

表4-3 环糊精空腔与客体分子体积之间的关系
环糊精葡萄糖
单元数空腔内部
直径/nm
环的
大小
匹配的客体分子
α- β- γ-6
7
8
0.5
0.65
0.85
30
35
40
苯，苯酚
萘，1-苯胺基-8-磺酸萘
蒽，冠醚，1-苯胺基-8-磺酸蒽
高分子和CD包含化合物的研究起步于70年代末。

近来Harada的工作具有代表性。

90年代初他们发现CD可以和一些极性高分子，如PEO，PPO及PVME 形成结晶性包含化合物，其产率和CD的大小及高分子的极性有关，基本数据如表4-4所示。

+ 表示产率较高，+ + 表示很高，- 表示产率极低。

这种选择性可以用来分离高分子混合物以及嵌段化合物和均聚物的混合物。

在β-CD中合成的PAN具有立规度选择性，当β-CD和PAN比例增加时，等规度提高。

CD和非极性及离子型高分子也可以形成络合物。