环糊精用于手性氨基酸衍生物分离机理及包合氯霉素机理的研究

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1、摘要环糊精用于手性氨基酸衍生物分离机理及包合氯霉素机理的研究自从1903年p．环糊精(13．CD)Ih-]世以来，环糊精的制备、性质以及应用等方面取得了巨大的进展，已被广泛的运用于众多领域，比如医药、食品、环保、分析化学等，值得一起的是超分子化学，这是当今化学研究领域的前沿。而环糊精由于其特别的结构，作为重要的超分子主体越受到人们的重视。环糊精是由若干个D．葡萄糖单元以仅．1，4糖苷键结合而成的一类环状排列的低聚糖，环糊精家族主要包括三种环状低聚糖即a．CD、13-CD和),-CD。环糊精是一个的锥形圆筒形中空的结构，内部只有醚键和碳氢键，外表面含有羟基，

2、使得空腔内部呈现疏水外部亲水的特性。本课题以环糊精及其衍生物为主体分子，做了以下两方面的工作：1、研究了全甲基环糊精固定相气相色谱手性分离氨基酸衍生物的分子动力学模拟；2、环糊精与氯霉素包合物性质及机理的研究。1、对映体的分离和分析在现代生物化学、药物化学和有机合成化学等领域具有非常重要的意义，而手性色谱作为一种快捷方便、准确灵敏的对映体分离和分析的方法，近些年来获得了快速发展和广泛应用。同时，由于环糊精及其衍生物具有广泛的手性识别能力，以环糊精及其衍生物作为固定相的手性气相色谱法在近几年获得了广泛北京化工人学硕：L．学位论文的重视。然而，目前缺少一个能广

3、泛解释其手性识别现象的较好的方法，为此，提出了应用分子动力学模拟方法来研究手性识别机理，从分子水平上阐述手性识别的本质，了解手性识别作用在固定相上的部位及其作用力等。此部分研究了全甲基．D一环糊精作为气相色谱固定相分离氨基酸衍生物过程中的全甲基．p．环糊精与氨基酸衍生物分子识别过程，得到了与实验相一致的结论。本部分主要包括以下内容：(1)应用分子对接和MD方法，模拟了氨基酸衍生物N-TFA一丸蚣一OEt与全甲基．p．环糊精(PM—p-CD)以及带有间隔基团的全甲基一13一环糊精(MUPM．p．CD)手性识别过程，得到了与色谱实验一致的对映体保留顺序。模拟结

4、果发现：对映体分子与环糊精的作用位点为全甲基一13．环糊精的空腔内部；在手性识别过程中，对于不同的对映体分子，存在着不同手性分离的主导驱动作用力；构象诱导匹配过程也同时发生，氨基酸衍生物对映体与环糊精的构象诱导过程具有立体选择性。(2)模拟还研究了更接近与实验条件的模拟体系，即一个主体分子对多个客体分子的体系。具体而言就是模拟体系中包括一个MUPM—p—CD分子、D型和L型分子各10个。通过对MUPM—p—CD分子与lO个D型和10个L型分子的竞争性结合过程中的能量、质心距离以及分布频率的研究可以很好的解释实验结果，并且能和实验数据保持一致。(3)通过不同

5、的主体(PM．p．CD和MUPM—p-CD)对II摘要N．TFA．AAA-OEt的手性识别过程的研究发现：主体为PM．13．CD对N．TFA．AAA．OEt的手性识别过程较后者更加符合实验数据。由此可见，在环糊精为手性分离主体的色谱分离中环糊精为手性分离的作用中心。2．此部分以难溶性药物氯霉素为模型药物，以p．环糊精和羟丙基．13．环糊精为包合材料，制备了氯霉素包合物，筛选出较好的包合材料为羟丙基．p．环糊精。并利用分子动力学模拟方法模拟研究了环糊精与药物分子氯霉素包合过程，从原子水平对作用位点及包合方式进行研究。本部分主要包括以下内容：在两种环糊精对氯霉

6、素药物的包合作用的研究中，采用了紫外分光光度法、红外分光光度法以及相溶解度法对主客分子间的包合作用、包合比、包合物空间构型进行了研究。研究结果表明，p．环糊精和羟丙基．D．环糊精均与氯霉素在溶液中形成了1：1摩尔比可溶性包合物，且羟丙基．p．环糊精的效果更为明显；而且通过紫外分光光度法和红外分光光度法研究证实，p．环糊精和羟丙基．13．环糊精均与氯霉素已形成包合物，且羟丙基．p．环糊精的包合作用更为稳定。此外，利用分子动力学模拟方法模拟方法研究了三种溶液环境下(纯水体系、10％乙醇水溶液体系以及20％乙醇水溶液体系)中氯霉素与IB-CD以及HP．13．CD

7、的包合过程，并与实验结果相比较，模拟结论实验结果具有一致性。关键词：环糊精，手性分离，气相色谱，分子动力学模拟，氯霉素，III北京化工火学硕．}：学位论文包合物IV摘要EXPLANATIoNoFENANTIoSEPARATIoNoFAMINoACIDDERIVATIVESINGASCHRoMAToGRAPHYANDTHEMECHANISMoFSUPERMoLECULARCoMPOUNDSoFCYCLoDEXTRINSANDCHLoAMPHENICOLABSTRACTSincethe13-cyclodextrin(13-CD)wascameoutin1903

8、，cyclodextrinchemistryhasmadetrem