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摘要：本论文以β-环糊精和顺丁烯二酸酐为原料，通过酯化的方式生成部分酯化β-环糊精衍生物；部分酯化β-环糊精衍生物与苯乙烯共聚，并改变二者比例，得到系列β-环糊精衍生物共聚物；β-环糊精衍生物共聚合物与过渡金属离子发生络合反应，如（Cu2+和Co3+或Co2+）形成β-环糊精共聚物金属络合物，进一步研究金属络合物的抑制脲酶的活性。测试结果通过元素分析、红外吸收光谱、紫外光谱和热失重，对β-环糊精共聚合物、部分酯化β-环糊精衍生物及其金属络合物结构、组成及性能进了表征。采用国标GB/T 8622—2006，用酸碱滴定测试脲酶的活性和脲酶抑制剂的抑制率。测试结果表明：部分酯化β-环糊精衍生物的平均取代度为3.95；β-环糊精衍生物共聚合物中苯乙烯的比例增大，热稳定性有所增强，引入金属离子后，热稳定性有所下降；聚合物（部分酯化β-环糊精衍生物：苯乙烯摩尔比为1：20）铜金属络合物作为脲酶抑制剂，具有较好的抑制效果，加入量在0.0020g抑制率达到86.8%。
关键词：部分酯化β-环糊精衍生物；共聚物；脲酶抑制剂
1 引言
1891年Villiers发现了环糊精（Cyclodextrin，简称CD）早期叫沙丁格糊精，对其研究已经有100多年的历史。环糊精是一种没有还原性的环式低聚糖，由环糊精糖基转移酶作用于淀粉而得到，其含有亲水性外表面和一个疏水性内空腔，这种环状结构允许环糊精包埋客体分子并形成内含复合物，这就是环糊精在食品和制药行业有很大应用潜力的原因[1-2]。由于β-环糊精在C3、C4羟基之间形成分子内环形全氢键，因此β-环糊精分子具有相当的刚性，导致其在水中溶解度较低（1.85g/100ml，20℃），限制了β-环糊精应用。但是环糊精本身具有一定的化学稳定性，可以进行立体修饰。1965年研究人员首次报道了环糊精的合成。环糊精聚合物是一类将环糊精分子以化学键合或物理混配方法组人高分子结构的超分子化合物[3-4]。
2 实验部分
2.1 实验原料及实验仪器
2.1.1 原料
2.1.2主要仪器设备
锥形瓶、搅拌子、比色管、培养皿、温度计、圆底烧瓶、升降台、调温电热器、恒温磁力搅拌器、恒温水浴体系、可控温油浴、长玻璃搅拌棒、各型小烧杯、干净的小药瓶等。
2.2实验过程
2.3实验的步骤
量取300mL的蒸馏水加热至沸腾，加入β-环糊精（77℃时完全溶解）直到有少量β-环糊精析出。趁热抽滤，取过滤出来的溶液，将其置于室温下冷却结晶，待完全结晶后，再进行抽滤，取结晶。按照同样的步骤进行第二次提纯，将结晶放入真空干燥箱干燥温度设置为80℃备用。碱液（5%NaOH，15gNaOH，300mlH2O））洗涤3次（洗涤过程中要放气），去离子水洗涤至中性，留上层溶液；无水硫酸镁干燥24h，过滤装入圆底烧瓶，在烧瓶中加入CaH2，磁力加热搅拌，常温干燥24h（会产生氢气，适当放气）.减压蒸馏，收集相应压力下的馏分。先设定34℃，再慢慢升温至40℃左右。主馏分收集完后，先停止搅拌加热，再打开安全阀。取500mLDMF，加入适量无水MgSO4，放置24小时。然后过滤干燥，减压蒸馏。53℃时开始有馏分出现，57℃时稳定出馏分，收集馏分。馏分接收完毕后，密闭备用。
2.4 测试内容
采用Nicolet 460型傅里叶变换红外光谱仪（配ATR附件）测试 环糊精、衍生物、共聚物结构，将光谱级KBr晶体置于红外灯下干燥，然后取一定量的KBr于玛瑙研钵中，在红外灯下研磨，加入所测药品继续研磨，直至完全研细混匀（粉末粒径2?m左右），将研磨好的粉末均匀放入压模器内，加压至10MPa，得到透明或半透明的薄片。将薄片置于样品架上做红外分析，调节OMNIC软件进行红外测试，修正后就得到红外谱图。
3结果与讨论
3.1 β-环糊精与衍生物及共聚物红外谱图分析
β-环糊精；
（B）β-环糊精衍生物
（C）含环糊精衍生物共聚物（衍生物：苯乙烯摩尔比=1：5）
（D）含环糊精衍生物共聚物（衍生物：苯乙烯摩尔比=1：8）
（E）含环糊精衍生物共聚物（衍生物：苯乙烯摩尔比=1：15）
图3.1.1是β-环糊精及β-环糊精衍生物及三个配比的共聚物红外吸收图谱，由图由图可见β-环糊精本身的特征吸收频率覆盖了整个400～4000 cm-1区域。
由图A可知，3375cm-1附近显示的是O-H的伸缩振动吸收峰，2925cm-1处为C-H的反对称伸缩振动吸收峰，是由β-环糊精中葡萄糖残基中C-2和 C-3上的羟基所形成的环状氢键产生的，1418 cm-1为O-H平面弯曲吸收峰，1028 cm-1附近C-O拉伸吸收峰或者是C-C拉伸吸收峰，941 cm-1附近的是α-1，4-键在内的β-环糊精骨架振动吸收峰。757 cm-1为环呼吸振动吸收峰，707 cm-1附近环振动吸收峰，578 cm-1附近是β-环糊精环的骨架振动。
（A）含环糊精衍生物共聚物；（B）共聚物铜金属络合物；（C）共聚物钴金属络合物
图B中，和A比较，羟基、羰基和酯基上的氧都具有强吸电性，在3375 cm-1附近峰的面积明显减小，是因为在O-H和中的氧和金属离子产生了共用电子对，同理，图显示1650 cm-1和1729 cm-1附近的峰面积明显减小，表明羰基和酯基与金属离子形成共用电子对。
图C中，和A比较，羟基、羰基和酯基上的氧都具有强吸电性，在3375 cm-1附近峰的面积明显减小，是因为在O-H和中的氧和金属离子产生了共用电子对，同理，图显示1650 cm-1和1729 cm-1附近的峰面积明显减小，表明羰基和酯基与金属离子形成共用电子对，但是钴的化合价比较复杂，因此钴和羟基中的氧形成共用电子对也比较复杂。波长在280nm附近峰值最大即苯环的峰在270～285nm有一个较宽的较弱的吸收峰，苯环和C=O的峰发生了重合，络合物在220nm附近出现的精细结构是四氢呋喃溶剂引起的。
失重率为50%的为半寿温度，在377 ℃附近，终止温度高于600℃。这些都表明共聚物中含有酯基和聚苯乙烯。
4 结论
β-环糊精和马来酸酐发生酯化反应，马来酸酐取代了β-环糊精中的部分羟基，取代度为3.95。本实验成功地合成出了β-環糊精衍生物。以β-环糊精衍生物为原料和苯乙烯共聚合成，形成含环糊精衍生物共聚物。共聚物中有酯基和苯环结构存在，峰值分别为1729cm-1和1656 cm-1通过紫外我们得出共聚物中有共轭体系存在，即苯环结构。成功地合成了含环糊精衍生物共聚物。在含环糊精衍生物共聚物中引入过度金属离子制成环糊精金属络合物，同种比例金属络合物和共聚物相比，热稳定性下降。钴络合物的热稳定性比铜的热稳定性好。在脲酶实验中，作为脲酶抑制剂，随着脲酶抑制剂量的增加，抑制效果越好。1：20聚合物金属铜络合物0.0020g抑制率最高，为86.8%。
参考文献：
[1]袁超，金征宇，王晨光.改性环糊精及其应用[J].粮食与油脂，2006，5：38-40.
[2]肖雪文，廖双泉，廖建，等.环糊精聚合物的结构与应用[J].热带农业科学，2004，24（2）：73-76.
[3]周玉燕，陈盛，项生昌，等.水溶性b-环糊精交联聚合物的合成及其络合性能研究[J].合成化学，2002，6：561-563.
[4]金正宇，徐学明，陈寒青，等.环糊精化学制备与应用[M].化学化工出版社，2009.
关键词：部分酯化β-环糊精衍生物；共聚物；脲酶抑制剂
1 引言
1891年Villiers发现了环糊精（Cyclodextrin，简称CD）早期叫沙丁格糊精，对其研究已经有100多年的历史。环糊精是一种没有还原性的环式低聚糖，由环糊精糖基转移酶作用于淀粉而得到，其含有亲水性外表面和一个疏水性内空腔，这种环状结构允许环糊精包埋客体分子并形成内含复合物，这就是环糊精在食品和制药行业有很大应用潜力的原因[1-2]。由于β-环糊精在C3、C4羟基之间形成分子内环形全氢键，因此β-环糊精分子具有相当的刚性，导致其在水中溶解度较低（1.85g/100ml，20℃），限制了β-环糊精应用。但是环糊精本身具有一定的化学稳定性，可以进行立体修饰。1965年研究人员首次报道了环糊精的合成。环糊精聚合物是一类将环糊精分子以化学键合或物理混配方法组人高分子结构的超分子化合物[3-4]。
2 实验部分
2.1 实验原料及实验仪器
2.1.1 原料
2.1.2主要仪器设备
锥形瓶、搅拌子、比色管、培养皿、温度计、圆底烧瓶、升降台、调温电热器、恒温磁力搅拌器、恒温水浴体系、可控温油浴、长玻璃搅拌棒、各型小烧杯、干净的小药瓶等。
2.2实验过程
2.3实验的步骤
量取300mL的蒸馏水加热至沸腾，加入β-环糊精（77℃时完全溶解）直到有少量β-环糊精析出。趁热抽滤，取过滤出来的溶液，将其置于室温下冷却结晶，待完全结晶后，再进行抽滤，取结晶。按照同样的步骤进行第二次提纯，将结晶放入真空干燥箱干燥温度设置为80℃备用。碱液（5%NaOH，15gNaOH，300mlH2O））洗涤3次（洗涤过程中要放气），去离子水洗涤至中性，留上层溶液；无水硫酸镁干燥24h，过滤装入圆底烧瓶，在烧瓶中加入CaH2，磁力加热搅拌，常温干燥24h（会产生氢气，适当放气）.减压蒸馏，收集相应压力下的馏分。先设定34℃，再慢慢升温至40℃左右。主馏分收集完后，先停止搅拌加热，再打开安全阀。取500mLDMF，加入适量无水MgSO4，放置24小时。然后过滤干燥，减压蒸馏。53℃时开始有馏分出现，57℃时稳定出馏分，收集馏分。馏分接收完毕后，密闭备用。
2.4 测试内容
采用Nicolet 460型傅里叶变换红外光谱仪（配ATR附件）测试 环糊精、衍生物、共聚物结构，将光谱级KBr晶体置于红外灯下干燥，然后取一定量的KBr于玛瑙研钵中，在红外灯下研磨，加入所测药品继续研磨，直至完全研细混匀（粉末粒径2?m左右），将研磨好的粉末均匀放入压模器内，加压至10MPa，得到透明或半透明的薄片。将薄片置于样品架上做红外分析，调节OMNIC软件进行红外测试，修正后就得到红外谱图。
3结果与讨论
3.1 β-环糊精与衍生物及共聚物红外谱图分析
β-环糊精；
（B）β-环糊精衍生物
（C）含环糊精衍生物共聚物（衍生物：苯乙烯摩尔比=1：5）
（D）含环糊精衍生物共聚物（衍生物：苯乙烯摩尔比=1：8）
（E）含环糊精衍生物共聚物（衍生物：苯乙烯摩尔比=1：15）
图3.1.1是β-环糊精及β-环糊精衍生物及三个配比的共聚物红外吸收图谱，由图由图可见β-环糊精本身的特征吸收频率覆盖了整个400～4000 cm-1区域。
由图A可知，3375cm-1附近显示的是O-H的伸缩振动吸收峰，2925cm-1处为C-H的反对称伸缩振动吸收峰，是由β-环糊精中葡萄糖残基中C-2和 C-3上的羟基所形成的环状氢键产生的，1418 cm-1为O-H平面弯曲吸收峰，1028 cm-1附近C-O拉伸吸收峰或者是C-C拉伸吸收峰，941 cm-1附近的是α-1，4-键在内的β-环糊精骨架振动吸收峰。757 cm-1为环呼吸振动吸收峰，707 cm-1附近环振动吸收峰，578 cm-1附近是β-环糊精环的骨架振动。
（A）含环糊精衍生物共聚物；（B）共聚物铜金属络合物；（C）共聚物钴金属络合物
图B中，和A比较，羟基、羰基和酯基上的氧都具有强吸电性，在3375 cm-1附近峰的面积明显减小，是因为在O-H和中的氧和金属离子产生了共用电子对，同理，图显示1650 cm-1和1729 cm-1附近的峰面积明显减小，表明羰基和酯基与金属离子形成共用电子对。
图C中，和A比较，羟基、羰基和酯基上的氧都具有强吸电性，在3375 cm-1附近峰的面积明显减小，是因为在O-H和中的氧和金属离子产生了共用电子对，同理，图显示1650 cm-1和1729 cm-1附近的峰面积明显减小，表明羰基和酯基与金属离子形成共用电子对，但是钴的化合价比较复杂，因此钴和羟基中的氧形成共用电子对也比较复杂。波长在280nm附近峰值最大即苯环的峰在270～285nm有一个较宽的较弱的吸收峰，苯环和C=O的峰发生了重合，络合物在220nm附近出现的精细结构是四氢呋喃溶剂引起的。
失重率为50%的为半寿温度，在377 ℃附近，终止温度高于600℃。这些都表明共聚物中含有酯基和聚苯乙烯。
4 结论
β-环糊精和马来酸酐发生酯化反应，马来酸酐取代了β-环糊精中的部分羟基，取代度为3.95。本实验成功地合成出了β-環糊精衍生物。以β-环糊精衍生物为原料和苯乙烯共聚合成，形成含环糊精衍生物共聚物。共聚物中有酯基和苯环结构存在，峰值分别为1729cm-1和1656 cm-1通过紫外我们得出共聚物中有共轭体系存在，即苯环结构。成功地合成了含环糊精衍生物共聚物。在含环糊精衍生物共聚物中引入过度金属离子制成环糊精金属络合物，同种比例金属络合物和共聚物相比，热稳定性下降。钴络合物的热稳定性比铜的热稳定性好。在脲酶实验中，作为脲酶抑制剂，随着脲酶抑制剂量的增加，抑制效果越好。1：20聚合物金属铜络合物0.0020g抑制率最高，为86.8%。
参考文献：
[1]袁超，金征宇，王晨光.改性环糊精及其应用[J].粮食与油脂，2006，5：38-40.
[2]肖雪文，廖双泉，廖建，等.环糊精聚合物的结构与应用[J].热带农业科学，2004，24（2）：73-76.
[3]周玉燕，陈盛，项生昌，等.水溶性b-环糊精交联聚合物的合成及其络合性能研究[J].合成化学，2002，6：561-563.
[4]金正宇，徐学明，陈寒青，等.环糊精化学制备与应用[M].化学化工出版社，2009.