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环糊精是由多个D-吡喃葡萄糖单元组成的，目前研究的最多的是α-环糊精，β-环糊精以及γ-环糊精，它们包含的葡萄糖单元个数分别为6、7、8个。这三种环糊精中，β-环糊精是应用最广泛的，因为β-环糊精生产成本低，并且它的空腔大小比较适宜。而α-环糊精则是由于其空腔较小，通常只能与较小分子的客体物质形成包合物，这使其应用范围比较狭窄；γ-环糊精的空腔大但是其刚性不足，且其生产成本昂贵，不能大量生产，其应用也受到限制。表1.1列出了α-CD、β-CD和γ-CD三种环糊精的一些基本特征[2]。
表1.1 α-CD、β-CD和γ-CD结构特征
参数 α-CD β-CD γ-CD
葡萄糖单元数（n） 6 7 8
摩尔质量（g/mol） 972 1135 1297
室温下水中溶解度（g/100mL） 14.5 1.85 23.2
空腔高度（Å） 7.9±0.1 7.9±0.1 7.9±0.1
空腔大致体积（Å3） 174 262 427
1gCD空腔大致体积（mL） 0.1 0.14 0.20
1molCD空腔大致体积（mL） 104 157 256
水中结晶形态 751角板状 单斜晶平行四边形 方形棱柱体
碘显色 蓝 黄褐 黄褐
1.1.1 β-CD及其衍生物
图1.1 β-环糊精结构式
β-环糊精是一种环状的低聚葡萄糖，各葡萄糖之间彼此通过α-1，4糖苷键相连。由于构成环糊精的葡萄糖均是倚式构象，而倚式构象中的各个糖基不能围绕苷糖键旋转，因此环糊精呈现出上小下大的锥状圆筒形。β-环糊精分子中与第二位碳、第三位碳相连的羟基之间形成了内氢键，从而导致其水溶性很差，β-环糊精在水中的溶解度为1.85g/100mL，这使其在很多方面的应用受到限制[3]。为了使环糊精的应用更加广泛，需要对环糊精本身的缺陷进行改良，近几年国际上对环糊精改性的研究很重视，并且取得了突破性的进展。
环糊精的改性也称为环糊精修饰，其定义是对环糊精引入不同功能的取代基并且保持环糊精的基本骨架结构不改变，改性过后的环糊精一般称为环糊精衍生物。环糊精衍生物比母体环糊精具有更优良的性质，可以扩大环糊精的应用范围。
1.1.2 环糊精改性的方法
环糊精进行修饰的方法有两种：化学修饰法和酶工程修饰法，其中化学修饰法是主要的。
化学修饰法：化学修饰法是利用环糊精分子腔洞外表面的羟基进行交联、醚化等化学反应，在分子腔洞外表面引进新的官能团[4]，使环糊精衍生物具有特殊性质，用于不同目的。每个葡萄糖单元上有3个羟基，分别是C2、C3上的仲羟基和C6上的伯羟基，可以利用这些羟基进行化学反应。
酶工程修饰法：酶工程修饰法是指利用转移酶使单糖连接到环糊精上面，单糖和环糊精之间是通过α-1，6糖苷键相连的，形成带分支的环糊精[5]。
1.1.3 环糊精衍生物的应用
改性过后的环糊精与环糊精母体相比，具有母体所不具备的特殊性质，所以环糊精衍生物比未改性的环糊精的应用更加广泛。
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