CN112111024B - 一种绿色的酸改性环糊精及其制备方法 - Google Patents

一种绿色的酸改性环糊精及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112111024B
CN112111024B CN202010977713.9A CN202010977713A CN112111024B CN 112111024 B CN112111024 B CN 112111024B CN 202010977713 A CN202010977713 A CN 202010977713A CN 112111024 B CN112111024 B CN 112111024B
Authority
CN
China
Prior art keywords
cyclodextrin
modified cyclodextrin
succinic acid
acid
modified
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010977713.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112111024A (zh
Inventor
金征宇
王金鹏
胡瑶
邱超
田耀旗
徐学明
谢正军
周星
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangnan University
Original Assignee
Jiangnan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangnan University filed Critical Jiangnan University
Priority to CN202010977713.9A priority Critical patent/CN112111024B/zh
Priority to PCT/CN2020/122433 priority patent/WO2022056998A1/zh
Publication of CN112111024A publication Critical patent/CN112111024A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112111024B publication Critical patent/CN112111024B/zh
Priority to US18/122,181 priority patent/US11840584B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B37/00—Preparation of polysaccharides not provided for in groups C08B1/00 - C08B35/00; Derivatives thereof
    • C08B37/0006—Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid
    • C08B37/0009—Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid alpha-D-Glucans, e.g. polydextrose, alternan, glycogen; (alpha-1,4)(alpha-1,6)-D-Glucans; (alpha-1,3)(alpha-1,4)-D-Glucans, e.g. isolichenan or nigeran; (alpha-1,4)-D-Glucans; (alpha-1,3)-D-Glucans, e.g. pseudonigeran; Derivatives thereof
    • C08B37/0012—Cyclodextrin [CD], e.g. cycle with 6 units (alpha), with 7 units (beta) and with 8 units (gamma), large-ring cyclodextrin or cycloamylose with 9 units or more; Derivatives thereof
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L29/00—Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof
    • A23L29/30—Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof containing carbohydrate syrups; containing sugars; containing sugar alcohols, e.g. xylitol; containing starch hydrolysates, e.g. dextrin
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/50—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates
    • A61K47/69—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the conjugate being characterised by physical or galenical forms, e.g. emulsion, particle, inclusion complex, stent or kit
    • A61K47/6949—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the conjugate being characterised by physical or galenical forms, e.g. emulsion, particle, inclusion complex, stent or kit inclusion complexes, e.g. clathrates, cavitates or fullerenes
    • A61K47/6951—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the conjugate being characterised by physical or galenical forms, e.g. emulsion, particle, inclusion complex, stent or kit inclusion complexes, e.g. clathrates, cavitates or fullerenes using cyclodextrin
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K8/00—Cosmetics or similar toiletry preparations
    • A61K8/18—Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition
    • A61K8/72—Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition containing organic macromolecular compounds
    • A61K8/73—Polysaccharides
    • A61K8/738—Cyclodextrins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/14—Phosphorus; Compounds thereof
    • B01J27/16—Phosphorus; Compounds thereof containing oxygen, i.e. acids, anhydrides and their derivates with N, S, B or halogens without carriers or on carriers based on C, Si, Al or Zr; also salts of Si, Al and Zr
    • B01J27/18—Phosphorus; Compounds thereof containing oxygen, i.e. acids, anhydrides and their derivates with N, S, B or halogens without carriers or on carriers based on C, Si, Al or Zr; also salts of Si, Al and Zr with metals other than Al or Zr
    • B01J27/1802—Salts or mixtures of anhydrides with compounds of other metals than V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Tc, Re, e.g. phosphates, thiophosphates
    • B01J27/1806—Salts or mixtures of anhydrides with compounds of other metals than V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Tc, Re, e.g. phosphates, thiophosphates with alkaline or alkaline earth metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B37/00—Preparation of polysaccharides not provided for in groups C08B1/00 - C08B35/00; Derivatives thereof
    • C08B37/0006—Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid
    • C08B37/0009—Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid alpha-D-Glucans, e.g. polydextrose, alternan, glycogen; (alpha-1,4)(alpha-1,6)-D-Glucans; (alpha-1,3)(alpha-1,4)-D-Glucans, e.g. isolichenan or nigeran; (alpha-1,4)-D-Glucans; (alpha-1,3)-D-Glucans, e.g. pseudonigeran; Derivatives thereof
    • C08B37/0012—Cyclodextrin [CD], e.g. cycle with 6 units (alpha), with 7 units (beta) and with 8 units (gamma), large-ring cyclodextrin or cycloamylose with 9 units or more; Derivatives thereof
    • C08B37/0015—Inclusion compounds, i.e. host-guest compounds, e.g. polyrotaxanes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Birds (AREA)
  • Nutrition Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
  • Cosmetics (AREA)

Abstract

本发明公开了一种绿色的酸改性环糊精及其制备方法，属于改性环糊精领域。环糊精与琥铂酸在催化剂条件下通过酯化反应相互改性，在高温或微波作用下，通过控制反应时间获得不同改性程度的酸改性环糊精。本发明所制备的改性环糊精不涉及有毒有害试剂的使用，改性反应简单、绿色、可控，且改性后的环糊精对客体分子的装载能力较原环糊精有显著提升，在食品、药品、化妆品等健康领域有极大的应用潜力。

Description

一种绿色的酸改性环糊精及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种绿色的酸改性环糊精及其制备方法，属于改性环糊精领域。
背景技术
环糊精是一种具有内腔疏水、外壁亲水的环状低聚糖，这种特殊的分子结构使其对疏水分子具有良好的装载特性。许多天然活性成分及药物分子由于水溶性差，不耐光、热、pH等刺激，极大地削弱了其在功能食品、药品中的应用。将这些具有特殊功能的分子包埋到环糊精空腔中可以有效地提高其水溶性和稳定性，从而进一步提高其储存周期和在生物体中的利用度。
为了提高环糊精对疏水客体分子的包埋效果，常采用化学改性手段对环糊精分子进行修饰，以提高其识别客体分子的灵敏度和包埋率。然而，大多化学改性手段都涉及有毒有害试剂的参与，且改性过程操作繁琐，有毒有害试剂需额外去除，导致生产成本较高。因此，亟需寻找一种简单有效且无需有毒有害试剂的改性环糊精的方法，这样的方法可有效地拓宽环糊精在食品、药品、化妆品等健康产业中的应用范围。
发明内容
本发明的目的是解决环糊精改性手段中有毒有害试剂的参与，拓宽环糊精在健康产业中的应用范围。为此，本发明提供了一种绿色简便的酸改性环糊精及其制备方法，本发明采用干热反应的方法促进酯化反应的顺利进行，方法简单、快速、绿色、无污染，所得的酸改性环糊精空腔活性得到显著提高，对客体分子表现出良好的包埋性。
首先，本发明提供了一种绿色的酸改性环糊精的制备方法，所述方法为以琥铂酸、环糊精和催化剂为原料，经混合均匀、干热反应、纯化、干燥即可制备得到酸改性环糊精。
在本发明的一种实施方式中，所述环糊精为α-、β-或γ-环糊精。
在本发明的一种实施方式中，所述催化剂为次磷酸钠或磷酸二氢钠。
在本发明的一种实施方式中，所述方法的具体步骤如下：
(1)混合均匀：将环糊精、琥珀酸、催化剂三者混合均匀；
(2)反应：将步骤(1)得到的混合物在高温或微波作用下进行反应；
(3)纯化：将步骤(2)反应后得到的产物用水溶解，然后加入无水乙醇沉淀出酸改性环糊精，并洗涤；
(4)干燥：干燥步骤(3)即可得到的纯化后的酸改性环糊精。
在本发明的一种实施方式中，所述混合均匀可以利用研磨方式混合均匀，也可以是将环糊精、琥珀酸、催化剂用水溶解、混合均匀，得到混合溶液，之后将混合溶液干燥即可得到三者的混合物。
在本发明的一种实施方式中，混合均匀步骤中，所述干燥环境为60～105℃，干燥时间1～24h。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中所述环糊精和琥珀酸的摩尔比为1:1～1:10，所述催化剂的添加量为环糊精质量的10％～200％。
在本发明的一种实施方式中，步骤(3)所述高温反应条件为120～180℃，反应时间5～50min；所述微波作用的反应条件为微波功率160～800W，反应时间15～600s。
在本发明的一种实施方式中，步骤(4)所述无水乙醇的添加量为水溶液体积的3～10倍，洗涤次数2～3次，且洗涤用溶剂为无水乙醇。
在本发明的一种实施方式中，步骤(5)所述的干燥的方式为热风干燥或真空干燥。
本发明的第二个目的是提供上述绿色的酸改性环糊精的制备方法制备得到的酸改性环糊精。
本发明的第三个目的是提供包含上述酸改性环糊精的姜黄素-环糊精包合物。
在本发明的一种实施方式中，所述姜黄素-环糊精包含物通过以下方法制备得到：将姜黄素的乙醇溶液加入改性环糊精溶液中，搅拌混匀即可。
本发明的第四个目的还提供了包含上述酸改性环糊精的食品、药品、化妆品。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明基于酯化反应，采用干热反应的方法促进了环糊精和琥珀酸之间的酯化反应的顺利进行，不仅制备工艺简单、快速、绿色、无污染，且可通过改性反应进行程度，获得不同改性特征的环糊精衍生物。本发明所制备的酸改性环糊精能够溶解于水中，因此，扩展了酸改性环糊精的应用场景；本发明制备的酸改性环糊精用于客体分子的包埋，具有相对于原环糊精更高的包埋效率，且每20mg琥珀酸改性环糊精可包埋0.2mg姜黄素，且放置10天后仍然能够保留较多的姜黄素。
附图说明
图1为本发明实施例1～5和对比例1所制备的琥珀酸改性环糊精以及β-环糊精和琥珀酸的13C NMR图谱。
图2为本发明实施例1～5和对比例1所制备的酸改性环糊精以及β-环糊精的XRD图谱。
图3为本发明实施例1～5所制备的琥珀酸改性环糊精和对比例1、3～6制备得到的酸改性环糊精以及β-环糊精对客体分子甲基橙的包埋能力。
图4为本发明实施例1制备的琥珀酸改性环糊精、羟丙基-β-环糊精、β-环糊精以及无水乙醇对姜黄素的包埋效果图。
图5本发明实施例1～5和对比例1所制备的琥珀酸改性环糊精以及β-环糊精对姜黄素的包埋保留能力。
具体实施方式
改性环糊精包埋能力测试：以甲基橙为客体模型分子，采用分光光度法测试环糊精的活性空腔数量以表征其包埋能力。具体步骤如下：首先将9.20*10-7mol/L的甲基橙水溶液用浓硫酸调节pH至2.8，分别取10mL上述溶液加入4mg，8mg，12mg，16mg，20mg环糊精，避光搅拌3h后在508nm处测试吸光度A，未加环糊精样品的空白组搅拌3h后测试吸光度为A0。以1/(A0-A)为横坐标x，1/mCD(环糊精质量的倒数)为纵坐标y，得到环糊精—甲基橙包合物标准曲线y＝0.0351x-0.064，R2＝0.9999。同样地，取10mL pH 2.8的甲基橙溶液加入20mg改性环糊精样品，避光搅拌3h后测试其吸光度，带入上述标曲公式计算其活性空腔数量为1/y，说明该20mg改性环糊精的包埋能力为等量原环糊精的1/20y倍。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
(1)溶解：将1gβ-环糊精、1g琥珀酸、1g次磷酸钠用10mL水完全溶解；
(2)干燥：将步骤(1)得到的溶解后的混合溶液在100℃烘箱中干燥3h，得到干燥的反应物；
(3)反应：将步骤(2)干燥后的反应物在140℃下反应12min，发生酯化反应；
(4)纯化：将步骤(3)反应后的产物用3mL水溶解，然后加入30mL无水乙醇沉淀出改性环糊精，并重复用无水乙醇洗涤产物2次；
(5)干燥：在50℃下真空干燥步骤(4)纯化后的酸改性产物，即可得到琥珀酸改性环糊精。
本实施例制备的琥珀酸改性环糊精的13C NMR图谱如图1所示。可以观察到，琥珀酸改性的环糊精在16.68ppm处出现新的特征峰，意味着酯键的生成；琥珀酸分子中与羧基C有关的特征峰出现在176.20ppm处，本实施例中在该峰的低场方向出现新的峰(174.25ppm处)，该峰为酯化后的羧基的信号峰，上述两峰面积之比约为1，说明琥珀酸分子中仅有一个羧基发生酯化，改性后的环糊精并非交联结构；此外，与环糊精分子结构中2、3、6号C原子特征峰相对应的化学位移均向低场移动，意味着以上3个C原子上的羟基均与琥珀酸分子中的羧基发生酯化反应，验证了改性环糊精的生成。
本实施例制备的琥珀酸改性环糊精的XRD图谱如图2所示。可以看出改性后的环糊精失去其结晶特性，侧面验证了改性结构的形成。
本实施例制备的琥珀酸改性环糊精对客体分子的包埋能力图3所示。可以看出，当甲基橙作为客体分子时，琥珀酸改性环糊精空腔的包埋能力是原环糊精的1.387倍。
预先制备1mg/mL的姜黄素-乙醇母液，取20mg本实施例制备得到的琥珀酸改性环糊精溶于10mL水得到琥珀酸改性环糊精溶液，在该溶液中加入100μL姜黄素母液于暗处搅拌1h，姜黄素即可通过装载在环糊精空腔中而分散在水溶液中，即制备得到的姜黄素-环糊精包合物溶液。通过与按同样方法制备得到的加入100μL姜黄素母液的10mL含20mg羟丙基-β-环糊精水溶液、以及溶解相同的量姜黄素母液(100μL)的10mL无水乙醇对照，说明本发明制备的改性环糊精优异的包埋能力，结果见图4。由此可见，与羟丙基-β-环糊精以及β-环糊精相比，本发明制备的改性环糊精对姜黄素的包埋能力更强(颜色更深说明包埋的姜黄素也多)，体现在本发明制备得到的琥珀酸改性环糊精包埋的姜黄素在水中的分散性更好，且姜黄素在改性环糊精溶液中的分散性与乙醇中的分散性相当。
为了测试改性环糊精对姜黄素在水溶液中的最大增溶能力，分别添加50μL、100μL、150μL、200μL、250μL、300μL姜黄素母液至10mL的琥珀酸改性环糊精溶液中，于暗处搅拌1h后在429nm下测量其吸光度，最终发现，每20mg琥珀酸改性环糊精对姜黄素在水溶液体系中的最大增溶能力为200uL，即可包埋0.2mg姜黄素，明显大于羟丙基-β-环糊精以及β-环糊精对姜黄素的包埋能力。
如图5所示，将本实施例中制备得到的姜黄素-环糊精包合物溶液在室温不避光条件下静置10天，10天后经过检测发现仍有40.97％的姜黄素保留在溶液中，同样条件下，当将琥珀酸改性环糊精替换为β-环糊精时制备得到的姜黄素-环糊精包合物溶液在室温不避光条件下静置10天，10天后经过检测仅有32.30％的姜黄素保留在原环糊精溶液中，可见，本发明制备得到的琥珀酸改性环糊精对姜黄素的包埋能力更优，即本发明制备的琥珀酸改性环糊精是一种更好的活性成分装载体系。
实施例2
(1)溶解：将1gβ-环糊精、1g琥珀酸、1g次磷酸钠用10mL水完全溶解；
(2)干燥：将步骤(1)得到的溶解后的混合溶液在100℃烘箱中干燥3h，得到干燥的反应物；
(3)反应：将步骤(2)干燥后的反应物在140℃下反应20min，发生酯化反应；
(4)纯化：将步骤(3)反应后的产物用3mL水溶解，然后加入30mL无水乙醇沉淀出改性环糊精，并重复用无水乙醇洗涤产物2次；
(5)干燥：在50℃下真空干燥步骤(4)纯化后的酸改性产物，即可得到琥珀酸改性环糊精。
本实施例制备的琥珀酸改性环糊精的13C NMR图谱如图1所示。可以观察到琥珀酸改性的环糊精在16.68ppm处出现新的特征峰，意味着酯键的生成；琥珀酸分子中与羧基C有关的特征峰出现在176.20ppm处，本实施例中在该峰的低场方向出现新的峰(174.25ppm处)，该峰为酯化后的羧基的信号峰，上述两峰面积之比约为1，说明琥珀酸分子中仅有一个羧基发生酯化，改性后的环糊精并非交联结构；此外，与环糊精分子结构中2、3、6号C原子特征峰相对应的化学位移均向低场移动，意味着以上3个C原子上的羟基均与琥珀酸分子中的羧基发生酯化反应，验证了改性环糊精的生成。
本实施例制备的琥珀酸改性环糊精的XRD图谱如图2所示。可以看出改性后的环糊精失去其结晶特性，侧面验证了改性结构的形成。
本实施例制备的琥珀酸改性环糊精对客体分子的包埋能力图3所示。可以看出，当甲基橙作为客体分子时，琥珀酸改性的环糊精空腔的包埋能力是原环糊精的1.394倍。如图5所示，本实施例中姜黄素-环糊精包合物溶液在室温不避光条件下静置10天后仍有42.30％的姜黄素保留在溶液中。
实施例3
(1)溶解：将4gβ-环糊精、4g琥珀酸、4g次磷酸钠用40mL水完全溶解；
(2)干燥：将步骤(1)得到的溶解后的混合溶液在100℃烘箱中干燥3h，得到干燥的反应物；
(3)反应：将步骤(2)干燥后的反应物在320W微波功率下发生酯化反应，反应时间45s；
(4)纯化：将步骤(3)反应后的产物用12mL水溶解，然后加入120mL无水乙醇沉淀出改性环糊精，并重复用无水乙醇洗涤产物2次；
(5)干燥：在50℃下真空干燥步骤(4)纯化后的酸改性产物，即可得到琥珀酸改性环糊精。
本实施例制备的琥珀酸改性环糊精的13C NMR图谱如图1所示。可以观察到琥珀酸改性的环糊精在16.68ppm处出现新的特征峰，意味着酯键的生成；琥珀酸分子中与羧基C有关的特征峰出现在176.20ppm处，本实施例中在该峰的低场方向出现新的峰(174.25ppm处)，该峰为酯化后的羧基的信号峰，上述两峰面积之比约为1，说明琥珀酸分子中仅有一个羧基发生酯化，改性后的环糊精并非交联结构；此外，与环糊精分子结构中2、3、6号C原子特征峰相对应的化学位移均向低场移动，意味着以上3个C原子上的羟基均与琥珀酸分子中的羧基发生酯化反应，验证了改性环糊精的生成。
本实施例制备的琥珀酸改性环糊精的XRD图谱如图2所示。可以看出改性后的环糊精失去其结晶特性，侧面验证了改性结构的形成。
本实施例制备的琥珀酸改性环糊精对客体分子的包埋能力图3所示。可以看出，当甲基橙作为客体分子时，琥珀酸改性的环糊精空腔的包埋能力是原环糊精的1.346倍。如图5所示，本实施例中姜黄素-环糊精包合物溶液在室温不避光条件下静置10天后仍有57.82％的姜黄素保留在溶液中，同样条件下仅有32.30％的姜黄素保留在原环糊精溶液中。本实施例采用微波法进行反应，不仅反应时间大大缩短，且所制备的改性环糊精产物对姜黄素在水溶液中的分散表现出更佳的稳定性，说明微波法是一种高效率的制备的改性环糊精的方法，且该法在工业中易于实施，具有广阔的应用前景。
实施例4
(1)溶解：将4gβ-环糊精、4g琥珀酸、4g次磷酸钠用40mL水完全溶解；
(2)干燥：将步骤(1)得到的溶解后的混合溶液在100℃烘箱中干燥3h，得到干燥的反应物；
(3)反应：将步骤(2)干燥后的反应物在480W微波功率下发生酯化反应，反应时间30s；
(4)纯化：将步骤(3)反应后的产物用12mL水溶解，然后加入120mL无水乙醇沉淀出改性环糊精，并重复用无水乙醇洗涤产物2次；
(5)干燥：在50℃下真空干燥步骤(4)纯化后的酸改性产物，即可得到琥珀酸改性环糊精。
本实施例制备的琥珀酸改性环糊精的13C NMR图谱如图1所示。可以观察到琥珀酸改性的环糊精在16.68ppm处出现新的特征峰，意味着酯键的生成；琥珀酸分子中与羧基C有关的特征峰出现在176.20ppm处，本实施例中在该峰的低场方向出现新的峰(174.25ppm处)，该峰为酯化后的羧基的信号峰，上述两峰面积之比约为1，说明琥珀酸分子中仅有一个羧基发生酯化，改性后的环糊精并非交联结构；此外，与环糊精分子结构中2、3、6号C原子特征峰相对应的化学位移均向低场移动，意味着以上3个C原子上的羟基均与琥珀酸分子中的羧基发生酯化反应，验证了改性环糊精的生成。
本实施例制备的琥珀酸改性环糊精的XRD图谱如图2所示。可以看出较长时间的改性反应使环糊精完全失去其结晶特性，而新的结晶峰的形成可能与琥珀酸改性环糊精的取代度与取代位置逐渐统一，从而使改性分子间重新排列成新的结晶结构。
本实施例制备的琥珀酸改性环糊精对客体分子的包埋能力图3所示。可以看出，当甲基橙作为客体分子时，琥珀酸改性的环糊精空腔的包埋能力是原环糊精的1.305倍。如图5所示，本实施例中姜黄素-环糊精包合物溶液在室温不避光条件下静置10天后仍有65.26％的姜黄素保留在溶液中，同样条件下仅有32.30％的姜黄素保留在原环糊精溶液中。本实施例采用微波法进行反应，水溶液中进一步提高的姜黄素保留率可能与产物中新的结晶结构的产生有关，说明微波法是一种高效率的制备的改性环糊精的方法，且该法在工业中易于实施，具有广阔的应用前景。
实施例5
(1)溶解：将1gβ-环糊精、1g琥珀酸、1g次磷酸钠用10mL水完全溶解；
(2)干燥：将步骤(1)得到的溶解后的混合溶液在100℃烘箱中干燥3h，得到干燥的反应物；
(3)反应：将步骤(2)干燥后的反应物在140℃下反应8min，发生酯化反应，反应时间12min；
(4)纯化：将步骤(3)反应后的产物用3mL水溶解，然后加入30mL无水乙醇沉淀出改性环糊精，并重复用无水乙醇洗涤产物2次；
(5)干燥：在50℃下真空干燥步骤(4)纯化后的酸改性产物，即可得到琥珀酸改性环糊精。
本实施例制备的琥珀酸改性环糊精的13C NMR图谱如图1所示。可以观察到琥珀酸改性的环糊精在16.68ppm处出现新的特征峰，意味着酯键的生成；琥珀酸分子中与羧基C有关的特征峰出现在176.20ppm处，本实施例中在该峰的低场方向出现新的峰(174.25ppm处)，该峰为酯化后的羧基的信号峰，上述两峰面积之比约为1，说明琥珀酸分子中仅有一个羧基发生酯化，改性后的环糊精并非交联结构；此外，与环糊精分子结构中葡萄糖单元上2、3、6号C原子特征峰相对应的化学位移均向低场移动，意味着以上3个C原子上的羟基均与琥珀酸分子中的羧基发生酯化反应，验证了酯化改性反应的完成。
本实施例制备的琥珀酸改性环糊精的XRD图谱如图2所示。可以看出环糊精的结晶特性有所降低，但仍保留了大部分结晶结构，说明该条件下发生的改性仍为轻度改性。
本实施例制备的琥珀酸改性环糊精对客体分子的包埋能力图3所示。可以看出，轻度改性的环糊精对客体分子包埋能力是原环糊精的1.204倍。如图5所示，本实施例中姜黄素-环糊精包合物溶液在室温不避光条件下静置10天后，有40.02％的姜黄素继续保留在溶液中，同样条件下32.30％的姜黄素保留在原环糊精溶液中，说明本对比例中轻度改性的环糊精对姜黄素在水溶液中分散性的有所改善。
当实施例1～5的β-环糊精替换为α-或γ-环糊精时，制备得到的琥珀酸改性环糊精对姜黄素的的包埋能力是原环糊精的1.3倍以上，且保留能力也在40％以上。
当实施例1～5的环糊精和琥珀酸的摩尔比为1:1～1:10时，制备得到的琥珀酸改性环糊精对姜黄素的的包埋能力是原环糊精的1.3倍以上，且保留能力也在40％以上。
对比例1
(1)溶解：将1gβ-环糊精、1g琥珀酸、1g次磷酸钠用10mL水完全溶解；
(2)干燥：将步骤(1)得到的溶解后的混合溶液在100℃烘箱中干燥3h，得到干燥的反应物；
(3)反应：将步骤(2)干燥后的反应物在140℃下反应4min，发生酯化反应；
(4)纯化：将步骤(3)反应后的产物用3mL水溶解，然后加入30mL无水乙醇沉淀出改性环糊精，并重复用无水乙醇洗涤产物2次；
(5)干燥：在50℃下真空干燥步骤(4)纯化后的酸改性产物，即可得到琥珀酸改性环糊精。
本对比例制备的琥珀酸改性环糊精的13C NMR图谱如图1所示。可以观察到琥珀酸改性的环糊精在16.68ppm处出现新的特征峰，意味着酯键的生成；琥珀酸分子中与羧基C有关的特征峰出现在176.20ppm处，本实施例中在该峰的低场方向出现新的峰(174.25ppm处)，该峰为酯化后的羧基的信号峰，上述两峰面积之比约为1，说明琥珀酸分子中仅有一个羧基发生酯化，改性后的环糊精并非交联结构；此外，而环糊精分子结构中仅6号C原子特征峰相对应的化学位移向低场移动，说明改性时间不足会造成酯化改性程度较轻。
本对比例制备的琥珀酸改性环糊精的XRD图谱如图2所示。可以看出轻度改性使环糊精的结晶特性有所降低，但仍保留了大部分结晶结构。
本对比例制备的琥珀酸改性环糊精对客体分子的包埋能力图3所示。可以看出，轻度改性的环糊精对客体分子包埋能力有小幅度提高，具体是原环糊精的1.046倍。如图5所示，本实施例中姜黄素-环糊精包合物溶液在室温不避光条件下静置10天后，有35.71％的姜黄素继续保留在溶液中，同样条件下32.30％的姜黄素保留在原环糊精溶液中，说明轻度改性的环糊精对姜黄素在水溶液中分散性的改善效果不明显。
对比例2
(1)溶解：将1gβ-环糊精、1g琥珀酸、1g次磷酸钠用10mL水完全溶解；
(2)干燥：将步骤(1)得到的溶解后的混合溶液在100℃烘箱中干燥3h，得到干燥的反应物；
(3)反应：将步骤(2)干燥后的反应物在140℃下反应60min，发生酯化反应；
(4)纯化：将步骤(3)反应后的产物用3mL水溶解，然后加入30mL无水乙醇沉淀出改性环糊精，并重复用无水乙醇洗涤产物2次；
(5)干燥：在50℃下真空干燥步骤(4)纯化后的酸改性产物，即可得到琥珀酸改性环糊精。
本实施例制备的琥珀酸改性环糊精产物呈焦糖色，说明反应时间过长促进了副反应的进行，环糊精分子因受到破坏而难以对客体分子实现装载。
对比例3
(1)溶解：将1gβ-环糊精、1g柠檬酸、1g次磷酸钠用10mL水完全溶解；
(2)干燥：将步骤(1)得到的溶解后的混合溶液在100℃烘箱中干燥3h，得到干燥的反应物；
(3)反应：将步骤(2)干燥后的反应物在140℃下反应20min，发生酯化反应；
(4)纯化：步骤(3)反应后的产物为水不溶性固体，重复用去离子水洗涤产物3-4次；
(5)干燥：在50℃下真空干燥步骤(4)纯化后的酸改性产物，即可得到柠檬酸改性环糊精。
本对比例制备的柠檬酸改性环糊精产物呈不溶固体状态，说明分子中含有三个羧酸的柠檬酸使环糊精形成紧密的交联结构，不利于其在水体系中的分散。此外，由于受空间位阻作用，客体分子难以进入环糊精空腔，如图3所示，柠檬酸改性环糊精对客体分子的包埋能力仅为原β-环糊精的0.309倍，较原β-环糊精大幅降低，说明柠檬酸改性不仅限制了其在水体系中的分散性，还不利于提高环糊精的包埋能力。
对比例4
(1)溶解：将1gβ-环糊精、1g苹果酸、1g次磷酸钠用10mL水完全溶解；
(2)干燥：将步骤(1)得到的溶解后的混合溶液在100℃烘箱中干燥3h，得到干燥的反应物；
(3)反应：将步骤(2)干燥后的反应物在140℃下反应20min，发生酯化反应；
(4)纯化：将步骤(3)反应后的产物用3mL水溶解，然后加入30mL无水乙醇沉淀出改性环糊精，并重复用无水乙醇洗涤产物2次；
(5)干燥：在50℃下真空干燥步骤(4)纯化后的酸改性产物，即可得到苹果酸改性环糊精。
本对比例制备的苹果酸改性环糊精对客体分子的包埋能力图3所示。可以看出，苹果酸改性环糊精对客体分子的包埋能力仅为原β-环糊精的0.770倍，较原β-环糊精大幅降低，说明苹果酸改性不利于提高环糊精的包埋能力。
对比例5
(1)溶解：将1gβ-环糊精、1g富马酸、1g次磷酸钠用10mL水完全溶解；
(2)干燥：将步骤(1)得到的溶解后的混合溶液在100℃烘箱中干燥3h，得到干燥的反应物；
(3)反应：将步骤(2)干燥后的反应物在140℃下反应20min，发生酯化反应；
(4)纯化：将步骤(3)反应后的产物用3mL水溶解，然后加入30mL无水乙醇沉淀出改性环糊精，并重复用无水乙醇洗涤产物2次；
(5)干燥：在50℃下真空干燥步骤(4)纯化后的酸改性产物，即可得到富马酸改性环糊精。
本对比例制备的富马酸改性环糊精对客体分子的包埋能力图3所示。可以看出，富马酸改性环糊精对客体分子的包埋能力仅为原β-环糊精的0.819倍，较原β-环糊精大幅降低，说明富马酸改性不利于提高环糊精的包埋能力。
对比例6
(1)溶解：将1gβ-环糊精、1g酒石酸、1g次磷酸钠用10mL水完全溶解；
(2)干燥：将步骤(1)得到的溶解后的混合溶液在100℃烘箱中干燥3h，得到干燥的反应物；
(3)反应：将步骤(2)干燥后的反应物在140℃下反应20min，发生酯化反应；
(4)纯化：将步骤(3)反应后的产物用3mL水溶解，然后加入30mL无水乙醇沉淀出改性环糊精，并重复用无水乙醇洗涤产物2次；
(5)干燥：在50℃下真空干燥步骤(4)纯化后的酸改性产物，即可得到酒石酸改性环糊精。
本对比例制备的酒石酸改性环糊精对客体分子的包埋能力图3所示。可以看出，酒石酸改性环糊精对客体分子的包埋能力仅为原β-环糊精的0.536倍，较原β-环糊精大幅降低，说明酒石酸改性不利于提高环糊精的包埋能力。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (7)

1.一种绿色的酸改性环糊精的制备方法，其特征在于，所述方法为以琥珀酸、环糊精和催化剂为原料，经混合均匀、干热反应、纯化、干燥即可制备得到酸改性环糊精，其中，所述环糊精为α-、β-或γ-环糊精，所述催化剂为次磷酸钠或磷酸二氢钠；所述干热反应是将混合后的混合物在高温或微波作用下进行反应，所述高温的反应条件为120~180℃，反应时间5~50 min，所述微波作用的条件为微波功率160~800 W，反应时间15~600 s。
2.根据权利要求1所述的一种绿色的酸改性环糊精的制备方法，其特征在于，所述方法的具体步骤如下
(1) 混合均匀：将环糊精、琥珀酸、催化剂三者混合均匀；
(2) 反应：将步骤（1）得到的混合物在高温或微波作用下进行反应；
(3) 纯化：将步骤（2）反应后得到的产物用水溶解，然后加入无水乙醇沉淀出酸改性环糊精，并洗涤；
(4) 干燥：干燥步骤（3）即可得到的纯化后的酸改性环糊精。
3.根据权利要求1或2所述的一种绿色的酸改性环糊精的制备方法，其特征在于，所述环糊精和琥珀酸的摩尔比为1:1~1:10。
4.根据权利要求1或2所述的一种绿色的酸改性环糊精的制备方法，其特征在于，所述催化剂添加量为环糊精质量的10%~200%。
5.根据权利要求3所述的一种绿色的酸改性环糊精的制备方法，其特征在于，所述催化剂添加量为环糊精质量的10%~200%。
6.根据权利要求3所述的一种绿色的酸改性环糊精的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，将环糊精、琥珀酸、催化剂用水溶解、混合均匀，得到混合溶液，之后将混合溶液干燥即得到三者的混合物，其中，所述干燥的环境为60~105℃，干燥时间1~24 h。
7.根据权利要求4所述的一种绿色的酸改性环糊精的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，将环糊精、琥珀酸、催化剂用水溶解、混合均匀，得到混合溶液，之后将混合溶液干燥即得到三者的混合物，其中，所述干燥的环境为60~105℃，干燥时间1~24 h。
CN202010977713.9A 2020-09-17 2020-09-17 一种绿色的酸改性环糊精及其制备方法 Active CN112111024B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010977713.9A CN112111024B (zh) 2020-09-17 2020-09-17 一种绿色的酸改性环糊精及其制备方法
PCT/CN2020/122433 WO2022056998A1 (zh) 2020-09-17 2020-10-21 一种简单绿色的酸改性环糊精的制备方法
US18/122,181 US11840584B2 (en) 2020-09-17 2023-03-16 Simple and green method for preparation of acid modified cyclodextrin

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010977713.9A CN112111024B (zh) 2020-09-17 2020-09-17 一种绿色的酸改性环糊精及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112111024A CN112111024A (zh) 2020-12-22
CN112111024B true CN112111024B (zh) 2021-09-28

Family

ID=73803244

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010977713.9A Active CN112111024B (zh) 2020-09-17 2020-09-17 一种绿色的酸改性环糊精及其制备方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11840584B2 (zh)
CN (1) CN112111024B (zh)
WO (1) WO2022056998A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115322146B (zh) * 2022-07-06 2024-04-19 安徽峆一药业股份有限公司 一种4-氨基-2,6-二氯吡啶的制备方法
CN115191616B (zh) * 2022-07-07 2023-07-25 江南大学 植物多肽-改性环状糊精复合纳米颗粒及其制备方法和应用
CN116328732A (zh) * 2023-04-26 2023-06-27 江南大学 一种环糊精复合吸附剂及其应用以及脱除玉米赤霉烯酮的方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2789685B1 (fr) * 1999-02-15 2001-05-04 Univ Lille Sciences Tech Procede de fabrication de polymeres solubles et insolubles a base de cyclodextrine(s) et/ou de derives de cyclodextrine(s) et polymeres solubles a base de cyclodextrine(s) et/ou de derives de cyclodextrine(s)
FR2877846B1 (fr) * 2004-11-15 2008-12-05 Univ Lille Sciences Tech Biomateriaux porteurs de cyclodextrines aux proprietes d'absorption ameliorees et de liberation progressive et retardee de molecules therapeutiques
US8492538B1 (en) * 2009-06-04 2013-07-23 Jose R. Matos Cyclodextrin derivative salts
US10456363B2 (en) * 2015-01-15 2019-10-29 Council Of Scientific & Industrial Research Modified cyclodextrin coated magnetite nanoparticles for targeted delivery of hydrophobic drugs
CN104628893B (zh) * 2015-02-06 2017-12-19 安徽理工大学 一种利用化学反应与减压蒸馏耦合制备环糊精基聚合物吸附材料的方法
CN104974276A (zh) * 2015-07-30 2015-10-14 淄博千汇生物科技有限公司 琥珀酸酐环糊精的制备方法
CN105412046B (zh) * 2015-12-31 2019-03-08 河北医科大学 一种姜黄素结肠靶向药物制剂及其制备方法
CN105622962B (zh) * 2016-03-16 2017-11-17 江南大学 一种复合环糊精水凝胶的制备方法
CN109836513A (zh) * 2019-03-18 2019-06-04 武汉商学院 辛烯基琥珀酸α-环糊精酯及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
US20230235095A1 (en) 2023-07-27
US11840584B2 (en) 2023-12-12
CN112111024A (zh) 2020-12-22
WO2022056998A1 (zh) 2022-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112111024B (zh) 一种绿色的酸改性环糊精及其制备方法
Najafi et al. Preparation and characterization of acetylated starch nanoparticles as drug carrier: Ciprofloxacin as a model
Kundu et al. Cellulose hydrogels: Green and sustainable soft biomaterials
JP4521875B2 (ja) 疎水性修飾ポリロタキサン
Tolaimate et al. On the influence of deacetylation process on the physicochemical characteristics of chitosan from squid chitin
Snape et al. Solid state13C NMR investigation of lipid ligands in V-amylose inclusion complexes
CN102604115B (zh) 羧甲基壳聚糖季铵盐/pamam核壳纳米粒及制备方法
Jane et al. 13C-NMR study of the conformation of helical complexes of amylodextrin and of amylose in solution
Haroun et al. Encapsulation of bovine serum albumin within β-cyclodextrin/gelatin-based polymeric hydrogel for controlled protein drug release
CN108752501B (zh) 一种含有机酸盐的壳聚糖季铵盐及其制备方法和应用
CN111234047B (zh) 富含岩藻糖的胞外多糖及其制备方法和应用
Ayadi et al. Synthesis of water dispersed nanoparticles from different polysaccharides and their application in drug release
CN109014236A (zh) 一种基于柑橘果胶的银纳米粒子的制备方法及其应用
JP2004059618A (ja) 多糖類複合体及びその製造方法
Kawahara et al. Fourth 3D structure of the chitosan molecule: Conformation of chitosan in its salts with medical organic acids having a phenyl group
Kondaveeti et al. A facile one-pot synthesis of a fluorescent agarose-O-naphthylacetyl adduct with slow release properties
Shi et al. Synthesis of polyglycolic acid grafting from sodium alginate through direct polycondensation and its application as drug carrier
CN110157011B (zh) 一种多重刺激响应型智能水凝胶及其制备方法
CN114849655A (zh) 一种水不溶性环糊精聚合物基抗菌微球材料及其制备方法
JP5861582B2 (ja) 疎水性クラスター化合物への水溶性又は水分散性の付与方法
US3256271A (en) Method of improving viscosity characteristics of xanthomonas hydrophilic colloids and esters produced thereby
Liu et al. Investigating the zinc ion adsorption capacity of a chitosan/β-cyclodextrin complex in wastewater
CN107099032B (zh) 一种尺寸可控希夫碱类聚合物纳米粒子及其制备方法
JP4411847B2 (ja) ポリウロン酸の製造方法
CN111804283B (zh) 细菌纤维素/聚合环糊精复合材料的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant