CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.4.3.Đặc điểm của phức bao cyclodextrin
1.4. Đặc tính và ứng dụng Cylodextrin [19]
1.4.3.Đặc điểm của phức bao cyclodextrin
Một phức bao là sự kết hợp ít nhất của 2 phân tử : “ chất chủ thể” và “ chất khách thể”, chất chủ thể có thể bao chứa được toàn bộ hay một phần của phân tử chất khách thể và kết quả là tạo nên một phức ổn định mà khơng cần liên kết đồng hóa trị tham gia.
Hình 1.7: Cấu trúc khơng gian của phức bao cyclodextrin với phân tử khách thể
Một trong những tính chất quan trọng nhất của các cyclodextrin là chúng có khả năng tạo nên các hợp chất bao với nhiều phân tử. Các hợp chất bao này có thể tồn tại trong dung dịch và cả ở trạng thái rắn. Đặc tính nổi bậc này là điểm khác biệt giữa cyclodextrin với đa số các phân tử của chủ thể khác vốn địi hỏi phải có sự kết tinh thành mạng lưới mới tạo được các lỗ hang thích ứng. Q trình tạo thành phức hệ cyclodextrin phối trí có thể được theo dõi bằng các phương pháp khác nhau; đo phổ cực tím, hùynh quang, cộng hưởng từ hạt nhân, độ hòa tan. Lúc đầu lỗ hang được chứa đầy nước, khi hình thành phức bao, các phân tử này bị đẩy ra ngồi mà khơng làm thay đổi hình dạng của các cyclodextrin. Nói chung tất cả các phân tử được bao đều ở cùng độ nghiêng chắc chắn theo cách có lợi cho các liên kết Van
der Waals. Tương tác chủ yếu ở đây có bản chất kỵ nước, nó là kết quả của sự tổ hợp các tương tác Van der Waals trong lỗ hang, của sự tăng cường entropy do phá hủy lớp nước bao quanh phân tử chất khách thể và của sự mất entropy do việc giữ cố định phân tử chất khách thể trong lỗ hang.
Hiện nay người ta đã biết rõ cách giữ cố định các phức bao thơng thường, các phân tử chất khách thể phải có kích thước tương hợp với kích thước của lỗ hang cyclodextrin. Tuy nhiên, các phân tử có thể tích lớn hơn lỗ hang vẫn có thể tạo phức bao qua một số nhóm hay mạch bên của chúng làm mơi giới.
Nhiều mơ hình khác nhau được đưa ra để mô tả sự tương hợp cần thiết giữa cyclodextrin và các phân tử khách thể . sự tạo thành phức bao cũng phụ thuộc vào độ có cực của phân tử chất khách thể. Các phân tử được bao bên trong phân tử cyclodextrin thường được định hướng theo cách có lợi tối đa cho sự tiếp xúc giữa các phần kỵ nước của chúng và lỗ hang vốn có tính kỵ nước của cyclodextrin. Thường các yếu tố hình học quan trọng hơn các yếu tố hóa học. sự tạo thành phức bao bị chi phối bởi các yếu tố sau:
- Khả năng của phân tử chất khách thể khớp được hoàn toàn hay một phần vào lỗ hang.
- Sự mất nước trên bề mặt trong của than hình nón cụt kéo theo sự mất năng lượng
- Sự chuyển dịch một phần năng lượng từ cyclodextrin sang phân tử chất khách thể do môi trường kỵ nước.
Phức bao của các cyclodextrin đã được methyl hóa là bền nhất, bởi lẽ lỗ hang về phía các nhóm hydroxyl bật một đã bị bao vây bởi một…kỵ nước, cũng như do đã khử bỏ các liên kết hydro một phân tử nên vòng cyclodextrin trở nên mềm dẻo hơn. Độ bền của phức bao phụ thuộc vào nhiệt độ và bản chất của dung môi. Ta thường biết phức bao được tạo nên trong dung môi hỗn hợp nước – rượu, do đó khơng một tương tác nào có thể hình thành giữa các cyclodextrin và các phân tử vòng thơm trong dung môi phân cực.
Trong phức bao đơn giản nhất, một phân tử chất khách thể được cấm cung một mình ở trong phân tử cyclodextrin theo tỉ lệ 1:1. Đa số các chất được bao toàn bộ trong cyclodextrin thường có khối lượng phân tử xê dịch từ 80-250. Với những phân tử có khối lượng lớn hơn thì chỉ một phần phân tử được bao có nghĩa là tỷ lượng tương hợp có thể là 1:1, 2:1 hay 1:2.