Cyclodextrine als molekulare Reaktionsgefäße - ArchiMeD ...

Einleitung - 8 -
Tab. 1: Charakteristische Kenndaten der Cyclodextrine
α-Cyclodextrin β-Cyclodextrin γ-Cyclodextrin
Anzahl der Glucose Einheiten 6 7 8
Molekulargewicht 972 1135 1297
Löslichkeit in Wasser (g/100 ml, 25°C) 14.4 1.85 23.2
[α] D 25°C 150±0.5 162.5±0.5 177.4±0.5
Innendurchmesser (Å) 4.7-5.3 6.0-6.5 7.5-8.3
Höhe des Torus (Å) 7.9±0.1 7.9±0.1 7.9±0.1
Durchmesser der äußeren Peripherie (Å) 14.6±0.4 15.4±0.4 17.5±0.4
Kristallwasser (Gew.%) 10.2 13.2-14.5 8.13-17.7
Hydrolyse durch α-Amylase kaum langsam schnell
Neben der Erhöhung der Wasserlöslichkeit bieten diese modifizierten Cyclodextrine auch
den Vorteil, dass sie bei der Komplexbildung mit einem hydrophoben Gast nicht aus der
Lösung kristallisieren, so wie dies bei den nativen Cyclodextrinen häufig zu beobachten ist.
Großtechnisch z. Zt. durchgeführte Verfahren, wie die statistische Methylierung von β-
Cyclodextrin mit Chlormethan oder Hydroxypropylierung mit Propylenoxid, führen zu einer
hervorragenden Wasserlöslichkeit der entstandenen Cyclodextrinether (>40%). Vor allem
das statistisch methylierte β-Cyclodextrin (RAMEB, durchschnittlicher Methylierungsgrad
beträgt ~ 1.8/Glucoseeinheit; vorwiegend in 2- und 6-Position) wird großtechnisch
produziert und in dieser Arbeit zur Herstellung von wasserlöslichen Komplexen am
häufigsten verwendet. Aber auch die anderen nativen Cyclodextrine werden mittlerweile in
steigendem Maße in modifizierter Form technisch hergestellt, um so eine höhere Variabilität
bei Verwendung unterschiedlicher Gastmoleküle zu erreichen.
Grundsätzlich entstehen bei der enzymatischen Synthese alle drei Formen (α-, β-, γ-
Cyclodextrine), die aber durch die CGTasen ineinander überführbar sind. Unter Anwendung
geeigneter Methoden können die verschiedenen Cyclodextrine voneinander getrennt
werden. Durch Zugabe eines geeigneten Gastmoleküls, z.B Toluol oder Trichlorethylen zu
dem α, β, γ-CD-Gemisch, kann selektiv die Isolierung von β-Cyclodextrin erfolgen, da die
stabile, paßgenaue Wirt-Gast Verbindung viel schlechter löslich ist und daher ausfällt. Der
Mechanismus der Komplexierung ist in Abb. 5 veranschaulicht.