Cyclodextrine als molekulare Reaktionsgefäße - ArchiMeD ...

Allgemeiner Teil - 51 -
Stunden bis Tagen bewegen können. Sie kann aber dann zur Anwendung kommen, wenn
der Gast gleichzeitig als Lösungsmittel für das Cyclodextrin geeignet ist.
Zur Herstellung von hoch wasserlöslichen Cyclodextrin-Komplexen auf Basis der chemisch
modifizierten Cyclodextrine, vor allem den methylierten-, hydroxypropylierten-,
sulfopropylierten- etc. CD´s, die schon eine sehr hohe Eigenlöslichkeit in Wasser (oft über
50 g/l) besitzen, wurde im Rahmen dieser Arbeit eine Methode entwickelt, die ein schnelles
Herstellen von wässrigen Komplexlösungen erlaubt. Diese Methode, auch als
Membranfiltermethode bezeichnet, eignet sich für flüssige hydrophobe Verbindungen: Zu
der wässrigen Cyclodextrinlösung gibt man die Gastverbindung und drückt diese Emulsion
oder phasenseparierte Lösung über eine Spritze durch einen Spritzenvorsatzmembranfilter
(Porendurchmesser 0.45 µm). Der Membranfilter bewirkt dazu, dass die aufgebrachten
Scherkräfte eine feine Verteilung der hydrophoben Tröpfchen bewirken und somit eine
große Gesamtoberfläche schaffen, die eine rasche Komplexierung ermöglicht. Diesen
Vorgang wiederholt man so lange, bis die erhaltene Lösung vollständig klar ist. Auf diese
Weise wurden im Rahmen dieser Arbeit innerhalb weniger Sekunden EDT-, Pyrrol-, MMA-
und Styrol- Cyclodextrin-Komplexe für die NMR-Spektroskopie präpariert. Natürlich muss
dabei geprüft werden, ob es sich bei der klaren Lösung auch nicht um eine Mikroemulsion
(Nachweis z.B. über Lichtstreuung) handelt. Dies lässt sich aber bei Kenntnis der
entsprechenden Komplexbildungskonstanten vermeiden. Beim Einsatz entsprechend
dimensionierter Membranen und Pumpen ist ein "upscaling" auf industriellen Maßstab
möglich.
Die Komplexierungszeiten lassen sich auch drastisch verkürzen, wenn man die flüssige oder
feste Gastverbindung zur wässrigen Cyclodextrinlösung gibt und diese Mischung mit
Ultraschall behandelt. Diese Methode, die eine feinste Zerteilung der "Öltröpfchen"
bewirkt, kann sowohl zur Herstellung von kaum wasserlöslichen Cyclodextrin-Komplexen
bei Einsatz nativer Cyclodextrine dienen als auch zur Herstellung von sehr gut
wasserlöslichen CD-Komplexen bei Anwendung z.B. methylierter oder hydroxypropylierter
CD´s. EDT bildet z.B. mit nativem β-CD einen kaum wasserlöslichen Komplex. Bei
Zugabe von EDT zu einer gesättigten wässrigen Lösung von β-CD (c = 1,8 g/l) und
ständigem Rühren fällt der EDT/β-CD-Komplex innerhalb von ca. 30 Minuten aus. Bei
Einsatz von Ultraschall dagegen fällt der entstandene Komplex bereits nach wenigen
Sekunden in quantitativer Ausbeute aus.