Получение клатрата β-циклодекстрина с йодом

Циклодекстрины – представители класса макроциклических олигосахаридов. Являются природными, получают их с помощью штаммов Bacillus sp. При этом происходит изомеризация крахмала. Так как полученные циклодекстрины имеют форму тора, то в эту полость возможно встраивание различных молекул. В настоящее время циклодекстрины активно используются в системах доставки лекарств, в пищевой промышленности как в качестве пищевых добавок так и альтернативных способов доставки йода, также при изучении клатратообразования, учёными рассматриваются возможности использования циклодекстринов для нейтрализации последствий атомных аварий. В связи с этим актуальным становится разработка методов получения клатратов.

Циклодекстрины (ЦД) представляют собой природные макроциклические соединения углеводной природы, растворяющиеся в воде. Циклодекстрины являются кольцевыми молекулами, но благодаря отсутствию свободного вращения на уровне связей между глюкопиранозными фрагментами они имеют форму не цилиндра, а усеченного конуса [1]. Благодаря своей торроидальной структуре с гидрофобной полостью они способны образовывать комплексы включения типа «хозяин-гость». В результате чего могут изменяться физико-химические свойства гостей. «Наблюдается увеличение растворимости в воде неполярных соединений, повышение стабильности к воздействию внешних факторов, устранение нежелательных эффектов и т.п.» [5].

Особый интерес для экспериментов представляет собой β-циклодекстрин так как он обладает наиболее выраженными комплексообразующими свойствами среди циклодекстринов. Также он уже используется в пищевой промышленности в качестве пищевой добавки-эмульгатора с маркировкой E459. Это значительно бы облегчило вывод успешных комплексов на рынок. Добавка E459 применяется для улучшения растворимости в воде веществ с низкой растворимостью, а также преобразования в сухую форму изначально жидких веществ.

В настоящей работе комплексообразование проводили с йодом. На рынке уже присутствуют препараты которые представляют собой клатраты йода с β-циклодекстрином («препарат “Mena-Gargle”, применяется для дезинфекции горла, представляет из себя раствор» [6]).

Рисунок 1. Структура молекулы β-циклодекстрина

Целью работы явилось изучение и совершенствование методики комплексообразования (образования клатрата между йодом и β-циклодекстрином как модели). Комплексообразование между циклодекстринами и йодом ранее изучалось. «При добавлении комплекса в питательную среду наблюдалось бактериостатическое влияние на культуру Aspergillus niger» [3].

Материалы и методы. Материалом для исследования был β-циклодекстрин (0,5 гр.). В работе использовались КI (76,667 мг.), I₂ (50 мг.).

Для получения комплекса 76,667 мг. KI и 50 мг. I₂ растворяли в 8,333 см³ воды и по каплям вносили в коническую колбу, где находился раствор 0,5 г. ß циклодекстрина в 13,333 см­³ воды ( для полного растворения В-циклодекстрина в воде было принято решение поместить раствор на водяную баню). После чего конечную колбу запечатали парафином и мешали на протяжении 3-х часов с помощью магнитной мешалки, а потом держали 12 часов на ледяной бане для полного инкапсулирования йода. После этого коричневый осадок высушили путём вакуумной фильтрации. Затем осадок промыли дистиллированной водой (333,333 см³) и раствором KI (1,2 мМ, 33,33 см³) соответственно. «Конечный продукт необходимо высушить при 45⁰С на протяжении 24 часов в эксикаторе в сушильном шкафе» [4].

Результаты. В результате проведения опыта был получен клатрат β-циклодекстрина с йодом массой 0,3 г.

Рисунок 2. Β-циклодекстрин (слева) и клатрат Β-циклодекстрина с йодом (справа)

На рисунке 3 представлены спектры поглащения клатрата β-циклодекстрина с йодом, спектры KI – I_2­­­ и Β-циклодекстрина.

Рисунок 4. Спектры поглощения

Вывод. Проведенные исследования дают предпосылки к дальнейшему более глубокому изучению биологической активности у полученных конъюгатов и отражают начальный апробационный этап их исследования.