【摘 要】
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芳香化合物不仅有特殊的香气,还具有抗菌和抗氧化等活性,但其易挥发、易氧化、水溶性差等缺点使其应用受限。环糊精具有外亲水,内疏水的空腔结构,可以封装活性物质以提高其溶解度和稳定性,保护其生物活性。本文采用β-环糊精（β-CD）包封了薄荷酮（Men）、百里酚（Thy）、4-萜烯醇（Ter）、γ-癸内酯（Dec）和枯茗醛（Cum）五种不同结构的C10芳香化合物,分析了芳香分子-β-CD包合物的结构、热稳
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芳香化合物不仅有特殊的香气,还具有抗菌和抗氧化等活性,但其易挥发、易氧化、水溶性差等缺点使其应用受限。环糊精具有外亲水,内疏水的空腔结构,可以封装活性物质以提高其溶解度和稳定性,保护其生物活性。本文采用β-环糊精（β-CD）包封了薄荷酮（Men）、百里酚（Thy）、4-萜烯醇（Ter）、γ-癸内酯（Dec）和枯茗醛（Cum）五种不同结构的C10芳香化合物,分析了芳香分子-β-CD包合物的结构、热稳定性和抗氧化性,并通过分子动力学模拟研究了β-CD对芳香分子的包合机理,包括包合物的构象变化、相互作用能、氢键和结合自由能等相关机理的研究。1、芳香分子在包合物中的包埋率分别为:Ter-β-CD（69.3%）、Men-β-CD（78.6%）、Thy-β-CD（86.6%）、Dec-β-CD（77.4%）、Cum-β-CD（73.8%）。XRD结果表明,β-CD和包合物都表现出典型的晶体特性,包合物中一些有关β-CD的衍射峰消失并有新的衍射峰形成。FTIR结果表明,芳香分子官能团的吸收振动在包合物中减弱或消失,β-CD的空腔对芳香分子的吸收振动有掩盖或抑制作用。~1H NMR结果表明,β-CD形成包合物后各质子的化学位移向高场移动,化学位移差H3＞H5＞H1、H2、H4。2、热稳定性分析结果表明,芳香分子在60～110℃有较大失重,包合物的失重主要发生在315～330℃,即芳香分子经β-CD包封后其热稳定性显著提高。自由基清除实验结果表明,包合物的自由基清除率比芳香分子高8.45%～17.72%,即芳香分子经β-CD包封后其抗氧化性得到提高。3、分子对接结果表明主客体的结合必须满足分子尺寸上相互匹配的原则以及不受空间位阻效应的限制,以主-客摩尔比为1:1对接得到了包合物的优势构象。构象分析表明芳香分子在β-CD腔中发生了键旋转和分子折叠,具有长烷基链和柔性骨架的芳香分子（Dec、Men和Ter）在空腔中的位置变化较大。4、包合物构象的均方根偏差增加了18.18%～54.55%,增加的部分来源于柔性芳香分子的贡献。包合物的回转半径减小了4.92%～6.56%,即包合物分子的结构相比于自由态β-CD更紧凑。芳香分子的加入使β-CD与水分子的相互作用减少,导致包合物的溶剂可及表面积减少了3.07%～5.73%。径向分布函数显示了在r=0.18 nm和0.93 nm处分布的水分子围成了β-CD的第一水化层,C6位-OH的水化特性强于C2和C3位-OH,包合物Dec-β-CD和Men-β-CD表现出相对较好的水化特性。5、包合物的分子内氢键数量增加,Men-β-CD有最多的分子内氢键数（6.24）;分子间氢键的数量远少于分子内氢键,Thy-β-CD有最多的分子间氢键数（0.91）;C6处的-OH形成了最多的分子间氢键,包括与水分子和芳香分子;分子间氢键O124-H125┅O158在整个模拟过程中存在的时间最长（14.15 ns）,大多数（85.71%）分子间氢键在模拟过程中存在的时间较短,是不稳定的氢键。6、包合物的相互作用能在-40.82～-26.39 k J/mol,在相互作用能的分解项中,范德华相互作用能大于库伦相互作用能,表明使芳香分子进入空腔的主要驱动力是范德华相互作用。芳香分子的溶剂化自由能为正值(ΔGsol＞0),即芳香分子在水中的溶剂化不是热力学自发的过程,芳香分子趋向于不溶,表现为疏水性。包合物的结合自由能分别为Cum-β-CD（-21.35 k J/mol）、Dec-β-CD（-17.69 k J/mol）、Men-β-CD（-13.96k J/mol）、Ter-β-CD（-18.59 k J/mol）、Thy-β-CD（-24.71 k J/mol）,结合自由能为负值(ΔGBind＜0),表明芳香分子与β-CD的包合反应是热力学自发的,芳香分子倾向于被装载入空腔中,以结合自由能的大小评价包合物的结合强度为Thy-β-CD＞Cum-β-CD＞Ter-β-CD＞Dec-β-CD＞Men-β-CD。
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