環(huán)糊精毛細管整體柱手性分離機理的量化計算研究

環(huán)糊精毛細管整體柱手性分離機理的量化計算研究【摘要】目的：手性藥物是在分子結(jié)構(gòu)中存在手性因素的藥物分子，手性藥物分子的對映異構(gòu)體進入體內(nèi)將表現(xiàn)出不同的藥效、毒理性質(zhì)以及不同的代謝途徑。隨著對手性藥物研究的不斷深入，各個國家藥物監(jiān)督管理部門也對檢測、分離技術(shù)提出了更高的要求。高效、高普適性的手性藥物拆分技術(shù)的開發(fā)一直是科學(xué)研究的熱點。環(huán)糊精是一類多手性中心、應(yīng)用廣泛的手性固定相，具有巨大的應(yīng)用前景。鄧渺朵等人提出的“一鍋法”制備了一系列環(huán)糊精及其衍生物修飾的毛細管電色譜整體柱，包括β-CD、α-CD、γ-CD、HP-β-CD以及HP-γ-CD整體柱，得到的新型手性固定相對分離抗膽堿類藥物取得了不錯的實驗結(jié)果，但其分離機理尚不明確，因此限制了進一步的研究速度。本論文擬用量化計算的手段對手性藥物與整體柱固定相相互作用的結(jié)合模型進行分子模擬研究，從而在分子層面對拆分機理進行初步探究，為將來設(shè)計新的功能化固定相提供有益的借鑒。方法：（1）探究環(huán)糊精色譜手性固定相拆分機理，首先使用Guassview程序搭建固定相β-CD、α-CD、γ-CD和待分離藥物托吡卡胺的分子立體結(jié)構(gòu)。（2）采用半經(jīng)驗法PM6D3對其單體及包合物結(jié)構(gòu)進行幾何優(yōu)化，獲得固定相與藥物分子對映體相互作用的基本模型，并得到結(jié)合過程的相關(guān)熱力學(xué)數(shù)據(jù)。（3）通過分析結(jié)合熱力學(xué)數(shù)據(jù)、分子結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)等與文獻實驗結(jié)果對照分析，初步解釋手性分離的作用機制。結(jié)果：α、β、γ三種環(huán)糊精衍生物中，β-CD固定相與托吡卡胺對映異構(gòu)體的結(jié)合能差異最大，而α-CD固定相與該對映異構(gòu)體的結(jié)合能幾乎沒有差別。結(jié)論：這與實驗得到的β-CD固定相具有最佳分離效果結(jié)果相一致，其原因可能源于β-CD的空腔與托吡卡胺的尺寸最為匹配。【關(guān)鍵詞】環(huán)糊精類衍生物；手性拆分機制；手性藥物；量化計算化學(xué)QuantitativeCalculationofChiralSeparationMechanismofCyclodextrinCapillaryMonolith[Abstract]Objective:Chiraldrugsaredrugmoleculeswithchiralfactorsinthemolecularstructure.Theenantiomerofchiraldrugmoleculesenteringthebodywillshowdifferentefficacy,toxicologicalpropertiesanddifferentmetabolicpathways.Withthecontinuousdeepeningofresearchonchiraldrugs,drugregulatoryauthoritiesinvariouscountrieshavealsoputforwardhigherrequirementsfordetectionandseparationtechnologies.Thedevelopmentofefficientanduniversallyapplicablechiraldrugresolutiontechnologieshasalwaysbeenahottopicinscientificresearch.Cyclodextrinisakindofchiralstationaryphasewithmultichiralcentersandwideapplications,whichhasgreatapplicationprospects.Aseriesofcyclodextrinanditsderivativesmodifiedmonolithiccapillaryelectrochromatographycolumnswerepreparedbythe"onepotmethod"proposedbyDengMiaodouetal.,includingβ-CD、α-CD、γ-CD、HP-β-CDandHP-γ-CD.ThenewchiralstationaryphaseobtainedbyCDmonolithiccolumnhasachievedgoodexperimentalresultsintheseparationofanticholinergicdrugs,butitsseparationmechanismisstillunclear,whichlimitsfurtherresearchspeed.Thispaperintendstoconductmolecularsimulationresearchontheinteractionmodelbetweenchiraldrugsandmonolithiccolumnstationaryphasesusingquantitativecalculations,inordertopreliminarilyexploretheresolutionmechanismatthemolecularlevelandprovideusefulreferencefordesigningnewfunctionalizedstationaryphasesinthefuture.Methods:(1)Toexploretheseparationmechanismofcyclodextrinchromatographicchiralstationaryphase,usetheGuassviewprogramtobuildthemolecularstereostructureofβ-CD、α-CD、γ-CDstationaryphaseandtopicamidefirstly.(2)ThesemiempiricalmethodPM6D3wasusedtooptimizethegeometricstructureofitsmonomerandinclusioncomplex,toobtainthebasicmodeloftheinteractionbetweenthestationaryphaseandthedrugmoleculeenantiomer,andtoobtaintherelevantthermodynamicdataofthebindingprocess.(3)Themechanismofchiralseparationispreliminarilyexplainedbyanalyzingthethermodynamicdata,molecularstructuregeometricparametersandtheexperimentalresultsintheliterature.Result:Amongthethreecyclodextrinderivatives,thebindingenergydifferencebetweenβ-CDstationaryphaseandtopicamideenantiomeristhelargest,whilethebindingenergyoftheα-CDstationaryphaseandtheenantiomerisalmostthesame.Conclusion:Thisisconsistentwiththeexperimentalresultsβ-CDstationaryphasehasthebestseparationeffect,whichmaybeduetothecavityofβ-CDmatchesthesizeoftopicamidebest.[keywords]CyclodextrinderivativesChiralresolutionmechanismChiraldrugsQuantitativecomputationalchemistry

目錄 1前言 [15]。半經(jīng)驗法經(jīng)過長期發(fā)展，從早期的CNDO，INDO發(fā)展到AM1和PM3，再到目前主流的AM3和PM6，PM7等方法，計算精度也獲得了長足的進步，目前對于處理大分子體系，當經(jīng)驗參數(shù)選取合適的時候，已經(jīng)可以得到相當精確的結(jié)果?？紤]到我們研究對象的分子體系的大小，從頭計算法和DFT方法雖然具有計算精度的優(yōu)勢，但計算量很大，耗時很高。綜合考慮計算成本與精度需求，我們認為半經(jīng)驗法是最具可行性的方案。PM6是目前主流的半經(jīng)驗計算方法之一，它對有機體系的計算已經(jīng)得到了充分的考驗，被認為是比較可靠的計算方法，PM6方法對弱相互作用的描述往往不夠精確，2004年Grimme小組提出一系列色散校正方法以來，使得傳統(tǒng)的半經(jīng)驗方法在計算分子間弱作用方面的缺陷得到了很大的彌補。考慮到我們的研究體系主要為環(huán)糊精與藥物分子的分子間作用力，我們采用了結(jié)合了D3色散校正方法的PM6D3方法來進行計算。2.3量化計算的步驟2.3.1三種環(huán)糊精固定相片段的建模圖2-1文獻中的整體柱中環(huán)糊精固定相文獻中的整體柱中環(huán)糊精固定相如上圖所示，其為一個高分子鏈連接而成的巨大分子，考慮到現(xiàn)有計算服務(wù)器的計算能力，必須對其進行截斷才有可行性。根據(jù)主客體識別的化學(xué)原理，我們認為環(huán)糊精空腔以及磺酸基團是可能與藥物分子發(fā)生結(jié)合的主要位點。因此，我們截取了紅框所示片段作為模擬環(huán)糊精固定相的代表性片段，分別搭建了相應(yīng)的α、β、γ環(huán)糊精衍生物分子模型。同時，我們在文獻中的實驗結(jié)果中觀察到，托吡卡胺在三種環(huán)糊精固定相的手性分離效果上具有顯著的差異，因此我們選擇托吡卡胺（如圖2-2所示）與環(huán)糊精的結(jié)合模型作為本項目的研究對象。圖2-2托吡卡胺2.3.2分子結(jié)構(gòu)優(yōu)化分子結(jié)構(gòu)的變化通常會導(dǎo)致分子能量和其他性質(zhì)的改變，一個分子體系隨結(jié)構(gòu)的改變而發(fā)生能量改變的路徑是由勢能面來確定的。幾何優(yōu)化就是在勢能面上試圖找到能量最低點從而預(yù)測出分子的平衡幾何構(gòu)型。結(jié)構(gòu)優(yōu)化即是優(yōu)化到分子能量最低構(gòu)象，能量最低構(gòu)象能代表該分子在常態(tài)下的性質(zhì)與狀態(tài)，是大部分分子所處的狀態(tài)，最具有代表性，因此，研究該構(gòu)象的性質(zhì)最能代表分子的性質(zhì)。我們首先要進行的研究內(nèi)容便是通過幾何優(yōu)化，獲得環(huán)糊精固定相片段與藥物分子的最低能量構(gòu)象，再優(yōu)化得到二者復(fù)合物的最低能量構(gòu)象。進而計算三者的熱力學(xué)數(shù)據(jù)，并通過以下公式來計算獲得結(jié)合自由能和焓的數(shù)據(jù)：G(H3結(jié)果與討論3.1結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的單體3.1.1三種環(huán)糊精衍生物環(huán)糊精衍生物經(jīng)過結(jié)構(gòu)優(yōu)化后，如圖3-1，3-2，3-3所示，三種環(huán)糊精衍生物呈上窄下寬的兩端開口、中間空心的筒狀立體結(jié)構(gòu)，C6羥基上衍生出來的含有磺酸基團的長鏈傾向于折疊的構(gòu)象，像蓋子一樣將開口窄的一端遮擋起來，以方便磺酸基團與環(huán)糊精袋口上的羥基通過氫鍵進行結(jié)合。這種優(yōu)勢構(gòu)象使環(huán)糊精衍生物呈現(xiàn)為只有一端開口的碗狀結(jié)構(gòu)。我們可以直觀地從圖中看出來，α-CD的空腔開口最小，β-CD次之，γ-CD的空腔開口最大，如表3-1所示。圖3-1α-CD圖3-2β-CD圖3-3γ-CD表3-1三種環(huán)糊精衍生物空腔開口最寬處兩原子之間的距離環(huán)糊精衍生物種類空腔開口最寬處兩原子之間的距離AC14.7BC15.6GC15.93.1.2R（S）-托吡卡胺如圖3-4、3-5所示，一對手性對映體在進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化后，它們的絕對構(gòu)型不同，但其能量保持一致，說明了對映異構(gòu)體的物理性質(zhì)是相同的。圖3-4R-托吡卡胺圖3-5S-托吡卡胺3.2復(fù)合物構(gòu)型及結(jié)合能的計算托吡卡胺為堿性藥物，含有苯環(huán)和吡啶環(huán)，這兩種結(jié)構(gòu)均為可能發(fā)生相互作用的結(jié)合方式，故托吡卡胺和每一個環(huán)糊精衍生物都有三種結(jié)合方式，第一種方式為苯環(huán)包合進入空腔內(nèi)，第二種方式為吡啶環(huán)包合進入空腔內(nèi)，第三種方式為不進入空腔，與環(huán)糊精衍生物在外部結(jié)合。將上述三種環(huán)糊精衍生物與托吡卡胺分別結(jié)合，再通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化獲得了三種環(huán)糊精衍生物與托吡卡胺形成復(fù)合物的穩(wěn)定空間結(jié)構(gòu)。α-CD，β-CD，γ-CD與托吡卡胺R構(gòu)型和S構(gòu)型結(jié)合形成的構(gòu)型如下圖3-6所示α-CD與托吡卡胺S構(gòu)型和R構(gòu)型結(jié)合的結(jié)合自由能和結(jié)合焓見表3-1β-CD與托吡卡胺S構(gòu)型和R構(gòu)型結(jié)合的結(jié)合自由能和結(jié)合焓見表3-2γ-CD與托吡卡胺S構(gòu)型和R構(gòu)型結(jié)合的結(jié)合自由能和結(jié)合焓見表3-3環(huán)糊精衍生物與托吡卡胺結(jié)合的所有復(fù)合物的結(jié)合自由能如圖3-7所示三種環(huán)糊精衍生物以第一種結(jié)合方式與托吡卡胺S構(gòu)型和R構(gòu)型結(jié)合的自由能差和結(jié)合焓差見表3-4三種環(huán)糊精衍生物以第二種結(jié)合方式與托吡卡胺S構(gòu)型和R構(gòu)型結(jié)合的自由能差和結(jié)合焓差見表3-5三種環(huán)糊精衍生物以第三種結(jié)合方式與托吡卡胺S構(gòu)型和R構(gòu)型結(jié)合的自由能差和結(jié)合焓差見表3-6三種環(huán)糊精衍生物以三種方式與托吡卡胺S構(gòu)型和R構(gòu)型結(jié)合的自由能差如圖3-8所示AC-R-tropicamide-1AC-S-tropicamide-1AC-R-tropicamide-2AC-S-tropicamide-2AC-R-tropicamide-3AC-S-tropicamide-3BC-R-Tropicamide-1BC-S-Tropicamide-1BC-R-Tropicamide-2BC-S-Tropicamide-2BC-R-Tropicamide-3BC-S-Tropicamide-3GC-R-Tropicamide-1GC-S-Tropicamide-1GC-R-Tropicamide-2GC-S-Tropicamide-2GC-R-Tropicamide-3GC-S-Tropicamide-3圖3-6α-CD，β-CD，γ-CD與托吡卡胺R構(gòu)型和S構(gòu)型結(jié)合形成的構(gòu)型表3-1α-CD與托吡卡胺S構(gòu)型和R構(gòu)型結(jié)合的結(jié)合自由能和結(jié)合焓藥物G（結(jié)合自由能）H（結(jié)合焓）AC-R-Tropicamide-1-12.3-32.4AC-S-Tropicamide-1-12.5-32.6AC-R-Tropicamide-2-4.7-21.3AC-S-Tropicamide-2-4.3-22.7AC-R-Tropicamide-3-2.5-13.3AC-S-Tropicamide-3-2.7-13.7表3-2β-CD與托吡卡胺S構(gòu)型和R構(gòu)型結(jié)合的結(jié)合自由能和結(jié)合焓藥物G（結(jié)合自由能）H（結(jié)合焓）BC-R-Tropicamide-1-15.8-34.9BC-S-Tropicamide-1-14.5-33.8BC-R-Tropicamide-2-21.7-40.2BC-S-Tropicamide-2-17.1-35.8BC-R-Tropicamide-3-6.2-25.5BC-S-Tropicamide-3-5.5-24.9表3-3γ-CD與托吡卡胺S構(gòu)型和R構(gòu)型結(jié)合的結(jié)合自由能和結(jié)合焓藥物G（結(jié)合自由能）H（結(jié)合焓）GC-R-Tropicamide-1-10.9-30.8GC-S-Tropicamide-1-10.4-30.1GC-R-Tropicamide-2-14.8-37.0GC-S-Tropicamide-2-13.7-36.0GC-R-Tropicamide-3-2.9-27.5GC-S-Tropicamide-3-3.1-27.9圖3-7環(huán)糊精衍生物與托吡卡胺結(jié)合的所有復(fù)合物的結(jié)合自由能表3-4三種環(huán)糊精衍生物以第一種結(jié)合方式與托吡卡胺S構(gòu)型和R構(gòu)型結(jié)合的自由能差和結(jié)合焓差復(fù)合物ΔG（自由能差）ΔH（結(jié)合焓差）AC-0.2-0.1BC1.31.2GC0.60.7表3-5三種環(huán)糊精衍生物以第二種結(jié)合方式與托吡卡胺S構(gòu)型和R構(gòu)型結(jié)合的自由能差和結(jié)合焓差復(fù)合物ΔG（自由能差）ΔH（結(jié)合焓差）AC0.4-1.4BC4.64.4GC1.21.0表3-6三種環(huán)糊精衍生物以第三種結(jié)合方式與托吡卡胺S構(gòu)型和R構(gòu)型結(jié)合的自由能差和結(jié)合焓差復(fù)合物ΔG（自由能差）ΔH（結(jié)合焓差）AC-0.3-0.4BC0.70.5GC-0.1-0.4圖3-8三種環(huán)糊精衍生物以三種方式與托吡卡胺S構(gòu)型和R構(gòu)型結(jié)合的自由能差首先，我們可以看到，所有的結(jié)合焓都比結(jié)合自由能要更負，這是由于單個分子形成復(fù)合物是一個顯著的熵減過程，結(jié)合過程主要由焓來驅(qū)動。進一步觀察不同環(huán)糊精與藥物分子的結(jié)合自由能數(shù)據(jù)，所示結(jié)果，我們可以看到對于三種環(huán)糊精衍生物，在環(huán)糊精腔內(nèi)結(jié)合（AC-R-1,2AC-S-1,2BC-R-1,2BC-S-1,2GC-R-1,2GC-S-1,2）的方式都明顯優(yōu)于腔外結(jié)合（AC-R-3,AC-S-3,BC-R-3,BC-S-3,GC-R-3,GC-S-3），即便是以苯環(huán)進行腔內(nèi)的第一種結(jié)合模式，雖然缺少了磺酸基團與吡啶的結(jié)合作用，其結(jié)合穩(wěn)定性依然高于環(huán)外通過磺酸與吡啶結(jié)合的第三種結(jié)合模式。以上結(jié)果表明，通過環(huán)糊精疏水空腔包合托吡卡胺分子產(chǎn)生的結(jié)合作用在二者結(jié)合過程中具有主導(dǎo)地位。接下來，我們對三種環(huán)糊精與托吡卡胺結(jié)合的異同點進行分析。通過上述圖表中數(shù)據(jù)，我們可以看到，對β-CD和γ-CD來說，最穩(wěn)定的結(jié)合方式都是第二種，在這種結(jié)合方式中，吡啶環(huán)優(yōu)先進入腔內(nèi)并穿過整個環(huán)糊精空腔，與另一端的磺酸基側(cè)鏈進行結(jié)合。這種結(jié)合模式兼具了環(huán)糊精疏水空腔對藥物的包合作用與磺酸-吡啶的結(jié)合作用，從而釋放出最多的結(jié)合能，成為最佳結(jié)合模式。但在α-CD衍生物中，我們發(fā)現(xiàn)在第二種結(jié)合方式中，由于α-CD的空腔太小，分子無法全部進入空腔，導(dǎo)致吡啶環(huán)無法與另一側(cè)袋口的磺酸基團發(fā)生作用，這使得第二種方式的結(jié)合效率大大降低，而采用更疏水的苯環(huán)進入空腔的第一種結(jié)合方式成為最佳。這一現(xiàn)象體現(xiàn)了環(huán)糊精在與藥物分子結(jié)合中的“擇型效應(yīng)”。該效應(yīng)也導(dǎo)致了α-CD與藥物分子的結(jié)合能力遠低于β-CD與γ-CD。而后二者中，又以β-CD的結(jié)合能力最強，其可能源于β-CD的空腔大小與托吡卡胺分子的尺寸更為“搭配”。進一步的，我們從結(jié)合能數(shù)據(jù)也能很好的解釋三種環(huán)糊精固定相對托吡卡胺對映異構(gòu)體的分離效果。首先，實驗使用的流動相為非手性試劑，因此R-與S-托吡卡胺與流動相的作用沒有差異。根據(jù)色譜分離原理，R-與S-托吡卡胺與手性固定相的結(jié)合能差異便成為了分離效率高低的決定性因素。從上述圖表數(shù)據(jù)可以看到，在各自的最穩(wěn)定結(jié)合方式中，β-CD的BC-R-Tropicamide-2與BC-S-Tropicamide-2的結(jié)合能差異最大（R，S的結(jié)合自由能差異為4.4kcal/mol），這意味著在β-CD中，R與S構(gòu)型的托吡卡胺與固定相的作用力差異最大。而γ-CD，GC-R-Tropicamide-2與GC-S-Tropicamide-2的結(jié)合能差異僅為1.2kcal/mol,對于α-CD，AC-R-Tropicamide-1與AC-S-Tropicamide-1則幾乎沒有差異（僅為0.2kcal/mol）。由此可以看到我們計算得到的結(jié)合能數(shù)據(jù)與實驗結(jié)果是相吻合的，見表3-7。表3-7托吡卡胺在三種環(huán)糊精衍生物固定相下的分離度藥物α-CDβ-CDγ-CD托吡卡胺02.850.643.3對復(fù)合物結(jié)合的微觀機制的初步解析為進一步獲得分離原理的微觀機制信息，我們對復(fù)合物結(jié)構(gòu)中的結(jié)合位點進行了總結(jié)。3.3.1α-CD與R（S）-托吡卡胺托吡卡胺與α-CD結(jié)合時，最佳結(jié)合方式是第一種。觀察圖3-6中AC-R-tropicamide-1與AC-S-tropicamide-1的結(jié)構(gòu)，此時托吡卡胺結(jié)構(gòu)中的苯環(huán)進入α-CD的空腔內(nèi)，由于藥物分子只有少部分進入手性空腔，因此缺乏非常有力的結(jié)合位點，導(dǎo)致AC-R-tropicamide-1和AC-S-tropicamide-1的結(jié)合能差和結(jié)合焓差較小。3.3.2β-CD與R（S）-托吡卡胺托吡卡胺與β-CD結(jié)合時，最佳結(jié)合方式是第二種。觀察圖3-6中BC-R-tropicamide-2與BC-S-tropicamide-2的結(jié)構(gòu)，此時托吡卡胺結(jié)構(gòu)中的吡啶環(huán)進入β-CD的空腔內(nèi)，此時藥物分子大部分進入手性空腔中，因此產(chǎn)生了多個結(jié)合位點，如托吡卡胺分子上羥基與袋底羥基的氫鍵作用，以及吡啶環(huán)與袋口磺酸基的作用等。同時由于空腔與分子尺寸較為吻合，限制了藥物分子自由運動導(dǎo)致的構(gòu)象變化，使得托吡卡胺的R，S對映異構(gòu)體與環(huán)糊精手性空腔結(jié)合時，二者結(jié)合位點的強度有較明顯差異。如底物分子中羥基氧與袋底羥基產(chǎn)生結(jié)合作用時，其R-、S-托吡卡胺與袋底羥基形成的氫鍵鍵長分別為1.748?，1.803?，此鍵長差異說明前者是比后者明顯更強的氫鍵作用，如圖3-9所示。除氫鍵外，以第二種結(jié)合方式結(jié)合時，還有一個重要的作用力，為托吡卡胺吡啶環(huán)上的N和磺酸基團上的H的作用力，如圖3-10所示，PyrN—H-SO2R距離R-、S-分別為2.210?，2.345?。這個結(jié)合作用上，R構(gòu)型藥物分子也明顯的優(yōu)于S構(gòu)型分子。這些結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)與我們計算得到的結(jié)合能差異也是相互吻合的。圖3-9β-CD與R（S）-托吡卡胺氫鍵作用鍵長圖3-10β-CD與R（S）-托吡卡胺N-H鍵長圖3-11β-CD與R（S）-托吡卡胺結(jié)合時磺酸基團中O-H鍵長3.3.3γ-CD與R（S）-托吡卡胺托吡卡胺與γ-CD結(jié)合時，最佳結(jié)合方式是第二種。觀察圖3-6中GC-R-tropicamide-2與GC-S-tropicamide-2的結(jié)構(gòu)，此時托吡卡胺整個分子都進入了環(huán)糊精手性空腔內(nèi)，同樣的，藥物分子中的羥基可以袋底羥基發(fā)生氫鍵作用，其鍵長R-、S-分別為1.823?，1.961?，此處的氫鍵作用還具有較明顯的差異，但R，S構(gòu)型藥物分子的吡啶環(huán)與袋口磺酸基的作用則差異很小，其PyrN—H-SO2R距離R-、S-分別為1.787?與1.779?。其原因可能在于γ-CD的空腔太大，因此R，S構(gòu)型藥物分子可以自由的調(diào)整分子構(gòu)象，從而使得二者吡啶環(huán)都可盡量接近磺酸基團，使得此處的結(jié)合失去差異性，最終導(dǎo)致對映異構(gòu)體與固定相的結(jié)合能差異變小。同時，由于空腔過大，其疏水腔壁與藥物分子的結(jié)合不緊密，也使得即便有了更強的吡啶-磺酸作用，但γ-CD與分子的結(jié)合能力反而低于β-CD。圖3-12γ-CD與R（S）-托吡卡胺氫鍵作用鍵長圖3-13γ-CD與R（S）-托吡卡胺N-H作用鍵長圖3-14γ-CD與R（S）-托吡卡胺結(jié)合時磺酸基團中O-H鍵長4討論與結(jié)論4.1結(jié)果討論與結(jié)論通過上述理論計算，我們發(fā)現(xiàn)環(huán)糊精空腔大小與托吡卡胺分子尺寸的匹配程度是產(chǎn)生分離效果差異的重要原因。對于α-CD，由于其空腔太小，藥物分子無法充分進入環(huán)糊精手性空腔，從而使得其手性空腔幾乎無法發(fā)揮手性識別的作用。而對于γ-CD，其空腔太大，使得藥物的對映異構(gòu)體可以自由調(diào)整分子構(gòu)象，從而達到類似的結(jié)合效果，削弱了分子識別的能力。而β-CD的空腔大小則能夠較好的包合藥物分子，不僅達到了更好的結(jié)合能力，同時由于限制了藥物分子構(gòu)象的自由變化，使得托吡卡胺對映異構(gòu)體在于固定相作用時，二者在兩處結(jié)合位點（袋底羥基氫鍵作用及吡啶環(huán)-磺酸作用）上，產(chǎn)生了較大的差異性。這些結(jié)合位點的結(jié)構(gòu)差異性產(chǎn)生了結(jié)合能的差異，并最終導(dǎo)致了較好的分離效果。參考文獻AshishKumarPal;BirBahadur，Chirality