Δομική μελέτη με κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ του προϊόντος εγκλεισμού της βορνεόλης σε β-κυκλοδεξτρίνη

Abstract

Στη παρούσα διατριβή μελετήθηκε ο εγκλεισμός της βορνεόλης σε β- κυκλοδεξτρίνη με κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ. Η βορνεόλη αποτελεί ένα φυσικό προϊόν με σημαντικές ηρεμιστικές, αναισθητικές, αναλγητικές, αντι μικροβιακές και άλλες ιδιότητες. Με τον εγκλεισμός του μορίου της βορνεόλης σε β-κυκλοδεξτρίνη, δημιουργείται ένα προϊόν με διαφορετικές φυσικοχημικές ιδιότητες από αυτές που έχει η βορνεόλη, προσφέροντας επιπλέον την ελεγχόμενη απελευθέρωση της. Κατά την πειραματική διαδικασία οι βέλτιστοι κρύσταλλοι για τη συλλογή δεδομένων ακτίνων Χ ήταν εκείνοι που δημιουργήθηκαν από το δείγμα β-κυκλοδεξτρίνης/βορνεόλης, σε μοριακή αναλογία 1:2. Η συμμετρία ομάδας χώρου ήταν C 222, ενώ οι διαστάσεις της μοναδιαίας κυψελίδας ήταν a= 19.293 Ǻ, b= 24.063Ǻ, c= 32.873Ǻ.Στην ασύμμετρη μονάδα ένα μόριο της βορνεόλης έχει αριθμό κατάληψης 1 και τοποθοτείται στο υψός των πρωτοταγών υδροξυλίων, ενώ ένα άλλο μόριο έχει αριθμό κατάληψης 0,5 και τοποθετείται στο υψός των δευτεροταγών υδροξυλίων. Η κρυσταλλική δομή που διαμορφώθηκε αποτελούνταν από διμερή με στοιχειομετρία β-κυκλοδεξτρίνη/βορνεόλη, 2:3. Τα μόρια της β-κυκλοδεξτρίνης στο διμερές έχουν head-to-head προσανατολισμό, δύο μόρια βορνεόλης καταλαμβάνουν συγκεκριμένες “εξωτερικές” θέσεις στη περιοχή των πρωτοταγών υδροξυλίων, ενώ ένα “εσωτερικό” αποδιατεταγμένο μόριο βορνεόλης βρίσκεται στο ύψος των δευτεροταγών υδροξυλίων. Κατά τη κρυσταλλική μοριακή διευθέτηση τα διμερή διευθετούνται σε στρώσεις κατά μήκος στο κρυσταλλογραφικό άξονα c και παράλληλα στο επίπεδο ab της μοναδιαίας κυψελίδας.

The structure of the borneol inclusion compound in β-Cyclodextrin (β-CD) has been investigated by X-ray crystallography. Borneol is a natural product with important sedative, anesthetic, analgesic, antimicrobial and other properties. The inclusion of borneol in β-CD offers many beneficial modifications in its physicochemical properties and a controlled release. Crystallization has been achieved using a borneol:β-CD 2:1 molar ratio. The formed borneol/β-CD inclusion complex crystallizes in the C222 space group with unit cell dimensions a = 19.293 (2) Å, b = 24.063 (5) Å, c = 32.873 (6) Å. Its asymmetric unit contains one β-CD molecule hosting one and a 'half' borneol molecules. The one borneol molecule with an occupation factor ( o.f ) equal to 1 lays at the site of the primary hydroxyls and the other with o.f. = 0.5 is accommodated at the site of the secondary hydroxyls. The crystallographic symmetry reveals the formation of a head-tohead dimer with two borneol molecules laying at the 'external', primary hydroxyls regions and one borneol molecule disordered over two sites and encapsulated inside the dimeric cavity of the secondary hydroxyls. Therefore, the stoichiometry of the borneol/ β-CD complex in the crystalline state has been found 3:2. The dimers form layers on the ab plane and are packed according to the intermediate mode along the c-axis.