Σχηματισμός, κρυσταλλογραφική μελέτη και βιοδοκιμές του προϊόντος εγκλεισμού της φυτοορμόνης IBA (ινδλολο-3-βουτηρικό οξύ) σε β-κυκλοδεξτρίνη

Abstract

Στην παρούσα διατριβή μελετήθηκε ο εγκλεισμός του ΙΒΑ σε β-κυκλοδεξτρίνη με κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ. Το ΙΒΑ θεωρείται ως μία συνθετική αυξίνη, αν και τα τελευταία χρόνια αναγνωρίστηκε ως ένα φυσικό συστατικό των φυτών, και χρησιμοποιείται εκτενώς, για την επαγωγή της ριζοβολίας των μοσχευμάτων. Ο εγκλεισμός του ΙΒΑ σε κυκλοδεξτρίνες προσφέρει ευεργετικές μεταβολές στις φυσικοχημικές ιδιότητές του (αύξηση υδατοδιαλυτότητας και επομένως βιοδιαθεσιμότητας, προστασία, σταθερότητα, κ.λ.π.) καθώς και ελεγχόμενη απελευθέρωση του μορίου. Για τους λόγους αυτούς παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον η μελέτη του προϊόντος εγκλεισμού του ΙΒΑ σε β-κυκλοδεξτρίνη, η οποία έχει το χαμηλότερο κόστος ώστε το προϊόν να μπορεί να αναπτυχθεί και να εφαρμοσθεί ευρέως στη γεωπονία. Κατά την πειραματική διαδικασία οι βέλτιστοι κρύσταλλοι για την συλλογή δεδομένων ακτίνων Χ ήταν εκείνοι, που δημιουργήθηκαν από το δείγμα β-κυκλοδεξτρίνης/ΙΒΑ, με στοιχειομετρική αναλογία 1.5/1. Η κρυσταλλική δομή, που διαμορφώθηκε, αποτελείτο από διμερή με μοριακή αναλογία β-κυκλοδεξτρίνη/ΙΒΑ 2/1. Η συμμετρία ομάδας χώρου ήταν C 2, ενώ οι διαστάσεις της μοναδιαίας κυψελίδας ήταν a= 19.235(5) Ǻ, b= 24.561(3) Ǻ, c= 16.023Ǻ(19). Δύο μόρια β-κυκλοδεξτρίνης, με προσανατολισμό κεφαλής-κεφαλής (head-to-head), συνδέονται με δεσμούς υδρογόνου μεταξύ τους, κατά μήκος του άξονα b και σχηματίζουν διμερές. Τα διμερή, που διευθετούνται κατά μήκος των αξόνων a και b, σχηματίζουν στρώσεις κατά τον άξονα c, ακολουθώντας διάταξη τύπου καναλιού. Ένα μόριο ΙΒΑ εγκλείεται στην υδροφοβική κοιλότητα του διμερούς της β-κυκλοδεξτρίνης, σχηματίζοντας σύμπλοκο και στατιστικά μπορεί να βρεθεί σε δύο θέσεις, κατά μήκος του άξονα b. Η θέση του ινδολικού δακτυλίου του ΙΒΑ μέσα στην κοιλότητα της β-κυκλοδεξτρίνης δεν επιτρέπει τον εγκλεισμό και άλλου μορίου ΙΒΑ στο συμμετρικό του ξενιστή. Παρατηρείται, επίσης, ένα μόριο νερού εγκλεισμένο στην κοιλότητα που σχηματίζει το διμερές. Το μόριο, αυτό, του νερού βρίσκεται αποδιατεταγμένο σε δύο θέσεις, σε μία από τις οποίες δεσμεύεται με δεσμό υδρογόνου με το άτομο του αζώτου του ινδολίου του ξενιζομένου μορίου.

The structure of the indole-3-butyric acid (IBA) inclusion compound in β-cyclodextrin (β-CD) has been investigated by X-ray crystallography. ΙΒΑ is used extensively as a synthetic auxin for the induction of root formation (including the rooting of cuttings). The last few years, only, was it identified as a natural constituent of plants. The inclusion of IBA in β-CD offers many beneficial modifications in its physicochemical properties and a controlled release. Crystallization has been achieved using a β-CD/ ΙΒΑ 2:1 molar ratio. The formed β-CD/ΙΒΑ inclusion complex crystallizes in the C2 space group with unit cell dimensions a = 19.235(5) Å, b = 24.561 (3) Å, c = 16.023(19) Å. Two β-CD molecules, related by the b axis form head-to-head dimers each containing one guest molecule. The dimers, translated along a and b axes, form layers, stacking along the c axis according to Channel packing mode. One guest molecule is included inside the β-CD dimeric cavity, statistically distributed over two positions related by the b axis. The location of the guest’s indole moiety of IBA close to the intradimer region inside the β-CD cavity does not allow the inclusion of two IBA molecules, because of short contacts between the symmetry related guests (0.335 Å). The fact that only one of the two monomers in the dimer is hosting a guest is confirmed by the presence of one molecule of water, disordered in two positions inside the dimeric cavity.