Untersuchung von Cyclodextrinkomplexen - OPUS - Universität ...

106 Ergebnisse und Diskussion
5.3 Computerchemische Untersuchungen
Ziel der im Folgenden beschriebenen Versuche war es, mit Hilfe von computerchemischen
Verfahren plausible Strukturen für Komplexe aus β-Cyclodextrin und den Modellsubstanzen
unter der Annahme einer Komplexstöchiometrie von 1:1 zu generieren und diese zu
bewerten - auch im Kontext zu den Ergebnissen der praktischen Versuche.
5.3.1 Generierung verschiedener Konformationen des β-Cyclodextrins
Um mögliche Komplexstrukturen für die gewählten Gastmoleküle zu erhalten, sollten die
Arzneistoffmoleküle mit dem Programm Autodock 3.0 [112] in der Kavität von β-Cyclodextrin
platziert werden.
Bei solchen Versuchen mit Cyclodextrinen gilt es, vorab einige strukturelle Besonderheiten
dieser Moleküle in den Versuchsansatz mit einzubeziehen. Um der Flexibilität (s. Kap. 2.1.4)
und dem möglichen Auftreten eines induced-fit (s. Kap. 2.3.4) Rechnung zu tragen, sollte
nicht nur eine Struktur des β-Cyclodextrins als Rezeptor für die Dockingversuche verwendet
werden, sondern ein Set von zehn verschiedenen aus einer Kristallstruktur [167] der
Cambrigde Structural Database [166] generierten Konformere. Diese sollten die ringförmige
Anordnung der Glucoseeinheiten weitestgehend beibehalten, sich aber trotzdem hinsichtlich
ihrer Molekülgestalt in gewissem Maß unterscheiden. Die Gruppe aus starren
Einzelstrukturen sollte zusammen die Flexibilität des β-Cyclodextrins in wässriger Lösung
widerspiegeln. Natürlich ist eine so geringe Zahl an Strukturen nicht in der Lage, die
Bandbreite an denkbaren Konformationen darzustellen. Allerdings ist es auch nahezu
unmöglich, in angemessener Zeit alle denkbaren Strukturen für Moleküle mit derart vielen
Bindungen zu generieren und zu berücksichtigen [181].
Die Erstellung der weiteren Konformere sollte mittels einer MD Simulation in einer
Wasserbox geschehen, um die Verhältnisse in Lösung möglichst gut mit einzubeziehen. Die
Simulation wurde bei 600 K durchgeführt, um dem System die nötige Energie zu geben, in
kürzerer Zeit möglichst viele verschiedene
Konformationen einnehmen zu können [182]. Es
hatte sich nämlich gezeigt, dass sich bei 300 K
neue Konformationen nur sehr langsam
einstellten und diese sich strukturell kaum
unterschieden.
Um die erhaltenen Strukturen bewerten zu
können, wurden die Torsionswinkel Φ (H1-C1-
O4’-C4’) und Ψ (C1-O4’-C4’-H4’) [33] als
Abb. 5.30: Die Torsionswinkel Φ und ψ an einer
Kriterium für die Asymmetrie gewählt. Zusammen glycosidischen Bindung des β-Cyclodextrin, nach [33]