Untersuchung von Cyclodextrinkomplexen - OPUS - Universität ...

12 Theorie und Stand der Forschung
umgebende Medium mit seinen Eigenschaften, wie pH-Wert und Zusammensetzung, oder
durch die vorherrschende Temperatur mitbestimmt [51,52].
Im System spielen neben der Komplexbildung noch weitere Gleichgewichte eine Rolle:
Abb. 2.6: Gleichgewichte im Wirt-Gast-System zwischen Gastmolekül (G) und Cyclodextrin (CD),
nach [52,53]
Man verbindet die Bildung von Cyclodextrinkomplexen zwar in erster Linie mit einer
Löslichkeitssteigerung des Gastes in Wasser, es kann aber auch das genaue Gegenteil
eintreten. Gerade Komplexe mit natürlichen Cyclodextrinen zeichnen sich unter Umständen
durch eine extrem niedrige Wasserlöslichkeit aus [54].
2.3.2.2 Zusammensetzung und Stöchiometrie der gebildeten Komplexe
Im einfachsten Fall bildet ein Cyclodextrinmolekül einen Komplex mit genau einem
Gastmolekül. Dieser Fall tritt zwar sehr häufig auf, in Abhängigkeit von der Größe des
Gastmoleküls kann diese Komplexstöchiometrie allerdings variieren [8]. Die Anzahl der an
der Komplexbildung beteiligten Moleküle wird auch als die Ordnung bezüglich einer
Komponente bezeichnet. Ein Cyclodextrinmolekül kann als Wirt für mehrere kleine
Gastmoleküle dienen, während größere Gäste auch mit zwei oder noch mehr
Cyclodextrinmolekülen in Wechselwirkung treten können. Darüber hinaus sind auch
Komplexstrukturen höherer Ordnung bezüglich des Gastes und des Wirtes zugleich bekannt.
Die allgemeine Formulierung der Komplexzusammensetzung lautet SmLn, wobei hier S
(Substrat) für das Gastmolekül und L (Ligand) für das Cyclodextrinmolekül steht. Daneben ist
die Angabe in der Form [Wirt:Gast] gebräuchlich [55].
In der Literatur ist eine große Anzahl von ganz verschiedenen Komplexstöchiometrien zu
finden. Das große Spironolactonmolekül bildet zum Beispiel feste Komplexe mit drei
β-Cyclodextrinmolekülen (3:1 Cyclodextrin:Spironolacton) [56], während in γ-Cyclodextrin
zwei oder sogar vier Salicylsäuremoleküle eingelagert werden können [57].
Die Stöchiometrie in dem gebildeten Komplex zwischen einem Cyclodextrin und seinem
Gast wird von mehreren Faktoren bestimmt. Die Größenverhältnisse zwischen Wirt und Gast
und die Verteilung von polaren und apolaren Bereichen über das einzuschließende Molekül
sind zwar entscheidend. Aber auch das Medium und die vorliegenden Konzentrationen von
Cyclodextrin und Gast haben einen Einfluss [7].