三、包合的机理和方法
环糊精（主体）最重要性能之一，是可与客体分子形成包合物，这种超分子结构的产生是由于若干个不同物的分子通过非共价键相互形成新的聚集体。对环糊精来说具有广泛的客体，如有机分子、无机离子、络合物，甚至稀有气体。在溶液中形成这类超分子时，主体分子会与溶剂分子竞争客体分子，这就要求主、客体分子之间有选择性地相互作用，如范德华力、氢键、亲水/疏水性以及某些基团或局部的电荷和空间等共同决定的选择性分子间的力，或称谓分子识别性能。环糊精的结合位在空间呈同一方向排列的，而客体分子的结合位是非同向性的。所以形成包合物，主客体分子的结合必须空间上是互补。而主体的空腔尺寸和形状保持不变是包合物一个突出的特征。
（一）包合物的类型
如果客体分子的整体或部分处于环糊精的空腔中，则属于包合物（Inclusion Compounds），如果客体分子躺在环糊精空腔某一端则属缔合物（Association Compounds），如图2(19)所示.图2中（a）表示主、客体分子1：1完全包合，如苯分子被β-环糊精包合；（b）表示部分包合，如偶氮染料分子的偶氮基（-N=N-）被α-或β-环糊精包合；（c）表示端基部分包合，如萘红分子用α-环糊精包合只能形成这种包合；（d）是2个γ-环糊精分子包合单一的C60富勒烯分子的是2：1包合物实例之一；（e）（f）分别表示1：2包合物及桥连型2：2主客体包合物；而（g）表示一种缔合物，如多极性基的大环化合物，诸如冠醚、氮杂冠醚与环糊精容易形成缔合物。
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环糊精包合客体分子的比率一般为1：1、1：2等，但较大的客体分子可以有不同的包合部位其包合分子也可能是2：1、3：1等情况。
（二）包合物的稳定性
在溶液中环糊精（CD）和客体分子（G）以及其形成的包合物（CDm·Gn）之间，存在如下平衡反应(2)(20)：
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包合物平衡常数可以下式(1)表示：
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上式中：a、b是环糊精和客体分子的总浓度；
m，n是形成包合物的环糊精和客体的分子数；
X是CDmGn包合物浓度。
平衡常数Km：n（或称稳定常数）是描述溶液中环糊精包合物的稳定性指标，通常可用紫外光谱、X射线衍射法和核磁共振等方法测定。其中核磁共振能可直接观测主客体分子中各个原子的变化，因而对包合物的结构分析，主客体结合部位的推定，以及包合机理等方面的研究发挥巨大的作用。核磁共振氢谱对客体分子在环糊精的空腔中包合位置能提供最直接的证据。而客体分子在环糊精空腔中方位取向，可以用测定客体分子的核磁共振氢谱和碳谱，由包合前后的化学位移变化来推定。例如：α-环糊精与对硝基酚的包合结晶构，其主、客体分子的位置如图3所示。客体分子的疏水性硝基进入了主体分子的中空内腔，而亲水性的羟基则露出于腔口外。主体分子内腔侧的氢原子和客体分子的苯环上的氢原子之间距离，比氢原子的通常的范德华力半径之和要小些，这显示主、客体之间存在较强的相互作用。
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