葉綠酸/α、β、γ-環糊精包合平衡常數的測定

孫俊梅，任 勇

(1.成都大學生物產業學院，四川成都 610106；2.南京師范大學江蘇省醫藥超分子材料及應用重點實驗室，江蘇南京 210097)

葉綠酸/α、β、γ-環糊精包合平衡常數的測定

孫俊梅1，任 勇2

(1.成都大學生物產業學院，四川成都 610106；2.南京師范大學江蘇省醫藥超分子材料及應用重點實驗室，江蘇南京 210097)

采用紫外法測定環糊精與葉綠酸的包合常數，研究環糊精改進葉綠酸性質.實驗結果表明，α、β、γ-環糊精中，葉綠酸與β-環糊精具有最大包合常數(Ka=2 055 L/Mol).

葉綠酸；環糊精；包合常數

0 引 言

環糊精(cyclodextrin，CD)因具有內疏水，外親水的特殊分子結構，使得其能與多種有機小分子形成主客分子弱作用的包合物，α、β、γ-CD 分別由6、7、8個葡萄糖殘基通過α-1，4苷鍵鏈接成環狀的結構.研究發現，藥物CD包合物能顯著地改善藥物的理化性質，提高藥物的穩定性，增加難溶性藥物的溶解度和生物利用度，減少藥物副作用，掩蓋不良氣味等[1].葉綠酸(chlorophyll acid，CA)是葉綠素的衍生物，CA是制備其他金屬CA螯合物的原料.研究發現，CA對光與熱的穩定性較差，且在pH值較小的溶液中，溶解度較小[2].本研究通過對CA與α、β、γ-CD包合性質進行研究，擬為提高葉綠酸的穩定性尋找較佳的技術線路.

1 儀器與藥品

實驗所用的儀器包括:Explorer電子分析天平(Ohaus Corporation，USA)，UV-2300 型紫外可見分光光度計(上海天美儀器公司)，KQ-250DB型數控超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司).

實驗所用的藥品包括:標準pH緩沖劑——混合磷酸鹽(pH=6.86)(上海雷磁創益儀器儀表有限公司)，CA(江蘇省醫藥超分子材料及應用重點實驗室)，α、β-CD(上海化學試劑公司，重結晶 2 次)，γ-CD(廣州Maxdragon公司).

2 原理與方法

2.1 實驗原理

保持CA在較低恒定濃度條件下，不斷改變(增加)CD的濃度，以測定CD濃度變化時體系的紫外吸收，由此可計算出CA/CD包合常數[3-4].CA和CD包合反應形成包合物的平衡可用下式表示.

式中:K是包合常數；[CD?CA]是平衡時生成的包合物的濃度；[CD]、[CA]分別代表平衡時游離CD和CA的濃度；[CD]0，[CA]0分別代表 CD與CA的總濃度.

實驗條件下，[CD]≈[CD]0、[CD]0?[CA]0，所以，[CD]?K[CD][CA]，由式(4)可得，

由于[CD]0?[CA]0，溶液中吸光度A與包合狀態客體濃度成正比，

當L=1時，由式(2)、(5)得，

改寫式(7)，即得Hidebrand-Benesi方程，

將式(8)變形得，

選擇適宜的波長(通常可選最大吸收波長)，以1/A對1/[CD]0作圖，由所得的直線方程的斜率及截距即可求得1∶1包合時的K值，

一般而言，K值的大小反映了CD與客體分子之間結合力的強弱[5].

2.2 實驗方法

2.2.1 CA溶液的配制.

取少量CA置于燒杯中，用蒸餾水潤濕，再用玻璃棒搗碎，加入pH值為6.86的緩沖溶液溶解，超聲溶解10～15 min，過濾，再將濾液放入棕色試劑瓶中，在25℃以下溫度條件下避光放置24 h，加入pH值為6.86的緩沖溶液適量稀釋成較稀溶液，即配制成A液.

2.2.2 CA與CD的包合溶液配制.

準確稱取0.05 g的α-CD、0.5 g的β-CD，0.5 g的γ-CD，分別置于3個10 mL棕色容量瓶中，用CA A溶液定容，分別制得 CD 的濃溶液 Bα-CD、Bβ-CD及Bγ-CD.

2.2.3 包合常數的測定.

取2.50 mLCA A溶液于比色皿中，在330～800 nm波長下紫外掃描得紫外吸收值(A0).向比色皿中加入 Bα-CD液，每次20μL，充分混合后紫外掃描.依次加5～9次，記錄體系紫外吸光度的變化，得到不同α-CD 濃度體系的紫外吸收(A1，A2…A7).以1/ΔA 對1/[CD]作圖，通過回歸直線的斜率和截距可求得α-CD與CA的表觀一級包合常數Ka.

同樣，分別用 Bβ-CD、Bγ-CD溶液替換 Bα-CD溶液，操作方法同上，從而求得β-CD、γ-CD與CA的表觀一級包合常數Ka.

3 結果與討論

3.1 紫外吸收

CA為具有卟啉環的分子，在波長403 nm附近有最大吸收，其波長掃描圖如圖1所示.

圖1 葉綠酸波長掃描圖

3.2 包合常數計算

根據不同CD濃度和相應紫外吸光度(403 nm)，由(9)式作圖2、圖3、圖4，回歸得到直線方程，根據其截距和斜率計算包合常數結果如表1所示.

圖 2 CA/α-CD 包合

圖 3 CA/β-CD 包合

圖 4 CA/γ-CD 包合

表1 CA與CD的Ka及回歸方程(398.5 nm)

3.3 討 論

通過實驗發現:CA的紫外吸光度隨著CD濃度的增大而增大，說明二者之間發生包合作用；從表1可知，CA 與 CD 的Ka為 21.66～2055 L/mol，呈現β-CD＞γ-CD＞α-CD的規律，表明β-CD與CA的包合效果最好.

從包合常數的結果可以看出:β-CD的空腔內徑與CA支鏈空間基本適合，易于發生相互作用而形成穩定的包合物；γ-CD較大的空腔，疏水作用減弱，包合松散，其作用力不足以使CA與γ-CD以穩定的包合物形式存在；α-CD由于環的內徑較小，與CA的包合效果較差.

:

[1]雍國平，李光水，鄭飛，等.β-環糊精包合物的結構研究[J].高等學校化學學報 ，2000，21(7):1124-1126.

[2]孫俊梅，楊梅，向娟，等.葉綠酸對熱與光的穩定性研究[J].成都大學學報(自然科學版)，2011，30(4):305-306.

[3]王亞娜，孫俊梅，余麗麗，等.環糊精及衍生物/藥物包合常數的測定方法及其應用[J].藥學進展，2004，28(1):23-28.

[4]張樂，任勇.胰島素/β-環糊精包合性質的研究[J].中國醫學生物技術應用，2003，3(3):53-56.

[5]續浩，陳亮，馬麗花.水溶液中環糊精包結物的包結常數的測定方法[J].分析測試技術與儀器，2002，8(2):72-79.

[6]任勇，陳文華.藥學前沿[M].北京:中國醫藥科技出版社，2001.

Determination of Equilibrium Constants of α、β、γ-Cyclodextrin Inclusion Chlorophyll Acid

SUN Junmei1，REN Yong2

(1.School of Bioindustry，Chengdu University，Chengdu 610106，China；2.Jiangsu Key Laboratory for Supramolecular Medicinal Materials and Applications，Nanjing Normal University，Nanjing 210097，China)

Abstract:The feasibility of improving chlorophyll acid's nature by cyclodextrin was studied.Ultraviolet spectrophotometry was used to determineα，β，andγ-CD and chlorophyll acid inclusion constant.The exper imental resultsshow that among theα，β，γ-CD，the chlorophyll acid andβ-cyclodextrin inclusion constant is the largest one(Inclusion constant is 2 055 L/Mol).

Key words:chlorophyll acid；cyclodextrin；inclusion constant

O641.2

A

1004-5422(2012)04-0321-03

2012-08-18.

孫俊梅(1964—)，女，副教授，從事分析化學研究.