S-(-)-尼古丁-山梨酸鹽的制備、特性及其應用研究

［摘 要］ 為合成S-（-）-尼古丁-山梨酸鹽，評估其在電子煙油中的應用潛力，提升電子煙的抽吸體驗，減少S-（-）-尼古丁的氧化損失，通過超聲法將S-（-）-尼古丁與山梨酸反應，成功制備S-（-）-尼古丁-山梨酸鹽，并通過1H-NMR和高效液相色譜（HPLC）技術驗證了其化學結構和純度。此外，還考察了S-（-）-尼古丁-山梨酸的鹽抗氧化性和熱穩定性，并進行了電子煙油的評吸實驗。結果顯示：S-（-）-尼古丁-山梨酸鹽成功合成純度達到了99.28%，收率為95.8%。在抗氧化性測試中，S-（-）-尼古丁-山梨酸鹽的有效物質損失率顯著低于S-（-）-尼古丁，表現出更佳的穩定性。熱穩定性分析表明，S-（-）-尼古丁-山梨酸鹽的熱穩定性優于S-（-）-尼古丁。評吸實驗進一步證實：含有S-（-）-尼古丁-山梨酸鹽的電子煙油在多個抽吸體驗指標上得分高于含有S-（-）-尼古丁的電子煙油。 S-（-）-尼古丁-山梨酸鹽制備過程簡便，其卓越的抗氧化性和熱穩定性能有效改善電子煙油的抽吸體驗，展現出工業化生產的潛力和市場應用前景。

［關鍵詞］ S-（-）-尼古丁； S-（-）-尼古丁-山梨酸鹽； 電子煙油

［中圖分類號］ O69

［文獻標識碼］ A

S- （-）-尼古丁作為電子煙油的關鍵成分，其分子結構中的吡咯環在空氣中易氧化，導致在電子煙油中不穩定，進而因其有效物質的損失，限制了其在電子煙油中的應用[1]。將機酸與S-（-）-尼古丁結合形成鹽類后應用于電子煙油中，能有效抑制S- （-）-尼古丁的氧化過程，減少有效物質的損失，并顯著減輕S-（-）-尼古丁對喉部的不適，從而改善用戶抽吸體驗[2-5]。因此，開發一種具有良好抽吸體驗的S-（-）-尼古丁鹽類，對于電子煙油的發展具有重要意義[6]。山梨酸，作為一種含有羧基的有機酸，因其易于與堿形成鹽且在食品行業中廣泛應用，用于添加食品的酸味[7]。基于此，本研究選取S-（-）-尼古丁和山梨酸作為原料，采用超聲法制備S-（-）-尼古丁-山梨酸鹽，并對其結構進行了確認。此外，本研究還評估了該鹽類的抗氧化性和熱穩定性，并通過評吸實驗評價了其在電子煙油應用中的優勢。

1 合成線路

合成路線見圖1。

2 實驗部分

2.1 儀器與試劑

JY2301型電子天平，上海天祥儀器儀表廠；DF-101S型磁力攪拌器，鞏義市予華儀器有限公司；RE-3型旋轉蒸發儀，上海亞榮生化儀器廠；PS-60A超聲反應器，東莞市潔康超聲波設備有限公司；D-2型真空干燥箱，上海真空設備有限公司；TA高分辨率熱重分析儀，耐馳儀器商貿上海有限公司；1260 infinity II高效液相色譜儀，安捷倫科技有限公司；MH-2型循環水式真空泵，寧波真空器械有限責任公司；400M超導核磁共振波譜儀，安捷倫科技有限公司。

S-（-）-尼古丁純度為99.4%，實驗室自制。各香料購于廣東詳凱香精香料有限公司；其他試劑、溶劑均為分析純，購于上海泰坦科技股份有限公司。

2.2 S-（-）-尼古丁-山梨酸鹽的合成

將山梨酸（520 mg，4.65 mmol）溶于22 mL乙醇，控制pH = 6.5，30 ℃下攪拌10 min后加入S-（-）-尼古丁（0.75 mL，4.65 mmol）；在氮氣保護下，100 kHz頻率超聲反應6 h；反應結束后，減壓蒸餾，真空干燥，得到淡綠色油狀物S-（-）-尼古丁-山梨酸鹽1.22 g，收率為95.8%，純度為99.28%。1H-NMR （400 MHz， DMSO-d6） δ： 8.48 （d， 1H），8.45 （dd， 1H），7.69 （m， 1H），7.33 （t， 1H），7.14 （m， 1H），6.25 （t， 1H），6.20 （m， 1H），5.77 （d， 1H），3.42 （m， 1H），3.09 （m， 2H），2.23 （m， 2H）， 2.06 （s， 3H），1.79 （d， 3H），1.58 （m， 2H）。

2.3 S-（-）-尼古丁-山梨酸鹽的抗氧化性研究

采用高效液相色譜進行純度分析，對比有機酸鹽和S-（-）-尼古丁的抗氧化性[8]。取 S-（-）-尼古丁、S-（-）-尼古丁-山梨酸鹽各0.5 mL，在相同的室溫、密封、避光的條件下保存。每20 d進行一次高效液相色譜分析（表1），以比較S-（-）-尼古丁的純度，并據此評估S-（-）-尼古丁和S-（-）-尼古丁-山梨酸鹽的穩定性，及穩定性的強弱。分析樣品準備如下：1）S-（-）-尼古丁（10 μL溶于2.5 mL乙酸乙酯，取1.5 mL過膜，裝瓶）；2）S-（-）-尼古丁-山梨酸鹽（20 μL溶于4 mL乙酸乙酯，取1.5 mL過膜，裝瓶）。

分析條件如下：

流動相A，在900 mL純水中加入25 mL的60 g/L醋酸溶液和6 mL濃氨水，用稀氨水或稀醋酸調整pH至10，然后用純水稀釋至1000 mL；流動相B，乙腈；流速，1.0 mL/min ; 檢測波長，254 nm ; 柱溫，30 ℃；進樣量，20 μL ；色譜柱，C18色譜柱。

2.4 S-（-）-尼古丁-山梨酸鹽的熱穩定性

本研究旨在探究S-（-）-尼古丁和S-（-）-尼古丁-山梨酸鹽在不同溫度和時間條件下的質量變化，通過分析熱重曲線，比較兩個樣品的熱穩定性和熱分解情況[9]。以S-（-）-尼古丁-山梨酸鹽與S-（-）-尼古丁作為熱重分析對比樣本，分別取兩種化合物各11 mg，使用高分辨率熱重分析儀進行掃描，空氣氛圍下，加熱速率為5 ℃/min，溫度范圍從40～400 ℃。將每次掃描所得的數據繪制成熱重曲線，并據此分析并比較了兩種樣品的熱穩定性。

2.5 含有S-（-）-尼古丁-山梨酸鹽和S-（-）-尼古丁的電子煙油的制備

2.5.1 含S-（-）-尼古丁-山梨酸鹽的電子煙煙油（煙油A） 按質量分數配置煙油A：丙二醇30%、甘油55%、蘋果香料2%、薄荷香料1%、葡萄香料1%、煙草提取物香料2%、S-（-）-尼古丁-山梨酸鹽3%、聚乙二醇6%。

2.5.2 含S-（-）-尼古丁的電子煙煙油（煙油B） 按質量分數配置油煙B：丙二醇33%、甘油55%、蘋果香料1.5%、薄荷香料1%、葡萄香料1%、煙草提取物香料2%、S-（-）-尼古丁0.5%、聚乙二醇6%。

2.6 電子煙油的評吸實驗

為了評估這兩種煙油的口感和抽吸體驗，進行了電子煙油的評吸實驗。將等體積的煙油A和B加入相同功率的電子煙霧化器中，制備成除煙油成分不同外其他條件相同的兩個電子煙裝置。25名志愿者對這兩種不同煙油的電子煙進行抽吸評價。他們根據煙氣量、回味度、口感順滑度、香味香氣、滿足感（每個指標的評分范圍為1至10分）對兩種煙油進行評分。通過這種方式，以全面評估這兩種煙油的抽吸體驗。

3 結果與討論

3.1 S-（-）-尼古丁-山梨酸鹽的分析表征

圖2為S-（-）-尼古丁-山梨酸鹽的核磁氫譜，1H-NMR （400 MHz， DMSO-d6） δ： 8.48 （d， 1H），8.45 （dd， 1H），7.69 （m， 1H），7.33 （t， 1H），7.14 （m， 1H），6.25 （t， 1H），6.20 （m， 1H），5.77 （d， 1H），3.42 （m， 1H），3.09 （m， 2H），2.23 （m， 2H）， 2.06 （s， 3H），1.79 （d， 3H），1.58 （m， 2H）。

S-（-）-尼古丁有9個不同環境的H，而山梨酸的羧基中的H由于與尼古丁四氫吡咯環中的叔胺結合成鹽，使得其失去羧基上的H，剩余碳鏈中共有5種不同環境的H，成鹽后的S-（-）-尼古丁共有14種不同環境的H，與圖譜解析結果一致，表明S-（-）-尼古丁-山梨酸鹽合成成功。

對S-（-）-尼古丁-山梨酸鹽的含量進行液相色譜分析，出峰時間在31 min左右，有效物質含量為99.28%（圖3）。

3.2 S-（-）-尼古丁-山梨酸鹽抗氧化性

利用高效液相色譜對兩種化合物有效物質純度進行分析，從第0 d到第100 d，每隔20 d進行一次分析，分析結果見表1。

對兩種樣品有效物質含量的變化趨勢分析可知（圖4），從第0 d到第100 d，S-（-）-尼古丁和S-（-）-尼古丁-山梨酸鹽兩者的總體降幅分別為6.02%和1.1%，后者中有效物質損失率明顯低于S-（-）-尼古丁。故與游離的S-（-）-尼古丁相比，S-（-）-尼古丁成鹽后穩定性更好，有效物質損失率低，抗氧化性有所提升。

3.3 S-（-）-尼古丁-山梨酸鹽熱穩定性

利用高分辨率熱重分析儀對二種等質量的化合物（11 mg）進行掃描熱分析，得到熱重分析圖（圖5）。

由熱重曲線分析可知：在0～100 ℃范圍內，兩種樣品熱失重比例較小，說明二者在此溫度下相對穩定；在100～150 ℃范圍內，S-（-）-尼古丁樣品熱失重速率快，剩余樣品已經降為原重量的50%，這表明S-（-）-尼古丁在該溫度范圍內隨著溫度升高而揮發，從而大量地被流動空氣吹掃帶走，而S-（-）-尼古丁-山梨酸鹽失重比例約為80%，表明成鹽后的S-（-）-尼古丁-山梨酸鹽的熱穩定性高于S-（-）-尼古丁；在150～200 ℃范圍內，S-（-）-尼古丁的剩余重量比已經從50%降為0，而S-（-）-尼古丁的實際沸點約為243～248 ℃，樣品重量比在未達到沸點對應的溫度之前已經降為0，表明S-（-）-尼古丁熱穩定性較差，這也解釋了天然尼古丁易揮發的缺點，與S-（-）-尼古丁相比，S-（-）-尼古丁-山梨酸鹽在該范圍內剩余重量未降為0，其完全降為0需要更高的溫度，因此相較于S-（-）-尼古丁來說，S-（-）-尼古丁-山梨酸鹽熱穩定性有所提高。

熱重分析結果表明，S-（-）-尼古丁-山梨酸鹽比未成鹽的S-（-）-尼古丁具有更好的熱穩定性，這說明成鹽后的S-（-）-尼古丁不容易揮發，這在一定程度上緩解了S-（-）-尼古丁易揮發所造成的有效物質損失。

3.4 電子煙油評吸實驗結果

25名志愿者對含有兩種不同電子煙油的電子煙進行抽吸并評價打分，打分結果記錄見表2。

志愿者們根據煙氣量、回味度、口感順滑度、香味香氣、滿足感等指標對兩種煙油的抽吸體驗進行評分。結果顯示，添加了S-（-）-尼古丁-山梨酸鹽的煙油A在多個關鍵體驗指標上相較于煙油B表現出更好的抽吸體驗，從而證實了S-（-）-尼古丁-山梨酸鹽在電子煙油中的應用潛力，顯示出其在市場上具有廣闊的發展前景。

4 結論

本研究以S-（-）-尼古丁和山梨酸為原料，通過超聲法制備S-（-）-尼古丁-山梨酸鹽。經高效液相色譜分析，該鹽類的檢測純度達到99.28%，收率為95.8%，并通過1H-NMR確證其分子結構。研究結果表明，S-（-）-尼古丁-山梨酸鹽制備工藝簡便，具有優異的抗氧化性和較高的熱穩定性，能夠有效改善電子煙油的抽吸體驗。因此，本研究所得的S-（-）-尼古丁-山梨酸鹽不僅適合工業化生產，而且在電子煙油領域具有重要的研究和應用價值，預示著其在市場上的巨大潛力。

［ 參 考 文 獻 ］

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Study on Preparation， Characteristics and Applicationof S-（-）-Nicotine Sorbate

XIAO Zhixin1， LI Jiang2， HUANG Xiaojiang1， HE Shibo1， LIU Mingxing1

（1 School of Biological Engineering. and Food， Hubei Univ. of Tech.， Wuhan 430068， China;2 Hubei Heno Biological Engineering Co.， Ltd.， Enshi 445000， China）

Abstract： S-（-）-Nicotine sorbate was prepared by ultrasound using S（ ） Nicotine and sorbic acid as raw materials with 99.28% of purity by high performance liquid chromatography， 95.8% of yield and its structure was confirmed by 1 H NMR. The oxidation resistance and thermal stability of S-（-）-Nicotine sorbate were also discussed. At the same time， its application in electronic cigarette oil was evaluated through the evaluation and smoking experiment. The preparation method of S-（-）-Nicotine sorbate is simple， operable and suitable for industrial production; It effectively avoids the shortcoming of S-（-）-Nicotine perishability， and can improve the taste and pumping experience， which will have a good application prospect.

Keywords： S-（-）-Nicotine；S-（-）-Nicotine sorbate；Electronic cigarette oil

［責任編校： 張 眾］

［收稿日期］ 2023-06-12

［基金項目］ 恩施州“揭榜制”科技計劃項目（202202）

［第一作者］ 肖智心（2000-）， 男， 湖北洪湖人， 湖北工業大學碩士研究生， 研究方向為新藥研發。

［通信作者］ 劉明星（1970-）， 男， 湖北武漢人， 工學博士， 湖北工業大學教授， 研究方向為創新化學藥物的合成與工藝。