标题

Size: px

Start display at page:

Download "标题"

积宗
5 years ago
Views:

1 第 40 卷 2012 年月分析化学 (FENXI HUAXUE) 研究 Chinese Journal of Analytical Chemistry 第期 ~ DOI: /SP.J 核磁共振方法研究瓜环 [n](n=7,8) 与枸橼酸西地那非的相互作用杨春雪朱卫国姜松李新建邹大鹏 * ( 郑州大学化学系, 河南省化学生物与有机化学重点实验室, 郑州 ) 摘要利用 1 H NMR 技术电喷雾质谱红外光谱以及紫外吸收光谱法等手段研究了瓜环 [n]n= 7,8) 与枸橼酸西地那非的相互作用结果表明 : 枸橼酸西地那非与两种瓜环都形成了 1 1 的包结配合物, 但是其配合物的作用模式随瓜环的大小而不同通过计算得出瓜环 [n]n=7,8) 与枸橼酸西地那非的包结常数分别为 958 和 1530 L/mol, 说明瓜环对枸橼酸西地那非具有潜在的缓释作用关键词瓜环 ; 枸橼酸西地那非 ; 包结配合物 ; 作用模式 ; 核磁共振技术 1 引言超分子药物化学是超分子化学在药学领域的新发展该领域研究活跃, 发展迅速, 是一个充满活力 [1,2] [3~ 7] 的新兴交叉学科领域瓜环(Cucurbit[n]urils,n=5~8, 10, CB[n]) 作为一类新型具有特定内腔的穴状化合物已成为超分子药物化学中备受关注的新主体化合物, 在药物的转运吸附或缓释定点靶向给药改善药物的药代动力学性质提高生物利用度和疗效等方面应用广泛 [8~ 12] 枸橼酸西地那非 (Sildenafil citrate, SCT) 的化学名称是 1-[4- 乙氧基 -3-[5-(6,7- 二氢 -1- 甲基 -7- 氧代 -3- 丙基 -1H- 吡唑并 [4,3d] 嘧啶 )] 苯磺酰 ]-4- 甲基哌嗪枸橼酸盐 ( 图解 1), 是一种研发治疗心血管疾病药物时意外发明出的治疗男性勃起功能障碍药物, 对治疗阳痿有特殊效果, 其疗效和安全性已被广泛证实由于其半衰期较短, 使患者受到药效时间的局限 [13] 因此, 采用缓释和控释技术以延长其药效就显得十分重要 [14,15] [16] 本研究运用核磁技术电喷雾质谱红外光谱紫外吸收光谱等方法对 CB[7] 和 CB[8] 与枸橼酸西地那非的相互作用模式进行了系统的研究, 为开发更多潜在的药物缓释剂奠定了理论基础 2 实验部分 2.1 仪器与试剂图解 1 Scheme 收稿 ; 接受 * zdp@ zzu.edu.cn 瓜环 [n](n=7,8) 和西地那非的结构示意图 Structures of Cucurbit[n]urilCB[n](n=7,8) and Sildenafil Citrate (SCT) 1100 Series LC/MSD Trap 液 - 质联用仪 ( 美国 Agilent 公司 );Nicolet NEXUS-470 型红外光谱仪, KBr 压片 ( 美国 THERMO ELECTRON 公司 );AVANCE Ⅲ400 MHz 超导核磁共振仪 (D 2 O 为溶剂, 以溶剂峰定标, 瑞士 Bruker 公司 );UV2550 紫外 - 可见分光光度计 ( 日本 SHIMADZU 公司 ) [17] 瓜环及枸橼酸西地那非为本实验室自制 ; 氘代水购自 Aldrich 公司, 其它试剂均为分析纯

2 分析化学第 40 卷 2.2 固体混合物及包合物的制备按照 SCT 与瓜环的物质的量为 1 1 的比例称取混合物两份, 一份加水振荡使之完全溶解, 并于室温下搅拌 30 min, 蒸干, 得包结物 ; 另一份于玛瑙研钵内混合研磨均匀, 得固体混合物 2.3 核磁共振谱的测定采用摩尔比法即固定客体的浓度, 加入不同量的瓜环, 配制一系列不同物质的量之比的溶液 (1 0, 1 0.5, 1 1, 1 1.5, 1 2), 室温下测定上述溶液的 1 H NMR 谱 2.4 紫外吸收光谱的测定分别称取 20 mg SCT 配制成和 mol/l 溶液, 并分别配制 mol/l CB[7] 溶液, mol/l CB[8] 溶液量取 1.0 ml SCT 溶液于 10 ml 容量瓶中, 加入不同量的瓜环溶液, 用水定容, 配制成系列不同主客体物质的量比的溶液, 待作用达到平衡后, 在室温下测定其紫外吸收光谱 3 结果与讨论 3.1 SCT 与 CB[7] CB[8] 相互作用体系的 1 H NMR 谱图分析图 1 为 SCT 与 CB[7] 在物质的量比为 1 0, 1 0.5, 1 1 时的 1 H NMR 谱图与 SCT 的谱图比较, 随着 CB[7] 量的不断增加, 质子 H 8, H 9, H 10, H 10, H 11, H 11, H 12, H 12, H 13 和 H 13 的化学位移均不同程度向高场移动, 表明这些质子进入到 CB[7] 的空腔内 ; 而 H 7, H 14 及 H 2, H 3, H 4, H 5 向低场移动, 说明它们受端口羰基的去屏蔽效应而处于瓜环端口外侧在 CB[8] 与 SCT 相互作用的 1 H NMR 谱 ( 图 2) 中, 随着 CB[8] 量的增加,H 8, H 9, H 10, H 10, H 11, H 11, H 12, H 12, H 13, H 13 和 H 14 的共振峰都向高场有较大移动, 说明这几组质子处于 CB[8] 的空腔内与 CB[7] 相互作用体系不同的是, SCT 与 CB[8] 的作用体系中哌嗪环上的 N-CH 3 也进入了 CB[8] 空腔, 这主要是因为 CB[8] 的空腔及端口较大, 包结的基团在里面可以扭曲, 从而使更多的基团进入其空腔根据主客体相关质子积分强度可以得知, 相互作用的 SCT 与 CB[7] CB[8] 的化学计量比都是 1 1 根据以上分析, 推测 SCT 与 CB[7] CB[8] 的作用模式如图解 2 所示图 1 不同浓度 CB[7] 与 SCT 相互作用的 1 H NMR 谱图 Fig.1 1 H NMR spectra (400 MHz, D 2 O) of SCT alone (a), after addition of 0.5 equiv of CB[7] (b), after addition of 1.0 equiv of CB[7] (c) 图 2 不同浓度 CB[8] 与 SCT 相互作用的 1 H NMR 谱图 Fig.2 1 H NMR spectra (400 MHz, D 2 O) of SCT alone (a), after addition of 0.5 equiv of CB[8] (b), after addition of 1.0 equiv of CB[8] (c) 3.2 ESI-MS 分析将 SCT 与 CB[7] 按照物质的量比为 1 2 配成水溶液做 ESI-MS 谱, 得到一个 m/z 的峰 ( 计算值 :[SCT+CB[7]+H + ] +, m/z ) 和 m/z 的峰 ( 计算值 :[SCT+CB[7]+2H + ] 2+, m/z 819.3) 同样将 SCT 与 CB[8] 按照物质的量比为 1 2 配成水溶液做 ESI-MS 谱, 得到 m/z 峰 ( 计算值 :[SCT+ CB[8]+2H + ] 2+, m/z 902.8), ESI-MS 的结果进一步验证了 SCT 与 CB[7] 及 CB[8] 只能形成 1 1 的包结物 3.3 IR 分析图 3a 为 SCT 的红外光谱, 3000~2800 cm - 1 处为 SCT 的烷基吸收峰, 在 2750~2250 cm - 1 处的中强吸收峰, 为 SCT 与枸橼酸形成铵盐后 NH + 的特征吸收峰 CB[7] 和 CB[8] 具有相同的结构单元, 因此其

3 第期杨春雪等 : 核磁共振方法研究瓜环 [n](n=7,8) 与枸橼酸西地那非的相互作用图解 2 SCT 与 CB[7] CB[8] 的作用模式 Scheme 2 Related interaction models of SCT and CB[7], CB[8] 红外光谱十分相似, 在此选择 CB[7] 的红外谱图 ( 图 3b) 及 SCT 与 CB[7] 形成 1 1 ( 摩尔比 ) 物理混合物时的红外谱图 ( 图 3c) 进行分析从谱图中可见, 其物理混合物既包含瓜环的特征吸收峰, 也包含了 SCT 的特征吸收峰, 是两种物质谱图的简单叠加比较图 3d 与 3e 可知,SCT 与 CB[7] 及 CB[8] 形成的包结物的红外光谱极为近似, 其中 3000~ 2800 cm - 1 处的吸收峰明显减弱, 而 2750~2250 cm - 1 处的吸收峰几乎完全消失, 说明 SCT 的铵盐及部分烷基被包结在 CB[7] 及 CB[8] 的空腔中同时客体的其它吸收峰强度也有不同程度的变化, 这是由于客体分子被 CB[7],CB[8] 包结后所处的微环境发生变化引起的, 也进一步证实图 3 SCT 与 CB[7],CB[8] 作用体系的红外光谱图了包结物的形成, 与 1 H NMR 谱的研究结果一致 Fig.3 IR spectra of SCT (a), CB[7] (b), SCṮ CB[7] physical 3.4 UV-vis 分析 mixture (c) and SCṮ CB[7] inclusion complex (d), SCṮ CB[8] 图 4a 为 CB[7] 与客体 SCT 相互作用体系的紫外 inclusion complex (e) 吸收光谱, 随着 CB[7] 浓度的增加, SCT 的最大吸收峰 226 nm 处有明显的红移现象, 强度不断增加当其物质的量比达到 1 1 时, 最大吸收峰不再红移, 329 nm 处 SCT 的吸光度随着瓜环的加入而不断减弱这说明主客体相互作用形成了包结配合物图 4b 为 CB[8] 与 SCT 相互作用体系的紫外吸收光谱图由于 CB[8] 的空腔较大, 因此允许分子中较多的部分进入到空腔内部, 随着 CB[8] 浓度的增加, 226nm 吸光度不断的增加, 329 nm 吸光度不断的减弱, 这说明 SCT 与 CB[8] 形成了包结配合物比较图 4a 和图 4b 可见,SCT 与 CB[7] 及 CB[8] 作用后的紫外 - 可见吸收光谱明显不同, 说明 SCT 与两种瓜环的包结位置有差异, 这与 1 H NMR 谱的研究结果一致图 4 SCT(0.3 mmol/l) 分别与 CB[7](A) 和 CB[8](B) 作用体系的紫外可见光谱图 Fig.4 UV-Vis absorption spectra of SCT (0.3 mmol/l) with CB[7] (A) and in CB[8] (B) in water A:n(CB[7])/n(SCT): a. 0; b. 0.2; c. 0.6; d. 1.0; e. 1,2; f. 1.4; g. 1.6; B:n(CB[8])/n(SCT): a. 0; b. 0.2; c. 0.4; d. 0.6; e. 0.8; f. 1.0; g. 1.2; h. 1.4

4 分析化学第 40 卷根据 Hildebranḏ Benesi 法, 利用方程 ( 其中 ΔA 为 SCT 加入瓜环前后吸光度的差值, K 为包结稳定常数, [H] 为瓜环的浓度, b 为一常数 ) 可以计算其包结常数, 并再次确定包结比为 1 1, 通过 1/ΔA 对 1/[H] 作图得到斜率和截距, 从而计算得到 SCT 与 CB[7] CB[8] 的包结常数分别为 958 和 1530 L/mol [18] 从实验数据可以得到 SCT 与 CB[7] CB[8] 的作用比均为 1 1 由于 CB[8] 的空腔及端口较 CB[7] 大, 因此 CB[8] 与 SCT 相互作用时允许更多的基团进入到其空腔由于其包结物有一定稳定性, 并且包结常数在 200~10000 L/mol 之间时, 则有利于释放和增加生物利用度因此,CB[7] 和 CB[8] 是枸橼酸西地那非的潜在缓释剂 References 1 LIU Yu,YOU Chang-Cheng,ZHANG Heng-Yi.SupermolecularChemistry MolecularRecognitionandAsemblyofSyntheticReceptors.Tianjin:NankaiUniversityPress,2001:385~400 刘育, 尤长城, 张衡益. 超分子化学合成受体的分子识别与组装. 天津 : 南开大学出版社,2001:385~400 2 ZHOU Cheng-He,ZHANGFei-Fei,GANLiṉLing,ZHANGYi-Yi,GENGRong-Xia.ScienceinChinaSeriesB: Chemistry,2009,39(3):208~252 周成合, 张飞飞, 甘淋玲, 张奕奕, 耿蓉霞. 中国科学 B 辑 : 化学,2009,39(3):208~252 3 Freeman W A,Mock W L,ShihN Y.J.Am.Chem.Soc.,1981,103(24):7367~ LagonaJ,MukhopadhyayP,ChakrabartiS,IsaacsL.Angew.Chem.Int.Ed.,2005,44(31):4844~ KimJ,JungIS,KimSY,LeeE,KangJK,SakamotoS,YamaguchiK,Kim K.J.Am.Chem.Soc.,2000,122 (3):540~541 6 DingZJ,ZhangH Y,WangL H,DingF,LiuY.Org.Let.,2011,13(5):856~859 7 XiaoX,LiuJX,FanZF,ChenK,ZhuQJ,XueSF,TaoZ.Chem.Commun.,2010,46(21):3741~ McInnesFJ,AnthonyN G,KennedyA R,WheateNJ.Org.Biomol.Chem.,2010,8(3),765~773 9 WheateNJ,BuckDP,DayAI,ColinsJG.DaltonTrans.,2006,(3):451~ YANG Xiao-Na,JIANGSong,LIXiṉJian,ZHU Wei-Guo,KANGJiaṉXun,ZOU Da-Peng.Chem.J.Chinese Universities,2010,31(12):2424~2430 杨晓娜, 姜松, 李新建, 朱卫国, 康建勋, 邹大鹏. 高等学校化学学报,2010,31(12):2424~ WymanIW,MacartneyD H.Org.Biomol.Chem.,2010,8(1):253~ YANGJi-Yuan,SHEN Ai-Zhuo,DU Li-Ming,LIChang-Feng,WU Hao,CHANG YiṉXia.ChineseJ.Anal. Chem.,2010,38(12):1813~1816 杨吉元, 申爱卓, 杜黎明, 李常风, 吴昊, 常银霞. 分析化学,2010,38(12):1813~ DENGShu-Min.NationalJournalofAndrology,2008,14(9):857~860 邓庶民. 中华男科学杂志,2008,14(9):857~ ZouDP,AnderssonS,ZhangR,SunSG,ÅkermarkB,SunLC.J.Org.Chem.,2008,73(10):3775~ AnderssonS,ZouDP,ZhangR,SunSG,SunLC.Org.Biomol.Chem.,2009,7(17):3605~ PérezE M,S 췍nchezL,Fern 췍ndezG,MartinN.J.Am.Chem.Soc.,2006,128(22):7172~ DayAI,ArnoldAP,BlanchRJ,SnushalB.J.Org.Chem.,2001,66(24):8094~ ConnorsK A.BindingConstants.New York:WilyPress,1987:141~161

5 第期杨春雪等 : 核磁共振方法研究瓜环 [n](n=7,8) 与枸橼酸西地那非的相互作用 InteractionofeCucurbit[n]uril(n=7,8)withSildenafilCitrate YANGChuṉXue,ZHU Wei-Guo,JIANGSong,LIXiṉJian,ZOU Da-Peng * (DepartmentofChemistry,KeylaboratoryofChemicalBiologyandOrganicChemistryof HenanProvince, ZhengzhouUniversity,Zhengzhou450052) Abstract ThehosṯguestchemistryofsystemscontainingSildenafilCitrate (denotedassct)and cucurbit[n]uril(denotedascb[n],n=7,8)wasinvestigatedby 1 H NMR,ESI-MS,IR,andUV-vis spectra.theexperimentresultsrevealedthatthesildenafilcitrateguestandcb[n](n=7,8)host couldformastable1 1(molarratio)inclusioncomplex,inwhichthepositionofCB[n](n=7,8)was diferentbecauseofthesizeoftheircavity.theinclusionconstantofsildenafilcitratewithcb[7]and CB[8]was958L/moland1530L/mol,respectively.Thebindingconstantwhichlocatedbetween 10 2 L/mol-10 3 L/molindicatesthatCB[7]andCB[8]couldbeusedasapotentialslowṟeleased agent. Keywords Cucurbit[n]uril;Sildenafilsitrate;Inclusion complex;interreaction model;nulear magneticresonancetechnique (Received27July2011;accepted23September2011)

材料导报研究篇年月下第卷第期种球的制备单步溶胀法制备分子印迹聚合物微球洗脱处理种子溶胀聚合机理种球用量的影响

材料导报研究篇年月下第卷第期种球的制备单步溶胀法制备分子印迹聚合物微球洗脱处理种子溶胀聚合机理种球用量的影响水相中组氨酸单分散分子印迹聚合物微球的合成表征及其识别性能研究李思平等李思平徐伟箭较佳工艺条件下在水性体系中选用无皂乳液聚合法制得的单分散微米级聚苯乙烯微球为种球分别以组氨酸甲基丙烯酸或丙烯酸胺乙二醇二甲基丙烯酸酯为模板分子功能单体和交联剂合成了组氨酸分子印迹聚合物微球研究了形貌粒径及其分布以及模板分子与功能单体之间的相互作用分别以激光粒度分析仪紫外分光光度法和红外光谱表征功能单体与交联剂之间的共聚情况