叶绿酸/α、β、γ-环糊精包合平衡常数的测定

孙俊梅，任 勇

(1.成都大学生物产业学院，四川成都 610106；2.南京师范大学江苏省医药超分子材料及应用重点实验室，江苏南京 210097)

叶绿酸/α、β、γ-环糊精包合平衡常数的测定

孙俊梅1，任 勇2

(1.成都大学生物产业学院，四川成都 610106；2.南京师范大学江苏省医药超分子材料及应用重点实验室，江苏南京 210097)

采用紫外法测定环糊精与叶绿酸的包合常数，研究环糊精改进叶绿酸性质.实验结果表明，α、β、γ-环糊精中，叶绿酸与β-环糊精具有最大包合常数(Ka=2 055 L/Mol).

叶绿酸；环糊精；包合常数

0 引 言

环糊精(cyclodextrin，CD)因具有内疏水，外亲水的特殊分子结构，使得其能与多种有机小分子形成主客分子弱作用的包合物，α、β、γ-CD 分别由6、7、8个葡萄糖残基通过α-1，4苷键链接成环状的结构.研究发现，药物CD包合物能显著地改善药物的理化性质，提高药物的稳定性，增加难溶性药物的溶解度和生物利用度，减少药物副作用，掩盖不良气味等[1].叶绿酸(chlorophyll acid，CA)是叶绿素的衍生物，CA是制备其他金属CA螯合物的原料.研究发现，CA对光与热的稳定性较差，且在pH值较小的溶液中，溶解度较小[2].本研究通过对CA与α、β、γ-CD包合性质进行研究，拟为提高叶绿酸的稳定性寻找较佳的技术线路.

1 仪器与药品

实验所用的仪器包括:Explorer电子分析天平(Ohaus Corporation，USA)，UV-2300 型紫外可见分光光度计(上海天美仪器公司)，KQ-250DB型数控超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司).

实验所用的药品包括:标准pH缓冲剂——混合磷酸盐(pH=6.86)(上海雷磁创益仪器仪表有限公司)，CA(江苏省医药超分子材料及应用重点实验室)，α、β-CD(上海化学试剂公司，重结晶 2 次)，γ-CD(广州Maxdragon公司).

2 原理与方法

2.1 实验原理

保持CA在较低恒定浓度条件下，不断改变(增加)CD的浓度，以测定CD浓度变化时体系的紫外吸收，由此可计算出CA/CD包合常数[3-4].CA和CD包合反应形成包合物的平衡可用下式表示.

式中:K是包合常数；[CD◦CA]是平衡时生成的包合物的浓度；[CD]、[CA]分别代表平衡时游离CD和CA的浓度；[CD]0，[CA]0分别代表 CD与CA的总浓度.

实验条件下，[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与包合状态客体浓度成正比，

当L=1时，由式(2)、(5)得，

改写式(7)，即得Hidebrand-Benesi方程，

将式(8)变形得，

选择适宜的波长(通常可选最大吸收波长)，以1/A对1/[CD]0作图，由所得的直线方程的斜率及截距即可求得1∶1包合时的K值，

一般而言，K值的大小反映了CD与客体分子之间结合力的强弱[5].

2.2 实验方法

2.2.1 CA溶液的配制.

取少量CA置于烧杯中，用蒸馏水润湿，再用玻璃棒捣碎，加入pH值为6.86的缓冲溶液溶解，超声溶解10～15 min，过滤，再将滤液放入棕色试剂瓶中，在25℃以下温度条件下避光放置24 h，加入pH值为6.86的缓冲溶液适量稀释成较稀溶液，即配制成A液.

2.2.2 CA与CD的包合溶液配制.

准确称取0.05 g的α-CD、0.5 g的β-CD，0.5 g的γ-CD，分别置于3个10 mL棕色容量瓶中，用CA A溶液定容，分别制得 CD 的浓溶液 Bα-CD、Bβ-CD及Bγ-CD.

2.2.3 包合常数的测定.

取2.50 mLCA A溶液于比色皿中，在330～800 nm波长下紫外扫描得紫外吸收值(A0).向比色皿中加入 Bα-CD液，每次20μL，充分混合后紫外扫描.依次加5～9次，记录体系紫外吸光度的变化，得到不同α-CD 浓度体系的紫外吸收(A1，A2…A7).以1/ΔA 对1/[CD]作图，通过回归直线的斜率和截距可求得α-CD与CA的表观一级包合常数Ka.

同样，分别用 Bβ-CD、Bγ-CD溶液替换 Bα-CD溶液，操作方法同上，从而求得β-CD、γ-CD与CA的表观一级包合常数Ka.

3 结果与讨论

3.1 紫外吸收

CA为具有卟啉环的分子，在波长403 nm附近有最大吸收，其波长扫描图如图1所示.

图1 叶绿酸波长扫描图

3.2 包合常数计算

根据不同CD浓度和相应紫外吸光度(403 nm)，由(9)式作图2、图3、图4，回归得到直线方程，根据其截距和斜率计算包合常数结果如表1所示.

图 2 CA/α-CD 包合

图 3 CA/β-CD 包合

图 4 CA/γ-CD 包合

表1 CA与CD的Ka及回归方程(398.5 nm)

3.3 讨 论

通过实验发现:CA的紫外吸光度随着CD浓度的增大而增大，说明二者之间发生包合作用；从表1可知，CA 与 CD 的Ka为 21.66～2055 L/mol，呈现β-CD＞γ-CD＞α-CD的规律，表明β-CD与CA的包合效果最好.

从包合常数的结果可以看出:β-CD的空腔内径与CA支链空间基本适合，易于发生相互作用而形成稳定的包合物；γ-CD较大的空腔，疏水作用减弱，包合松散，其作用力不足以使CA与γ-CD以稳定的包合物形式存在；α-CD由于环的内径较小，与CA的包合效果较差.

:

[1]雍国平，李光水，郑飞，等.β-环糊精包合物的结构研究[J].高等学校化学学报 ，2000，21(7):1124-1126.

[2]孙俊梅，杨梅，向娟，等.叶绿酸对热与光的稳定性研究[J].成都大学学报(自然科学版)，2011，30(4):305-306.

[3]王亚娜，孙俊梅，余丽丽，等.环糊精及衍生物/药物包合常数的测定方法及其应用[J].药学进展，2004，28(1):23-28.

[4]张乐，任勇.胰岛素/β-环糊精包合性质的研究[J].中国医学生物技术应用，2003，3(3):53-56.

[5]续浩，陈亮，马丽花.水溶液中环糊精包结物的包结常数的测定方法[J].分析测试技术与仪器，2002，8(2):72-79.

[6]任勇，陈文华.药学前沿[M].北京:中国医药科技出版社，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.

孙俊梅(1964—)，女，副教授，从事分析化学研究.