美洛昔康与4-磺化杯[4]芳烃包合作用的荧光光谱研究

傅力明，王茹林，王浩江，王 鹏

(山西医科大学 化学教研室，山西 太原 030001)

杯芳烃是由n个苯酚单元连在一起的大环化合物，连接它们的桥梁是亚甲基，连在了酚羟基的邻位[1-2]. 杯芳烃内有n个苯环组成的一个富电子疏水空腔，腔体的上面是叔丁基, 腔体的下面是酚羟基. 磺化杯芳烃[4]是磺酸基取代了苯环上的叔丁基，由4个苯酚单元组成的化合物[3]，所以磺化杯芳烃易溶于水，但仍然具有杯芳烃的疏水空腔，因此它们的外缘亲水，内腔疏水.

美洛昔康(ME)具有良好的抗炎作用和镇痛作用. 由于对两种环氧合酶的选择性抑制作用，使它对胃肠道和肾脏的副作用较小，因此它在相关药物中占有优势地位[4]. 但是它的缺点是在水中的溶解度比较小，这就给它的使用带来了一些不利因素[5]. 杯芳烃和美洛昔康结合后可以改善美洛昔康在水中的溶解性和其他理化性质. 关于杯芳烃和美洛昔康的包合至今未见报道. 本文采用荧光光谱法探索了4-磺化杯[4]芳烃(SCX4)与美洛昔康的包合特性，推测了包合机理. 为美洛昔康的药物改性提供了一定的依据.

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

Cary Eclipse型荧光分光光度计(美国Varian公司)；4-磺化杯[4]芳烃(美国Sigma公司)；美洛昔康(中国药品生物制品检定所)；其他试剂均为分析纯.

1.2 实验方法

准确移取一定量美洛昔康溶液于容量瓶中，再分别加入不同体积的4-磺化杯[4]芳烃溶液，用0.1 mol/L磷酸盐缓冲溶液控制pH，用二次蒸馏水定容. 充分振荡，摇匀. 在20±1 ℃下用1 cm荧光池测荧光光谱和荧光强度.

2 结果与讨论

2.1 磺化杯芳烃浓度对美洛昔康荧光光谱的影响

美洛昔康水溶液本身可以发射荧光，加入不同浓度的4-磺化杯[4]芳烃水溶液，美洛昔康的荧光强度有所增强，如图1所示，且荧光发射波长红移至430 nm，说明美洛昔康与4-磺化杯[4]芳烃形成了包合物，美洛昔康分子进入疏水的4-磺化杯[4]芳烃内腔而使荧光强度增强.

1-14: 0.0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8,1.0, 1.2,1.4,1.6,1.8,2.0,2.2,2.6,3.0×10-4 mol/L 4-磺化杯[4]芳烃;cME=8.0×10-6 mol/L; A pH=3; B pH=7; C pH=10图1 4-磺化杯[4]芳烃和美洛昔康的荧光光谱 (λex=310 nm)Fig.1 Fluorescence spectra of meloxicam and 4-sulfocalixarene[4]

2.2 包合形成常数和包合比的测定

包合形成常数是衡量主体分子包合客体分子能力的重要参数，假设4-磺化杯[4]芳烃与美洛昔康的包合比是1∶1，它们的包合反应如下：

(1.1)

公式中H、G和HG分别代表4-磺化杯[4]芳烃、美洛昔康和它们的包合物，反应的平衡常数即包合形成常数为：

(1.2)

利用Benesi-Hildebrand方程进一步推导可得出最小二乘法非线性拟合方程：

(1.3)

公式中ΔF表示加入4-磺化杯[4]芳烃后荧光强度的变化值，[H]0、[G]0分别代表4-磺化杯[4]芳烃和美洛昔康各自的起始浓度，K表示包合常数，α是敏感因子. 未知量K和α可以通过最小二乘法非线性拟合在Originpro 8.0计算机程序中得出,结果见图2.

A pH=3; B pH=7; C pH=10图2 包合过程的非线性拟合曲线Fig.2 Non-linear fitting data in inclusion process

在图2拟合的曲线中，相关系数均大于0.99，良好的拟合结果证明了4-磺化杯[4]芳烃与美洛昔康的包合比在酸性、中性和碱性条件下均是1∶1.

2.3 酸度对包合过程的影响

利用非线性拟合可以得出方程(1.3)中的不同pH下的包合形成常数K，见表1.

表1 4-磺化杯[4]芳烃与美洛昔康的包合平衡常数(L/mol)Table 1 The formation constants of meloxicam and 4-sulfocalixarene[4]

在包合过程中，杯芳烃中的苯环是含有π电子共轭体系的空腔，美洛昔康分子是由一个大的共轭体系组成，包合驱动力除了其他的力外，主要是π-π作用力. 而磺酸基随酸度变化，它的存在形式也会变化，4-磺化杯[4]芳烃中有四个磺酸基，它们的pKa值分别为：pKa1=3.44，pKa2=4.26，pKa3=7.78，pKa4=10.3，随着pH的增大，4-磺化杯[4]芳烃上带的负电荷越来越多，π-π作用力就越强，因此包合能力以碱性最强，中性其次，酸性最差.

3 结论

用荧光光谱法探索了4-磺化杯[4]芳烃和美洛昔康的包合过程，结果表明，二者形成了包合比为1∶1的包合物. 反应过程的主要驱动力是π-π作用力. 4-磺化杯[4]芳烃的包合能力为碱性>中性>酸性.

参考文献：

[1] BENCO J S, NIENABER H A, MCGIMPSEY W G. A sodium ion sensor based on a covalently-linked aminorhodamineβ-calix[4]arene chromoionophore[J]. Sensor Actuat B: Chem, 2002, 85(1/2): 126-130.

[2] YANG W, DE VILLIERS M M. The solubilization of the poorly water soluble drug nifedipine by water soluble 4-sulphonic calix[n]arenes[J]. Eur J Pharm Biopharm, 2004, 58: 629-636.

[3] SHINKAI S. Calixarenes-the third generation of supramolecules[J]. Tetrahedron, 1993, 49(40): 8933-8968.

[4] LUGER P, DANECK K, ENGEL W, et al. Structure and physicochemical properties of meloxicam a new NSAID [J]. Eur J Pharm Sci, 1996, 4: 175-187.

[5] 王 平, 顾振纶. 新型非甾体抗炎药-美洛昔康[J]. 中国新药与临床杂志, 2000, 19(6): 499-501.

[6] LIU Yu, HAN Bao Hang, SUN Shi Xin, et al. Molecular recognition study on supramolecular systems 20. Molecular recognition and enantioselectivity of aliphatic alcohols by l-tryptophan-modifiedβ-cyclodextrin[J]. J Org Chem, 1999, 64: 1487-1493.