β—环糊精包合亚铁离子的优化制备工艺初探

林柳 郝菲 李君 荣翔飞 朱顺

【摘要】目的 制备β-环糊精（β-CD）包合Fe+2，并探索最佳制备条件。方法 N2保护下制备包合物，红外光譜仪进行结构验证，通过盐酸羟胺溶液与邻菲罗啉溶液显色，用紫外分光光度法测包合率，探索不同投料比，溶剂配比，反应时间，反应温度，搅拌速度下，包合率情况。结果 在投料比

（β-CD：FeSO4·7H2O，n/n）为1：3，溶剂配比（C2H5OH：H2O，n/n）为2：1，搅拌速度为250 r/min时，60℃条件下反应4 t，β-CD-Fe2+能得到最大包合率。结论 成功制得β-CD-Fe+2包合物，并且摸索到较佳制备条件。

【关键词】β-环糊精；硫酸亚铁；工艺优化

【中图分类号】R943 【文献标识码】B 【文章编号】ISSN.2095-6681.2018.02..02

【Abstract】Objective To synthesize β-CD-Fe+2 complex，and to explore the optimal preparation conditions.Methods To protect the complexes by N2，verified the complexes by infrared spectroscopy， measuring the inclusion rate by 1，10- phenanthroline hydrate spectrophotometer method. then exploring the inclusion rate in different feed ratio， solvent ratio， reaction time， reaction temperature and stirring speed.Results When the feed ratio

（β-CD：FeSO4·7H2O，n/n） was 1：3，the solvent ratio （C2H5OH：H2O，n/n） was 2：1，the stirring speed was 250r/min，the reaction time was 4t，the reaction temperature was 60℃，β-CD-Fe+2 could get the best inclusion rate.Conclusion The β-CD-Fe+2 inclusion complexes were successfully prepared. and the optimized conditions were found.

【Key words】Beta cyclodextrin；Ferrous sulfate；Process optimization

铁是人体必须的微量元素，在人体内发挥多种作用，其中Fe+2是制造血红蛋白的重要组成部分，当人体缺乏亚铁离子，会造成血红蛋白水平过低，身体无法获得足够的氧气，导致缺铁性贫血，因此补充Fe+2是治疗缺铁性贫血的关键。但是Fe+2活性非常强，极易氧化为Fe+3，保持Fe+2稳定性是研发铁补充剂的重点。

β-CD是由7个葡萄糖单元通过β-1，4糖苷键连接而形成的环状分子结构。该环状结构周边排列着氢原子和醚键，而中间为空穴[1]。β-CD的糖苷键氧原子上的游离电子对更趋向于空穴的内侧，产生较高的电子云密度，呈现出某些Lewis碱的特性[2]，能与某些药物或者过渡金属化合物形成稳定的包合物，从而提高药物稳定性，掩盖药物的不良气味，降低不良反应，也可制备靶向制剂[3]。应用β-CD对药物进行包合是现代药物制剂研究的热点。

1 内容与结果

1.1 试剂与仪器

β-CD（湖北远成赛创科技有限公司）、FeSO4·7H2O（武汉宏信康精细化工有限公司），无水乙醇为分析纯，水为去离子水。

UV-2000型紫外可见分光光度仪（上海龙跃仪器设备有限公司）、ALPHA系傅立叶红外光谱仪（德国Bruker公司）、PHS-3B型精密级数字式酸度计（上海沪粤明科学仪器有限公司）、HG03-JJ型电动搅拌仪（北京亿百万电子有限公司）、TYD-600型超声波清洗机（北京泰元达精密清洗机）。

1.2 包合物的制备

将一定量β-CD置于一定体积的去离子水与无水乙醇的混合溶液中。N2保护下，在半小时内分多次加入一定量FeSO4·7H2O，并且在设定的温度下加热反应设定的时间。反应结束后将产物转移至洁净烧杯中冰水浴静置8小时，抽滤，水洗沉淀物直至滤液加入1%盐酸羟胺溶液后与邻菲罗啉溶液不显色6，真空干燥沉淀物，置于干燥箱中。

1.3 包合物的鉴定

将β-CD与FeSO4·7H2O物理混合，取等量的混合物和包合物，分别与溴化钾压片，使用红外光谱仪扫描，结果显示混合物在1700～2000 CM-1处有吸收峰，包合物没有吸收峰，说明制备过程中不是物理混合，而是化学键合。

1.4 包合率的测定

找出最大吸收波长：制备20 μg/ml亚铁离子溶液，先加入1%盐酸羟胺溶液，再加入邻菲罗啉溶液，用紫外风光光度仪进行全波长扫描，发现在510 nm处有最大吸收。

作标准曲线：制备不同浓度梯度的Fe+2，先加入1%盐酸羟胺溶液，再加入邻菲罗啉溶液，在510 nm处测吸光度，作Fe+2浓度与其吸光度的标准曲线，V=55.4A-0.266

（V为Fe+2浓度，A为吸光度）。

测包合率：取一定质量产物，定溶于50 mlPH为1的强酸溶液中，静置数分钟后超声1 min，再稀释成40 μg/50 ml的待测液，加入PH为4.6的磷酸盐缓冲液，1%盐酸羟胺溶液，再加入邻菲罗啉溶液，在510 nm处测吸光度，将吸光度代入标准曲线中，算出释放的Fe+2的质量，从而算出包合率。

1.5 制备工艺对包合率的影响

溶剂配比（C2H5OH：H2O，n/n）为1：1，50℃，搅拌速度300 r/min，反应2小时，（β-CD：FeSO4·7H2O，n/n）为1：1，1：2，1：3，1：4，1：5时，包合率分别为0.623，0.879，1.112，1.115，1.119。投料比（β-CD：FeSO4·7H2O，n/n）为1：1，50℃，300 r/min，反应2小时，（C2H5OH：H2O，n/n）为3：1，2：1，1：1，1：2，1：3时，包合率分别为0.746，0.802，0.623，0.516，0.446。投料比（β-CD：FeSO4·7H2O，n/n）为1：1，溶剂配比（C2H5OH：H2O，n/n）为1：1，50℃，

300 r/min，反应时间为2 t，3 t，4 t，5 t，6 t时，包合率分别为0.623，0.690，0.753，0.750，0.749。投料比（β-CD：FeSO4·7H2O，n/n）为1：1，溶剂配比（C2H5OH：H2O，n/n）为1：1，300 r/min，反应2小时，反应温度为40 min，45 min，50 min，55 min，60 min，65 min时，包合率分别为0.410，0.519，0.623，0.782，0.939，0.738。投料比（β-CD：FeSO4·7H2O，n/n）为1：1，溶剂配比（C2H5OH：H2O，n/n）为1：1，50℃反应2小时，搅拌速度为150 r/min，200 r/min，250 r/min，300 r/min，350 r/min时，包合率分别为0.598，0.657，0.721，0.623，0.621。

2 结论与分析

经过以上21组实验条件的摸索，初探得投料比（β-CD：FeSO4·7H2O，n/n）为1：3，溶剂配比（C2H5OH：H2O，n/n）为2：1，搅拌速度为250 r/min时，60℃条件下反应4 t，β-CD包合Fe2+能得到最大包合率。

随着投料比（β-CD：FeSO4·7H2O，n/n）增加，包合率整体增加，但是，当投料比为1：3时，继续增加FeSO4·7H2O，包合率增加不明显，排除误差，可以认定为包合率基本不变，因此选取最佳投料比为1：3，当投料比小于1：3时，包合率均大于1，分析可能有少部分β-CD空腔中包合了多个Fe2+。随着溶剂配比（C2H5OH：H2O，n/n）增加，包合率先增后减，在配比为2：1时，达到峰值，说明在溶剂配比为2：1时，最利于Fe2+进入β-CD空腔。随着反应时间增加，包合率增加到一定程度就不再增加，说明反应时间并非越长越好，当反应时间足够后再增加，并不能让更多的Fe2+进入β-CD空腔。随着反应温度的增加，包合率先增后减，说明反应温度并非越高越好，温度太高，离子运动过快，Fe2+反而难以进入空腔。随着反应过程中搅拌速度增快，包合率增加到一定程度不再增加，搅拌可以加快分子、离子运动，但是分子、离子运动速度达到一定程度后继续增加运动速度，不能进一步促进Fe2+进入β-CD

空腔。

制备β-CD-Fe+2包合物，本方案重复性好，稳定可行，由于分组例数有限，探索最佳制备方法以及最佳合成条件有待进一步研究。

参考文献

[1] K Khoshtinat，M Barzegar，MA Sahari， Z Hamidi. Encapsulation of Iranian Garlic Oil with-β-cyclodextrin： Optimization and its Characterization[J].Journal of Agricultural Science and Technology.2017，19（1）：97-111.

[2] D Wang，G Chen，L Ren.Preparation and Characterization of the Sulfobutylether-β-Cyclodextrin Inclusion Complex of Amiodarone Hydrochloride with Enhanced Oral Bioavailability in Fasted State[J].Aaps Pharmscitech，2017，18（5）： 1526-1535.

[3] S Ho，YT Yin，DJ Young，LF Siow. Cyclodextrin encapsulated catechin： Effect of pH， relative humidity and various food models on antioxidant stability[J].LWT-Food Science and Technology，2007，85（A）： 232-239.

[4] TG Deloughery.Iron Deficiency Anemia.Medical Clinics of North America，2017，101（2）：319.

[5] A Mokhtarifar，FA Zeydabadi，J Asili，MM Kooshyar， A Sahebkar. The effect of Portulaca oleracea （purslane） seeds on hemoglobin levels in adolescent girls with iron deficiency anemia： a randomized comparative trial[J].Comparative Clinical Pathology，2017，26（1）：11-16.

[6] T Nagahlro，H Nishioka.Spectrophotometric Determination of Ruthenium by a Column Method Using 1，10-Phenanthroline and Ammonium Tetraphenylborate Supported on Microcrystalline Naphthalene[J].Oriental Journal of Chemistry.2017，15（3）：36-37.

本文編辑：吴宏艳