基于H2SO4-Mn2SO4-CH3COCH3-KBrO3体系的半夏指纹图谱*

夏光志 王 芳 肖 宏 张鲁霞 邹怡明 徐倩倩

化学与制药工程学院，山东第一医科大学(山东省医科院)，山东 泰安 271016

人们发现的化学振荡反应种类繁多，本研究采用的是Belousov-Zhabotinsky(B-Z)反应[1]，B-Z振荡反应是在酸性条件下，以过渡金属离子为催化剂，用溴酸根离子氧化含有活泼亚甲基的有机化合物。实验应用新型的B-Z反应不加入丙二酸等化合物为底物(还原剂)，而以加入系统中的中药的化学成分为底物，加入丙酮与反应中生成的溴发生反应生成溴代丙酮以除去体系中的过量的溴，使振荡反应得以发生。

1 实验部分

1.1 仪器

LK2005A型电化学工作站；85-2A型磁力加热搅拌器；213型金属铂电极为工作电极；217型甘汞电极为参比电极；FA1104N型分析天平。研钵；高纯蒸馏水。

1.2 试剂与药材

丙酮(分析纯)，规格500 ml；浓硫酸(分析纯)，规格500 g；溴酸钾(分析纯)，规格500 g；硫酸锰(分析纯)，规格500 g。所有溶液均以二次蒸馏水配置，半夏等药材均为药店购买。

1.3 实验步骤

采用正交试验设计，H2SO4、MnSO4、KBrO3、CH3COCH3各取三个水平。试剂浓度见表1。

表1 各试剂浓度(单位：mol·L-1)

按以下顺序连接实验装置：计算机→电化学工作站→各电极(铂电极作为工作电极，甘汞电极作为参比电极)→反应器→磁力加热搅拌器

加入过100目筛的半夏粉末[2]0.300 g，温度为室温，按照表中的试剂浓度依次加入10 ml硫酸溶液、5 ml丙酮溶液、5 ml硫酸锰溶液于反应器中，盖好带电极的反应器盖[3]。开启计算机和磁力搅拌器并以恒定的速度搅拌10 min，迅速注入5ml溴酸钾溶液，点击电化学工作站采集数据，并记录E-t曲线到电位消失处为止[4-5]。

1.4 正交试验设计及结果

实验考察了四个因素，因素之间可能有交互作用，每个因素取了3个水平，因此选用正交表L327进行试验设计，得到27次实验的指纹图谱，如图1。

表2 试验设计及结果

图1 正交试验设计的电化学指纹图谱

方差分析结果如下：

表3 方差分析表

所以硫酸选用1.0mol·L-1, 硫酸锰选用0.15mol·L-1,溴酸钾选用0.3mol·L-1，丙酮选用0. 81mol·L-1。照此试剂浓度进行实验，得到半夏的电化学指纹图谱如下图2所示。

图2 半夏电化学指纹图谱

2 结论和展望

本研究采用封闭体系对中药半夏进行B-Z振荡反应，并对其电化学指纹图谱进行分析讨论，得到了最佳的反应试剂浓度[6]。结合电化学指纹图谱对半夏参与的B-Z振荡反应进行了简单的探讨，了解了振荡反应的机理[7]。得到了该中药的电化学指纹图谱，证明E-t曲线得到的电化学指纹图谱可以鉴定单味药，这种方法即经济实惠又简单高效有着广阔的发展前景[8]。本次实验的电化学指纹图谱研究是以传统中医药理论为指导、B-Z振荡技术支持，对单味药的鉴定和中药复方，建立的客观整体的体系。电化学指纹图谱可以全面地反映中药所含化学成分，因此电化学指纹图谱能从整体上综合评价中药，特别是在现阶段许多中药的有效成分尚不明确的情况下，指纹图谱能有效地表征中药。