“泰斯花粉阻隔剂”结构研究

于宏伟，王晓萱，戎 媛，康怡然，李佳欣，卫羽萱

（石家庄学院 化工学院，河北 石家庄 050035）

泰斯花粉阻隔剂（以下简称“泰斯”）是德国泰斯天然品公司独家研发的专利产品，主要用于防治花粉、粉尘、螨虫以及动物皮毛等吸入性过敏原引起的过敏性鼻炎和过敏性哮喘［1-2］，此外泰斯还可以与布地奈德联合使用治疗过敏性鼻炎［3］。泰斯价格较贵（175 元/5 g/支），用量较大，这对于广大鼻炎患者来说增加了很大的经济负担。中红外（MIR）光谱广泛应用于有机物结构研究领域［4-6］，而变温中红外（TDMIR）光谱［7-10］和二维中红外（2D-MIR）光谱［11-18］广泛应用于有机物热稳定研究。而泰斯的分子结构研究未见相关文献报道。因此，本文采用三级MIR 光谱，进一步开展了泰斯分子结构及热稳定性的研究，为泰斯的应用及国内相关企业仿制研究提供了有意义的科学借鉴。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

医用白凡士林（河北省保定汇达生化科技开发有限公司生产）；泰斯花粉阻隔剂（Dr.Theiss Alergol Pollen Blocker，德国泰斯天然品公司生产）。

1.2 仪器与设备

Spectrum 100 型中红外光谱仪（美国PE 公司）；Golden Gate 型ATR-FTMIR 变温附件（英国Specac 公司）；WEST 6100+型ATR-FT-MIR 变温控件（英国Specac 公司）。

1.3 方法

以空气为背景，每次实验对于信号进行8 次扫描累加，测定范围4 000 cm-1～600 cm-1；测温范围293 K～433 K，变温步长10 K。

泰斯及白凡士林分子的MIR 及TD-MIR 数据获得采用Spectrum v 6.3.5 操作软件。泰斯及白凡士林分子的2D-MIR 光谱数据采用清华大学TDVersin4.2 软件获得。

2 结果与分析

2.1 泰斯及白凡士林分子MIR 光谱研究

2.1.1 泰斯及白凡士林分子的一维MIR 光谱研究

首先采用一维MIR 光谱，对泰斯分子结构进行研究，见图1a。其中，2 952.81 cm-1处的吸收峰归属于泰斯分子CH3不对称伸缩振动模式（νasCH3-泰斯-一维）；2 919.72 cm-1处的吸收峰归属于泰斯分子CH2不对称伸缩振动模式（νasCH2-泰斯-一维）；2 851.12 cm-1处的吸收峰归属于泰斯分子CH2对称伸缩振动模式（νsCH2-泰斯-一维）；1 461.46 cm-1处的吸收峰归属于泰斯分子CH3不对称变角振动模式（δasCH3-泰斯-一维）；1 376.78 cm-1处的吸收峰归属于泰斯分子CH3对称变角振动模式（δsCH3-泰斯-一维）；720.23 cm-1处的吸收峰归属于泰斯分子CH2面内摇摆振动模式（γCH2-泰斯-一维）。进一步研究了白凡士林分子一维MIR 光谱，见图1b，相关光谱数据见表1。

图1 泰斯及白凡士林分子的一维MIR 光谱（293 K）

表1 泰斯及白凡士林分子的MIR 数据及解释（293 K）

2.1.2 泰斯及白凡士林分子的二阶导数MIR 光谱研究

采用二阶导数MIR 光谱，对于泰斯分子结构进行了进一步的研究，见图2a，其谱图分辨能力要优于相应的一维MIR 光谱。其中2 955.25 cm-1处的吸收峰归属于泰斯分子CH3不对称伸缩振动模式（νasCH3-泰斯-二阶导数）；2 919.72 cm-1处的吸收峰归属于泰斯分子CH2不对称伸缩振动模式（νasCH2-泰斯-二阶导数）；2 871.69 cm-1处的吸收峰归属于泰斯分子CH3对称伸缩振动模式（νsCH3-泰斯-二阶导数）；2 850.58 cm-1处的吸收峰归属于泰斯分子CH2对称伸缩振动模式（νsCH2-泰斯-二阶导数）；1 462.45 cm-1处的吸收峰归属于泰斯分子CH3不对称变角振动模式（δasCH3-泰斯-二阶导数）；1 377.20 cm-1处的吸收峰归属于泰斯分子CH3对称变角振动模式（δsCH3-泰斯-二阶导数）；730.16 cm-1和720.03 cm-1处的吸收峰归属于泰斯分子CH2面内摇摆振动模式（γCH2-泰斯-二阶导数）。进一步研究了白凡士林分子二阶导数MIR 光谱，见图2b，相关光谱数据见表1。

图2 泰斯及白凡士林分子的二阶导数MIR 光谱（293 K）

通过系统研究泰斯及白凡士林分子的一维MIR 光谱和二阶导数MIR 光谱，实验发现泰斯及白凡士林分子的化学结构高度类似，均为高碳烷烃。

2.2 泰斯及白凡士林泰斯分子的TD-MIR 光谱研究

在293 K～433 K 的温度范围内，分别开展了泰斯及白凡士林分子的一维TD-MIR 光谱和二阶导数TD-MIR 光谱研究，并进一步考查温度变化对于泰斯及白凡士林分子结构的影响。

2.2.1 泰斯及白凡士林分子的一维TD-MIR 光谱研究

首先开展了泰斯分子的一维TD-MIR 光谱研究，见图3a。研究发现：随着测定温度的升高，泰斯分子νasCH2-一维-泰斯、νsCH2-一维-泰斯和δsCH3-一维-泰斯对应的吸收频率发生了蓝移；泰斯分子δasCH3一维-泰斯和γCH2一维-泰斯对应的吸收频率发生了红移；泰斯分子νasCH3-一维-泰斯对应的吸收频率趋于消失；随着测定温度的升高，泰斯分子νasCH2-一维-泰斯、νsCH2-一维-泰斯、δsCH3-一维-泰斯、δasCH3一维-泰斯和γCH2一维-泰斯对应的吸收强度降低。进一步研究了白凡士林分子的一维TD-MIR 光谱，见图3b，则得到了同样的光谱信息。

图3 泰斯及白凡士林分子的一维TD-MIR 光谱（3 000 cm-1～600 cm-1）

2.2.2 泰斯及白凡士林分子的二阶导数TD-MIR 光谱研究

其次研究了泰斯分子的二阶导数TD-MIR 光谱研究，见图4a，随着测定温度的升高，泰斯分子νasCH3-二阶导数-泰斯、νasCH2-二阶导数-泰斯、νsCH2-二阶导数-泰斯、δsCH3-二阶导数-泰斯和δasCH3二阶导数-泰斯对应的吸收频率发生了蓝移；泰斯分子γCH2-2-二阶导数-泰斯对应的吸收频率发生了红移，泰斯分子γCH2-1-二阶导数-泰斯对应的红外吸收峰趋于消失。进一步研究了白凡士林分子的二阶导数TD-MIR 光谱研究，见图4b。随着测定温度的升高，白凡士林分子νasCH3-二阶导数-白凡士林、νasCH2-二阶导数-白凡士林、νsCH2-二阶导数-白凡士林、δsCH3-二阶导数-白凡士林对应的吸收频率发生了蓝移；白凡士林分子δasCH3二阶导数-白凡士林和γCH2-2-二阶导数-白凡士林对应的吸收频率发生了红移，白凡士林分子γCH2-1-二阶导数-白凡士林对应的红外吸收峰趋于消失。

图4 泰斯及白凡士林分子的二阶导数TD-MIR 光谱（3 000 cm-1～600 cm-1）

2.3 泰斯分子的2D-MIR 光谱研究

泰斯分子的红外吸收官能团的主要集中在“3 000 cm-1～2 800 cm-1”、“1 500 cm-1～1 350 cm-1”、“750 cm-1～700 cm-1”等3 个频率区间。因此在这3 个频率区间，采用2D-MIR 光谱进一步开展了泰斯分子热稳定性的研究。

2.3.1 “第一频率区间”泰斯及白凡士林分子的2D-MIR 光谱研究

在“第一频率区间”开展了泰斯分子的同步2D-MIR 光谱研究，见图5a。实验在（2 849 cm-1，2 849 cm-1）和（2 917 cm-1，2 917 cm-1）处发现两个相对强度较大的自动峰。而在（2 849 cm-1，2 917 cm-1）、（2 849 cm-1，2 956 cm-1）和（2 917 cm-1，2 956 cm-1）附近发现3 个相对强度较大的交叉峰。进一步开展了白凡士林分子的同步2D-MIR 光谱研究，见图5b，则得到了近似的光谱信息。

图5 泰斯及白凡士林分子的同步2D-MIR 光谱（3 000 cm-1～2 800 cm-1）

最后开展了泰斯分子的异步2D-MIR 光谱研究，见图6a。实验在（2 847 cm-1，2 857 cm-1）、（2 845 cm-1，2 926 cm-1）、（2 855 cm-1，2 916 cm-1）和（2 916 cm-1，2 925 cm-1）附近发现4 个相对强度较大的交叉峰，相关2D-MIR 光谱数据见表2。

根据NODA 原则［11-15］和表2 数据，泰斯分子νasCH2-二维-泰斯对应的吸收频率包括：2 925 cm-1（νasCH2-1-二维-泰斯）和2 916 cm-1（νasCH2-2-二维-泰斯）；泰斯分子νsCH2-二维-泰斯对应的吸收频率包括：2 855 cm-1（νsCH2-1-二维-泰斯）和2 845 cm-1（νsCH2-2-二维-泰斯）。随着测定温度的升高，泰斯分子νCH2-二维-泰斯吸收峰变化快慢的顺序为：2 855 cm-1（νsCH2-1-二维-泰斯）>2 925 cm-1νasCH2-1-二维-泰斯）>2 916 cm-1（νasCH2-2-二维-泰斯）>2 845 cm-1（νsCH2-2-二维-泰斯）。同样，对白凡士林分子进行研究，得到异步2D-MIR 光谱如图6b，其光谱信息与泰斯分子近似。

图6 泰斯及白凡士林分子的异步2D-MIR 光谱（3 000 cm-1～2 800 cm-1）

表2 泰斯分子2D-MIR 数据及解释（3 000 cm-1～2 800 cm-1）

2.3.2 “第二频率区间”泰斯及白凡士林分子的2D-MIR 光谱研究

首先在“第二频率区间”开展了泰斯分子的同步2D-MIR 光谱研究，见图7a。实验在（1 463 cm-1，1 463 cm-1）和（1 376 cm-1，1 376 cm-1）附近发现两个相对强度较大的自动峰，而在（1 376 cm-1，1 463 cm-1）附近发现一个相对强度较大的交叉峰。同样，对白凡士林分子进行研究，得到同步2D-MIR光谱如图7b，得到的光谱信息近似。

图7 泰斯及白凡士林分子的同步2D-MIR 光谱（1 500 cm-1～1 350 cm-1）

最后开展了泰斯分子的异步2D-MIR 光谱研究，见图8a。实验在（1 458 cm-1，1 462 cm-1）和（1 462 cm-1，1 467 cm-1）附近发现了两个相对强度较大的交叉峰，相关2D-MIR 光谱数据见表3。

根据NODA 原则［11-15］和表3 数据，泰斯分子δCH2/CH3-二维-泰斯对应的吸收频率包括：1 467 cm-1（δCH2-二维-泰斯）、1 462 cm-1（δasCH3-1-二维-泰斯）和1 458 cm-1（δasCH3-2-二维-泰斯）。随着测定温度的升高，泰斯分子δCH2/CH3-二维-泰斯吸收峰变化快慢的顺序为：1 458 cm-1（δasCH3-2-二维-泰斯）>1 467 cm-1（δCH2-二维-泰斯）>1 462 cm-1（δasCH3-1-二维-泰斯）。同样，对白凡士林分子δCH2/CH3-二维-白凡士林异步2D-MIR 光谱进行研究，则得到了近似的光谱信息如图8b。

图8 泰斯及白凡士林分子的异步2D-MIR 光谱（1 500 cm-1～1 350 cm-1）

表3 泰斯分子2D-MIR 数据及解释（1 500 cm-1～1 350 cm-1）

2.3.3 “第三频率区间”泰斯及白凡士林分子的2D-MIR 光谱研究

首先在“第三频率区间”开展了泰斯分子的同步2D-MIR 光谱研究如图9a 所示。实验在（721 cm-1，721 cm-1）频率附近发现一个相对强度较大的自动峰。进一步开展对白凡士林分子的同步2D-MIR 光谱研究如图9b 所示，则在（730 cm-1，730 cm-1）和（720 cm-1，720 cm-1）附近发现两个相对强度较大的自动峰。这主要是因为泰斯分子中高碳烷烃的碳链长度要略小于白凡士林分子中高碳烷烃的碳链长度，而后者γCH2-二维-白凡士林则是高碳烷烃分子中晶态的特征红外吸收模式。

图9 泰斯及白凡士林分子的同步2D-MIR 光谱（750 cm-1～700 cm-1）

最后在“第三频率区间”开展了泰斯分子的异步2D-MIR 光谱研究如图10a，并没有发现明显的交叉峰。因此，在750 cm-1～700 cm-1范围内，泰斯的2D-MIR 光谱并没有实际意义。同样对白凡士林分子的异步2D-MIR 光谱进行研究，则得到了近似的光谱信息，如图10b 所示。

图10 泰斯与白凡士林分子的异步2D-MIR 光谱（750 cm-1～700 cm-1）

3 结论

泰斯及白凡士林的分子红外吸收模式主要包括：νasCH3、νsCH3、νasCH2、νsCH2、δasCH3、δsCH3、δCH2和γCH2。研究发现：在293 K～ 433 K 的温度范围内，泰斯及白凡士林分子主要官能团对应的红外吸收强度和频率均发生改变。并进一步研究，热扰动下泰斯及白凡士林分子主要官能团的敏感程度及变化快慢信息。通过对比研究泰斯及白凡士林分子的三级MIR 光谱，可以得到以下结论：泰斯与白凡士林分子结构高度一致，均为高碳烷烃，但泰斯分子中高碳烷烃的碳链长度要略小于白凡士林分子中高碳烷烃的碳链长度；泰斯与白凡士林分子具有相近的热稳定性。