儿茶素铅配合物的合成及其性能

熊金勇，李建昌，赖云，张陆兵(江西省职业病防治研究院，江西 南昌 330006)

1 介绍

在工业化社会中铅无处不在。由于其高蒸汽压和低熔点，铅的使用可能导致当地环境污染。据报道，铅中毒是通过摄入、吸入、产前和皮肤暴露等途径引起的。铅通过呼吸道和消化道被吸收，进入血液，并分布到身体的组织中。铅是一种蓄积性化学毒物，对神经系统、血液系统、消化系统、心血管、肾脏和生殖系统均可产生不利影响。研究认为铅可能是人类的致癌物。最近的研究表明，天然食品中的化学因素可以去除体内的铅离子。绝对多数天然食品是药食两用的药材，因此，使用副作用极小的天然食品来消除或避免铅中毒是非常重要的。

儿茶素(2-(3,4-二羟基苯基)-3,4-二氢-2H-苯并吡喃-3,5,7-三醇)是属于黄烷醇类化合物，是茶叶中多酚类物质的主要成分。它已被证明可以治疗传统医学中的广泛的疾病。近年来，儿茶素具有抗氧化特性、抗菌活性及其抗炎。此外，它也是有效的金属螯合剂之一。黄烷醇类物质作为金属螯合剂，在生物利用度和各种金属的毒性中都起着重要作用。例如二价铅离子被认为参与了神经系统和骨疾病，然而，由铅离子引起的损伤可以通过儿茶素的络合来减少。金属阳离子(Al3+和Fe3+)儿茶素的配合物已被报道，但几乎没有关于Pb(II)和儿茶素之间的相互作用的信息。文章通过儿茶素与铅的配合物的合成及其配合物自由基清除性能研究，旨在为揭示体内有毒重金属的消除提供基础理论依据。

2 方法

2.1 试剂和仪器

磁力加热搅拌器(B11-2型，上海司乐仪器有限公司)；酸度计(PHSJ-3F,上海精密科学仪器有限公司)；真空干燥箱(DZF6050，上海一恒科技有限公司)；紫外可见分光光度计(TU-1810北京普析通用仪器有限责任公司)；儿茶素(＞98%南京罗迈美药物试剂有限公司)；1,1-苯基-2-苦味苯肼(＞98%，上海阿拉丁生化科技股份有限公司)；其余试剂均购置于国药集团化学试剂有限公司，除乙醇为色谱级外，其他均为分析纯。

2.2 配合物的合成

将文献[1]方法适当改进，并适当改进；将1 mmol儿茶素溶解在30 mL50%乙醇-水溶液，然后将20 mL溶解了1 mmol醋酸铅的乙醇-水溶液滴入上述儿茶素溶液中，不断搅拌，加入完成后用氢氧化钠(1 mol/L)将混合溶液的pH调整为6.0，混合溶液在水浴中(80 ℃)加热60 min，使其产生沉淀，静置后离心，沉淀用少量的乙醇及水分别洗涤数次，将沉淀物于40 ℃真空干燥20 h。最后对配合物进行称重并计算产率。

2.3 清除DPPH自由基实验

儿茶素铅(II)配合物溶液的配制：分别准确称取4.0 mg儿茶素铅(II)配合物，用乙醇溶解后，定溶于100 mL的容量瓶中，得浓度为40 mg/L的儿茶素乙醇溶液，再将其配制成40、30、20、10、5、2.5 mg/L系列浓度的溶液。

儿茶素溶液的配制：分别准确称取4.0 mg儿茶素标准品，用乙醇溶解后，定溶于100 mL的容量瓶中，得浓度为40 mg/L的儿茶素乙醇溶液，再将其配制成40、30、20、10、5、2.5 mg/L系列浓度的溶液。

DPPH溶液的配制：准确称取1,1-二苯基-2-苦基肼(DPPH)0.788 6 g，用乙醇溶解，并定容在100 mL容量瓶中，摇匀得浓度为0.02 mol/L 的DPPH储备液，冷藏备用。

参照前人的测定方法[1-2]并适当改进，准确吸取浓度为0.02 mol/L DPPH乙醇溶液2 mL置于试管中，再取对不同浓度的照品溶液、乙醇(空白溶剂)和不同浓度的样品溶液 2 mL，并迅速混匀，于37 ℃避光反应 30 min，在波长517 nm处测定各溶液中吸光度，按下列公式计算清除率。

清除率：

式中：Ai为2 mL 样品溶液(儿茶素铅(II)配合物溶液或儿茶素溶液)与2 mL DPPH溶液混匀后的吸光度值；Aj为2 mL样品溶液与2 mL 乙醇溶液混匀后的吸光度值；A0为2 mL 乙醇溶液与2 mL DPPH 溶液混匀后的吸光度值。

2.4 自由基半数清除率(EC50)的计算

参照前人的测定方法[1-2]，并适当改进；以样品的浓度对自由基清除率作图并进行非线性拟合，并计算清除率为50%时儿茶素的浓度为EC50。

3 结果与讨论

儿茶素(Cc, C15H14O6，如图1所示)。结构显示：活性官能团有A、B和C环上的羟基，A和C两个苯环。通过前人研究表明[3]其抗氧化活性的结构基础是B环上的邻位羟基，A环上的间位羟基以及C环上的羟基。儿茶素与金属离子的络合作用研究显示B环邻苯二酚基团可将游离金属离子络合。通过儿茶素B环上的邻位羟基与金属离子的配位螯合作用，我们合成了儿茶素-Pb(II)配合物(合成反应式如图2所示)。产率为75.6%。同时还研究了儿茶素-Pb(II)配合物的抗氧化活性。

图1 儿茶素的结构图

图2 儿茶素-铅(II)配合物的合成反应式

DPPH是一种能稳定存在于有机溶剂中的单一电子自由基，即能接受一个电子或者氢离子，它的无水乙醇溶液呈紫色，在517 nm处有最大吸收，吸光度与DPPH的浓度成线性关系。当自由基清除剂存在时，DPPH的单电子被捕捉而使其颜色变浅，在517 nm波长处的吸光度变小，其变化程度与自由基清除程度呈线性关系，即自由基清除剂的清除能力越强，吸光度越小。从而以评价试验样品的抗氧化能力。此抗氧化能力用抑制率来表示，抑制率越大，抗氧化性越强。因此该法常被用来评价样品的抗氧化能力[4]。

如图3所示，儿茶素和儿茶素铅(II)配合物都随着浓度的增大，对DPPH自由基的清除率也增大，根据实验结果，儿茶素和儿茶素铅(II)配合物的EC50分别是11.52和8.72 mg·L-1，很明显儿茶素与铅离子形成配合物后，其对DPPH自由基的清除能力有所下降。这可能是形成配合物后，分子中的活性基团(邻二酚结构的羟基)与铅离子配位，使其接受质子的能力降低引起的[5]。

图3 儿茶素及其铅(II)配合物对DPPH自由基的清除作用

4 结语

通过儿茶素与铅(II)的反应合成了儿茶素铅(II)配合物，产率为75.6%。实验发现该配合物不仅可在水和有机溶剂中溶解，而且在相对较高的温度下也不易分解。研究表明：儿茶素通过儿茶素分子中B环上两个羟基的螯合位点与Pb(II)发生反应。

综上所述，儿茶素具有多方面的生理和药理活性，主要存在于多种茶叶中，可以推断富含儿茶素的饮品可以作为人体的预防保健产品，可以驱除部分铅，从而减少铅中毒。在日常生活中多饮茶，一方面可以清除体内的过量的自由基，保护机体免受自由基的攻击，减少自由基氧化损伤带来的潜在疾病；另一方面茶叶中的儿茶素可以与机体内的铅等重金属离子形成配合物，通过代谢排出体外，减少重金属离子对人体的损伤。