|  穿心莲为爵床科植物[Andrographis Paniculata (Burm.f.)Nees]的干燥地上部分,是我国传统中草药之 一 , 具有解热、抗炎、镇痛、抗菌、抗病毒之功效[1 一。其 活性成分主要是以穿心莲内酯、14-去氧穿心莲内酯(14一de— oxyandrographolide,DA)和脱水穿心莲内酯为代表的二萜 内酯类化合物 ]。药理实验研究证明DA具有较好的抗炎活 性及免疫抑制作用l4],但其脂溶性较强,使其进一步利用受 到了很大的限制,为了增加其水溶性,本实验采用微波辅助 饱和水溶液法制备了DA_ 环糊精(13-cyclodextrin,~-CD) 包合物,利用紫外分光光度法测定了包合常数,并采用红外 分光光度法和核磁共振法验证了包合物的形成。
1 仪器与材料
1.1 仪器
Bruker Advance 400核磁共振仪(德国Bruker公司); AVATAR360付立叶变换红外光谱仪(美国Nicolet公司); 三乐微波炉WP750—1型(中国南京三乐电气总公司); UV1600紫外可见分光光度计(北京瑞利分析仪器公司); 电子天平AG135(METTLER TOLED0)。
1.2 药品与试剂
14-去氧穿心莲内酯(河南大学天然药物研究所天然药物分子设计室提 供),归一化法(HPLC)测定纯度>99.oH;G—CD (孟州 市华兴生物化工有限责任公司),纯度为99.3 ;无水乙醇:色谱纯(天津科密欧化学试剂有限公司);水为二次蒸 馏水。
2 方法及结果
2.1 包合物的制备
称取14-去氧穿心莲内酯 0.034 1 g(O.102 1 mmo1)及13-CD 0.226 0 g (O.199 1 retoo1)置入100 mL锥形瓶中,加入6 mL蒸馏水 及乙醇,置于微波炉中,中档(375 W)加热90 S,取出, 放冷后,产物于冰箱0℃保鲜层中放置12 h。抽滤,滤饼用 适量的蒸馏水洗涤,50。C干燥12 h,压碎后,干燥物用适 量无水乙醇洗涤,5O℃干燥2 h,即得包合物。
2.2 物理混合物的制备
称取14-去氧穿心莲内酯 0.076 4 g(0.228 7 mmo1)及13-CD 0.236 2 g (0.208 1 retoo1),均匀混合得物理混合物。
2.3 包合常数的测定—— 紫外分光光度法
2.3.1 测定波长选择用pH 6.86的缓冲液配制成4.21× 10眦5mol·I _1的DA溶液,进行全波扫描,选择合适的波 长范围,作为测定波长。
2.3.2 14-去氧穿心莲内酯溶液的配制再用pH=6.86缓冲液配制DA的 过饱和溶液,0.45/,m微孔滤膜过滤,弃去初滤液,续滤液 用于测定Ka。
2.3.3 13-CD溶液的配制取0.131 2 g 13-CD置于1O mL容 量瓶中,加入适量的pH=6.86缓冲液,超声溶解,缓冲液定容后,得0.011 6 tool·L 的 CD溶液。
2.3.4 测定方法取一定量14-去氧穿心莲内酯过饱和溶液于比色皿中, 于所选波长范围内紫外扫描得特定波长下的紫外吸收值,依 次向体系中加入不同量的0.011 6 tool·L CD溶液后进 行紫外扫描,得到不同 CD浓度体系的紫外吸收。据文 献_5]的2个公式计算Ka值:
1/~A= (1/eKa[G]。)(1/[CD]。)+l/e[G]o (1) ZXA一一(1/Ka)(ZXA/[cD]。)+As[G3。 (2)
由公式(1)的斜率和截矩及(2)的斜率可计算得包合 常数Ka。
2.3.5 包合常数的测定14-去氧穿心莲内酯分子在200 nlTl附近有一最大 吸收,当体系中存在高浓度的 CD时,DA紫外吸收随着 CD浓度的增加而明显增强,而且两者成明显的正比关系。 由此可见, CD与DA发生了包合。
由公式(1)得曲线方程为y一0.006 31 X+8.156 55 ( 一O.997 43),求得Ka一1 292.631 tool·L 。
由公式(2)得曲线方程为y一一0.000 76 X+0.121 89 ( 一O.988 39),求得Ka=1 315.789 tool·L 。
本实验利用紫外法的2个公式都获得了良好的线性关 系,但求得的Ka值有一些差距,原因可能有:公式(1) 的推导中简化了许多的影响因素如 cD的吸收等,易获得 较好线性关系,公式(2)考虑到A= Dr-c+AcD+AG等 的情况,较方程(1)更接近实际也更严格,并且对实验操 作要求更高,较难获得良好的线性关系,所以求得的Ka值 较准确。
包合常数是衡量包合水平的一个重要参数。当Ka值为 102~105 tool·L 时包合效果最好,太小不宜包合,太大 则脱包合困难。根据以上结果我们可初步判定,DA可以和 ~?-CD发生包合。
方程(1)也叫Benesi—Hildebrand方程,文献报道 以 1/△A对1/[cD]o作图,如为一条直线,则表明客体分子 与CDs形成了1:1包合物,本试验结果与此相符,证实 DA与~?-CD形成了1:1的包合物。
2.4 包合物的红外分光光度法确证
2.4.1 实验方法KBr压片法分别测定14-去氧穿心莲内酯、fCD、物理 混合物和包合物的红外光谱。
2.4.2 实验结果 由图1(A)知:由IR谱知:DA与 CD的物理混合物与包合物相比,DA的特征峰发生改变。 具体情况如下:在物理混合物中,DA的羰基(一c一())振 动和双键(一C—C 12,13)振动吸收峰分别在1 752.88、 1 646.61 ern_。、而包合物的相应峰分别移到了1 751.33、 1 637.06 ern ,向高波数方向移动,由此说明客体分子 (DA)的羰基一C=O和双键(一C=C 12,13)伸缩振动受到 了限制,14-去氧穿心莲内酯中的五元内酯环很可能插入到了G一环糊精的空 腔中。物理混合物中DA十氢萘环上的双键(一c—C 8,17) 的伸缩振动和弯曲振动的吸收峰分别在1 700.60、850.64 cm- ,包合物的伸缩振动峰被掩盖,其弯曲振动峰移到 859.99 cm- ,向低波数方向移动,说明也受到了环糊精的 影响,由以上事实综合证明了包合物的形成。
2.5 包合物的氢核磁共振法确证
2.5.1 实验方法DMSO-de作溶剂,分别测定14-去氧穿心莲内酯、~?-CD、 物理混合物和包合物的核磁共振谱。
2.5.2 实验结果由图2知:包合物的结构也可以用核磁共 振氢谱推断。由于主客体之间的相互作用将导致核磁共振氢谱 出现特征性的化学位移变化。这些变化给出了包合方式的信息, 使得核磁共振在包合物的研究中有着特殊的作用。表1、2给出 了pCD与DA包合前后, H-NMR化学位移变化值。从表中可 以看出,形成包合物后, CD的质子都向高场发生了移动,而 14-去氧穿心莲内酯的质子大都向低场发生了较大的化学位移,但十氢萘环上 的18一H、3-OH、19-OH的化学位移分别向高场移动0.001 5、 0.000 1、0.049 9 ppm,由此说明萘环及其支链上面的氢原子受 到屏蔽这一事实证实了包合物的形成。
3 讨论
包合是一种物理过程,包合物形成主要取决于环糊精与 客体分子的立体结构及两者作用力的大小,所以在包合前, 首先应考虑客体分子的大小是否与环糊精的空腔内径相匹 配,这样客体分子才有进入环糊精空腔中的可能。主客体之 间的作用力有范德华力 ]、氢键作用力 ]、疏水力和库仑力 4种。在包合过程中,疏水力、范德华力起主要的作用,由 于疏水力是包合过程中的一个重要的推动力,所以包合一般 在水溶液或稀醇中进行。大多数有机溶剂不能使用,因它们 能与环糊精形成稳定的化合物,与客体分子竞争。
由于14-去氧穿心莲内酯分子的骨架包含2部分:十氢萘环和五元内酯 环,且又都符合被包合的立体构型,故导致它与 cD作用 时,可能会产生2种1:1的包合产物或一种1:2的包合产 物,但是由以上的Benesi Hildebrandl_5]法测定包合比后发 现;DA与 CD形成的包合物为1:1包合物,推断可能为 2种1:1包合物,一种包合十氢萘环及其支链,另一种包 合五元内酯环,包合产物为包合十氢萘环和五元内酯环的两 种包合物的混合物;经计算机辅助软件CAChe 6.1计算, 14-去氧穿心莲内酯的五元内酯环和十氢萘环可以被包合。这也与实际的验 证结果相符。
自2O纪初环糊精被分离得到以来,在医药方面得到了 广泛的应用。一些药物制成环糊精包合物后,溶解度、生物 利用度、化学稳定性、刺激性等方面都得到了明显的改善, 因此环糊精作为一种药物辅料在医药方面有着重要的应用价 值。本文采用微波辅助饱和水溶液法将DA做成包合物,可 提高其稳定性,增加了其水溶性,为14-去氧穿心莲内酯在医药方面的应用 奠定了基础。
在包合物形成的鉴定方面,除红外分光光度法及核磁共 振法外、TCL检测『9]及热重分析『l。]的方法,也是比较简单、 快速的方法。更深入的研究中,将会使用多种方法,共同的 鉴定包合物的形成。 |