苯乙烯與β-環(huán)糊精包合物的合成與表征研究

黃巨波，何斌鴻，劉 紅*

（1.海南師范大學 化學與化工學院，海南 ?？?571158；2.湖南理工學院化學與化工系，湖南414006）

苯乙烯與β-環(huán)糊精包合物的合成與表征研究

黃巨波1，何斌鴻2，劉 紅1*

（1.海南師范大學 化學與化工學院，海南 ?？?571158；2.湖南理工學院化學與化工系，湖南414006）

利用溶液-攪拌法制備了苯乙烯與β-環(huán)糊精的包合物，并通過紅外光譜、熱重-差熱分析對包合物進行了表征，考察了有機溶劑，反應時間，包合溫度等不同條件下對包合物的包合速率和包合產(chǎn)率的影響.

β-環(huán)糊精；苯乙烯；包合作用；包合物表征

環(huán)糊精作為一種藥物載體，可與藥物形成包合物而提高藥物的溶解度和穩(wěn)定性，增強其生物利用度，緩解藥物對腸胃刺激，消除某些藥物異味，達到藥物改性的目的，甚至環(huán)糊精還可控制藥物釋放，延長藥物作用期，提高療效.意大利已批準生產(chǎn)炎痛喜康（β-CD包合物），這預示著環(huán)糊精包合物己從實驗階段正式進入工業(yè)化生產(chǎn)階段［1］.目前，在國內對環(huán)糊精包合物的研究也得到了充分的重視［2-3］，本文采用溶液-攪拌法制備了苯乙烯與β-CD的包合物［4］，通過正交實驗設計確定了苯乙烯與β-CD包合物制備的最佳工藝［5］，并用FT-IR、TG-DTA等方法進行表征［6-7］，證實了包合物的形成.

1 實驗內容

1.1 儀器與試劑

FT-IR-370型紅外光譜儀（溴化鉀壓片，Thermo Nicolet公司）；COR-4P型，差熱分析儀（美國熱電公司）；GC-2010，氣相色譜儀（日本島津制作所）；β-環(huán)糊精（上海山浦化工有限公司），苯乙烯（AR天津市福晨化學試劑廠）；乙醇（長沙安泰精細化工實業(yè)有限公司）；苯（長沙市湘科精細化工廠）.

1.2 苯乙烯與β-環(huán)糊精包合物的制備

稱取適量β-CD于燒瓶中，加入適量蒸餾水，恒溫水浴攪拌（調速設為250 r/min）使之溶解，制成β-CD飽和水溶液.按β-CD與苯乙烯的摩爾比1∶1.1加入苯乙烯的乙醇溶液，繼續(xù)攪拌一定時間，冷卻結晶后抽濾，用體積分數(shù)為50％乙醇洗滌，30℃真空干燥，即得包合物粉末.稱重，計算包合物收率.稱取一定量包合物置于10 mL容量瓶中，加苯超聲提取，再定容至刻度，高速離心機離心去除沉淀后取上層清液，氣相色譜分析，記錄苯乙烯峰面積，用外標法求得包合物樣品中苯乙烯含量.

1.3 包合過程工藝條件的優(yōu)化

影響包合的因素主要為有機共溶劑、反應時間、包合溫度等，本實驗中按β-CD與苯乙烯摩爾比為1∶1.1 投料，選苯乙烯與乙醇質量比（A）、包合溫度（B）、反應時間（C）3個因素，每個因素選3個水平，用L9（33）正交表安排實驗，實驗安排見表1.

表1 正交實驗因素水平表Tab.1 The factor of orthogonal experiment

1.4 包合物的表征

1.4.1 熱重-差熱分析（TG-DTA）

將β-CD、β-CD與苯乙烯的包合物用TG-DTA分析儀進行熱重-差熱掃描分析，測定條件為室溫20℃，測定氣氛N2，升溫速率5℃·min-1，掃描范圍30～560℃.

1.4.2 紅外光譜法（IR）

采用KBr壓片法做β-CD和β-CD-苯乙烯包合物的紅外光譜圖，涂片法做苯乙烯及其與β-CD物理混合物的紅外光譜圖，在4 000～400 cm-1范圍內進行紅外掃描.

2 結果和討論

2.1 正交實驗結果分析

根據(jù)表2中正交實驗結果，同時兼顧收率及含量，得出優(yōu)化的包合條件為：B3A1C3.因此確定苯乙烯與β-CD包合的優(yōu)化工藝條件為β-CD與苯乙烯按摩爾比1∶1.1投料，包合溫度取40℃，苯乙烯與乙醇比為1∶0，反應時間取3 h.

2.2 包合物的TG-DTA分析

β-CD及苯乙烯-β-CD包合物熱重-差熱分析結果見圖1.由圖1可知，β-CD及包合物開始階段緩慢失重，至150℃左右損失約12.2％，相當于失去結晶水的量.在300-350℃范圍內包合物失重比 β-CD的失重要高出約10％，這對應于失去β-CD包合中的苯乙烯的量.從對應的DTA曲線也可以看出β-CD及其包合物的DTA曲線有著顯著差別，β-CD在280℃開始分解，300℃發(fā)生熔融，包合物中β-CD的熔融峰仍然存在，并且出現(xiàn)一個新的吸熱峰，表明苯乙烯與β-CD形成了新物相.可見苯乙烯與β-CD確已形成了包合物.

表2 正交實驗安排及結果Tab.2 The orthogonal experiment results

2.3 包合物的紅外譜圖分析

β-CD、苯乙烯以及兩者的混合物和包合物紅外光譜圖見圖2.經(jīng)比較可知：（1）形成的包合物的紅外吸收峰與苯乙烯、β-CD及其混合物的紅外吸收峰存在著一定的差異.（2）包合物的紅外吸收峰與混合物及苯乙烯的紅外吸收峰相比，部分峰強度減弱，這是由于主客體之間是通過范德華力、氫鍵、偶極-偶極等弱作用結合，沒有形成新的化學鍵，因而沒有引起苯乙烯分子中C-H的斷裂而使吸收峰發(fā)生外移.（3）在1 600 cm-1附近的苯環(huán)振動吸收峰，形成包合物后位置不變，而峰形減弱，在3 080 cm-1附近的苯環(huán)上氫伸縮振動吸收峰，形成包合物后基本消失，這都是由于苯環(huán)進入β-CD內腔中，環(huán)振動受到抑制.由此表明β-CD和苯乙烯發(fā)生了包合作用，并形成了包合物.

3 結論

（1）本文通過采用飽和溶液法制備苯乙烯與β-CD的包合物，以正交實驗法篩選了苯乙烯與β-CD形成包合物的最佳工藝條件為β-CD與苯乙烯按摩爾比1∶1.1 投料，包合溫度40℃，苯乙烯與乙醇比為1∶0，反應時間取3 h.

（2）用TG-DTA分析和IR譜圖等方法對包合物進行了表征，證明了包合物的存在.

［1］童林薈.環(huán)糊精化學-基礎與應用[M].北京：科學出版社，2001：152-160.

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［3］鄧芳，蘭支利，尹篤林，等.β-環(huán)糊精存在下二氧雜環(huán)丙烷對苯乙烯的不對稱環(huán)氧化[J].化學通報，2006，5：362-364.

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［5］Uyar T，Hunt A M，Gracz H S，et al.Crystalline cyclodextrin inclusion compounds formed With aromatic guests：Guest-dependent stoichiometries and hydration-sensitive crystal structures[J].Crystal GroWth＆Design，2006，6（5）：1113-1119.

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責任編輯：畢和平

Preparation and Characterization of Inclusion CoMplexation of β-Cyclodextrin With Styrene

HUANG Jubo1，HE Binhong2，LIU Hong1*
（1.College of Chemistry and Chemical Engineering，Hainan Normal University，Haikou 571158，China；2.Department of Chemistry and Chemical engineering，Hunan Institute of Science and Technology，Yueyang 414006，China）

In this paper，the inclusion complex was prepared by a solution-mix round method and characterized by infrared absorption spectroscopy and differential scanning calorimetric analysis.And as a result of the different organic solvent，reaction time，reaction temperature，the reaction rate and yield of inclusion complex were diverse.

β-cyclodextrin；Styrene；inclusion complexation；characterization

O 629.1 2

A

1674-4942（2010）03-0289-03

2010-04-21

海南師范大學應用化學特色專業(yè)建設項目（hszj0608）；海南省有機化學重點學科資助

*通訊作者