美洛昔康與4-磺化杯[4]芳烴包合作用的熒光光譜研究

傅力明，王茹林，王浩江，王 鵬

(山西醫(yī)科大學(xué) 化學(xué)教研室，山西 太原 030001)

杯芳烴是由n個(gè)苯酚單元連在一起的大環(huán)化合物，連接它們的橋梁是亞甲基，連在了酚羥基的鄰位[1-2]. 杯芳烴內(nèi)有n個(gè)苯環(huán)組成的一個(gè)富電子疏水空腔，腔體的上面是叔丁基, 腔體的下面是酚羥基. 磺化杯芳烴[4]是磺酸基取代了苯環(huán)上的叔丁基，由4個(gè)苯酚單元組成的化合物[3]，所以磺化杯芳烴易溶于水，但仍然具有杯芳烴的疏水空腔，因此它們的外緣親水，內(nèi)腔疏水.

美洛昔康(ME)具有良好的抗炎作用和鎮(zhèn)痛作用. 由于對(duì)兩種環(huán)氧合酶的選擇性抑制作用，使它對(duì)胃腸道和腎臟的副作用較小，因此它在相關(guān)藥物中占有優(yōu)勢(shì)地位[4]. 但是它的缺點(diǎn)是在水中的溶解度比較小，這就給它的使用帶來(lái)了一些不利因素[5]. 杯芳烴和美洛昔康結(jié)合后可以改善美洛昔康在水中的溶解性和其他理化性質(zhì). 關(guān)于杯芳烴和美洛昔康的包合至今未見(jiàn)報(bào)道. 本文采用熒光光譜法探索了4-磺化杯[4]芳烴(SCX4)與美洛昔康的包合特性，推測(cè)了包合機(jī)理. 為美洛昔康的藥物改性提供了一定的依據(jù).

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器和試劑

Cary Eclipse型熒光分光光度計(jì)(美國(guó)Varian公司)；4-磺化杯[4]芳烴(美國(guó)Sigma公司)；美洛昔康(中國(guó)藥品生物制品檢定所)；其他試劑均為分析純.

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

準(zhǔn)確移取一定量美洛昔康溶液于容量瓶中，再分別加入不同體積的4-磺化杯[4]芳烴溶液，用0.1 mol/L磷酸鹽緩沖溶液控制pH，用二次蒸餾水定容. 充分振蕩，搖勻. 在20±1 ℃下用1 cm熒光池測(cè)熒光光譜和熒光強(qiáng)度.

2 結(jié)果與討論

2.1 磺化杯芳烴濃度對(duì)美洛昔康熒光光譜的影響

美洛昔康水溶液本身可以發(fā)射熒光，加入不同濃度的4-磺化杯[4]芳烴水溶液，美洛昔康的熒光強(qiáng)度有所增強(qiáng)，如圖1所示，且熒光發(fā)射波長(zhǎng)紅移至430 nm，說(shuō)明美洛昔康與4-磺化杯[4]芳烴形成了包合物，美洛昔康分子進(jìn)入疏水的4-磺化杯[4]芳烴內(nèi)腔而使熒光強(qiáng)度增強(qiáng).

1-14: 0.0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8,1.0, 1.2,1.4,1.6,1.8,2.0,2.2,2.6,3.0×10-4 mol/L 4-磺化杯[4]芳烴;cME=8.0×10-6 mol/L; A pH=3; B pH=7; C pH=10圖1 4-磺化杯[4]芳烴和美洛昔康的熒光光譜 (λex=310 nm)Fig.1 Fluorescence spectra of meloxicam and 4-sulfocalixarene[4]

2.2 包合形成常數(shù)和包合比的測(cè)定

包合形成常數(shù)是衡量主體分子包合客體分子能力的重要參數(shù)，假設(shè)4-磺化杯[4]芳烴與美洛昔康的包合比是1∶1，它們的包合反應(yīng)如下：

(1.1)

公式中H、G和HG分別代表4-磺化杯[4]芳烴、美洛昔康和它們的包合物，反應(yīng)的平衡常數(shù)即包合形成常數(shù)為：

(1.2)

利用Benesi-Hildebrand方程進(jìn)一步推導(dǎo)可得出最小二乘法非線性擬合方程：

(1.3)

公式中ΔF表示加入4-磺化杯[4]芳烴后熒光強(qiáng)度的變化值，[H]0、[G]0分別代表4-磺化杯[4]芳烴和美洛昔康各自的起始濃度，K表示包合常數(shù)，α是敏感因子. 未知量K和α可以通過(guò)最小二乘法非線性擬合在Originpro 8.0計(jì)算機(jī)程序中得出,結(jié)果見(jiàn)圖2.

A pH=3; B pH=7; C pH=10圖2 包合過(guò)程的非線性擬合曲線Fig.2 Non-linear fitting data in inclusion process

在圖2擬合的曲線中，相關(guān)系數(shù)均大于0.99，良好的擬合結(jié)果證明了4-磺化杯[4]芳烴與美洛昔康的包合比在酸性、中性和堿性條件下均是1∶1.

2.3 酸度對(duì)包合過(guò)程的影響

利用非線性擬合可以得出方程(1.3)中的不同pH下的包合形成常數(shù)K，見(jiàn)表1.

表1 4-磺化杯[4]芳烴與美洛昔康的包合平衡常數(shù)(L/mol)Table 1 The formation constants of meloxicam and 4-sulfocalixarene[4]

在包合過(guò)程中，杯芳烴中的苯環(huán)是含有π電子共軛體系的空腔，美洛昔康分子是由一個(gè)大的共軛體系組成，包合驅(qū)動(dòng)力除了其他的力外，主要是π-π作用力. 而磺酸基隨酸度變化，它的存在形式也會(huì)變化，4-磺化杯[4]芳烴中有四個(gè)磺酸基，它們的pKa值分別為：pKa1=3.44，pKa2=4.26，pKa3=7.78，pKa4=10.3，隨著pH的增大，4-磺化杯[4]芳烴上帶的負(fù)電荷越來(lái)越多，π-π作用力就越強(qiáng)，因此包合能力以堿性最強(qiáng)，中性其次，酸性最差.

3 結(jié)論

用熒光光譜法探索了4-磺化杯[4]芳烴和美洛昔康的包合過(guò)程，結(jié)果表明，二者形成了包合比為1∶1的包合物. 反應(yīng)過(guò)程的主要驅(qū)動(dòng)力是π-π作用力. 4-磺化杯[4]芳烴的包合能力為堿性>中性>酸性.

參考文獻(xiàn)：

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