蘆丁的光譜分析

韓寶來，李元元，張玲玲，翟廣玉

（1.河南應用技術(shù)職業(yè)學院 醫(yī)藥學院，河南 開封 475004；2.鄭州工業(yè)應用技術(shù)學院 醫(yī)學院，河南 鄭州 450052；3.鄭州工業(yè)應用技術(shù)學院 醫(yī)學院，河南 鄭州 450052）

蘆丁的光譜分析

韓寶來1，李元元1，張玲玲2，翟廣玉3*

（1.河南應用技術(shù)職業(yè)學院 醫(yī)藥學院，河南 開封 475004；2.鄭州工業(yè)應用技術(shù)學院 醫(yī)學院，河南 鄭州 450052；3.鄭州工業(yè)應用技術(shù)學院 醫(yī)學院，河南 鄭州 450052）

通過UV、IR、1H NMR、13CNMR、MS、TG、DSC等指紋圖譜特征，對蘆丁的結(jié)構(gòu)、成分及特性進行了解析。結(jié)果表明，在255nm和375nm有兩個最大紫外吸收峰；紅外吸收峰分別是：羰基υC=O1655.03cm-1，苯環(huán)骨架振動頻率υC=C1603.69cm-1，羥基υ-OH3423.42cm-1；1H NMR譜中主要氫原子的歸屬：δ12.48（5-OH）、10.77（7-OH）、9.35（4′-OH）、9.29（3′-OH）；13C NMR歸屬δ 178.0（C-4）,164.6（C-7）,161.5（C-9）,157.9（C-5）,157.1（C-2）；加熱經(jīng)過三次失重，樣品結(jié)構(gòu)發(fā)生完全分解；質(zhì)譜提供了基本裂解途徑。為蘆丁及其衍生物的研究生產(chǎn)和質(zhì)量控制提供可靠的指紋圖譜數(shù)據(jù)。

黃酮；蘆丁；熱分析；指紋圖譜；質(zhì)量控制

前言

蘆?。ㄩ纹に亍?—蘆丁糖苷，圖1）廣泛分布在多種植物中[1]，如水果（橙子、葡萄柚、檸檬、大棗、杏等），中草藥（槐米、蕓香、蕎麥、沙棘、山楂、桉樹葉、毛冬青、連翹、銀杏、柴胡、絞股藍等）。其中以槐米、蕎麥、桉樹葉含量最高，可作為提取蘆丁的原料。我國是蘆丁生產(chǎn)消費大國,目前國內(nèi)主要從槐米和蕎麥中提取,年需求量達1000t左右。國際市場歐洲,法國、比利時是蘆丁產(chǎn)品的消費大國,我國蘆丁年出口量在500 t左右[2]。

蘆丁具有多方面的生理活性。有助于保持及恢復毛細血管的正常彈性，調(diào)節(jié)毛細血管壁滲透性的作用，臨床上用于治療過敏性紫癜及各種因毛細血管脆性增加而引起的出血性疾病,如便血,尿血,吐血,子宮出血、視網(wǎng)膜出血等,也用于治療高血壓和老年氣管炎等,此外它還有抗菌和抗放射作用。蘆丁可以直接作為藥品,也用于復配和作為藥物的中間體，是蘆丁片、復方蘆丁片和合成維腦路通（羥乙蘆?。┑闹饕蟍3]。

蘆丁對人們的健康有重要作用，它具有清除自由基的功能[4]，如清除羥基自由基、氧自由基、過氧化氫自由基等，這些自由基可導致人體多種疾病。蘆丁還具有抗氧化[5]、抗炎[6]、抗癌[7～8]，保護心腦血管的作用[9]，還是有效的金屬離子螯合劑[10]。螯合治療是減緩重金屬中毒的首選療法[11]，螯合劑能與引起中毒的重金屬離子牢固地結(jié)合成螯合物，從體內(nèi)排泄出去，達到解毒的目的。

目前，蘆丁及其衍生物的研究是一個熱點[12]。因為蘆丁藥理作用顯著，使用安全。為建立中藥提取生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范，促進植物提取物質(zhì)量標準化，發(fā)展多種快速、有效、操作簡便、適于推廣的質(zhì)量控制檢測方法十分必要。因此，制定蘆丁的質(zhì)量檢測標準也迫在眉睫。作者結(jié)合本課題組多年來對蘆丁的系列研究成果與經(jīng)驗，特撰寫本文以供參考。通過UV、IR、1H NMR、13CNMR、MS、熱分析等指紋圖譜特征解析，探討快速鑒別蘆丁的方法。指紋圖譜分析操作簡便、靈敏度高、重現(xiàn)性好。一方面，為蘆丁的生產(chǎn)及質(zhì)量控制提供可靠的指紋圖譜數(shù)據(jù)；另一方面，也為更好地研究和應用蘆丁及其衍生物提供理論支持。

圖1 蘆丁的結(jié)構(gòu)Fig.1 The structure of rutin

蘆丁是黃色或微帶綠色的固體粉末或細微結(jié)晶，化學式：C27H30O16，相對分子質(zhì)量：610.51。

1 材料與方法

1.1 儀器與試藥

蘆?。ㄉ虾＞Ъ儗崢I(yè)有限公司，純度≥98.5%）；甲醇為色譜級；溴化鉀為光譜級；其余試劑為分析級。iS10 FT-IR型紅外光譜儀（美國尼高力）；德國耐馳（Netzsch）STA 409 PC/PG差熱分析儀；UV-240型紫外可見分光光度計（日本島津公司）；400MHz核磁共振儀（Brucker）；esquire3000質(zhì)譜儀（Brucker）。

1.2 方法

紫外光譜實驗條件：甲醇為溶劑，波長掃描范圍從200～600nm；紅外光譜實驗條件：溴化鉀壓片；核磁共振譜實驗條件：溶劑為DMSO-d6，400MHz；熱分析實驗條件：在靜態(tài)空氣氣氛，以10℃·min-1升溫速率從室溫加熱到800℃，差熱量程為100V。質(zhì)譜實驗條件：ESI源鞘氣為氮氣，掃描范圍m/z50～350。

2 結(jié)果與討論

2.1 蘆丁的紫外光譜

蘆丁有兩個吸收峰，359nm吸收帶由肉桂酰生色團產(chǎn)生，為帶Ⅰ，屬于π→π*（B環(huán)）電子躍遷；257nm吸收帶由苯甲酰生色團產(chǎn)生，為帶Ⅱ，屬于n→π*（A環(huán)）電子躍遷[13]。

圖2 蘆丁的紫外光譜Fig.2 The UV spectrum of rutin

圖3 蘆丁的紅外光譜Fig.3 The IR spectrum of rutin

2.2 紅外光譜分析

蘆丁分子主要官能團紅外吸收峰分別是：羰基υC=O1655.03cm-1；苯環(huán)骨架振動頻率υC=C1603.69cm-1，1504.96cm-1，1456.11cm-1；羥基υ-OH3423.42cm-1[14]。

表1 蘆丁主要官能團的紅外吸收頻率Table 1 The IR absorption frequency of major functional groups of rutin

2.3 蘆丁的氫譜

1H-NMR譜是鑒定黃酮化合物的結(jié)構(gòu)類型、確定取代基的位置和進行結(jié)構(gòu)研究的有效方法。氫譜可以提供有關(guān)分子中不同種類氫原子的情況，如根據(jù)化學位移和偶合常數(shù)可以判斷有關(guān)氫原子的化學環(huán)境，每種不同環(huán)境下氫原子的數(shù)目以及每個氫原子相鄰的基團的結(jié)構(gòu)等。

圖4 蘆丁的氫譜Fig.4 The1H NMR of rutin

蘆丁1HNMR譜中主要氫原子的歸屬：δ12.48（s，1H，5-OH）、10.77（m，1H，7-OH）、9.35（m，1H，4′-OH）、9.29（m，1H，3′-OH）。7.66（s，1H，J=1.8Hz，2′-H）、7.53（dd，1H，J=1.8Hz，6′-H）、6.88（d，1H，J=8.5Hz，5′-H）、6.39（d，1H，J=1.4Hz，8-H）、6.17（d，1H，J=1.4Hz，6-H）。5.33（d，1H，J=7.0Hz，1’’-H），5.06（brs，1H，1’’’-H），3.04～3.72（m，sugarprotons），0.98（d，3H，J=6.0Hz，6’’’-H）[16]。

2.4 蘆丁的碳譜

圖5 蘆丁的碳譜Fig.5 The13C NMR spectra of Rutin

有機化合物主要由碳原子構(gòu)成基本結(jié)構(gòu)，通過碳譜的測定，可以了解分子的基本骨架信息。碳譜的各條譜線都有它的唯一性，根據(jù)碳原子的化學位移，可以判斷碳原子的類型，結(jié)構(gòu)的完整性，進一步確定其結(jié)構(gòu)[17]。圖5標示出了蘆丁分子中每個碳原子的化學位移。

表2 蘆丁的碳譜化學位移Table 2 The13C NMR（chemical shift）data of rutin

蘆丁的碳譜歸屬13C NMR（101MHz,MeOD）δ178.03（C-4），164.63（C-7），161.59（C-9），157.95（C-5），157.12（C-2），148.41（C-4'），144.45（C-3'），134.22（C-3），122.15（C-6'），121.73（C-1'），116.29（C-5'），114.67（C-2'），104.24（C-10），103.29（Glc，C-1''），101.02（Rha，C1''），98.56（C-6），93.47（C-7），76.78（Glc，C-3''），75.82（Glc，C-5''），74.32（Glc，C-2''），72.54（Rha，C4''），70.84（Rha，C3''），70.70（Rha，C2''），70.00（Glc，C-4''），68.31（Rha，C5''），67.16（Glc，C-6''），16.48（Rha，C6''）。

2.5 蘆丁的質(zhì)譜

質(zhì)譜是確定物質(zhì)式量和結(jié)構(gòu)式的常用方法。質(zhì)譜圖中不僅提供物質(zhì)分子的分子式，而且利用碎片離子可獲得一些有用的結(jié)構(gòu)特征信息。

進樣方式為直接進樣，離子源為電噴霧電離源，陰離子檢測模式：[M-H]-m/z 609，并對質(zhì)量數(shù)m/z，609和301做二級質(zhì)譜，分別得到：

圖6 蘆丁的質(zhì)譜Fig.6 The MS of rutin

蘆丁的質(zhì)譜碎裂機制及各個峰的歸屬如下：

圖7 蘆丁的質(zhì)譜裂解Fig.7 The MS decomposition of rutin

蘆丁的裂解途徑可能是：

圖8 蘆丁的質(zhì)譜裂解碎片分析Fig.8 The analysis of MS decomposition fragments of rutin

2.6 蘆丁的熱分析

通過加熱化合物可引起其物理化學的變化，伴隨放熱和吸熱的產(chǎn)生以及質(zhì)量的變化。而通過熱重分析，可以了解化合物的穩(wěn)定性。近年來，熱分析技術(shù)已經(jīng)在藥物分析領(lǐng)域里有了廣泛的應用，如對傳統(tǒng)中藥活性成分的理化性質(zhì)的研究，藥物的質(zhì)量控制等。并且為進一步研究一些藥物的熱力學特性提供一定的基礎(chǔ)參數(shù)和理論指導[18]。

圖9 蘆丁的熱分析Fig.9 The thermogravimetric analysis of rutin

2.6.1 TG/DTG曲線

TG曲線（見圖9）上出現(xiàn)三個明顯的失重臺階，這與DTG曲線（見圖9）上的三個峰相對應。首先，在60.7～215.6℃，TG曲線有個小的失重臺階，失重率為7.18%（三個結(jié)晶水，理論值為7.29%），DTG曲線有個小峰。從215.6℃開始，TG曲線呈現(xiàn)出一個陡峭熱分解失重臺階，對應于DTG曲線出現(xiàn)一個尖銳的峰，此階段失重率為22.94%，推測為蘆丁發(fā)生了部分分解；第三次失重從400.0℃開始，出現(xiàn)一個大的明顯的失重平臺，失重率為68.97%，推測為剩余蘆丁發(fā)生了分解。隨后，TG曲線平穩(wěn)，無明顯的失重平臺。熱分解的總失重率為98.91%，這時蘆丁樣品全面分解。

2.6.2 蘆丁的DSC曲線

蘆丁的DSC曲線（見圖9）有一個吸熱峰和三個放熱峰。在145～222.1℃時，DSC顯示有三個小吸熱峰，應該是蘆丁由固體受熱變成液體，逐漸達到熔點所致。而DSC上位于524.8℃有個放熱峰，TG曲線呈現(xiàn)出一個陡峭熱分解失重臺階，說明此時蘆丁受熱分解。此后DSC曲線趨于平穩(wěn)，說明600℃以后蘆丁基本分解完全。

3 結(jié) 論

蘆丁紫外光譜在375nm和255nm有兩個最大吸收峰，其熱分析圖譜提供了化合物的熱力學特性，經(jīng)過三次失重，樣品結(jié)構(gòu)被全面破壞，發(fā)生完全分解。結(jié)合核磁共振譜、紅外光譜對蘆丁的特征官能團做了說明。質(zhì)譜分析則提供了蘆丁的基本裂解途徑。本研究為蘆丁及其衍生物的研究與代謝反應提供了有用的信息。

［1］ RANCHMAT MAULUDIN,RAINER H MüLLER,CORNELIA M KECK.Kinetic solubility and dissolution velocity of rutin nanocrystals［J］.european journal of pharmaceutical sciences，2009，36：502～510.

［2］ 張中朋,劉張林.蘆丁出口現(xiàn)狀及前景分析［J］.中國現(xiàn)代中藥，2008，10（1）：37～38.

［3］ HAO HUI-HUI,SHAO ZHU-MIN,TANG DAO-QUAN,et al. Preventive effects of rutin on the development of experimental diabetic nephropathy in rats［J］.Life Sciences,2012，91（19-20）：959～967.

［4］ HENRYK ZIELINSKI.Antioxidant Properties and Rutin Content of High Pressure-Treated Raw and Roasted Buckwheat Groats［J］.Food Bioprocess Technol，2013（6）:92～100.

［5］ MINA GHIASI,MAJID M HERAV.Quantum mechanical study of antioxidative ability and antioxidative mechanism of rutin（vitamin P）in solution［J］.Carbohydrate Research,2011,346（6）:739～744.

［6］ IGOR B AFANAS’EV,ELENA A OSTRAKHOVITCH,ELENA V MIKHAL’CHIK.Enhancement of antioxidant and anti-inflammatory activities of bioflavonoid rutin by complexation with transition metals［J］.Biochemical Pharmacology，2001，61：677～684.

［7］ TIAN XUE,LI FENGJU,ZHU LU,et al.Study on the electrochemical behavior of anticancer herbal drug rutin and its interaction with DNA［J］.Journal of Electroanalytical Chemistry，2008，621：1～6.

［8］ LIN JING-PIN,YANG JAI-SING,LIN JEN-JYH,et al.Rutin Inhibits Human Leukemia Tumor Growth in a Murine Xenograft Model In Vivo［J］.Environmental Toxicology，2012,27（8）：480～484.

［9］ MANACH C,MAZUR A,SCALBERT A.Polyphenols and prevention of cardiovascular diseases［J］.Curr.Opin.Lipidol.,2005，16： 77～84.

［10］ AFANAS’EV,DOROZHKO A,BRODSKI A,et al.Chelating and free radical scavenging mechanisms of inhibitory action of rutin and quercetin in lipid peroxidation［J］.Biochemical Pharmacology,1989，38：1763～1769.

［11］ GHOLAMREZA DEHGHAN,ZAHRA KHOSHKAM.Tin（II）-quercetin complex:Synthesis,spectral characterisation and antioxidant activity［J］.Food Chemistry,2012，131:422～426.

［12］ KELLY CAROLINA FRAUZINO ARAJOUJO,EULA MARIA DE MBCOSTA,FRANCINE PAZINI,et al.Bioconversion of quercetin and rutin and the cytotoxicity activities of the transformed products［J］.Food and Chemical Toxicology，2013，51：93～96.

［13］ MINA GHIASI,AFSANEH AZADNIA,MASOUD ARABIEH，et al.Protective effect of rutin（vitamin p）against heme oxidation: A quantum mechanical approach［J］.Computational and Theoretical Chemistry，2012，996：28～36.

［14］ SERGIO A PAYAN-GOMEZ，NORMA FLORES-HOLUIN，ANTONINO PEREZ HERNANDEZ.Computational molecular characterization of the flavonoid rutin［J］.Chemistry Central Journal, 2010,4（12）：2～8.

［15］ Paolo Matteini,Andrea Goti,Giovanni Agati.Theoretical conformational analysis of rutin［J］.Monatsh Chem，2010，141:793～800.

［16］ ALEXANDER V PASTUKHOV,LIDIYA A LEVCHENKO,ANATOLI P SADKOV.Spectroscopic study on binding of rutin to human serum albumin［J］.Journal of Molecular Structure，2007，842：60～66.

［17］ MINA GHIASI,SALMAN TAHERI,MOHSEN TAFAZZOLI. Dynamic stereochemistry of rutin（vitamin P）in solution:theoretical approaches and experimental validation［J］.Carbohydrate Research，2010，345：1760～1766.

［18］ NADJA BUCHNER,ANGELIKA KRUMBEIN,SASCHA ROHN，et al.Effect of thermal processing on the flavonols rutin and quercetin［J］.Rapid Commun.Mass Spectrom,2006，20:3229～3235.

［19］ LATIFA CHEBIL,MOHAMED BOUROUKBA,CLAIRE GAIANI, et al.Elucidation of the Kinetic Behavior of Quercetin,Isoquercitrin,and Rutin Solubility by Physicochemical and Thermodynamic Investigations［J］.Industrial&Engineering Chemistry Research（Ind.Eng.Chem.Res.），2013,52：1464～1470.

Spectrum Analysis of Rutin

HAN Bao-lai1,LI Yuan-yuan1,ZHANG Ling-ling2and ZHAI Guang-yu3
（1.College of Medicine,College of Applied Technology of Henan，Kaifeng 475004,China;2.College of Medicine,Zhengzhou University of Industrial Technology,Zhengzhou 451100,China;3.Department of Pharmacy,Zhengzhou University of Industrial Technology,Zhengzhou 451100,China）

The structure,composition and characteristics of rutin are analyzed by fingerprint spectrum,such as UV,IR,1H-NMR,13C-NMR,MS, TG and DSC etc.There are two maximum UV absorption peaks at 255 and 375nm respectively;the infrared absorption peaks are showed as follows: carbonyl υC=O1655.03cm-1,benzene ring skeleton vibration frequency υC=C1603.69cm-1and hydroxyl υ-OH3423.42cm-1.The attribution of major hydrogen atoms in1H NMR spectrum are showed as follows:δ12.48（5-OH）,10.77（7-OH）,9.35（4'-OH）and 9.29（3'-OH）;and the attribution of13C NMR are showed as follows:δ178.0（C-4）,164.6（C-7）,161.5（C-9）,157.9（C-5）,157.1（C-2）.After thermal weight loss for 3 times,the structure of sample decomposes completely and the mass spectrum provided a basic decomposing way.The analysis provides a reliable fingerprint spectrum data for the research,production and quality control of rutin and its derivatives.

Flavonoids;rutin;thermal analysis;fingerprint spectrum;quality control

O657.3

B

1001-0017（2017）01-0072-05

2016-09-01

韓寶來（1963-），河南開封尉氏人，副教授，研究方向為藥物化學。

*通訊聯(lián)系人：翟廣玉（1954-），男，河南項城人，教授，碩士生導師。從事中草藥有效成分的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、藥物化學合成及教學工作。