利多卡因分子結(jié)構(gòu)研究

張碧涵 ，王 倩 ，李萌萌 ，吳夢(mèng)謠 ，孟 露 ，張 勇 ，常 明

（1.河北科技大學(xué) 化學(xué)與制藥工程學(xué)院，河北 石家莊 050018；2.石家莊學(xué)院 化工學(xué)院，河北 石家莊 050035）

0 引言

利多卡因是一類重要的酰胺類局麻藥，廣泛應(yīng)用于高血壓[1]、膝關(guān)節(jié)手術(shù)[2]、帶狀皰疹[3]及小兒包皮環(huán)切[4]等重要臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域. 室溫下，利多卡因?yàn)榘咨?，而在不同使用溫度下，利多卡因的理化性能?huì)發(fā)生改變. 中紅外（MIR）光譜具有方便、快捷、靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于化合物結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域[5-16]. 因此，本研究采用MIR 及變溫MIR（TD-MIR）光譜進(jìn)一步研究溫度變化對(duì)利多卡因分子結(jié)構(gòu)的影響，具有一定的應(yīng)用研究?jī)r(jià)值.

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料

利多卡因（分析純，上海麥克林生化科技有限公司）.

1.2 儀器

Spectrum100 型紅外光譜儀（美國(guó)PE 公司），單反射變溫附件和變溫控件（英國(guó)Specac 公司）.

1.3 方法

1.3.1 紅外光譜儀操作條件

每次實(shí)驗(yàn)以空氣為背景，對(duì)信號(hào)進(jìn)行8 次掃描累加；測(cè)溫范圍303～393 K，變溫步長(zhǎng)5 K.

1.3.2 數(shù)據(jù)獲得及處理

MIR 數(shù)據(jù)獲得采用Spectrum 6.3.5 操作軟件.

2 結(jié)果與討論

2.1 利多卡因分子MIR 光譜研究

采用MIR 光譜開展了利多卡因分子結(jié)構(gòu)的研究. 首先采用一維MIR 光譜開展了利多卡因分子結(jié)構(gòu)的研究，見圖 1. 其中 3 245.69 cm-1處的吸收峰是利多卡因分子 νNH-利多卡因晶體-一維；3 039.93 cm-1和 3 021.80 cm-1處的吸收峰是利多卡因分子 νCH-利多卡因晶體-一維；2 969.17 cm-1處的吸收峰是利多卡因分子 νasCH3-利多卡因晶體-一維；2 922.64 cm-1處的吸收峰是利多卡因分子 νasCH2-利多卡因晶體-一維；2 874.71 cm-1處的吸收峰是利多卡因分子 νsCH3-利多卡因晶體-一維；2 856.52 cm-1處的吸收峰是利多卡因分子 νsCH2-利多卡因晶體-一維；1 661.76 cm-1處的吸收峰是利多卡因分子νamide-Ⅰ-利多卡因晶體-一維；1467.01 cm-1處的吸收峰是利多卡因分子 δCH2-利多卡因晶體-一維；1 371.94 cm-1處的吸收峰是利多卡因分子 δsCH3-利多卡因晶體-一維.

圖1 利多卡因分子MIR 光譜（303 K）

研究發(fā)現(xiàn)，利多卡因的分子結(jié)構(gòu)主要包括：芳基、酰胺基團(tuán)、叔胺及烷基，如圖2 所示. 利多卡因分子νasCH3-利多卡因晶體-一維、νasCH2-利多卡因晶體-一維、νsCH3-利多卡因晶體-一維和 νsCH2-利多卡因晶體-一維對(duì)應(yīng)的吸收頻率要大于相應(yīng)的烷烴，這主要是因?yàn)槔嗫ㄒ蚍肿又絮０坊鶊F(tuán)具有很強(qiáng)的誘導(dǎo)效應(yīng)，會(huì)進(jìn)一步降低烷基電子云密度. 利多卡因分子二階導(dǎo)數(shù)、四階導(dǎo)數(shù)及去卷積的光譜信息見表1. 研究發(fā)現(xiàn)，利多卡因分子二階導(dǎo)數(shù)MIR 光譜、四階導(dǎo)數(shù)MIR 光譜和去卷積 MIR 光譜過(guò)于復(fù)雜. 其中，利多卡因分子 νamide-Ⅰ-利多卡因晶體-二階導(dǎo)數(shù)對(duì)應(yīng)的吸收頻率包括：1662.01，1 659.14，1 646.40，1 639.47，1 628.25 cm-1.利多卡因分子 νamide-Ⅰ-利多卡因晶體-四階導(dǎo)數(shù)對(duì)應(yīng)的吸收頻率包括：1 681.23，1 674.73，1 667.89，1 661.41，1 655.64，1 648.34，1 641.80，1 630.73 cm-1.νamide-Ⅰ-利多卡因晶體-去卷積對(duì)應(yīng)的吸收頻率包括：1 678.14，1 674.56，1 672.12，1 668.73，1 666.03，1 662.25，1 659.94，1 657.20，1 654.29，1 651.02，1 648.13，1 644.51，1 641.96，1 639.93，1 637.02，1 633.76，1 630.92 cm-1. 復(fù)雜的光譜給目標(biāo)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)表征帶來(lái)很大的困難.

圖2 利多卡因分子結(jié)構(gòu)

表1 利多卡因分子MIR 光譜數(shù)據(jù)（303 K）

2.2 利多卡因分子TD-MIR 光譜研究

利多卡因分子的熔點(diǎn)約為338 K，所以分別在3 個(gè)溫度區(qū)間，采用一維MIR 光譜進(jìn)一步開展了溫度變化對(duì)利多卡因分子結(jié)構(gòu)影響的研究.

2.2.1 相變前利多卡因分子一維TD-MIR 光譜研究

相變前，開展了利多卡因分子一維 TD-MIR 光譜研究（圖 3）. 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，利多卡因分子 νNH-利多卡因-一維-相變前、νasCH2-利多卡因-一維-相變前、νsCH2-利多卡因-一維-相變前、νamide-Ⅰ-利多卡因-一維-相變前和 δsCH3-利多卡因-一維-相變前對(duì)應(yīng)的吸收頻率增加，利多卡因分子 νasCH3-利多卡因-一維-相變前對(duì)應(yīng)的吸收頻率減少，利多卡因分子 νCH利多卡因-一維-相變前和 νsCH3-利多卡因-一維-相變前對(duì)應(yīng)的吸收頻率沒有規(guī)律性改變，而利多卡因分子δCH2-利多卡因-一維-相變前對(duì)溫度變化較敏感，在328 K 時(shí)消失. 利多卡因分子（νNH-利多卡因-一維-相變前、νasCH3-利多卡因-一維-相變前、νsCH2-利多卡因-一維-相變前、νamide-Ⅰ-利多卡因-一維-相變前和 δsCH3-利多卡因-一維-相變前）對(duì)應(yīng)的吸收強(qiáng)度降低，利多卡因分子（νCH利多卡因-一維-相變前、νsCH3-利多卡因-一維-相變前和 νasCH2-利多卡因-一維-相變前）對(duì)應(yīng)的吸收強(qiáng)度沒有明顯的改變，相關(guān)光譜數(shù)據(jù)見表2.

表2 利多卡因分子一維TD-MIR 光譜數(shù)據(jù)（303～333 K）

圖3 利多卡因分子一維TD-MIR 光譜（303～333 K）

從表2 可以看出，相變前，利多卡因分子主要以晶體狀態(tài)存在，其主要官能團(tuán)對(duì)應(yīng)的紅外吸收頻率及強(qiáng)度并沒有顯著的變化.而利多卡因分子晶體狀態(tài)對(duì)應(yīng)的特征紅外吸收頻率譜帶（303 K）主要包括：3 245.69，3 039.93，3 021.80，2 969.17，2 922.64，2 874.71，2 856.52，1 661.76，1 467.01，1 371.94 cm-1.

研究發(fā)現(xiàn)：利多卡因分子晶體結(jié)構(gòu)中δCH2-利多卡因-一維-相變前對(duì)溫度變化最為敏感，當(dāng)其對(duì)應(yīng)吸收峰消失時(shí)，則利多卡因分子晶體結(jié)構(gòu)開始改變，而δCH2-利多卡因-一維-相變前也是判斷利多卡因分子晶體結(jié)構(gòu)的最重要的光譜學(xué)信息.

2.2.2 相變過(guò)程中利多卡因分子一維TD-MIR 光譜研究

相變過(guò)程中，進(jìn)一步開展了利多卡因分子一維TD-MIR 光譜研究，如圖4 所示. 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，利多卡因分子νNH-利多卡因-一維-相變過(guò)程中、νasCH3-利多卡因-一維-相變過(guò)程中、νamide-Ⅰ-利多卡因-一維-相變過(guò)程中和 δsCH3-利多卡因-一維-相變過(guò)程中對(duì)應(yīng)的吸收頻率增加，利多卡因分子 νCH利多卡因-一維-相變過(guò)程中、νasCH2-利多卡因-一維-相變過(guò)程中和 νsCH3-利多卡因-一維-相變過(guò)程中對(duì)應(yīng)的吸收頻率沒有明顯的改變，而利多卡因分子νsCH2-利多卡因-一維-相變過(guò)程中對(duì)溫度變化比較敏感，在343 K 時(shí)消失. 利多卡因分子（νNH-利多卡因-一維-相變過(guò)程中、νasCH3-利多卡因-一維-相變過(guò)程中、νamide-Ⅰ-利多卡因-一維-相變過(guò)程中和 δsCH3-利多卡因-一維-相變過(guò)程中）對(duì)應(yīng)的吸收強(qiáng)度降低，利多卡因分子（νCH利多卡因-一維-相變過(guò)程中和 νsCH3-利多卡因-一維-相變過(guò)程中）對(duì)應(yīng)的吸收強(qiáng)度增加，相關(guān)光譜數(shù)據(jù)見表 3.

圖4 利多卡因分子一維TD-MIR 光譜（333～348 K）

由表3 的數(shù)據(jù)可知，相變過(guò)程中，利多卡因分子由晶體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的臨界溫度區(qū)間為338～343 K.在這一溫度區(qū)間內(nèi)，利多卡因分子由晶體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，進(jìn)一步破壞利多卡因分子的氫鍵作用，因此利多卡因分子主要官能團(tuán)對(duì)應(yīng)的吸收頻率發(fā)生了明顯的增加.而相變過(guò)程中，利多卡因分子晶體/液態(tài)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的第一特征紅外吸收頻率譜帶（338 K）主要包括：3 247.53，3 038.62，3 020.71，2 968.26，2 922.64，2 874.09，2 857.04，1 662.57，1 372.72cm-1，而第二特征紅外吸收頻率譜帶（343 K）主要包括：3 287.29，3 038.50，3 020.81，2 968.82，2 874.84，1 686.35，1 375.14 cm-1.

表3 利多卡因分子一維TD-MIR 光譜數(shù)據(jù)（333～348 K）

研究發(fā)現(xiàn)：相變過(guò)程中，利多卡因分子晶體結(jié)構(gòu)的光譜信息比較復(fù)雜. 而338～348 K 是利多卡因分子光譜信息改變的臨界溫度.

2.2.3 相變后利多卡因分子一維TD-MIR 光譜研究

相變后，開展了利多卡因分子一維TD-MIR 光譜的研究，如圖5 所示. 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，利多卡因分子νNH-利多卡因-一維-相變后、νasCH3-利多卡因-一維-相變后、νamide-Ⅰ-利多卡因-一維-相變后和 δsCH3-利多卡因-一維-相變后對(duì)應(yīng)的吸收頻率增加，利多卡因分子 νCH利多卡因-一維-相變后和 νsCH3-利多卡因-一維-相變后對(duì)應(yīng)吸收頻率沒有規(guī)律性改變. 利多卡因分子 νamide-Ⅰ-利多卡因-一維-相變后和 δsCH3-利多卡因-一維-相變后）對(duì)應(yīng)的吸收強(qiáng)度降低，而利多卡因分子（νNH-利多卡因-一維-相變后、νasCH3-利多卡因-一維-相變后、νCH利多卡因-一維-相變后、νsCH3-利多卡因-一維-相變后）對(duì)應(yīng)的吸收強(qiáng)度增加，相關(guān)一維 TD-MIR 光譜數(shù)據(jù)見表 4.

圖5 利多卡因分子一維TD-MIR 光譜（348～393 K）

表4 利多卡因分子一維TD-MIR 光譜數(shù)據(jù)（348～393 K）

從表4 可以看出，相變后，利多卡因分子主要由液態(tài)組成.其中353 K 時(shí)，3 291.64 cm-1處的吸收峰是利多卡因分子 νNH-利多卡因液體-一維；3 020.91 cm-1處的吸收峰是利多卡因分子 νCH-利多卡因液體--一維；2 968.94 cm-1處的吸收峰是利多卡因分子 νasCH3-利多卡因液體-一維；2 874.73 cm-1處的吸收峰是利多卡因分子 νsCH3-利多卡因液體-一維；1 686.47 cm-1處的吸收峰是利多卡因分子 νamide-Ⅰ-利多卡因液體-一維；1 375.36 cm-1處的吸收峰是利多卡因分子 δsCH3-利多卡因液體-一維.研究發(fā)現(xiàn)，利多卡因分子液體對(duì)應(yīng)的特征紅外吸收頻率譜帶（353 K）主要包括：3 291.64，3 020.91，2 968.94，2 874.73，1 686.47，1 375.36 cm-1.

3 結(jié)論

利多卡因分子存在著 νNH-利多卡因、νCH-利多卡因、νasCH3-利多卡因、νsCH3-利多卡因、νasCH2-利多卡因、νsCH2-利多卡因、νamide-Ⅰ-利多卡因、νamide-Ⅱ-利多卡因、δCH2-利多卡因、δasCH3-利多卡因和 δsCH3-利多卡因等紅外吸收模式. 隨著溫度的升高，利多卡因分子主要官能團(tuán)對(duì)應(yīng)的吸收頻率及強(qiáng)度均有一定的改變. 本項(xiàng)研究拓展了MIR 光譜及TD-MIR 光譜在重要的局麻藥（利多卡因）分子結(jié)構(gòu)及熱變性的應(yīng)用研究范圍.