專利名稱：：付利葉紅外光譜法分析β－環(huán)糊精包合物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種β-環(huán)糊精包合物的分析方法，尤其是一種付利葉紅外光譜法分析β-環(huán)糊精包合物的方法。
背景技術(shù)：
：β-環(huán)糊精(β-Cyslodextrin，縮寫β-環(huán)糊精)具有特殊的籠型結(jié)構(gòu)，使得它可以作為宿主包合各種大小相當(dāng)?shù)目腕w分子。包合作用能改變客體分子的狀態(tài)、穩(wěn)定性等理化特征，加之β-環(huán)糊精無毒，因此β-環(huán)糊精與藥物及香料分子形成的包合物日益廣泛應(yīng)用在制藥、食品等工業(yè)中。β-環(huán)糊精包合物的分析測定是改進(jìn)生產(chǎn)工藝、保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。目前，一般采用熱分析技術(shù)DTA(差熱)、DSC(差示)，分光光度法及化學(xué)分析等方法。DTA方法受諸多因素影響，重現(xiàn)性較差，難于定量分析，且耗時；如以升溫速率5-10℃/每分鐘至350℃，需35-70分鐘。此外，在1994-2004年間，國內(nèi)未發(fā)現(xiàn)獨(dú)立運(yùn)用紅外光譜而是與其它方法共同分析驗證β-環(huán)糊精包合物的報導(dǎo)，與本發(fā)明的原理、方法完全不同。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種付利葉紅外光譜法分析β-環(huán)糊精包合物的方法，該分析方法，重現(xiàn)性好。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種付利葉紅外光譜法分析β-環(huán)糊精包合物的方法，由分析原理、分析方法和步驟，結(jié)果處理三個主要部分組成。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)β-環(huán)糊精包合物客體分子在包合后紅外吸收強(qiáng)度明顯下降的現(xiàn)象、稱之為包減弱紅外效應(yīng)，是運(yùn)用FT-IR分析β-環(huán)糊精包合物的基礎(chǔ)，通過測定包合物、未包合紅外光譜并比較它們吸收峰的位置、形狀、歸屬，特別是計算吸收強(qiáng)度的變化，即可定性或定量的分析測定包合物。該方法由以下步驟儀器付利葉轉(zhuǎn)換紅外光譜儀參數(shù)波長范圍4000cm-1-450cm-1，分辨率4cm-1，掃描次數(shù)1次/秒，掃描時間1分鐘。紅外試樣制備用天平準(zhǔn)確稱量1.0-3.0mg范圍內(nèi)的β-環(huán)糊精包合物，120.0mgKBr，研磨，壓片，測紅外；用天平準(zhǔn)確稱量與包合物等重的未包合物，同上法，測紅外；取大約2mgβ-環(huán)糊精，大約120mgKBr，研磨，壓片，測紅外；同上，測客體物紅外。圖譜處理及數(shù)據(jù)將原始圖譜經(jīng)過軟件的歸一化、自動基線校正、自動平滑校正處理、并打印圖譜；通過軟件收集波數(shù)、透射率或吸光度數(shù)據(jù)。結(jié)果處理吸收峰波數(shù)、形狀鑒定對比包合物，未包合物紅外圖譜的吸收峰位置、形狀，是否基本一致；檢查是否出現(xiàn)有別于β-環(huán)糊精或客體分子的吸收峰，以便定性分析是否符合包合機(jī)理、出現(xiàn)雜質(zhì)或非包合作用的其它反應(yīng)等；吸收峰強(qiáng)度計算在數(shù)據(jù)表中選取客體分子包合前后在伸展振動區(qū)的吸收峰透射率或吸光度數(shù)據(jù)，按下式之一計算將未包合物強(qiáng)度定為100％，包合物相應(yīng)峰相對強(qiáng)度為相應(yīng)強(qiáng)度＝[(100-T包)/(100-T未)]×100％(T為透射值)或者相對強(qiáng)度＝(A包/A未)×100％(A為吸收值)。在實際分析中，可作影響包合的因素(例如包合時間、摩爾比等)與吸收強(qiáng)度的工作曲線，從中選取最佳值作為定量分析的標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明的優(yōu)點在于本發(fā)明簡便快捷，明了直觀，可定性或定量地分析測定包合已否，包合程度、包合機(jī)理，信息量大，是研究、分析β-環(huán)糊精包合物的新穎有力工具，不僅具有一定的學(xué)術(shù)價值、開拓了紅外研究應(yīng)用的新領(lǐng)域，而且在科研生產(chǎn)中具有實際應(yīng)用價值。圖1為β-環(huán)糊精紅外圖譜及波數(shù)，T％值圖；圖2為丹皮酚紅外圖譜及波數(shù)，T％值圖；圖3為1.0mgβ-環(huán)糊精和丹皮酚包合物、1.0mgβ-環(huán)糊精和丹皮酚未包合物紅外圖譜及波數(shù)，T％值。圖1中的數(shù)據(jù)為2004-03-27-1.00235514000.00400.0011.22100.404.00％T11.00REF400099.12200098.676003392.3222.402928.3563.152346.2198.982061.8697.131639.3375.381414.4762.401368.2664.131335.4664.291302.5271.131243.0573.701157.0225.481079.4221.661028.2011.21946.8671.17888.8598.29858.3287.78756.4778.31707.7975.31652.1880.63609.5269.99578.3462.56530.8578.92END22PEAK(S)FOUND圖2中的數(shù)據(jù)為2004-03-27-2.00235514000.00400.0010.06100.834.00％T11.003225.6392.913091.0283.383071.9884.293020.9177.742975.0472.552937.9476.242916.6178.262847.3578.102711.3086.102624.8087.242414.8694.842089.2497.352039.0795.741944.1697.581914.0593.451619.5815.891576.1332.781524.4270.071504.4639.481465.0550.931439.7450.681429.9054.121408.0367.981369.7015.221333.6533.601255.0010.061230.0242.161207.9217.841175.0470.531139.9320.831070.8246.991022.2037.78977.0456.61949.5938.60859.1442.15814.2334.34736.4086.82705.5569.40659.9585.68589.9069.17573.3440.21515.3586.36459.2890.67END43PEAK(S)FOUND圖3中的數(shù)據(jù)為未包合物(重量比1∶1混合物)1.0mg35514000.00400.0012.06100.874.00％T11.00REF400099.88200099.386003369.5727.733020.9676.932973.8870.512923.8458.752626.0891.942347.0399.432089.2597.092039.6196.321914.4296.271631.0621.341577.4243.621504.8251.151464.8651.981439.6748.671429.4248.521410.1854.601370.1821.501333.8636.591256.1318.721230.5047.451207.7030.691156.5328.461140.0327.361103.1140.461071.2327.641025.1712.06977.3255.53948.8849.23859.3460.64813.8853.28758.9077.76736.0682.28705.6264.72659.6977.84608.6675.90589.4463.86573.5347.14531.8182.92515.8085.23459.0995.87END40PEAK(S)FOUND包合物1.0mg35514000.00400.0011.4799.544.00％T11.00REF400098.68200097.496003391.9618.912927.3768.752049.9996.581639.4756.551507.9384.231409.1570.951371.1063.251333.2266.631301.7873.871274.8862.261255.9666.331204.9075.681155.7633.011078.7330.771029.1511.47946.3176.88860.1590.37757.0084.57704.9877.19654.5382.44608.8076.89577.5471.29531.3383.95END23PEAK(S)FOUND具體實施方式1、分析原理β-環(huán)糊精是7個葡萄糖基以1，4糖苷鍵連成的中空筒狀化合物，有特殊的籠形結(jié)構(gòu)，籠內(nèi)具有非極性的疏水空穴，使得它可以作為宿主包合各種尺寸相當(dāng)?shù)目腕w分子?？腕w分子經(jīng)包合作用填充空穴，空穴對客體分子也產(chǎn)生空間束縛，阻礙其自由振動。根據(jù)紅外光譜原理，當(dāng)分子振動伴隨偶極矩改變時，偶極子的振動會產(chǎn)生電磁波，它和入射的電磁波作用，產(chǎn)生光的吸收。紅外吸收強(qiáng)度正比躍遷幾率，實質(zhì)上取決于振動時偶極矩變化的大小躍遷幾率∝|μab|2Eo2式中Eo為紅外電磁波的電場矢量；μab為躍遷偶極矩，反映振動時偶極矩變化的大小，不同于分子的永久偶極矩μo。客體分子包合前因未進(jìn)入β-環(huán)糊精空穴中，自由振動，令其躍遷偶極矩為|μab|，包合后因進(jìn)入β-環(huán)糊精空穴，自由振動受阻，伸展振動及彎曲振動減弱，令其躍遷偶極矩為|μ′ab|，因|μab|＞|μ′ab|，則|μab|2＞|μ′ab|2，有躍遷幾率∝|μab|2Eo2＞躍遷幾率′∝|μ′ab|2Eo2該式說明包合物客體分子紅外光譜強(qiáng)度小于包合前相應(yīng)紅外光譜強(qiáng)度。這種因β-環(huán)糊精具有空穴，經(jīng)包合作用使進(jìn)入空穴中的客體分子振動受阻而導(dǎo)致紅外吸收強(qiáng)度減弱的現(xiàn)象，稱之為“包合減弱紅外效應(yīng)”，反映了客體分子在包合前后吸收強(qiáng)度的變化。因此，可作為依據(jù)判斷包合是否發(fā)生，定性或定量地表示包合已否及包合程度。一個包合較好的β-環(huán)糊精包合物，客體分子包合后的伸展振動吸收峰強(qiáng)度下降幅度，實際分析中測得在20％-80％之間，大部分在50％-70％之間，一些弱峰因此可能消失。包合物、未包合物紅外光譜中的吸收峰均由β-環(huán)糊精和客體分子原有峰貢獻(xiàn)或相互作用組成，從中可指認(rèn)其歸屬。包合物與未包合物紅外圖譜比較，除峰的數(shù)量減少，因“包合減弱紅外效應(yīng)”使客體分子吸收峰強(qiáng)度顯著下降外，兩者相應(yīng)吸收峰的位置(波數(shù))，形狀基本一致，兩圖譜在外觀上基本相同。其原因在于β-環(huán)糊精與客體分子間的包合作用主要靠范德華力結(jié)合而非形成化學(xué)鍵，因此不可能出現(xiàn)代表其的特征峰。如若不然，在＞1300cm-1的官能團(tuán)區(qū)，包合物圖譜中出現(xiàn)了有別于β-環(huán)糊精或客體分子基團(tuán)特征峰，則說明在包合過程中引入了雜質(zhì)或者已發(fā)生了非包合作用的反應(yīng)。2.分析方法和步驟(以付利葉紅外光譜儀為例)2.1儀器付利葉轉(zhuǎn)換紅外光譜儀SpectrumOneFT-IRSpectrometer，美國，PE公司。2.1.1參數(shù)Rangestart4000cm-1，End450cm-1Resolution4cm-1Scanmumber1/secScantime1minute2.2紅外試樣制備2.2.1用天平準(zhǔn)確稱量1.0-3.0mg范圍內(nèi)的β-環(huán)糊精包合物，120.0mgKBr，研磨，壓片，測紅外。2.2.2用天平準(zhǔn)確稱量與包合物等重的未包合物(混合物)，同上法，測紅外。如有必要，測以下試樣2.2.3取大約2mgβ-環(huán)糊精，大約120mgKBr，研磨，壓片，測紅外。2.2.4同上，測客體物紅外。2.3圖譜處理及數(shù)據(jù)2.3.1將原始圖譜在“process”中經(jīng)“Normalize”(ordinatelimit＝1.0A)，“Baselinecorrection”(Automatic)，“Smooth”(Automatic)處理。2.3.2打印圖譜及“peaktable”收集cm-1、T％數(shù)據(jù)。2.3.3或在2.3.1之后選擇“Absorbance”在“parameters”中取“Threshold＝0.0088A”，打印圖譜及“peaktable”收集cm-1、A％數(shù)據(jù)。2.3.4包合物、未包合物圖譜的同座標(biāo)迭加處理。3.結(jié)果處理3.1吸收峰位置(波數(shù))、形狀鑒定對比包合物，未包合物紅外圖譜的吸收峰位置、形狀，是否基本一致；檢查是否出現(xiàn)有別于β-環(huán)糊精或客體分子的吸收峰，以便定性分析是否符合包合機(jī)理、出現(xiàn)雜質(zhì)或非包合作用的其它反應(yīng)等。3.2吸收峰強(qiáng)度計算在“peaktable”中選取客體分子包合前后的吸收峰T％或A％(主要在伸展振動區(qū))按下式之一計算3.2.1將未包合物強(qiáng)度定為100％，包合物相應(yīng)峰相對強(qiáng)度為相應(yīng)強(qiáng)度＝[(100-T包)/(100-T未)]×100％(T為透射值)或者3.2.2相對強(qiáng)度＝(A包/A未)×100％(A為吸收值)在實際分析中，可作影響包合的因素(例如包合時間、摩爾比等)與吸收強(qiáng)度的工作曲線，從中選取最佳值作為定量分析的標(biāo)準(zhǔn)。4.實例按發(fā)明方法分析測定了β-環(huán)糊精與丹皮酚的包合物、未包合物，結(jié)合其圖譜、數(shù)據(jù)、結(jié)果處理如下綜合以上紅外圖譜作以下討論1)未包合物紅外光譜的各吸收峰由β-環(huán)糊精、丹皮酚共同構(gòu)成。其中歸屬于β-環(huán)糊精的有3392cm-1(被3369.57cm-1寬峰掩蓋)、2923.84cm-1，1639.33cm-1(被1631.05cm-1掩蓋)，1156.53cm-1，1025.17cm-1，948.88cm-1，608.66cm-1等。歸屬于丹皮酚的有1619.58cm-1(被1631.05cm-1掩蓋)，1504.82cm-1，1370.18cm-1，1333.86cm-1，1256.13cm-1，1207.70cm-1，859.34cm-1，573.53cm-1等。包合物紅外光譜吸收峰亦由β-環(huán)糊精、丹皮酚共同構(gòu)成，從圖1、圖2所列數(shù)據(jù)可詳查。2)在等量試樣條件下，包合物紅外光譜吸收峰強(qiáng)度明顯低于未包合物相應(yīng)峰強(qiáng)度，以1.0mg試樣量為例，詳見表1。表1包合物與未包合物吸收峰cm-1，T％，相對強(qiáng)度對比表相對強(qiáng)度相對強(qiáng)度cm-1T％*(％)cm-1T％*(％)包合物1639.4756.5555.21507.9384.2332.3未包合物1631.0521.341001504.8251.25100包合物1371.1063.2546.81333.2266.6352.6未包合物1370.1821.501001333.8636.59100包合物1255.9666.3341.41204.9075.6835未包會物1256.1318.721001207.2030.69100包合物860.1590.3724.5未包合物859.3460.64100*將未包合物強(qiáng)度定為100％，包合物相應(yīng)峰相對強(qiáng)度由下式計算出相應(yīng)強(qiáng)度＝[(100-T包)/(100-T未)]×100％(T為透射值)3)包合物與未包合物紅外圖譜比較，峰形、波數(shù)基本一致。在波數(shù)＞1300cm-1的官能團(tuán)區(qū)，包合物的紅外圖譜中沒有新的基團(tuán)特征峰出現(xiàn)，說明了β-環(huán)糊精與丹皮酚形成包合物并沒有形成化學(xué)鍵，即包合作用不是以生成化學(xué)鍵的形式完成，符合包合機(jī)理。綜合上述，可作如下結(jié)論β-環(huán)糊精的丹皮酚包合物與未包合物(混合物)紅外圖譜比較，相應(yīng)峰位置(波數(shù))、形狀基本一致，未見異常峰，證明無雜質(zhì)或沒有發(fā)生非包合反應(yīng)，強(qiáng)度明顯下降，說明已包合；吸收強(qiáng)度下降45％-75％，說明包合程度完好。權(quán)利要求1.一種付利葉紅外光譜法分析β-環(huán)糊精包合物的方法，其特征在于該方法由以下步驟1、儀器付利葉轉(zhuǎn)換紅外光譜儀參數(shù)波長范圍4000cm-1-450cm-1，分辨率4cm-1，掃描次數(shù)1次/秒，掃描時間1分鐘；2.紅外試樣制備2、1用天平準(zhǔn)確稱量1.0-3.0mg范圍內(nèi)的β-環(huán)糊精包合物，120.0mgKBr，研磨，壓片，測紅外；2、2用天平準(zhǔn)確稱量與包合物等重的未包合物，同上法，測紅外；2、3取大約2mgβ-環(huán)糊精，大約120mgKBr，研磨，壓片，測紅外；2、4同上，測客體物紅外；3.圖譜處理及數(shù)據(jù)3、1將原始圖譜經(jīng)過軟件的歸一化、自動基線校正、自動平滑校正處理、并打印圖譜；3、2通過軟件收集波數(shù)、透射率或吸光度數(shù)據(jù)；4.結(jié)果處理4、1吸收峰波數(shù)、形狀鑒定對比包合物，未包合物紅外圖譜的吸收峰位置、形狀，是否基本一致；檢查是否出現(xiàn)有別于β-環(huán)糊精或客體分子的吸收峰，以便定性分析是否符合包合機(jī)理、出現(xiàn)雜質(zhì)或非包合作用的其它反應(yīng)等；。4、2吸收峰強(qiáng)度計算在數(shù)據(jù)表中選取客體分子包合前后在伸展振動區(qū)的吸收峰透射率或吸光度數(shù)據(jù)，按下式之一計算4、2、1將未包合物強(qiáng)度定為100％，包合物相應(yīng)峰相對強(qiáng)度為相應(yīng)強(qiáng)度＝[(100-T包)/(100-T未)]×100％(T為透射值)4、2、2相對強(qiáng)度＝(A包/A未)×100％(A為吸收值)在實際分析中，可作影響包合的因素(例如包合時間、摩爾比等)與吸收強(qiáng)度的工作曲線，從中選取最佳值作為定量分析的標(biāo)準(zhǔn)。全文摘要本發(fā)明公開一種付利葉紅外光譜法分析β－環(huán)糊精包合物的方法，由分析原理、分析方法和步驟，結(jié)果處理三個主要部分組成。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)β－環(huán)糊精包合物客體分子在包合后紅外吸收強(qiáng)度明顯下降、稱之為包減弱紅外效應(yīng)，是運(yùn)用FT－IR分析β－環(huán)糊精包合物的基礎(chǔ)，通過測定包合物、未包合紅外光譜并比較它們吸收峰的位置、形狀、歸屬，特別是計算吸收強(qiáng)度的變化，即可定性或定量的分析測定包合物。本發(fā)明的優(yōu)點在于本發(fā)明簡便快捷，明了直觀，可定性或定量地分析測定包合已否，包合程度、包合機(jī)理，信息量大，是研究、分析β－環(huán)糊精包合物的新穎有力工具，不僅具有一定的學(xué)術(shù)價值、開拓了紅外研究應(yīng)用的新領(lǐng)域，而且在科研生產(chǎn)中具有實際應(yīng)用價值。文檔編號G01N21/17GK1587990SQ200410060918公開日2005年3月2日申請日期2004年9月24日優(yōu)先權(quán)日2004年9月24日發(fā)明者劉華卿申請人:江西師范大學(xué)