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1、广西民族师范学院本科生毕业论文 本科毕业论文三种修饰环糊精-桑色素包合物的制备和研究Preparation and Study of Three Modified Cyclodextrin-Morin Inclusion Compounds学院 系 系 专 业 业 _ _ 班 级 _ 20XX级X班 姓 名 名 XXX 学 号 号 XXXXXXXXXX 指导教师单位 XXXXXX系 指导教师姓名 XXX 指导教师职称 XXX 完成日期 年 月 日三种修饰环糊精-桑色素包合物的制备和研究摘要合成了三种修饰环糊精-桑色素包合物，乙二胺修饰CD-桑色素包合物、1，3-丙二胺修饰CD-桑色素包合物以及
2、1，4-丁二胺修饰CD-桑色素包合物。采用红外表征的方法对三种包合物进行鉴定，另外通过波长扫描不同浓度的1，3-丙二胺修饰CD-桑色素包合物，测定其结合常数常数的值。通过红外光谱法这三种物质环糊精、桑色素包合物进行了表征研究，发现红外光谱中三种物质的基团振动都发生了不同程度的掩蔽或消失，说明环糊精对三种物质的包埋使相关基团的振动峰发生变化。结果表明：三种环糊精桑色素包合物，包合成功，测定1，3-丙二胺修饰CD-桑色素包合物的结合常数为4.17*104。关键词：环糊精-桑色素；红外表征；结合常数Preparation and Study of Three Modified Cyclodextri
3、n-Morin Inclusion CompoundsAbstract Three kinds of modified cyclodextrin-morin inclusion complexes were synthesized, including ethylenediamine-modified beta-CD-morin inclusion complex, 1,3-propanediamine-modified beta-CD-morin inclusion complex and 1,4-butanediamine-modified beta-CD-morin inclusion
4、complex. Three inclusion complexes were identified by infrared characterization. The binding constants of the inclusion complexes were determined by wavelength scanning of 1,3-propanediamine modified with beta-CD-morin at different concentrations. The inclusion complexes of cyclodextrin and Morin we
5、re characterized by infrared spectroscopy. It was found that the group vibration of the three substances in infrared spectroscopy had been masked or disappeared to varying degrees, indicating that the encapsulation of the three substances by cyclodextrin changed the vibration peaks of the related gr
6、oups. The results showed that the inclusion complexes of three cyclodextrins and Morin were successful. Key words: cyclodextrin-morin; infrared characterization; binding constant 目录引言11 实验材料11.1 材料与试剂11.2 仪器与设备12 实验方法22.1三种环糊精-桑色素包合物的制备22.2 桑色素标准工作曲线的测定32.3 三种环糊精修饰桑色素包合物结合常数的测定42.4 包合物的表征43 实验结果分析53
7、.1 桑色素标准工作曲线的测定实验结果分析53.2 三种环糊精-桑色素包合物的制备结合常数的测定实验结果分析53.3 IR实验分析103.4 SEM实验结果分析134总结13参考文献14致谢16引言环糊精由于其衍生物有着独特的生理性质，其腔内疏水但是腔外亲水，因此环糊精的衍生物被广泛用于包合物的制备。由环糊精制作的胶囊被人们称作分子胶囊。环糊精具有很多方面的作用，包括增加难溶性药物的溶解性、帮助药物吸收等，可以作为口服药物、注射剂等药物的载体，具有低毒、安全有效的特点，在新药物的发展上具有很好的应用情景1-4。本文研究的药物客体分子桑色素是一种黄酮类化合物，具有多种药理活性，具有抗氧化性、抗肿
8、瘤等活性。但是，桑色素在水中的溶解性很低，几乎不溶，这在很大程度上限制了它的应用。环糊精的疏水性空腔非常适合与药物发生包和作用作用，可以增加桑色素的溶解性，从而提高它的稳定性，不断拓展桑色素的利用范畴。1 实验材料1.1 材料与试剂原料：乙二胺、1，3-丙二胺、1，4-丁二胺、桑色素试剂：TsCl、丙酮、氢氧化钠、乙醇、均为分析纯级别、蒸馏水 1.2 仪器与设备磁力搅拌器的型号为DF-101S型，采购自梅特勒-托利多仪器上海有限公司；PH计的型号为DK-S26型，采购自上海精宏实验设备有限公司；紫外分光光度计的型号为Cary 50 Scan，采购自美国瓦里安技术中国有限公司 2 实验方法 2.
9、1三种环糊精-桑色素包合物的制备2.1.1合成乙二胺修饰CD-桑色素包合物（1）在室温磁力搅拌器下溶于400mL的二次蒸馏水中。缓慢滴加30mL15%的氢氧化钠溶液，继续磁力搅拌2.5小时；称量TsCl约10g，溶于30mL乙腈中，逐滴滴入CD溶液中，磁力搅拌23小时，减压抽滤，除去未参加反应的TsCl；滤液用HCl溶液调节PH值进7-8.把上述滤液置于4以下的冰箱中，次日，减压抽滤并收集白色沉淀；再讲沉淀置于500mL的二次蒸馏水中均匀搅拌，再置于4以下的冰箱，重结晶三次，所得白色晶体放置在40的真空干燥箱中3d，最后得到白色固体为Tosylate。注意：TsCl滴加速度的控制和PH值得调节
10、，TsCl滴加过快会导致其大量析出。（2）量取50mL乙二胺倒入干燥的三颈烧瓶中，然后称取3g左右的Tosylate缓慢加入到三颈烧瓶中，塞紧木塞，将烧瓶放置在DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器中搅拌8个小时，设置反应温度为80,8小时后停止反应，带溶液冷却至室温后，将其缓慢滴加入剧烈搅拌着的丙酮中，丙酮放400mL左右，滴加过程中会析出大量的白色絮状沉淀，抽滤收集白色固体，将白色固体再置于新的丙酮中洗涤8h（如若有黄色粘稠物，则将其用3-5mL二次蒸馏水溶解，再次滴入丙酮中），重复上述洗涤4次，直至不粘稠，可得到乙二胺修饰CD粗产品。（3）准确称取0.02mmol的乙二胺修饰CD，约0.
11、0235mg，溶于2.5mL二次蒸馏水中，然后准确称量0.06mmol的桑色素约0.0181mg并用3mL无水乙醇进行溶解。45下密闭反应8小时，反应结束后，用0.45m的纤维素膜过滤除去未反应的桑色素，45条件下干燥，烘干后再用少量二次蒸馏水溶解，再用0.45m的纤维素膜过滤，滤液烘干后即为乙二胺修饰CD-桑色素包合物。2.1.2合成1,3-丙二胺修饰CD-桑色素包合物（1）量取30mL1,3-丙二胺倒入干燥的三颈烧瓶中，然后称取3g左右的Tosylate缓慢加入到三颈烧瓶中，塞紧木塞，将烧瓶放置在DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器中搅拌8个小时，设置反应温度为80,8小时后停止反应，带
12、溶液冷却至室温后，将其缓慢滴加入剧烈搅拌着的丙酮中，丙酮放400mL左右，滴加过程中会析出大量的白色絮状沉淀，抽滤收集白色固体，将白色固体再置于新的丙酮中洗涤8h（如若有黄色粘稠物，则将其用3-5mL二次蒸馏水溶解，再次滴入丙酮中），重复上述洗涤4次，直至不粘稠，可得到1,3-丙二胺修饰CD粗产品。（2）准确称取0.02mmol的1,3-丙二胺修饰CD，约0.0238mg，溶于2.5mL二次蒸馏水中，然后准确称量0.06mmol的桑色素约0.0181mg并用3mL无水乙醇进行溶解。45下密闭反应8小时，反应结束后，用0.45m的纤维素膜过滤除去未反应的桑色素，45条件下干燥，烘干后再用少量二次
13、蒸馏水溶解，再用0.45m的纤维素膜过滤，滤液烘干后即为1,3-丙二胺修饰CD-桑色素包合物。2.1.3合成1,4-丁二胺修饰CD-桑色素包合物（1）把凝固的1,4-丁二胺放入40水中水浴加热溶解，量取20mLN,N-二甲基甲酰胺倒入三颈烧瓶中，其起助溶作用，量取30mL1,3-丙二胺倒入干燥的三颈烧瓶中，然后称取3g左右的Tosylate缓慢加入到三颈烧瓶中，塞紧木塞，将烧瓶放置在DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器中搅拌8个小时，设置反应温度为80,8小时后停止反应，带溶液冷却至室温后，将其缓慢滴加入剧烈搅拌着的丙酮中，丙酮放400mL左右，滴加过程中会析出大量的白色絮状沉淀，抽滤收集白
14、色固体，将白色固体再置于新的丙酮中洗涤8h（如若有黄色粘稠物，则将其用3-5mL二次蒸馏水溶解，再次滴入丙酮中），重复上述洗涤4次，直至不粘稠，可得到1,4-丁二胺修饰CD粗产品。（2）准确称取0.02mmol的1,4-丁二胺修饰CD，约0.0241mg，溶于2.5mL二次蒸馏水中，然后准确称量0.06mmol的桑色素约0.0181mg并用3mL无水乙醇进行溶解。45下密闭反应8小时，反应结束后，用0.45m的纤维素膜过滤除去未反应的桑色素，45条件下干燥，烘干后再用少量二次蒸馏水溶解，再用0.45m的纤维素膜过滤，滤液烘干后即为1,4-丁二胺修饰CD-桑色素包合物。2.2 桑色素标准工作曲线
15、的测定称量0.00151g桑色素原料溶于小烧杯中，用95%乙醇定容到10mL的容量瓶中得到0.5*10-3mol/L标准溶液。80L160L240L320L400L480L560L0.8*10-51.6*10-52.4*10-53.2*10-54.0*10-54.8*10-55.6*10-5取7个5mL容量瓶分别加入上表所示体积的桑色素标准溶液，再用95%乙醇定容。2.3 三种环糊精修饰桑色素包合物结合常数的测定分别配制0.5*10-3mol*L-1的1,3-丙二胺修饰CD、乙二胺修饰CD、1,4-丁二胺修饰CD三种待测溶液，取10个5mL容量瓶分别加入下述主体体积的溶液，每个容量瓶中加200
16、L桑色素标准溶液用3:2的乙醇溶液定容。60L120L180L240L300L360L420L480L540L600L0.3*10-50.6*10-50.9*10-51.2*10-51.5*10-51.8*10-52.1*10-52.4*10-52.7*10-53.0*10-52.4 包合物的表征2.4.1红外法 分别将桑色素、乙二胺修饰CD-桑色素包合物、1,4-丁二胺修饰CD-桑色素包合物、1,3-丙二胺修饰CD-桑色素包合物与KBr混合均匀，通过傅里叶变换红外光谱仪扫描得到红外光谱法测定图谱。2.4.2 SEM表征扫描电子显微镜是由电子光学系统、信号检测与放大系统、图像显示和记录系统以及
17、真空系统组成。其测量过程是电子光学系统发射出的细聚焦的电子束在样品表面扫描，与样品相互作用，由此产生各种特征的物理信号。物理信号经过不同的监测系统接收、视频放大等处理后，在图像显示系统上将会获得显示样品特征的图像。本实验采用日本 Hitachi（日立）公司生产的 S-4800 型高分辨场发射扫描电镜对样品进行测试，观察样品的微观形貌。取少量制备的桑色素、乙二胺修饰CD-桑色素包合物、1,4-丁二胺修饰CD-桑色素包合物、1,3-丙二胺修饰CD-桑色素包合物粉末样品，采用黑色导电碳胶带将其固定后进行测试。3 实验结果分析3.1 桑色素标准工作曲线的测定实验结果分析图3.1 桑色素浓度随吸光度变化
18、曲线Figure 3.1 Curve of Morin Concentration with Absorption 如图1所示，可以看出在一定浓度范围内，桑色素浓度与吸光度值成正比，线性回归方程为：y=0.464+0.0927，其中R2=0.9996。3.2 三种环糊精-桑色素包合物的制备结合常数的测定实验结果分析3.2.1 1，3-丙二胺修饰CD-桑色素包合物结合常数的测定实验结果分析图3.2 1，3-丙二胺修饰CD-桑色素包合物全波长扫描Figure 3.2 1, 3-propanediamine modified inclusion complex of beta-CD-morin wi
19、th full wavelength scanning 通过紫外分光光度计对不同浓度梯度的桑色素的在200nm-600nm全波长扫描发现，在这个浓度范围内，1，3-丙二胺修饰CD-桑色素包合物有强的吸收峰，因此可以用紫外分光光度计对1，3-丙二胺修饰CD-桑色素包合物的结合常数进行测定。其结合常数测定采用的是陈梦心5的方法，根据下式求得上述式子中，A指的是1，3-丙二胺修饰CD-桑色素包合物的药物吸收值；CD0的总浓度；x为1，3-丙二胺修饰CD-桑色素包合物结合的摩尔吸光系数值；以1/A的值和1/CD*CD做一条直线，结合常数k的值就是所做的图的截距除以斜率的值。所测得的各个值如下表3.1所
20、示A0C01/C0*C0A1/A0.0620.3*10-51.1*10110.8251.210.0620.6*10-52.7*10110.8311.200.0620.9*10-51.2*10110.8611.160.0621.2*10-56.9*1091.1650.860.0621.5*10-54.4*1090.8971.110.0621.8*10-53.08*1090.931.080.0622.1*10-52.3*1090.9141.090.0622.4*10-51.74*1090.9351.080.0622.7*10-51.37*1090.9471.060.0623.0*10-51.11*
21、1090.9511.05表3.1：双倒数法求算1，3-丙二胺修饰CD包合物的结合常数Table 3.1: Binding constants of 1,3-propanediamine modified beta-CD inclusion complexes calculated by double reciprocal method 上式中，为1，3-丙二胺修饰CD的原始吸光值，C0指的是加入的1，3-丙二胺修饰CD的浓度，A指的不同浓度1，3-丙二胺修饰CD包合物的吸光度）由图2可知，吸光度的值随着1，3-丙二胺修饰CD包合物的増加而随之增大，最大吸收峰没有出现位移的情况，可以看出1，3-
22、丙二胺修饰CD包合物发生了包合反应。根据作图得到的回归线性方程为y=0.0012x+1.0983，其中R2=0.9278，实验结果表明在一定范围内多糖浓度与吸光值呈良好的线性关系，可以推断出k=9.15*102。3.2.2 乙二胺修饰CD-桑色素包合物结合常数的测定实验结果分析图3.3乙二胺修饰CD-桑色素包合物全波长扫描Figure 3.3 Full-wavelength Scanning of Ethylenediamine Modified Beta-CD-Morin Inclusion Complex上图3为乙二胺修饰CD-桑色素包合物全波长扫描，用双倒数法求得各数据如下表2所示A0C
23、01/C0*C0A1/A0.0620.3*10-51.1*10110.4672.140.0620.6*10-52.7*10110.5281.890.0620.9*10-51.2*10110.6061.650.0621.2*10-56.9*1090.671.490.0621.5*10-54.4*1090.7111.40.0621.8*10-53.08*1090.7761.280.0622.1*10-52.3*1090.8341.190.0622.4*10-51.74*1090.8981.110.0622.7*10-51.37*1090.951.050.0623.0*10-51.11*1091.0
24、080.99表3.2双倒数法求算乙二胺修饰CD-桑色素包合物的结合常数Table 3.2 Calculation of Binding Constants of Ethylenediamine Modified Beta-CD-Morin Inclusion Complexes by Double reciprocal Method 由图3可知，吸光度的值随着乙二胺修饰CD-桑色素包合物的増加而随之增大，最大吸收峰没有出现位移的情况，可以看出乙二胺修饰CD-桑色素包合物发生了包合反应。根据作图得到的回归线性方程为y=0.009x+1.2649，其中R2=0.9678，实验结果表明在一定范围内多
25、糖浓度与吸光值呈良好的线性关系，可以推断出k=9.14*103。3.2.3 1,4-丁二胺修饰CD-桑色素包合物包合物结合常数的测定实验结果分析图3.4 1,4-丁二胺修饰CD-桑色素包合物全波长扫描Figure 3.41,4-butanediamine modified inclusion complex of beta-CD-morin with full wavelength scanning 上图3.4为1,4-丁二胺修饰CD-桑色素包合物全波长扫描，用双倒数法求得各数据如下表3所示A0C01/C0*C0A1/A0.0620.3*10-51.1*10110.8061.240.0620.
26、6*10-52.7*10110.8391.190.0620.9*10-51.2*10110.9121.090.0621.2*10-56.9*1090.9441.0590.0621.5*10-54.4*1090.9751.0260.0621.8*10-53.08*1091.0350.9660.0622.1*10-52.3*1091.0910.9160.0622.4*10-51.74*1091.0970.9110.0622.7*10-51.37*1091.1970.8350.0623.0*10-51.11*1091.250.8表3.3双倒数法求算1,4-丁二胺修饰CD-桑色素包合物的结合常数Tab
27、le 3.3 Double reciprocal method for calculating binding constants of inclusion complexes of 1,4-butanediamine modified beta-CD-morin 由图3.4可知，吸光度的值随着1,4-丁二胺修饰CD-桑色素包合物的増加而随之增大，最大吸收峰没有出现位移的情况，可以看出乙二胺修饰CD-桑色素包合物发生了包合反应。根据作图得到的回归线性方程为y=0.0031x+0.9507，其中R2=0.9878，实验结果表明在一定范围内多糖浓度与吸光值呈良好的线性关系，可以推断出k=8.14*
28、103。3.3 IR实验分析上述制备的桑色素、乙二胺修饰CD-桑色素包合物、1,4-丁二胺修饰CD-桑色素包合物、1,3-丙二胺修饰CD-桑色素包合物红外光谱扫描图如图 4、5、6、7 所示。图3.4桑色素红外光谱扫描图Figure 3.4 Infrared spectra of Morin 图3.5乙二胺修饰CD-桑色素包合物Figure 3.5 Ethylenediamine Modified Beta-CD-Morin Inclusion Complex 图3.6 1,4-丁二胺修饰CD-桑色素包合物Figure 3.6 1,4-butanediamine modified inclus
29、ion complex of beta-CD-morin 图3.7 1,3-丙二胺修饰CD-桑色素包合物Figure 3.7 1,3-propanediamine modified inclusion complex of beta-CD-morin 由图3.4、图3.5、图3.6、图3.7表示的桑色素、乙二胺修饰CD-桑色素包合物、1,4-丁二胺修饰CD-桑色素包合物、1,3-丙二胺修饰CD-桑色素包合物红外光谱扫描图可以看出，与原始的桑色素相比，乙二胺修饰CD-桑色素包合物、1,4-丁二胺修饰CD-桑色素包合物、1,3-丙二胺修饰CD-桑色素包合物三种环糊精修饰的桑色素包合物在3250cm
30、-1-3500cm-1处有羟基的吸收峰，且羟基的吸收峰得到了很大程度的增强，在这几个红外光谱扫描图中，羟基的峰值增加，说明包合物形成后，改变了原本桑色素中羟基的峰值。 在1000cm-1左右增强了N-H吸收峰，且包合物中的吸收峰有向低波数方向迁移，说明在环糊精的作用下，因为其包合作用使桑色素的振动频率降低，降低了峰的强度，且由于环糊精对桑色素的峰有一定的掩蔽作用，并且他们之间由于包合在一起会发生分子间作用，因此会使得红外光谱的峰位出现相应的改变。由红外光谱扫描图可以看出，本次实验的三种环糊精修饰桑色素的包合物，证明前面实验中制备的三种包合物包合成功。3.4 SEM实验结果分析图3.8 桑色素扫
31、描电镜图Figure 3.8 Scanning electron microscopy of Morin 图3.9 乙二胺修饰CD-桑色素包合物扫描电镜图Figure 3.9 Scanning Electron Microscopy of Ethylenediamine Modified Beta-CD-Morin Inclusion Complex 图3.10 1,4-丁二胺修饰CD-桑色素包合物Figure 3.101,4-butanediamine modified inclusion complex of beta-CD-morin 图3.11 1,3-丙二胺修饰CD-桑色素包合物Fi
32、gure 3.111,3-propanediamine modified inclusion complex of beta-CD-morin 扫描电子显微镜（SEM）可以获取被测样品的形貌、组成、晶体结构等方面的信息，主要是利用电子和物质之间发生作用原理工作的。图3.8、图3.9、图3.10、图3.11分别是分别为桑色素、乙二胺修饰CD-桑色素包合物、1,4-丁二胺修饰CD-桑色素包合物、1,3-丙二胺修饰CD-桑色素包合物在扫描电子显微镜下观察到的几种物质的表面结构图。以上几个图中，图3.8只是简单的具有一定形状和尺寸的晶体，图3.9到图3.11制作的几种包合物，和图3.8相比，这几幅图的
33、晶体结构发生了明显的变化，并且晶体形态也变得更加规则，说明形成的包合物混合在一起，使物质的形态发生了很大的改变。4总结合成了三种修饰环糊精-桑色素包合物，乙二胺修饰CD-桑色素包合物、1，3-丙二胺修饰CD-桑色素包合物以及1，4-丁二胺修饰CD-桑色素包合物。并且通过红外表征的方式对这几种物质进行了红外光谱扫描，另外通过紫外光谱扫描的方式计算了这几种包合物的结合常数，实验结果表明三种修饰环糊精-桑色素包合物，扩展了环糊精和桑色素的应用范畴。致谢转眼间，四年的本科学生生涯即将结束。在这四年时间里，我亲爱的老师、同学见证了我一点一滴的成长。在此，我要感谢所有陪伴我，教导我的老师、同学和朋友们。在
34、求学生涯里，我系统学习了工程管理的全部课程，认真地聆听了很多专家教授的精彩讲座，结识了一批志同道合朋友，无论在学习上、工作上或生活上都受益匪浅，受用终身。在这里给了我最美好的时光。在此我要特别感谢我的导师，学识渊博的他不仅在学术上给了我极大的指导，更在人生道路上为我树立了榜样，尽管学习生涯即将结束，但是那种脚踏实地、心存高远的治学心态将会一直指引我前进，为我今后的人生书写一片更美好的蓝天。由于时间有限，文章难免有不妥之处，敬请各位专家和老师批评指正！参考文献1 李姝静, 周自若, 周威,等. HP-CD对桑色素的包合作用及光稳定性研究J. 食品工业科技, 2016, 37(18):94-99.
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