核磁共振方法研究瓜环[n](n= 7, 8) 与枸橼酸西地那非的相互作用（可编辑）

核磁共振研究瓜环[n](n= 7, 8) 与枸橼酸西地那非的相互作用（可编辑） 研究简报 第 40 卷 化学 FENXI HUAXUE 第 3 期 2012 年 3 月 Chinese Journal of Analytical Chemistry 478~481 : / DOI 10.3724SP.J.1096.2012.10834 核磁共振方法研究 [] , 瓜环 n n 78与枸橼酸西地那非的相互作用 杨春雪 朱卫国 姜 松 李新建 邹大鹏* 郑州大学化学系, 河南省化学生物与有机化学重点实验室, 郑州 450052 1 、 、 [] 摘 要 利用 H NMR 技术 电喷雾质谱 红外光谱以及紫外吸收光谱法等手段研究了瓜环 7,8 与枸 n n 。 : 橼酸西地那非的相互作用 结果明 枸橼酸西地那非与两种瓜环都形成了 1?1 的包结配合物, 但是其配合 。 [] 物的作用模式随瓜环的大小而不同 通过计算得出瓜环 n n 7, 8 与枸橼酸西地那非的包结常数分别为 958 和 1530 L/mol, 说明瓜环对枸橼酸西地那非具有潜在的缓释作 用。 ; ; ; ; 关键词 瓜环 枸橼酸西地那非 包结配合物 作用模式 核磁共振技术 引 言 1 。 超分子药物化学是超分子化学在药学领域的新发展 该领域研究活跃, 发展迅速, 是一个充满活力 [1,2] 。 [ [3~6] 瓜环 Cucurbit ] [] 的新兴交叉学科领域 urils, 5 8, 10, CB 作为一类新型具有特定内腔的 n n ~ n 、 、 穴状化合物已成为超分子药物化学中备受关注的新主体化合物, 在药物的 转运 吸附或缓释 定点靶向 [7~10] 、 、 。 给药 改善药物的药代动力学性质 提高生物利用度和疗效等方面应用广泛 枸橼酸西地那非 Sildenafil citrate, SCT 的化学名称是 1 [4 乙氧基 3 [5 6,7 二氢 1 甲基 7 氧代 3 -- --- - -- -- -- 丙基 1H 吡唑并[4,3d]嘧啶 ]苯磺酰] 4 甲基哌嗪枸橼酸盐 图解 1 , 是一种研发治疗心血管疾病药物时 - - -- 。 意外发明出的治疗男性勃起功能障碍药物, 对治疗阳痿有特殊效果, 其疗 效和安全性已被广泛证实 由 [11] 。 。 于其半衰期较短, 使患者受到药效时间的局限 因此,需 要采用缓释和控释技术以延长其药效 本研 [12] [13] 、 、 、 究运用核磁技术 电喷雾质谱 红外光谱 紫外吸收光谱 等方法对 CB [7] 和 CB [8]与 SCT 的相互作用 模式进行了系统的研究, 为开发更多潜在的药物缓释剂奠定了理论基础。 图解 1 瓜环[] 7,8 和枸橼酸西地那非的结构示意图 n n [] [] Scheme 1 Structures of cucurbit nuril CB n n 7,8 and sildenafil citrate SCT 2 实验部分 2.1 仪器与试剂 ; 1100 Series LC/MSD Trap 液 质联用仪 美国Agilent 公司 Nicolet NEXUS 470 型红外光谱仪, KBr - - ; 压片 美国Thermo Electron 公司 AVANCE 400 MHz 超导核磁共振 仪 D O 为溶剂, 以溶剂峰定标, ? 2 ; 。 瑞士Bruker 公司 UV2550 紫外 可见分光光度计 日本 Shimadzu 公司 - [17] ; 。 瓜环 及枸橼酸西地那非为本实验室自制 氘代水购自Aldrich 公司, 其它试剂均为分析纯 ; 2011 07 27 收稿 2011 09 23 接受 - - - - * E mail: zdp@ zzu .edu - 1 : [] 7,8 与枸橼酸西地那非的相互作用 第 3 期 杨春雪等 核磁共振方法研究瓜环 n n 479 2.2 固体混合物及包合物的制备 按照 SCT 与瓜环的物质的量为 1?1 的比例称取混合物两份, 一份 加水振荡使之完全溶解, 并于室 温下搅拌 30 min, 蒸干, 得包结物; 另一份于玛瑙研钵内混合研磨均匀, 得固体混合物。 2.3 核磁共振谱和紫外吸收光谱的测定 采用摩尔比法即固定客体的浓度, 加入不同量的瓜环, 配制一系列 不同物质的量之比的溶液 1 0, ? 1 0.5, 1 1, 1 1 1 。 .5, 1 2 , 室温下测定上述溶液的 H NMR 谱 ? ? ? ? 分别称取 20 mg SCT 配制成3.0 ×10-4 和6.0 ×10-4 mol/L 溶液, 并分别配制6.0 ×10-5 mol/L CB[7]溶液, -4 。 1.2 ×10 mol/L CB [8]溶液 量取 1.0 mL SCT 溶液于 10 mL 容量瓶中, 加入不同量的瓜环溶液, 用水定 , 。 容 配制成系列不同主客体物质的量比的溶液, 待作用达到平衡后, 在室温 下测定其紫外吸收光谱 3 结果与讨论 与 []、 []相互作用体系的1HNMR谱图分析 3.1 SCT CB7 CB8 1 图 1 。 A 为 SCT 与 CB[7]在物质的量比为 1 0, 1 0.5, 1 1 时的 H NMR 谱图 与 SCT 的谱图比较, 随 ? ? ? 着 CB[7]量的逐渐增加, 质子H , H , H , H , H , H , H , H , H 和H 的化学位移均不同程度向高场 8 9 10 10 11 11 12 12 13 13 ′ ′ ′ ′ 移动, 表明这些质子进入到 CB[7]的空腔内; 而H , H 及 H , H , H , H 向低场移动, 说明它们受端口羰 7 14 2 3 4 5 。 1 基的去屏蔽效应而处于瓜环端口外侧 在 CB[8]与 SCT 相互作用的 H NMR 谱 图 1B 中, 随着 CB[8]量 , 的增加 H , H , H , H , H , H , H , H , H , H 和H 的共振峰都 向高场有较大移动, 说明这几组质 8 9 10 10 11 11 12 12 13 13 14 ′ ′ ′ ′ 子处于CB[8 。 ] 的空腔内 与 CB [7]相互作用体系不同的是, SCT 与 CB [8] 的作用体系中哌嗪环上的 , N CH3 也进入了CB[8]空腔, 这主要是因为CB[8]的空腔及端口较大, 包结的基团在里面可以扭曲 从 。 、 而使更多的基团进入其空腔 根据主客体相关质子积分强度可以得知, 相互 作用的SCT 与CB[7] CB[8] 。 、 。 的化学计量比都是 1 1 根据以上分析,推测 SCT 与 CB[7] CB[8]的作用模式如图解 2 所示 ? [] 1 图 1 不同浓度 CB[7] A 和 CB 8 B 与 SCT 相互作用的 H NMR 谱 图 1 [] Fig 1 H NMR spectra 400 MHz, D O of SCT alone a , after addition of 0.5 equiv of CB [7] b /CB 8 , after . 2 [] addition of 1.0 equiv of CB[7] c /CB 8 图解 2 SCT 与 CB[7]和 CB[8]的作用模式 Scheme 2 Related interaction models of SCT and CB[7]/CB[8] 2 3.2 ESI-MS分析 / 将 SCT 与 CB[7]按照物质的量比为 1 2 配成水溶液做 ESI MS 谱, 得到一个m z1637.8 的峰 计算 ? - 分 析 化 学 第 40 卷 4 80 2 : + + / / : + + / 。 值 [SCT +CB[7]+H ] , m z1637.7 和m z818.8 的峰 计算值 [SCT +CB[7]+2H ] , m z819.3 同 / : 样将 SCT 与 CB[8]按照物质的量比为 1 2 配成水溶液做 ESI MS 谱, 得到 902.5 峰 计算值 [SCT ? - m z + 2 + + / 。 CB [8] 2H ] , 902.8 , ESI MS 的结果进一步验证了SCT 与CB[7]及CB[8]只能形成 1 1 的包结物 + m z - ? 3.3 IR分析 图2a 为 SCT 的红外光谱, 3000~2800 cm- 1 处为 SCT 的烷基吸收峰, 在 2750~2250 cm- 1 处的中强吸 + 收峰为 SCT 与枸橼酸形成铵盐后NH 。 的特征吸收峰 CB[7]和CB[8]具有相同的结构单元, 因此其红外 光谱十分相似, 在此选择 CB [7] 的红外谱图 图 2b 及 SCT 与 CB[7]形成 1?1 摩尔比 物理混合物 。 时的红外谱图 图3c 进行分析 从图3c 可见, 其 物理混合物包含瓜环 SCT 和两者的特征吸收峰, 。 e 可知, 是两种物质谱图的叠加 比较图2d 与 2 SCT 与CB[7]及CB[8]形成的包结物的红外光谱极 为近似, 其中3000~2800 cm- 1 处的吸收峰明显减 弱, 而2750~2250 cm- 1 处的吸收峰几乎完全消失, 说明SCT 的铵盐及部分烷基被包结在 CB[7]或 CB 。 [8]的空腔中 客体的其它吸收峰强度也有不同程 图2 SCT 与 CB[7],CB[8]作用体系的红外光谱图 度的变化, 是由于客体分子被 CB [7] ,CB [8]包结 Fig 2 IR spectra of SCT a , CB[7] b , SCT CB[7] physical . - 后所处的微环境变化引起的, 进一步证实了包结 mixture c and SCT CB [7] inclusion complex d , SCT CB - - 物的形成。 [8] inclusion complex e 3.4 UV-Vis分析 。 图3A 为 CB[7]与客体 SCT 相互作用的紫外吸收光谱 随着 CB [7]浓 度的增加, SCT 的最大吸收峰 。 226 nm 处有明显的红移, 强度逐渐增强 当其物质的量 比达到 1 1 时, 最大吸收峰不再红移, ? 。 。 329 nm 处 SCT 的吸光度随着瓜环的加入而逐渐减弱 这说明主客体相互作用形成了包结配合物 图 。 3B 为 CB[8]与 SCT 相互作用体系的紫外吸收光谱图 由于 CB [8]的空腔较大, 因此允许分子中较多的 部分进入到空腔内部, 随着 CB[8] 浓度的增加, 226 nm 吸光度逐渐增加, 329 nm 吸光度逐渐减弱, 这说 。 , 明SCT 与 CB[8]形成了包结配合物 比较图3A 和图3B 可见 SCT 与 CB[7]及 CB[8]作用后的紫外 可见 - 1 吸收光谱明显不同, 说明SCT 与两种瓜环的包结位置有差异, 这与 H NMR 谱的研究结果一致。 图3 SCT 0.3 mmol/L 分别与 CB[7] A 和 CB[8] B 作用体系 的紫外可见光谱图 Fig 3 UV Vis absorption spectra of SCT 0.3 mmol/L with CB[7] A and CB[8] B in water . - A: nCB[7] /nSCT : a. 0; b . 0.2; c. 0.6; d. 1.0; e. 1,2; f. 1.4; g. 1.6; B: nCB [8] /nSCT : a. 0; b . 0.2; c. 0.4; d. 0.6; e. 0.8; f. 1.0; g. 1.2; h . 1.4 [15] [] , 根据Hildebrand Benesi 法 , 利用方程 1/ b/ H +b, 其中 Δ 为SCT 加入瓜环前后吸光度的 - ΔA K A 差值, K为包结稳定常数, [H]为瓜环的浓度, b 为常数 可以计算其包结 常数, 并再次确定包结比为 1?1, 通 3 , 、 。 过1/ΔA对 1/[H]作图的斜率和截距 计算得到 SCT 与CB[7] CB[8]的包 结常数分别为958 和 1530 L/mol : [] 7,8 与枸橼酸西地那非的相 互作用 第 3 期 杨春雪等 核磁共振方法研究瓜环 n n 4 8 1 , 、 。 实验表明 SCT 与 CB[7] CB[8]的作用比均为 1 1 由于CB[8]的 空腔及端口较 CB[7]大, 因此 CB[8] ? 。 与SCT 相互作用时允许更多的基团进入到其空腔 其包结物较稳定, 包结 常数在200~10000 L/mol 之间 , 。 , 。 时 则有利于释放和增加生物利用度 因此 CB[7]和CB[8]是枸橼酸西地那 非的潜在缓释剂 References , , ― 1 LIUYu YOUChan Chen ZHANGHen Yi.SuermolecularChemistr MolecularReconitionandAssem- g- g g- p y g : , : blo SntheticRecetors.Tianin NankaiUniversitPress2001 385~400 y f y p j y , , ― : , : 刘 育 尤长城 张衡益 超分子化学 合成受体的分子识别与组装 天津 南开大学出版社 . . 2001 385~400 , , , , : 2 ZHOUChen He ZHANGFeiFeiGANLinLin ZHANGYiYiGENGRon Xia.ScienceinChinaSeriesB g- - - g - g- , , : Chemistr 2009 393 208~252 y , , , , : , , : 周成合 张飞飞 甘淋玲 张奕奕 耿蓉霞 中国科学 辑 化学 . B 2009 393 208~252 , , , , , : 3 LaonaJ Mukhoadha P ChakrabartiS IsaacsL.Anew.Chem.Int.Ed. 2005 4431 4844~4870 g p yy g , , , , , , , , : 4 KimJJun IS KimSYLeeE Kan JK YamauchiK KimK.J.Am.Chem.Soc. 2000 1223 540~541 g g g , , , , , , : 5 Din ZJ Zhan HY Wan LH Din F LiuY.Or.Lett. 2011 135 856~859 g g g g g , , , , , , , , : 6 XiaoX LiuJX FanZF ChenK ZhuQJ XueSF TaoZ.Chemmun. 2010 4621 3741~3743 , , , , , : 7 McInnesFJ Anthon NG Kenned AR WheateNJ.Or.Biomol.Chem. 2010 83 765~773 y y g , , , , , 8 YANGXiaoNa JIANGSon LIXinJian ZHUWeiGuo KANGJianXun ZOUDaPen.Chem.J.Chinese - g - - - - g , , : Universities 2010 3112 2425~2430 , , , , , , , : 杨晓娜 姜 松 李新建 朱卫国 康建勋 邹大鹏 高等学校化学学报 . 2010 3112 2425~2430 , , , : 9 W manIW Macartne DH.Or.Biomol.Chem. 2010 81 253~260 y y g , , , , , 10 YANGJiYuan SHENAiZhuo DULiMin LIChan Fen WU Hao CHANGYinXia.ChineseJ.Anal. g g g - - - - - , , : Chem. 2010 3812 1813~1816 , , , , , , , : 杨吉元 申爱卓 杜黎明 李常风 吴 昊 常银霞 分析化学 . 2010 3812 1813~1816 , , : 11 DENGShuMin.NationalJournalo Androlo 2008 149 857~860 - f gy 邓庶民 中华男科学杂志, , : . 2008 149 857~860 , , , , , , , : 12 ZouDP AnderssonS Zhan R SunSG ?kermarkB SunLC.J.Or.Chem. 2008 7310 3775~3783 g g , , , , , : 13 PérezEM S?nchezL Fern?ndezG MartinN.J.Am.Chem.Soc. 2006 12822 7172~7173 , , , , , : 14 Da AIArnoldAP BlanchRJ SnushallB.J.Or.Chem. 2001 6624 8094~8100 y g : , : 15 ConnorsKA.Bindin Constants.NewYork WillPress 1987 141~161 g y [] , InteractionofCucurbitnuriln 78 with 1 SildenafilCitrateUsin HNMR g * , , , , YANGChunXue ZHUWeiGuo JIANGSon LIXinJian ZOUDaPen - - g - - g , , Deartmento Chemistr KeLaborator o ChemicalBiolo andOranicChemistr o HenanProvince p f y y y f gy g y f , , ZhenzhouUniversit Zhenzhou450052 China g y g Abstract Thehostuestchemistr ofsstemscontainin SildenafilCitra g y y g te denotedasSCT and - [] [], , 1 , , , cucurbitnurildenotedasCBn n 78 wasinvestiatedb HNMR ESI-MS IR andUV-vis g y [] , sectra.Theresultsrevealedthatthesildenafilcitrate uestandCBn n 78 hostcouldforma p g , [] , stable1?1 molarratio inclusioncom lex inwhichthe ositionofCBn n 78 wasdifferentdue p p [] [] tothesizeoftheircavit.TheinclusionconstantofsildenafilcitratewithCB7 andCB8 was958 y / / , 2 / Lmoland1530Lmol resectivel.Thebindin constantwhichlocatedfrom 10 Lmolto p y g 3 / [] [] 10LmolindicatesthatCB7 andCB8 couldbeusedasa otentialslowreleasedaent. p - g [] ; ; ; ; Kewords Cucurbitn uril Sildenafilsitrate Inclusioncom lex Interreactionmodel Nulear y p maneticresonancetechniue g q 4 ; Received27Jul2011 acceted23Setember2011 y p p