光度法研究姜黄素与铁（Ⅲ）的络合反应

光度法研究姜黄素与铁（Ⅲ）的络合反应 光度法研究姜黄素与铁(?)的络合反应 西北大学(自然科学版) 2010年8月,第加卷第4期,Aug.,2010,Vo1.40,No.4 JournalofNorthwestUniversity(NaturalScienceEdition) 光度法研究姜黄素与铁(?)的络合反应 程忠洲,屈英格,李华,司马小线2 (1.西北大学分析科学研究所,陕西西安710069;2.西安力邦制药有限公司,陕西西安710075) 摘要:目的研究姜黄素与铁(?)的络舍反应,并建立铁的测定方法.方法采用分光光度法. 结果在1O一,10I3mol/L范围内,姜黄素有不同的吸收光谱;其与铁络合物的吸收波长由430 nm红移至496am,呈增色反应.在pH5.60,浓度为6.51×10mol/L姜黄素液中,络合物为酒红 色,A=496nm,=3.86×10L/mol?am,铁(?)的线性范围为O.20—2.00~g/mL.结论在 较高浓度下自动聚合的姜黄素与铁(?)反应更灵敏.在此基础上,建立的姜黄素测定铁的分光光 度法操作简单,选择性较好,灵敏度高,用于自来水中铁(?)的测定,结果满意. 关键词:姜黄素;铁;分光光度法;络合反应 中图分类号:0657.32文献标识码:A文章编 号:1000-274X(2010)04-0627-04 SpectrophotometricstudyofcurcuminScomplexreactionthiron(?) zhou,QuYing—ge,LIHua,SIMAXiao—xian CHENGZhong— (1.InstituteofAnalyticalScience,NorthwestUniversity,Xia|1710069,China; 2.XiallLibangPharmaceuticalsCo.Ltd.,Xian710075,China) Abstract:AimTostudythecurcuminScomplexreactionwithFe(III)anddevelopaspectrophotometricmethod ofdeterminationofIron(III).MethodsSpectrophotometrywasused.ResultsIntherangeof10,,10mol/ L,curcuminhaddifferentabsorptionspectrograms.Theabsorptionwavelengthofthecurcumin—Fe(III)complex wasredshiftfrom430amto496Dmanditsabsorbanceincreased.InthepH5.6solutioncontaining6.51×10一 moL/Lcurcumin,thecomplexisclaret?redandthemolarabsorptivityis3.86×10L/mol?cmatAm?=496am. Thecalibrationcurveislinearintherange0.20, 2.00~g/mLforFe(III).ConclusionAtthehigherconcentra- tion,polymerizedcurcuminismoresensitivetoreactwithFe(III).Basedonthis,asimple,selectiveandsensi— tivespectrophotometricmethodhasbeendevelopedandappliedsatisfactoril ytodetermineFe(111)intapwater. Keywords:curcumin;iron;spectrophotometry;complexreaction 姜黄素[1,7一二(4.羟基一3一甲氧苯基)一l,6-庚二 烯一3,5一二酮](C.H?0)是一种从姜黄属根茎中提 取的天然酚类物质(见图1).独特的分子结构使其 具有抗氧化,抗癌,抗炎,清除自由基等多种药理活 性?J.它毒性小,着色力强,是常用的天然食用色 素之一.在分析化学中为酸碱指示剂,离子显色剂. 作为显色剂,长期以来,主要用于硼的测定j.有 关它与铁等金属离子络合的研究文献已有报 道L6J,但实验条件苛刻,难以推广.ToshiyaMasu— da等在研究姜黄素抗氧化机理过程中分离出它的 二聚体,引起了我们的关注?...溶液中姜黄素分子 能否发生聚合,其溶液的特性如何,本文用光度法对 l0,,10mol/L姜黄素液进行研究.结果发现, 随浓度增加,姜黄素具有不同的吸收光谱(见图2), 这明在较高浓度它能自动聚合.其与铁络合吸收 波长由430nm红移至496nm,与铁的络合比为4:l (物质的量比)(见图4),反应灵敏度提高,吸光度 明显增加.在此基础上,本文建立了姜黄素光度法, 收稿日期:2009-10-26 基金项目:国家自然科学基金资助项目(20675063) 作者简介:程忠洲,女,安徽肥东人,西北大学高级工程师,从事药物分 析研究. W 西北大学(自然科学版)第4o卷 成功用于水中Fe?的测定. 目前,测定水中铁含量的方法有原子吸收光谱 法,二氮杂菲,硫氰酸盐分光光度法等.前者灵敏度 高,但仪器昂贵.后者经济实用,是常用的分析方 法,摩尔吸光系数8分别为1.1×10L/mol?cm和 8.5×10L/tool?cm-l,但对环境有污染,而姜黄 素毒性小,是理想的显色剂.在本文选定的实验条 件下,姜黄素与Fe?反应形成酒红色络合物,摩尔 吸光系数8为3.86×10L/mol?cm,比上述两种光 度法高约3倍.在496rim波长处,浓度为0.20— 2.O0Izg/mL的Fe?与吸光度呈线性,相关系数r为 0.9992,回收率为97.59%,106.6%.水中共存 离子Mg?,Ca”,Mn”,Zn”,A1.等均不干扰.该 方法操作简单,灵敏度高,选择性较好,用于水中 Fe?的测定,结果满意. 1实验部分 1.1主要仪器与试剂 UV-2450型紫外可见分光光度计(日本岛津公 司);PB一10酸度计(德国Sartorius公司). 姜黄素,国药集团化学试剂有限公司;硫酸铁 铵,天津市瑞金特化学品有限公司;所用试剂均为分 析纯,水为二次蒸馏水. CH3 H 图1姜黄素的结构式 Fig.1Thestructureformulaofcurcumin 1.2溶液的配制 姜黄素溶液:称取姜黄素约0.12g,置100mL 容量瓶中,乙醇溶解并定容,浓度约为3.26×10-3 mol/L. Fe?溶液:精密称取硫酸铁铵0.0864g,置50 mL容量瓶中,加6.O0mol/LHC1溶液2.00mL溶 解后,用水稀释并定容,即得浓度为200~g/mL的 储备液.用时稀释成10p.g/mL的溶液. 样品溶液:取自来水1500mL置烧杯中,加 2.O0mol/LHC1溶液0.80mL酸化,煮沸,浓缩至约 10mL,准确移至50mL容量瓶中,调pH使其与 Fe?标准液一致,乙醇稀释至刻度,摇匀,过滤即得. 1.3实验方法 准确移取适量Fe?标准溶液于10mL容量瓶 中,依次加入姜黄素溶液2.00mL,pH为5.60的乙 酸一乙酸钠缓冲液1.00mL,乙醇稀释至刻度,摇 匀.同法配制试剂空白.室温放置20rain,用1cm 比色皿,试剂空白作参比,在波长496nm处测定吸 光度A.用标准曲线法计算样品中Fe的含量. 2结果与讨论 2.1姜黄素,姜黄素一铁络合物的吸收光谱 2.1.1不同浓度姜黄素的吸收光谱对10,, 10mol/L姜黄素溶液研究发现,随浓度增加,它的 吸收曲线不同.当浓度为1.09×10一一8.69×10 moVL,以乙醇为参比,在190—700nm波长范围内, 有3个吸收峰,分别位于206nm,264nm和430hill 附近(图2.A).该图中”e”曲线于416rim附近出 现一尖峰,”fg”曲线中该峰随浓度增加而增高,这 表明可能有聚合物生成,图2.B证明了这个推测. 在图2.B中,姜黄素浓度为1.09×10一,1.63× 10一mol/L,有4个吸收峰.390nln波长与图2.A “ eg”曲线的尖峰波长相近.另外,除264llm峰 波长未变外,其他两个峰波长明显红移,分别位于约 220nm,470nm处.这表明浓度增至一定范围,姜 黄素自动聚合,使共轭体系增长,吸收峰红移.当浓 度为2.17×10一,1.74×10mol/L时,吸收峰减 少为3个(图2.Be).这可能是共轭体系进一步扩 大,试剂空间结构变化造成的-1.为使吸光度位于 仪器测定值的正常范围内,图2.B中各个吸收曲线 以每个浓度对应的1/2量为参比. 2.1.2络合物吸收光谱,姜黄素浓度及测定波长的 选择姜黄素浓度为2.17×10mol/L时,它与铁 的络合物在430nm波长处呈负吸收(图3.a).随 浓度增加,吸收波长红移.当浓度为6.51×10 mol/L,吸收波长红移至496Ilm,吸光度最大(图3. b).这表明在较高浓度时,姜黄素易聚合,与Fe? 反应灵敏.再增大浓度,最大吸收波长红移,但吸光 度下降.这可能是共轭体系扩大,没有增加光吸收 截面积,同时背景加深造成的-l.因此,选姜黄素 浓度为6.51×10一mol/L,测定波长为496nm. 2.1.3姜黄素与铁络合比的测定保持溶液中c (Fe?)不变,改变c,得到一系列c,/c (Fe?)比值不同的溶液,按实验方法测定.以A对 c./c(Fe?)作图,将线性a延长与平线b相交 于C点,该点垂直线对应横坐标的值为4,即姜黄素 一 Fe?络合之比为4:1(物质的量比),见图4. 第4期程忠洲等:光度法研究姜黄素与铁(?)的络合反应一629一 l 0 200250300350400450500550 /,/nm A 200250300350400450500550 /rim B 图2不同浓度姜黄素紫外一可见吸收光谱 Fig.2UV-Visabsorptionspectraofcurcuminasafunctionofitsconcentration c.:A.8g:1.09X10,,2.17X10,,4.34X10,,5.43X10,,6.51×10一,7.60X10,, 8.69×10,mol/L;B.a-+e1.09X10一,1.30×10一,1.52X10一,1.63X10一,6.51X10一mol/L 0.8 O.6 0.4 0.2 O.0 2O0300400500600700 /nm 图3姜黄素一铁络合物紫外-可见吸收光谱 Fig.3UV-Visabsorptionspectraofthecurcumill—Fe complex tour:In:a.2.17×10,tool?L,,b.6.51X10一mol/ L;c(Fe)为1.00I.~g/mL;pH为5.6o 2.2测定条件选择 2.2.1介质的选择姜黄素易溶于乙醇,溶液含水 量较高时,易析出,出现混浊.随乙醇比例增大,混 浊消失,络合物吸光度增大,故选用乙醇比例约为 50%,测定结果较为理想. 2.2.2酸度的选择姜黄素与Fe?直接络合吸光 度较低,按实验方法考察了不同缓冲液组分,pH及 用量对络合物吸光度的影响.在pH为5.59—8.04 的磷酸盐缓冲液中,反应迟钝,有浑浊.在pH大于 l1.0的磷酸氢二钠一氢氧化钠缓冲液中,吸光度为 负吸收.在pH为3.19,6.22的乙酸盐缓冲液中, 随pH增大,吸光度增加.pH为5.3O,6.22时,反 应灵敏,吸光度最大.其用量在0.50—1.30mL范 048l2162O2428 c…. /c(Fe”) 图4物质的量比法 Fig.4Molarratiomethod 围内,吸光度稳定.因此,选用pH为5.60的乙酸 盐缓冲液1.00mL. 2.2.3温度及反应时间的选择对络合物连续测 定发现,其吸光度在20min稳定,1h内基本不变 (RSD=0.42%),同时考察了温度对它的影响.20 , 35?时吸光度稳定,温度再升高,吸光度下降.故 选室温反应,放置约20min测定. 2.3方法学考察 2.3.1工作曲线分别准确移取Fe?标准液 0.20,0.30,0.50,1.00,1.50,2.00mL于10IIll容量 瓶中,按实验方法测定.结果表明:Fe?浓度在 0.20—2.00I~g/mL之间与吸光度呈线性;回归方 程A=0.6074c+0.0442,相关系数r=0.9992,摩 432lO .-—— 630.-——西北大学(自然科学版)第40卷 尔吸光系数8=3.86×10L/mol?cm. 2.3.2精密度按实验方法分别测定6份姜黄素 一 铁溶液,RSD为1.0%,表明本方法精密度良好. 2.3.3共存离子影响考察了水中共存离子对 Fe?测定的影响.其吸光度相对误差不超过4-5% 时,溶液中100倍的Mg2,Mn?,Zn”,60倍的 ca?,5O倍的cd,5倍的m?,4倍的co”,Ni 均不干扰,而Cu?,Fe”有干扰. 2.3.4加样回收率实验准确移取”1.2”项下样 品液1.O0mL,分别置8个10mL容量瓶中,3个为 空白,其余精密加入不同量的Fe?标准溶液,按实 验方法测定,空白取平均值,结果见表1. 表1回收率实验(n=5) Tab.1RecoverytestofFeinsample(,l=5) 2.3.5样品测定准确移取”1.2”项下样品液 2.50mL,按实验方法5次测定,结果分别为(g/ mL):0.07262,0.07240,0.07130,0.06998, 0.07086,平均含量为0.07143I~g/mL(RSD= 1-5%),与二氮杂菲法测定值0.07333g/mL 接近.这表明本方法结果准确可靠. 3结论 在较高浓度,姜黄素自动聚合,使共轭体系延 长,吸收波长红移,与铁的络合更灵敏.在此基础 上,建立了姜黄素测定水中Fe的光度法不仅操作 简单,灵敏度较高,结果准确可靠,而姜黄素对环境 友好,可取代某些有毒显色剂,具有良好的发展前 景. 参考文献: [1] [2] [3] [4] SHARMAOP.Antioxidantactivityofcurcuminandrelat- edcompounds[J].BioehemPharmacol,1976,25(15): 1811.1812. 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