专利名称：：付利叶红外光谱法分析β－环糊精包合物的方法
技术领域：
：本发明涉及一种β-环糊精包合物的分析方法，尤其是一种付利叶红外光谱法分析β-环糊精包合物的方法。
背景技术：
：β-环糊精(β-Cyslodextrin，缩写β-环糊精)具有特殊的笼型结构，使得它可以作为宿主包合各种大小相当的客体分子。包合作用能改变客体分子的状态、稳定性等理化特征，加之β-环糊精无毒，因此β-环糊精与药物及香料分子形成的包合物日益广泛应用在制药、食品等工业中。β-环糊精包合物的分析测定是改进生产工艺、保证产品质量的重要环节。目前，一般采用热分析技术DTA(差热)、DSC(差示)，分光光度法及化学分析等方法。DTA方法受诸多因素影响，重现性较差，难于定量分析，且耗时；如以升温速率5-10℃/每分钟至350℃，需35-70分钟。此外，在1994-2004年间，国内未发现独立运用红外光谱而是与其它方法共同分析验证β-环糊精包合物的报导，与本发明的原理、方法完全不同。
发明内容本发明的目的在于提供一种付利叶红外光谱法分析β-环糊精包合物的方法，该分析方法，重现性好。本发明的技术方案为一种付利叶红外光谱法分析β-环糊精包合物的方法，由分析原理、分析方法和步骤，结果处理三个主要部分组成。本发明发现β-环糊精包合物客体分子在包合后红外吸收强度明显下降的现象、称之为包减弱红外效应，是运用FT-IR分析β-环糊精包合物的基础，通过测定包合物、未包合红外光谱并比较它们吸收峰的位置、形状、归属，特别是计算吸收强度的变化，即可定性或定量的分析测定包合物。该方法由以下步骤仪器付利叶转换红外光谱仪参数波长范围4000cm-1-450cm-1，分辨率4cm-1，扫描次数1次/秒，扫描时间1分钟。红外试样制备用天平准确称量1.0-3.0mg范围内的β-环糊精包合物，120.0mgKBr，研磨，压片，测红外；用天平准确称量与包合物等重的未包合物，同上法，测红外；取大约2mgβ-环糊精，大约120mgKBr，研磨，压片，测红外；同上，测客体物红外。图谱处理及数据将原始图谱经过软件的归一化、自动基线校正、自动平滑校正处理、并打印图谱；通过软件收集波数、透射率或吸光度数据。结果处理吸收峰波数、形状鉴定对比包合物，未包合物红外图谱的吸收峰位置、形状，是否基本一致；检查是否出现有别于β-环糊精或客体分子的吸收峰，以便定性分析是否符合包合机理、出现杂质或非包合作用的其它反应等；吸收峰强度计算在数据表中选取客体分子包合前后在伸展振动区的吸收峰透射率或吸光度数据，按下式之一计算将未包合物强度定为100％，包合物相应峰相对强度为相应强度＝[(100-T包)/(100-T未)]×100％(T为透射值)或者相对强度＝(A包/A未)×100％(A为吸收值)。在实际分析中，可作影响包合的因素(例如包合时间、摩尔比等)与吸收强度的工作曲线，从中选取最佳值作为定量分析的标准。本发明的优点在于本发明简便快捷，明了直观，可定性或定量地分析测定包合已否，包合程度、包合机理，信息量大，是研究、分析β-环糊精包合物的新颖有力工具，不仅具有一定的学术价值、开拓了红外研究应用的新领域，而且在科研生产中具有实际应用价值。图1为β-环糊精红外图谱及波数，T％值图；图2为丹皮酚红外图谱及波数，T％值图；图3为1.0mgβ-环糊精和丹皮酚包合物、1.0mgβ-环糊精和丹皮酚未包合物红外图谱及波数，T％值。图1中的数据为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图2中的数据为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图3中的数据为未包合物(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具体实施方式1、分析原理β-环糊精是7个葡萄糖基以1，4糖苷键连成的中空筒状化合物，有特殊的笼形结构，笼内具有非极性的疏水空穴，使得它可以作为宿主包合各种尺寸相当的客体分子。客体分子经包合作用填充空穴，空穴对客体分子也产生空间束缚，阻碍其自由振动。根据红外光谱原理，当分子振动伴随偶极矩改变时，偶极子的振动会产生电磁波，它和入射的电磁波作用，产生光的吸收。红外吸收强度正比跃迁几率，实质上取决于振动时偶极矩变化的大小跃迁几率∝|μab|2Eo2式中Eo为红外电磁波的电场矢量；μab为跃迁偶极矩，反映振动时偶极矩变化的大小，不同于分子的永久偶极矩μo。客体分子包合前因未进入β-环糊精空穴中，自由振动，令其跃迁偶极矩为|μab|，包合后因进入β-环糊精空穴，自由振动受阻，伸展振动及弯曲振动减弱，令其跃迁偶极矩为|μ′ab|，因|μab|＞|μ′ab|，则|μab|2＞|μ′ab|2，有跃迁几率∝|μab|2Eo2＞跃迁几率′∝|μ′ab|2Eo2该式说明包合物客体分子红外光谱强度小于包合前相应红外光谱强度。这种因β-环糊精具有空穴，经包合作用使进入空穴中的客体分子振动受阻而导致红外吸收强度减弱的现象，称之为“包合减弱红外效应”，反映了客体分子在包合前后吸收强度的变化。因此，可作为依据判断包合是否发生，定性或定量地表示包合已否及包合程度。一个包合较好的β-环糊精包合物，客体分子包合后的伸展振动吸收峰强度下降幅度，实际分析中测得在20％-80％之间，大部分在50％-70％之间，一些弱峰因此可能消失。包合物、未包合物红外光谱中的吸收峰均由β-环糊精和客体分子原有峰贡献或相互作用组成，从中可指认其归属。包合物与未包合物红外图谱比较，除峰的数量减少，因“包合减弱红外效应”使客体分子吸收峰强度显著下降外，两者相应吸收峰的位置(波数)，形状基本一致，两图谱在外观上基本相同。其原因在于β-环糊精与客体分子间的包合作用主要靠范德华力结合而非形成化学键，因此不可能出现代表其的特征峰。如若不然，在＞1300cm-1的官能团区，包合物图谱中出现了有别于β-环糊精或客体分子基团特征峰，则说明在包合过程中引入了杂质或者已发生了非包合作用的反应。2.分析方法和步骤(以付利叶红外光谱仪为例)2.1仪器付利叶转换红外光谱仪SpectrumOneFT-IRSpectrometer，美国，PE公司。2.1.1参数Rangestart4000cm-1，End450cm-1Resolution4cm-1Scanmumber1/secScantime1minute2.2红外试样制备2.2.1用天平准确称量1.0-3.0mg范围内的β-环糊精包合物，120.0mgKBr，研磨，压片，测红外。2.2.2用天平准确称量与包合物等重的未包合物(混合物)，同上法，测红外。如有必要，测以下试样2.2.3取大约2mgβ-环糊精，大约120mgKBr，研磨，压片，测红外。2.2.4同上，测客体物红外。2.3图谱处理及数据2.3.1将原始图谱在“process”中经“Normalize”(ordinatelimit＝1.0A)，“Baselinecorrection”(Automatic)，“Smooth”(Automatic)处理。2.3.2打印图谱及“peaktable”收集cm-1、T％数据。2.3.3或在2.3.1之后选择“Absorbance”在“parameters”中取“Threshold＝0.0088A”，打印图谱及“peaktable”收集cm-1、A％数据。2.3.4包合物、未包合物图谱的同座标迭加处理。3.结果处理3.1吸收峰位置(波数)、形状鉴定对比包合物，未包合物红外图谱的吸收峰位置、形状，是否基本一致；检查是否出现有别于β-环糊精或客体分子的吸收峰，以便定性分析是否符合包合机理、出现杂质或非包合作用的其它反应等。3.2吸收峰强度计算在“peaktable”中选取客体分子包合前后的吸收峰T％或A％(主要在伸展振动区)按下式之一计算3.2.1将未包合物强度定为100％，包合物相应峰相对强度为相应强度＝[(100-T包)/(100-T未)]×100％(T为透射值)或者3.2.2相对强度＝(A包/A未)×100％(A为吸收值)在实际分析中，可作影响包合的因素(例如包合时间、摩尔比等)与吸收强度的工作曲线，从中选取最佳值作为定量分析的标准。4.实例按发明方法分析测定了β-环糊精与丹皮酚的包合物、未包合物，结合其图谱、数据、结果处理如下综合以上红外图谱作以下讨论1)未包合物红外光谱的各吸收峰由β-环糊精、丹皮酚共同构成。其中归属于β-环糊精的有3392cm-1(被3369.57cm-1宽峰掩盖)、2923.84cm-1，1639.33cm-1(被1631.05cm-1掩盖)，1156.53cm-1，1025.17cm-1，948.88cm-1，608.66cm-1等。归属于丹皮酚的有1619.58cm-1(被1631.05cm-1掩盖)，1504.82cm-1，1370.18cm-1，1333.86cm-1，1256.13cm-1，1207.70cm-1，859.34cm-1，573.53cm-1等。包合物红外光谱吸收峰亦由β-环糊精、丹皮酚共同构成，从图1、图2所列数据可详查。2)在等量试样条件下，包合物红外光谱吸收峰强度明显低于未包合物相应峰强度，以1.0mg试样量为例，详见表1。表1包合物与未包合物吸收峰cm-1，T％，相对强度对比表相对强度相对强度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未包会物1256.1318.721001207.2030.69100包合物860.1590.3724.5未包合物859.3460.64100*将未包合物强度定为100％，包合物相应峰相对强度由下式计算出相应强度＝[(100-T包)/(100-T未)]×100％(T为透射值)3)包合物与未包合物红外图谱比较，峰形、波数基本一致。在波数＞1300cm-1的官能团区，包合物的红外图谱中没有新的基团特征峰出现，说明了β-环糊精与丹皮酚形成包合物并没有形成化学键，即包合作用不是以生成化学键的形式完成，符合包合机理。综合上述，可作如下结论β-环糊精的丹皮酚包合物与未包合物(混合物)红外图谱比较，相应峰位置(波数)、形状基本一致，未见异常峰，证明无杂质或没有发生非包合反应，强度明显下降，说明已包合；吸收强度下降45％-75％，说明包合程度完好。权利要求1.一种付利叶红外光谱法分析β-环糊精包合物的方法，其特征在于该方法由以下步骤1、仪器付利叶转换红外光谱仪参数波长范围4000cm-1-450cm-1，分辨率4cm-1，扫描次数1次/秒，扫描时间1分钟；2.红外试样制备2、1用天平准确称量1.0-3.0mg范围内的β-环糊精包合物，120.0mgKBr，研磨，压片，测红外；2、2用天平准确称量与包合物等重的未包合物，同上法，测红外；2、3取大约2mgβ-环糊精，大约120mgKBr，研磨，压片，测红外；2、4同上，测客体物红外；3.图谱处理及数据3、1将原始图谱经过软件的归一化、自动基线校正、自动平滑校正处理、并打印图谱；3、2通过软件收集波数、透射率或吸光度数据；4.结果处理4、1吸收峰波数、形状鉴定对比包合物，未包合物红外图谱的吸收峰位置、形状，是否基本一致；检查是否出现有别于β-环糊精或客体分子的吸收峰，以便定性分析是否符合包合机理、出现杂质或非包合作用的其它反应等；。4、2吸收峰强度计算在数据表中选取客体分子包合前后在伸展振动区的吸收峰透射率或吸光度数据，按下式之一计算4、2、1将未包合物强度定为100％，包合物相应峰相对强度为相应强度＝[(100-T包)/(100-T未)]×100％(T为透射值)4、2、2相对强度＝(A包/A未)×100％(A为吸收值)在实际分析中，可作影响包合的因素(例如包合时间、摩尔比等)与吸收强度的工作曲线，从中选取最佳值作为定量分析的标准。全文摘要本发明公开一种付利叶红外光谱法分析β－环糊精包合物的方法，由分析原理、分析方法和步骤，结果处理三个主要部分组成。本发明发现β－环糊精包合物客体分子在包合后红外吸收强度明显下降、称之为包减弱红外效应，是运用FT－IR分析β－环糊精包合物的基础，通过测定包合物、未包合红外光谱并比较它们吸收峰的位置、形状、归属，特别是计算吸收强度的变化，即可定性或定量的分析测定包合物。本发明的优点在于本发明简便快捷，明了直观，可定性或定量地分析测定包合已否，包合程度、包合机理，信息量大，是研究、分析β－环糊精包合物的新颖有力工具，不仅具有一定的学术价值、开拓了红外研究应用的新领域，而且在科研生产中具有实际应用价值。文档编号G01N21/17GK1587990SQ200410060918公开日2005年3月2日申请日期2004年9月24日优先权日2004年9月24日发明者刘华卿申请人:江西师范大学