甲基环丙烯与α-环糊精包合物的合成

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[ 1 1 ] C D 的骨架振动( 环振动) 明显增强。29 0 0c m-1处—C —H 键的平面伸缩振动增强说明包合物中 α C —H的含量有所上升, 即含有 1 M C P ; 而α C D的骨架振动变强是因为 1 M C P进入 α C D空腔内, 使其
分子内部的对称性被破坏所致。谱图中没有出现除 α C D特征峰之外新的特征峰, 由此说明 1 M C P / C D 包合物中的 2种物质既不是简单的混合, 也没有形成新的化学键, 而是以某种弱相互作用力结合 α 而成的包合物。 2 . 3 ㊀1 MC P / C D包合物的 X R D谱图分析 α 图 2为 α C D和 1 M C P / C D包合物的 X R D谱图。图中可见, 1 M C P / C D包合物和 α C D的 X R D α α 谱图相比有 2点变化, 一是衍射峰的相对强度的变化, 1 M C P / C D包合物衍射峰的相对强度明显强于 α C D , 这是由于在 1 M C P / C D包合物中 1 M C P和 α C D之间的相互作用使得 α C D的结晶性能得到 α α 改善所致; 二是 1 M C P / C D包合物的图谱中在 1 2 5 ʎ 、 1 4 8 ʎ 、 1 9 7 ʎ 、 2 2 3 ʎ 和2 5 5 ʎ 附近均有新的特征 α
与乙烯受体的结合是不可逆的, 在植物组织未产生新的乙烯受体之前, 作用效果比较持久, 因而在果蔬
3 ] 4 ] 花卉的采后保鲜上具有极大的应用前景 [ 。虽然 1 M C P具有无毒、 高效等优点 [ , 但其在常温下是一 5 ] 。所以, 寻求一种能将 种无色气体, 非常不稳定, 极易分解, 超过一定浓度或压力时甚至会发生爆炸 [
a . 1 M C P / C Di n c l u s i o nc o m p l e x ;b . C D α α
图2 ㊀α C D与 1 M C P / C D包合物的 X R D谱图 α F i g . 2 ㊀X R Ds p e c t r ao f C Da n d α 1 M C P / C Di n c l u s i o nc o m p l e x α
冯江涛㊀延㊀卫 ㊀徐㊀浩㊀郑树楠
( 西安交通大学环境科学与工程系㊀西安 7 1 0 0 4 9 ) 摘㊀要㊀采用溶液包结法利用 α 环糊精( C D ) 对1 甲基环丙烯( 1 M C P ) 进行包合, 将气态的 1 M C P固态化 α 形成白色粉末状的 1 M C P / C D稳定包合物, 使之便于保存和应用。利用拉曼光谱( R a m a n ) 、 X射线粉末衍射 α 光谱( X R D ) 、 气质联用测试仪( G C M S ) 、 核磁谱仪( N M R ) 等测试技术对所得包合物的结构和组成进行表征, 证明了包合物的形成, 同时提出了 1 M C P / C D包合物中 1 M C P含量的快速测定方法, 以该法测定的包合物 α 中1 M C P的有效质量分数约为 3 6 %。对 1 M C P和 α C D的包合机理进行了探讨, 认为 1 M C P和 α C D按摩 尔比1 ʒ 1 进行包合。 关键词㊀甲基环丙烯( 1 M C P ) , 环糊精( C D ) , 包合物 α α 中图分类号: O 6 4 1 . 3 ㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码: A ㊀㊀㊀㊀㊀文章编号: 1 0 0 0 0 5 1 8 ( 2 0 1 0 ) 0 1 0 0 8 2 0 5
㊀第 1期
冯江涛等: 1 甲基环丙烯与 α 环糊精包合物的合成
8 3
液可得白色固体粉末产品 8 3g , 即为 1 M C P / C D包合物。 α 1 . 2 . 2 ㊀包合物中 1 M C P组分的测定㊀取 1 M C P / C D包合物样品 1 0g , 加入带有胶皮塞的平底烧瓶 α 中, 用注射器快速加入 1m o l / LN a O H溶液约 1 5m L , 立即以胶皮塞密封, 摇晃烧瓶使样品全部溶解, 静 置1 0m i n 后用微量进样器抽取烧瓶顶部气体注入气质联用仪中, 由G C M S分析结果定性确定样品中 1 M C P组分的存在。 G C M S 进样口温度 1 0 0ħ, 初始炉温 7 0ħ, 保持 2m i n , 然后以 1 0ħ / m i n 的速率升 温至 1 8 0ħ, 保持 5m i n 。 1 . 2 . 3 ㊀包合物中 1 M C P含量的测定方法㊀称取包合物样品 1 0g 左右( 质量记为 m ) 加入 1 5 0m L锥形 瓶中, 快速加入一定浓度的 N a O H溶液 1 5m L , 立即称量, 记为 X , 轻轻摇晃锥形瓶使样品全部溶解, 静 1 置, 以后每隔一定时间称量一次总质量, 分别记为 X 、 X , …, X , 直至相邻 2次总质量之差几乎不变时 2 3 i 停止称量。以 α C D替代包合物样品重复以上操作, 其总质量分别记为 Y 、 Y 、 Y , …, Y , 称量次数与以 1 2 3 i 上操作相同时停止称量。 则1 M C P / C D包合物中 1 M C P的有效质量分数 M 按下式计算: α M= ( X )-( Y ) 1 -X i 1 -Y i ˑ1 0 0 %, m ( 1 )
本文采用饱和溶液法利用 α C D对 1 M C P进行快速包合制备了 1 M C P / C D稳定包合物, 与国内 α 外现有的合成方法相比, 具有合成过程简单易控, 所得包合物稳定性好等优点。同时对所得包合物的结 构和组成进行了表征, 并提出了一种简单快速的测定该包合物中 1 M C P有效成分的方法, 为1 M C P的 应用提供了理论依据。
㊀㊀以质量分数分别为 5 %和 1 5 %的 N a O H溶液作为释放溶液, 各测 3次, 取平均值作 1 M C P释放曲线 图。
2 ㊀结与讨论
2 . 1 ㊀洗气的作用 在1 M C P生成后需要经过醋酸缓冲溶液、 酚酞指示液和有机洗液 3道洗气过程。醋酸缓冲液能够 除去生成 1 M C P反应中的副产物 N H , 以保证 1 M C P包合反应的快速有效进行; 酚酞指示液不但能在 3 醋酸缓冲液失效后吸收一定量 N H , 使N H 不至于直接进入包合反应器中影响包合反应的进行, 并且当 3 3 洗涤液吸收一定量的 N H 后呈碱性变色, 起到指示作用; 有机洗液是为了吸收在生成 1 M C P过程中由 3 1 M C P气体带出的 其 它 易 挥 发 有 机 组 分 ( 如3 氯 2 甲 基 丙 烯 等) , 这 些 有 机 组 分 若 不 除 去, 而是和 1 M C P 一起进入包合装置, 会在包合过程中和 1 M C P形成竞争关系, 不但不利于包合反应的进行, 而且 会影响生成包合物中 1 M C P的有效含量。 2 . 2 ㊀1 MC P / C D包合物的 R a ma n谱图分析 α 图 1为 1 M C P / C D包合物和 α C D的拉曼谱图。由图可以看出, C D和 1 M C P / C D包合物的 α α α 特征峰出现的位置并没有明显的变化, 这说明在包合的过程中, C D的分子结构并没有发生变化。但 α 是, 在1 M C P / C D包合物拉曼谱图中, 29 0 0c m-1附近—C —H 键的平面伸缩振动和 4 8 0c m-1附近 α
1 ㊀实验部分
1 . 1 ㊀试剂和仪器 C D为生物级( 陕西省礼泉化工实业有限公司) ; 1 M C P为实验室自制; 其它试剂均为分析纯, 使 α 用前未经进一步处理。L a bR a mH R 8 0 0型拉曼分析仪( 法国 J Y公司) , 激发波长 5 1 4n m ;X ᶄ P e r t M P D P r o 型 X射线粉末衍射分析仪( 荷兰 P A N a l y t i c a l B . V . 公司) , C u K 4 5k V ; A g i l e n t 6 8 9 0 / A g i l e n t 5 9 7 3 α靶, 型系列色质联用测试仪( 美国 A g i l e n t 公司) ; A V 5 0 0型核磁共振波谱仪( 瑞士 B R U K E R公司) , 氘代 D M S O作溶剂。 1 . 2 ㊀实验方法 1 . 2 . 1 ㊀1 M C P / C D包合物的制备 ㊀ 参照文献[ 1 0 ] 方法制得 1 M C P后, 通过 N α 2 气带出。依次经过 p H= 5 0 的乙酸缓冲液、 滴加了酚酞指示液的清水洗涤液、 有机洗液( 乙醇胺、 异丙醇和去离子水的体积 比为 1 ʒ 2 ʒ 2 ) 后通入 α 环糊精的饱和水溶液, 在一定温度和剧烈搅拌条件下进行包合反应, 包合反应进 行4h 后生成大量白色沉淀, 停止反应, 过滤, 滤饼用乙醇洗涤, 自然干燥 2 4h 。每 1 0 0m Lα C D饱和溶
7 ] 峰出现, 这些新特征峰的出现说明产生了新的物相, 而不是 1 M C P和 α C D的简单混合, 这与文献 [ 结 果一致。进一步说明了 1 M C P / C D包合物的存在。 α
2 . 4 ㊀1 MC P / C D包合物的 G C MS谱图分析 α 1 M C P / C D包合物中物质释放的 G C M S 谱如图 3所示。 α
1 甲基环丙烯( 1 m e t h y l c y c l o p r o p e n e , 1 M C P ) 是近年来发现的一种新型乙烯抑制类果蔬保鲜剂, 它
1 , 2 ] 。由于 1 M C P 不仅能强烈地阻断内源乙烯的生理效应, 而且能抑制外源乙烯对内源乙烯的诱导作用 [
第2 7卷 第 1期 2 0 1 0年 1月
应用化学 ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀C H I N E S EJ O U R N A LO FA P P L I E DC H E M I S T R Y ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀
V o l . 2 7N o . 1 J a n . 2 0 1 0
1 甲基环丙烯与 α 环糊精包合物的合成
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应 用 化 学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第 2 7卷㊀
图1 ㊀α C D与 1 M C P / C D包合物的 R a m a n 谱图 α F i g . 1 ㊀R a m a ns p e c t r ao f C Da n d α 1 M C P / C Di n c l u s i o nc o m p l e x α
2 0 0 9 0 1 0 8收稿, 2 0 0 9 0 8 0 6修回 国家高技术研究发展计划资助项目( “ 八六三” 计划, 2 0 0 8 A A 1 0 Z 3 0 7 ) m a i l : y a n w e i @m a i l . x j t u . e d u . c n ;研究方向: 功能材料 通讯联系人: 延卫, 男, 博士, 教授;E
1 M C P 稳定化的方法就成为其应用的关键问题之一。国内有以分子筛或 β 环糊精作为包合材料对 [ 6 , 7 ] 1 M C P 进行包合制成粉末状固体的报道 , 但所得材料中 1 M C P的稳定性无法保证。国外则采用 α 环
8 , 9 ] 糊精( C D ) 对1 M C P进行包合制成稳定的包合物粉末 [ , 但是合成过程繁琐。 α
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