A金属离子催化_内酰胺类抗生素水解的荧光光谱研究
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018～ 112、 m o l L N aO H 用量分别在 018～ 116、 515 ～ 614 和 118 ～ 212 mL 范围内, 青霉素已完全
霉素、 氨苄青霉素、 长效青霉素、 青霉素 G 钠的最 大荧光激发与发射波长见表 1。 图 1 是青霉素 G 钠在 Zn ( ) 的催化作用下 水解后的荧光光谱, 其它 3 种青霉素分别在上述 4 种金属离子催化作用下, 其水解产物的荧光光谱与 之类似, 但 M n ( ) 和 Cd ( ) 对长效青霉素的催 化效果不明显。 212 金属离子和 N aO H 的适宜用量 — 2 —
F 24000 型荧光光度计上作荧光光谱扫描, 或在适
)
) = 110 × 103 m g L , PeG = 5
m g L , 沸水加热 25 m in
当的激光波长和发射波长处测荧光强度。 荧光光度 计的激发和发射的狭缝宽度均为 5 nm , 扫描速度 为 120 nm m in。 2 结果与讨论
F ig. 1 Fluorescence exc ita tion (a ) and em ission ( b) spectra of PeG ca ta lyzed by Zn (
cN aOH = 018 m o l L , Zn (
) 催化作用下的激发光谱 (a ) 和
在 10 mL 容量瓶中准确加入一定量的金属离 子溶液, 适量的 1 m o l L N aO H 溶液, 适量的 100 m g L 青霉素溶液, 以水定容, 摇匀, 在沸水中加热 一定时间, 流水冷却至室温。 用 10 mm 石英皿, 在
111 仪器及Biblioteka 剂 F 24000 型荧光分光光度计 ( 日本日立公司) ; pH S 22 型酸度计 ( 上海第二分析仪器厂) 。 Hg( ) 标准溶液: 称取 011354 g H gC l2
— 1 —
第 20 卷第 4 期 分析试验室 . 20. N o. 4 V o l 2001 年 7 月 Ch inese Jou rna l of A na lysis L abo ra to ry 2001- 7
211 荧光光谱
在碱性条件下, 金属离子用量不宜太多, 否则会出 现浑浊。 但用量太少, 青霉素水解产物的荧光稳定 性 差, 经实验确定, H g ( ) 、 M n ( )、 Zn ( ) 和
Cd (
- 2
) 在 10 mL 溶液中适宜用量分别为 2 ×
各种青霉素水溶液的荧光强度都很弱, 但水解 后荧光强度大增。 在适量 H g ( ) 、 M n ( )、 Zn
图 2 N aO H 用量的影响
F ig. 2 Effect of NaO H concen tra tion on f luorescence in ten sity 1—H g ( ) 20 m g L , Ca r 10 m g L ; 2— M n( ) 1 m g L , Am p. 10 m g L ; 3—Zn ( ) 100 m g L , B ip. 10 m g L ; 4—Cd ( ) 10 m g L , PeG 10 m g L
收稿日期: 2000212203; 修订日期: 2001202218 作者简介: 潘祖亭 ( 1945- ) , 男, 教授
环素含量; 碱土金属离子 M g ( ) 等可明显增强与 萘啶酸所形成配合物的荧光强度, 由此建立了测定 体液中萘啶酸的增强一阶导数荧光光谱法[ 6 ]; 利用 A l ( )、 M g ( ) 及 Zn ( ) 等离子与诺氟沙星形 成荧光配合物的特性, 在药物制剂及体液的诺氟沙 星含量测定中获得满意的测定结果等[ 7, 8 ]。 但利用 金属离子 H g ( ) 、 M n ( )、 Zn ( ) 、 Cd ( ) 等的 催化特性, 研究金属离子催化水解 Β2内酰胺类抗 生素的荧光光谱分析法未见报道。 本文研究了在碱 性介质中, 在金属离子催化水解作用下, 羧苄青霉 素 (Ca rben icillin, 简称 Ca r. ,M r: 378) 、 氨苄青霉素 (Am p icillin, 简 称 Am p. , M r: 349 ) 、 长效青霉素 (B iza th ine p enn icillin, 简称 B ip. , M r: 910 ) 、 青霉 素 G 钠 ( Penn icillin G, 简称 PeG. , M r: 356 ) 等水 解产物的荧光强度明显增加, 建立了一种测定 Β2 内酰胺类抗生素含量的荧光光谱新方法, 该法体系 稳定, 操作简便、 快速, 灵敏度高, 线性范围宽, 在实 践中有着广泛的应用前景。 1 实验部分
(A. R ) 溶于 10 mL HC l ( 1+ 1) 并移至 500 mL 容 量瓶中, 以水定容。 浓度为 27018 m g L ( 1135 × ) 标准溶液: 称取 011021 g 高 纯金属 M n 溶于 20 mL H 2 SO 4 ( 1+ 4) 溶液并移至 100 mL 容 量 瓶 中, 以 水 定 容; 10 m g L ( 1182 × 10- 3m o l L ) 。 M n( 10 m o l L ) M n ( ) 标准溶液: 取 2150 mL M n ( ) 标 准 溶 液 于 250 mL 容 量 瓶 中, 加 20 mL H 2 SO 4 ( 1+ 4) , 以水定容。 Zn ( ) 标准溶液: 称取
25 m in ( Zn m in (H g ( ) ) 、 30 m in (M n ( ) ) 、 ( ) ) 和 30 m in (Cd ( ) ) 最佳。 214 工作曲线
在上述实验条件下, 按实验方法分别绘制在 4 种金属催化作用下羧苄青霉素、 氨苄青霉素、 长效 青霉素和青霉素 G 钠的工作曲线。 相应的线性回 归方程、 相关系数和检测线性范围见表 2。 实验可 见,M n ( ) 和 Cd ( ) 对长效青霉素水解催化作
G钠 337 421 337 418 337 434 337 417
011000 g 高纯金属 Zn 溶于 20 mL HC l ( 1+ 1 ) 并
移 至 100 mL 容 量 瓶 中, 以 水 定 容, 浓 度 为 103 - 3 m g L ( 1. 53 ×10 m o l L ) 。 Cd ( ) 标准溶液: 称 取 010100 g 高纯金属 Cd 溶于 20 mL HC l ( 1+ 3) 并移至 100 mL 容量瓶中, 以水定容。 浓度为 102 - 4 m g L ( 8190×10 m o l L ) 。新配制的羧苄青霉素、 氨苄青霉素、 长效青霉素、 青霉素 G 钠溶液, 均为 100 m g L ( 其物质的量浓度分别为 2165 × 10- 4
( )、 Cd ( ) 的催化作用下水解, 水解后的羧苄青
10 、 1×10- 3、 1×10- 1 和 1×10- 2 m g。 在 H g ( )、 M n ( )、 Zn ( ) 和 Cd ( ) 的催化作用下, 在沸
水浴中分别加热 15、 20、 25 和 30 m in 后, 发现 110
第 20 卷第 4 期 分析试验室 . 20. N o. 4 V o l 2001 年 7 月 Ch inese Jou rna l of A na lysis L abo ra to ry 2001- 7
金属离子催化 Β2内酰胺类抗生素 水解的荧光光谱研究
潘祖亭3 1 , 颜承农2 , 王润涛1
( 1. 武汉大学化学与分子科学学院, 武汉 430072; 2. 荆州师范学院化学系, 荆州 434100)
摘 要: 研究并比较了 4 种金属离子 H g (
)、 Mn(
)、 Zn (
)、 Cd (
) 在碱性
条件下催化 Β2内酰胺类抗生素水解的能力, 发现 H g ( ) 、 Zn ( ) 对 Β2内酰胺 类抗生素水解的催化作用效果良好, 而 M n ( ) 和 Cd ( ) 对长效青霉素水解的 催化作用效果不明显。 提出了分别在 H g ( ) 和 Zn ( ) 催化作用下测定 Β2内 酰胺类抗生素的荧光光谱分析法, 并用于体液中抗生素残留物的检测。 关键词: 荧光光谱法; 药物分析; 催化; Β2内酰胺类抗生素
m o l L 、2100 × 10 2181×10
- 4 - 4
m o l L 、1110 × 10
- 4
m o l L、
m o l L ) , 长效青霉素为甲酰胺溶液, 其
它所用试剂均为分析纯。 水为二次石英蒸馏水, 经 检测无荧光杂质。
112 实验方法
图 1 青霉素 G 钠在 Zn ( 荧光光谱 (b )
- 4
表 1 青霉素水解产物的荧光激发与发射波长
. 1 Fluorescence exc ita tion and em ission wavelengtbs Tab
金属 离子
Hg ( ) M n( ) Zn ( ) Cd ( )
Κ ex ( nm ) Κ em ( nm ) 羧苄 青霉素 310 410 310 435 312 430 315 430 氨苄 青霉素 347 445 347 436 347 442 347 443 长效 青霉素 337 416 336 420 337 424 337 416 青霉素
霉素在金属离子作用下完全水解, 反应体系荧光强 度最 大 且 稳 定。 例 如, 当 cN aO H = 011 m o l L , Cd ( ) 浓 度 为 10 m g L , 青 霉 素 G 钠 浓 度 为 10
m g L 时, 沸水加热 30 m in, 该反应体系的荧光强
度最大且稳定, 故本实验选用沸水水浴加热。 见图 3。
水解, 体系的荧光强度达到最大且稳定。 本实验选 用 1 m o l L N aO H 用量分别为 1 mL 、 1 mL 、 6 mL 和 2 mL , 见图 2。
213 温度和加热时间的影响
实验了温度对各种反应体系荧光强度和稳定 性的影响, 发现在沸水中加热一定时间后, 各种青
第 20 卷第 4 期 分析试验室 . 20. N o. 4 V o l 2001 年 7 月 Ch inese Jou rna l of A na lysis L abo ra to ry 2001- 7
中图分类号: O 657139 文献标识码: A 文章编号: 100020720 ( 2001) 0420001205
青霉素是一类重要的 Β2内酰胺类广谱抗生素 药物, 其抗菌能力很强, 主要用于革兰氏阳性球菌、 革兰氏阴性球菌、 革兰氏阳性杆菌、 螺旋体等病菌, 如链球菌、 葡萄球菌、 肺炎球菌、 钩端螺旋体等引起 的全身或局部感染[ 1 ] , 其抗菌机理是因为 Β2内酰 胺类抗生素能与细菌细胞膜上的青霉素结合蛋白 ( PB P s) 结合而防碍细菌细胞壁糖肽的合成, 使之 不能交联而造成细胞壁的缺损, 致使细菌细胞破坏 而死亡。 细菌细胞有细胞壁, 而哺乳动物的细胞无 细胞壁, 所以青霉素对人体细胞的毒性很低, 副作 用小, 在有效抗菌浓度范围内对人体细胞几乎没有 伤害, 因此在临床上有极为广泛的应用。 成品药物 及体液中 Β2内酰胺类抗生素的含量测定, 主要有 酸碱滴定法、 碘量法、 微生物法和硝酸汞电位滴定 法等[ 2 ] , 这些方法存在检出时间长、 灵敏度不够高、 线性范围窄等缺陷, 在一定程度上限制了它们的广 泛应用。 在药物分析中, 金属离子的作用越来越引 起分析工作者的重视。 如以稀土离子和药物分子相 互作用的荧光探针技术, 既可用于有机小分子和生 物样品中痕量药物的分析检测, 又可用于免疫分析 中的荧光标记[ 3, 4 ]; Eu ( ) 与四环素族药物可形成 稳定螯合物, 这类螯合物具有强于四环素药物 10 倍的窄线荧光光谱[ 5 ] , 能灵敏地测定片剂药物中四
图 3 温度的影响
F ig. 3 Effect of tem para ture on f luorescence in ten sity
霉素、 氨苄青霉素、 长效青霉素、 青霉素 G 钠的最 大荧光激发与发射波长见表 1。 图 1 是青霉素 G 钠在 Zn ( ) 的催化作用下 水解后的荧光光谱, 其它 3 种青霉素分别在上述 4 种金属离子催化作用下, 其水解产物的荧光光谱与 之类似, 但 M n ( ) 和 Cd ( ) 对长效青霉素的催 化效果不明显。 212 金属离子和 N aO H 的适宜用量 — 2 —
F 24000 型荧光光度计上作荧光光谱扫描, 或在适
)
) = 110 × 103 m g L , PeG = 5
m g L , 沸水加热 25 m in
当的激光波长和发射波长处测荧光强度。 荧光光度 计的激发和发射的狭缝宽度均为 5 nm , 扫描速度 为 120 nm m in。 2 结果与讨论
F ig. 1 Fluorescence exc ita tion (a ) and em ission ( b) spectra of PeG ca ta lyzed by Zn (
cN aOH = 018 m o l L , Zn (
) 催化作用下的激发光谱 (a ) 和
在 10 mL 容量瓶中准确加入一定量的金属离 子溶液, 适量的 1 m o l L N aO H 溶液, 适量的 100 m g L 青霉素溶液, 以水定容, 摇匀, 在沸水中加热 一定时间, 流水冷却至室温。 用 10 mm 石英皿, 在
111 仪器及Biblioteka 剂 F 24000 型荧光分光光度计 ( 日本日立公司) ; pH S 22 型酸度计 ( 上海第二分析仪器厂) 。 Hg( ) 标准溶液: 称取 011354 g H gC l2
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211 荧光光谱
在碱性条件下, 金属离子用量不宜太多, 否则会出 现浑浊。 但用量太少, 青霉素水解产物的荧光稳定 性 差, 经实验确定, H g ( ) 、 M n ( )、 Zn ( ) 和
Cd (
- 2
) 在 10 mL 溶液中适宜用量分别为 2 ×
各种青霉素水溶液的荧光强度都很弱, 但水解 后荧光强度大增。 在适量 H g ( ) 、 M n ( )、 Zn
图 2 N aO H 用量的影响
F ig. 2 Effect of NaO H concen tra tion on f luorescence in ten sity 1—H g ( ) 20 m g L , Ca r 10 m g L ; 2— M n( ) 1 m g L , Am p. 10 m g L ; 3—Zn ( ) 100 m g L , B ip. 10 m g L ; 4—Cd ( ) 10 m g L , PeG 10 m g L
收稿日期: 2000212203; 修订日期: 2001202218 作者简介: 潘祖亭 ( 1945- ) , 男, 教授
环素含量; 碱土金属离子 M g ( ) 等可明显增强与 萘啶酸所形成配合物的荧光强度, 由此建立了测定 体液中萘啶酸的增强一阶导数荧光光谱法[ 6 ]; 利用 A l ( )、 M g ( ) 及 Zn ( ) 等离子与诺氟沙星形 成荧光配合物的特性, 在药物制剂及体液的诺氟沙 星含量测定中获得满意的测定结果等[ 7, 8 ]。 但利用 金属离子 H g ( ) 、 M n ( )、 Zn ( ) 、 Cd ( ) 等的 催化特性, 研究金属离子催化水解 Β2内酰胺类抗 生素的荧光光谱分析法未见报道。 本文研究了在碱 性介质中, 在金属离子催化水解作用下, 羧苄青霉 素 (Ca rben icillin, 简称 Ca r. ,M r: 378) 、 氨苄青霉素 (Am p icillin, 简 称 Am p. , M r: 349 ) 、 长效青霉素 (B iza th ine p enn icillin, 简称 B ip. , M r: 910 ) 、 青霉 素 G 钠 ( Penn icillin G, 简称 PeG. , M r: 356 ) 等水 解产物的荧光强度明显增加, 建立了一种测定 Β2 内酰胺类抗生素含量的荧光光谱新方法, 该法体系 稳定, 操作简便、 快速, 灵敏度高, 线性范围宽, 在实 践中有着广泛的应用前景。 1 实验部分
(A. R ) 溶于 10 mL HC l ( 1+ 1) 并移至 500 mL 容 量瓶中, 以水定容。 浓度为 27018 m g L ( 1135 × ) 标准溶液: 称取 011021 g 高 纯金属 M n 溶于 20 mL H 2 SO 4 ( 1+ 4) 溶液并移至 100 mL 容 量 瓶 中, 以 水 定 容; 10 m g L ( 1182 × 10- 3m o l L ) 。 M n( 10 m o l L ) M n ( ) 标准溶液: 取 2150 mL M n ( ) 标 准 溶 液 于 250 mL 容 量 瓶 中, 加 20 mL H 2 SO 4 ( 1+ 4) , 以水定容。 Zn ( ) 标准溶液: 称取
25 m in ( Zn m in (H g ( ) ) 、 30 m in (M n ( ) ) 、 ( ) ) 和 30 m in (Cd ( ) ) 最佳。 214 工作曲线
在上述实验条件下, 按实验方法分别绘制在 4 种金属催化作用下羧苄青霉素、 氨苄青霉素、 长效 青霉素和青霉素 G 钠的工作曲线。 相应的线性回 归方程、 相关系数和检测线性范围见表 2。 实验可 见,M n ( ) 和 Cd ( ) 对长效青霉素水解催化作
G钠 337 421 337 418 337 434 337 417
011000 g 高纯金属 Zn 溶于 20 mL HC l ( 1+ 1 ) 并
移 至 100 mL 容 量 瓶 中, 以 水 定 容, 浓 度 为 103 - 3 m g L ( 1. 53 ×10 m o l L ) 。 Cd ( ) 标准溶液: 称 取 010100 g 高纯金属 Cd 溶于 20 mL HC l ( 1+ 3) 并移至 100 mL 容量瓶中, 以水定容。 浓度为 102 - 4 m g L ( 8190×10 m o l L ) 。新配制的羧苄青霉素、 氨苄青霉素、 长效青霉素、 青霉素 G 钠溶液, 均为 100 m g L ( 其物质的量浓度分别为 2165 × 10- 4
( )、 Cd ( ) 的催化作用下水解, 水解后的羧苄青
10 、 1×10- 3、 1×10- 1 和 1×10- 2 m g。 在 H g ( )、 M n ( )、 Zn ( ) 和 Cd ( ) 的催化作用下, 在沸
水浴中分别加热 15、 20、 25 和 30 m in 后, 发现 110
第 20 卷第 4 期 分析试验室 . 20. N o. 4 V o l 2001 年 7 月 Ch inese Jou rna l of A na lysis L abo ra to ry 2001- 7
金属离子催化 Β2内酰胺类抗生素 水解的荧光光谱研究
潘祖亭3 1 , 颜承农2 , 王润涛1
( 1. 武汉大学化学与分子科学学院, 武汉 430072; 2. 荆州师范学院化学系, 荆州 434100)
摘 要: 研究并比较了 4 种金属离子 H g (
)、 Mn(
)、 Zn (
)、 Cd (
) 在碱性
条件下催化 Β2内酰胺类抗生素水解的能力, 发现 H g ( ) 、 Zn ( ) 对 Β2内酰胺 类抗生素水解的催化作用效果良好, 而 M n ( ) 和 Cd ( ) 对长效青霉素水解的 催化作用效果不明显。 提出了分别在 H g ( ) 和 Zn ( ) 催化作用下测定 Β2内 酰胺类抗生素的荧光光谱分析法, 并用于体液中抗生素残留物的检测。 关键词: 荧光光谱法; 药物分析; 催化; Β2内酰胺类抗生素
m o l L 、2100 × 10 2181×10
- 4 - 4
m o l L 、1110 × 10
- 4
m o l L、
m o l L ) , 长效青霉素为甲酰胺溶液, 其
它所用试剂均为分析纯。 水为二次石英蒸馏水, 经 检测无荧光杂质。
112 实验方法
图 1 青霉素 G 钠在 Zn ( 荧光光谱 (b )
- 4
表 1 青霉素水解产物的荧光激发与发射波长
. 1 Fluorescence exc ita tion and em ission wavelengtbs Tab
金属 离子
Hg ( ) M n( ) Zn ( ) Cd ( )
Κ ex ( nm ) Κ em ( nm ) 羧苄 青霉素 310 410 310 435 312 430 315 430 氨苄 青霉素 347 445 347 436 347 442 347 443 长效 青霉素 337 416 336 420 337 424 337 416 青霉素
霉素在金属离子作用下完全水解, 反应体系荧光强 度最 大 且 稳 定。 例 如, 当 cN aO H = 011 m o l L , Cd ( ) 浓 度 为 10 m g L , 青 霉 素 G 钠 浓 度 为 10
m g L 时, 沸水加热 30 m in, 该反应体系的荧光强
度最大且稳定, 故本实验选用沸水水浴加热。 见图 3。
水解, 体系的荧光强度达到最大且稳定。 本实验选 用 1 m o l L N aO H 用量分别为 1 mL 、 1 mL 、 6 mL 和 2 mL , 见图 2。
213 温度和加热时间的影响
实验了温度对各种反应体系荧光强度和稳定 性的影响, 发现在沸水中加热一定时间后, 各种青
第 20 卷第 4 期 分析试验室 . 20. N o. 4 V o l 2001 年 7 月 Ch inese Jou rna l of A na lysis L abo ra to ry 2001- 7
中图分类号: O 657139 文献标识码: A 文章编号: 100020720 ( 2001) 0420001205
青霉素是一类重要的 Β2内酰胺类广谱抗生素 药物, 其抗菌能力很强, 主要用于革兰氏阳性球菌、 革兰氏阴性球菌、 革兰氏阳性杆菌、 螺旋体等病菌, 如链球菌、 葡萄球菌、 肺炎球菌、 钩端螺旋体等引起 的全身或局部感染[ 1 ] , 其抗菌机理是因为 Β2内酰 胺类抗生素能与细菌细胞膜上的青霉素结合蛋白 ( PB P s) 结合而防碍细菌细胞壁糖肽的合成, 使之 不能交联而造成细胞壁的缺损, 致使细菌细胞破坏 而死亡。 细菌细胞有细胞壁, 而哺乳动物的细胞无 细胞壁, 所以青霉素对人体细胞的毒性很低, 副作 用小, 在有效抗菌浓度范围内对人体细胞几乎没有 伤害, 因此在临床上有极为广泛的应用。 成品药物 及体液中 Β2内酰胺类抗生素的含量测定, 主要有 酸碱滴定法、 碘量法、 微生物法和硝酸汞电位滴定 法等[ 2 ] , 这些方法存在检出时间长、 灵敏度不够高、 线性范围窄等缺陷, 在一定程度上限制了它们的广 泛应用。 在药物分析中, 金属离子的作用越来越引 起分析工作者的重视。 如以稀土离子和药物分子相 互作用的荧光探针技术, 既可用于有机小分子和生 物样品中痕量药物的分析检测, 又可用于免疫分析 中的荧光标记[ 3, 4 ]; Eu ( ) 与四环素族药物可形成 稳定螯合物, 这类螯合物具有强于四环素药物 10 倍的窄线荧光光谱[ 5 ] , 能灵敏地测定片剂药物中四
图 3 温度的影响
F ig. 3 Effect of tem para ture on f luorescence in ten sity