紫外光谱在医药方面的研究

紫外光谱在医药方面

的研究

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高慧2012012870

2014/6/4

紫外光谱在医药方面的研究

高慧

东北师范大学化学学院

摘要：阐述了几种紫外光谱在医学技术（金属蛋白）及中药（大黄等）上的应用实例

关键词：紫外光谱医药应用

前言:

紫外吸收光谱是由于分子中价电子的跃迁而产生的。分子中价

电子经紫外或可见光照射时，电子从低能级跃迁到高能级，此时电

子就吸收了相应波长的光，这样产生的吸收光谱叫紫外吸收光谱目前使用的紫外光谱仪波长范围是200~800nm.其基本原理

是用不同波长的近紫外光(200~400nm)依次照一定浓度的被测样品

溶液时,就会发现部分波长的光被吸收。如果以波长λ为横坐标(单

位nm),吸收度(absorbance)A为纵坐标作图,即得到紫外光谱近年来,紫外光谱法已成为中药分析研究中主要的仪器分析法之一[1～4],从原始光谱鉴别发展到导数光谱、多波长光谱鉴别,从单一药材或纯组分分析拓展到复方组分分析。紫外光谱在中药方面应用越来越广，下面介绍几例利用紫外光谱的研究。

一．紫外光谱研究中药大黄有效成分与牛血清白蛋白的相互作用

中药大黄的药理作用非常广泛,具有泻下、健胃、抗菌、保肝、

强心、降压等三十多种功效。其主要活性成分有大黄素(emodin)、大黄酸(rhein)、大黄酚(chrysophanol)、芦荟大黄素(aloe-emodin)和大黄素甲醚(emodin-monomethyl ether)[1]。为了研究大黄类有效成分在体内的代谢、转运过程,开展其与血清蛋白的相互作用研究有重要意义。本实验采用紫外光谱法对大黄素、大黄酸和大黄酚与牛血清白蛋白(bovineserum albumin, BSA)的相互作用进行了研究,并对结合机制进行了探讨,获得了满意的测量灵敏度,为药物与蛋白质的相互作用研究提供了一种快速、简便、可行的方法。

大黄素、大黄酸和大黄酚均难溶于中性水溶液,但均溶于乙腈。故实验采用含20%乙腈的硼砂(0.025 mol/L)缓冲液,pH9.24。对缓冲液从200~700 nm进行吸收光谱的扫描,以去离子水作参比,波长范围内无明显吸收。各物质浓度见表1。混合液在室温下混合均匀,放置过夜以保证结合反应已完全平衡。在BSA浓度是唯一可变参数的条件下,通过测量药物从200~700 nm的峰值吸收变化反映药物与BSA的相互作用。

实验采用紫外光谱法实现了对大黄素、大黄酸和大黄酚与BSA结合常数的测定,分别为K=1.47@105,K=5.00@105,K=1.18@104。大黄酸和大黄酚与BSA相互作用的研究笔者尚未见文献报道,大黄素与BSA 相互作用的结合常数与文献值较一致,表明该方法准确可行,是药物与蛋白质相互作用研究中较易实现的方法,而且也拓展了紫外可见光谱法的应用。进一步对大黄类有效成分与蛋白质结合的机制进行了探讨,大黄类有效成分与BSA的结合能力随其所含极性基团的增多而增

强。

用紫外光谱法研究中草药有效成分与血清蛋白质的相互作用时,中草药有效成分具有较大的摩尔吸光系数,与生命分子结合后这种具有较大摩尔吸光系数的组分会出现可被仪器正确识别的吸光下降。因此可用紫外光谱法研究中草药有效成分与生命分子的相互作用,这不仅拓展了紫外可见光谱法的应用,也打破了不易使用其他仪器方法开展相互作用研究的局限性。

二．紫外光谱在天然产物结构鉴定中的应用

黄酮类、蒽醌衍生物、皂甙以及香豆素类化合物广泛分布于植物药中,它们的药理作用多种多样,其结构类型也是多种多样根据理论

和实践,对应用紫外光谱,区别上述天然产物的结构类型以及判断取

代基位置和数目,简单做一综述。

1.黄酮类

黄酮类化合物属于一个完整的共轭体系,在无水甲醇中的紫外光

谱有两个主要吸收峰,Ⅰ峰是由黄酮基本结构中的B环和丙酰侧链(即桂皮酰系统)引起的,Ⅱ峰是由A环和侧链(即苯甲酰系统)引起的,各类黄酮因基本母核的差异,使带Ⅰ和带Ⅱ的吸收强度有明显的差异,根据带Ⅰ和带Ⅱ的位置和强度,可大致区别黄酮的种类。黄酮母核上

最常见的取代基是羟基,在特定的位置,可与三氯化铝或硼酸络合,引起相应的吸收带红移,不稳定的络合物,加盐酸后解离,使红移消失,据此,可推测出羟基取代的的位置和数目。甲醇钠和醋酸钠是两种碱性试剂,能使黄酮母核上的酚羟基解离,影响吸收峰红移;其中,醋酸钠碱性较弱,只影响酸性较强的酚羟基,据此,可判断羟基取代情况;如果存在对碱敏感的体系(特定位置的羟基取代),容易在碱性条件下氧化破坏,光谱图上的吸收峰随处理时间延长而衰退。在实际测定工作中,先测定样品“无水甲醇”光谱,然后加入适当的试剂,通过吸收峰的红移与结构之间的规律性,进行对比分析,能较快的推测出样品的大致结构,其主要判断规律如下

2.蒽醌衍生物

用乙醇作溶剂,蒽醌的苯样结构在紫外光谱上给出

252nm(lgE=4.7),325nm(lgE=3.7)的吸收峰,醌样结构给出

272nm(lgE=4.3)的吸收峰。羟基蒽醌除引起上述吸收峰的变化,另外在230±10nm的范围内有一强吸收峰,在400nm以上,由羰基结构引起一吸收峰,所以羟基蒽醌有5个吸收谱带。羟基蒽醌如只在A位上有羟基,苯样结构吸收峰的峰位红移,但强度降低;羟基蒽醌如只在B位上有羟基,苯样结构和醌样结构的吸收峰均红移、峰强度均增加。这是由于A位或B位上连有羟基,相当于在苯环上加一助色团,必然引起苯样结构吸收峰的红移;当羟基连于B位上时,通过氧上孤对电子的转移,可与醌样结构形成一个稳定的共振系统,相当于增长了醌样结构的共轭链,所以能引起醌样结构吸收峰的红移和增色效应[5]。无论羟基位于A或B位,羟基数目越多,红移越明显。苯样结构给出的吸收峰(305—389nm)受供电子基影响,其规律是,当A位上有甲基、羟基、甲氧基时,峰位向红移动,但强度降低,而当取代基处于B位时,则吸收强度增高。醌样结构中的羰基在可见光区可引起吸收,A—OH与羰基相互作用,极大地影响Kmax,A—OH数目越多,Kmax红移越大,其规律见表5

上类化合物,母体结构在紫外上有显著的特征吸收峰,取代基的存在及位置又影响吸收峰的位置,由此可获得结构信息。在实际测定工