二丁基羥基甲苯( 2,6-Di-tert-butyl-4-methylphenol,BHT) 是一種受阻酚類抗氧化劑,具有抗氧 化性強、穩(wěn)定性高、揮發(fā)性低、耐用性好等優(yōu)點,被 廣泛應(yīng)用于食品、化工、醫(yī)藥等領(lǐng)域。但是由于 BHT 溶解性極差,只能用于極性低的產(chǎn)品中,限制 了它的應(yīng)用。環(huán)糊精包合技術(shù)可以用來改善難溶 性物質(zhì)的水溶性,環(huán)糊精( CDs) 是由 α-1,4-糖 苷鍵連接而成的環(huán)狀低聚糖化合物,通常含有 6 ( α-CD) 、7( β-CD) 、8( γ-CD) 或更多個吡喃葡萄糖 單元。CDs 的空腔呈疏水性,而外表面呈親水性。
1 實驗部分
1. 1 試劑和儀器
2,6-二叔丁基對甲酚( BHT) 、1,1-二苯基-2-三
硝基苯肼( DPPH) : 華夏試劑有限公司; 二甲基-β環(huán)糊 精 ( DM-β-CD) 、2-羥 丙 基-β-環(huán) 糊 精 ( HP-βCD) : 成都貝斯特試劑有限公司; 磺丁基-β-環(huán)糊精
( SBE-β-CD) : 南京羅邁美生物科技有限公司; 無
水乙醇: 成都市科龍化工試劑廠; 氘代二甲基亞砜( DMSO-d6) /重水( D2O) : Sigma-Aldrich 股份有限
公司; 溴化鉀: 成都市科隆化學品有限公司; 水: 實
驗室自制高純水。
BS224S 型電子天平: 北京賽多利斯儀器系統(tǒng)
有限公司; AM-5250B 型磁力攪拌器: 天津奧特賽
恩斯儀器有限公司; KH5200DE 型數(shù)控超聲波清
洗器: 江蘇昆山禾創(chuàng)超聲儀器有限公司; V0876X-5
型混旋儀: 江蘇海門其林貝爾儀器制造有限公司;
TU1901 型雙光束紫外可見分光光度計: 北京普析
通用儀器有限公司; AV II-600、AV II500 型核磁共
振儀: 瑞士 Bruker 公司; Nicolet 670 型傅立葉變換
紅外光譜儀: 美國賽默飛世爾科技公司; X’Pert
PRO 型粉末 X 射線衍射儀: 荷蘭 PANalytical 公
司; DSC 8500 型差示掃描量熱儀: 美 國
PerkinElmer 公司。
1. 2 環(huán)糊精包合物的制備
采用冷凍干燥法制備摩爾比為 1: 1 的 β-CDs/
BHT 包合物。稱取 HP-β-CD、DM-β-CD、SBE-βCD 各 3. 0g,置 于 錐 形 瓶 中; 再 稱 取 BHT 429. 0
mg、496. 7 mg、313. 4 mg 分 別 加 入 含 HP-β-CD、
DM-β-CD、SBE-β-CD 的錐形瓶中,加入 30 mL 無水
乙醇及 10 mL 三蒸水溶解; 于 40 ℃ 水浴下不斷攪
拌,反應(yīng) 62 h。將混合液過濾,濾液置于冷凍干燥
機中干燥,保存?zhèn)溆谩?
物理混合物( physical mixture,PM) : BHT 分別
與 HP-β-CD、DM-β-CD 及 SBE-β-CD 以 1: 1 的摩爾
比置于混懸儀中充分混懸 5 min,獲得一個均勻分
散的物理混合物。
1. 3 包合物的表征
儀器測試條件。紅外光譜法: 測定采用 KBr
壓片,掃描范圍為 4000-400 cm-1
; 差示掃描量熱
法: 有蓋鋁坩堝,參比物為 Al2O3,升溫速率 10 °C
·min-1
,溫度范圍 30-300 °C,氣氛為 N2 ; 粉末 X
射線衍射法: Cu Kα 輻射,管電壓及電流分別為 40
kV 和 40 mA,2θ 范圍為 5 ~ 50°,防散射狹縫為 1 /
4°,發(fā)散狹縫為 1 /8°,步長為 0. 01313°( 2θ) ,計數(shù)
時間為 30 ms/步; 1
H NMR 法: 射頻場頻率為 400
MHz,溶劑為 D2O 及 DMSO-d6,設(shè)定 D2O 內(nèi)部參考
的化學位移值為 4. 70 ppm,設(shè)定 DMSO 內(nèi)部參考
的化學位移值為 2. 50 ppm; 2D ROESY NMR 法: 射
頻場頻率為 400 Hz,溶劑為 D2O; 掃描電鏡法: 固
體樣品置于導電涂料上,表面鍍金,測試電壓為
5. 0 kV。
2 結(jié)果與討論
環(huán)糊精包合物體系 中 BHT 含量較低,導致環(huán)糊精包合物的圖譜形狀 與環(huán)糊精的形狀極其相似。由圖 1( B) 可知,環(huán)糊 精包合物中 BHT 的特征峰發(fā)生降低、偏移或者消 失。BHT 形成 HP-β-CD/BHT 包合物、DM-β-CD/ BHT 包合物或 SBE-β-CD/BHT 包合物后,BHT 酚 羥基的 O-H 伸縮振動在 3627 cm-1 處的特征峰消 失; -CH3 的 C-H 不對稱伸縮振動和對稱伸縮振動 在 2957 cm-1 和 2870 cm-1 處的特征峰消失; -CH3 的 C-H 不對稱彎曲振動在 1432 cm-1 處的特征峰 消失; -C( CH3 ) 3 中-CH3 的 C-H 彎曲振動在 1396 cm-1 和 1362 cm-1 處的雙峰消失; 酚羥基的 C-O 骨 架振動在 1231 cm-1 處的特征峰消失。上述結(jié)果 表明 BHT 與三種環(huán)糊精均發(fā)生了相互作用作用, BHT 被包合進入環(huán)糊精的空腔中。此外,包合物 的紅外圖譜中無新峰出現(xiàn),說明包合反應(yīng)過程中 沒有新的化學鍵形成。在 DSC 曲線中, BHT 在 72 °C 附近出現(xiàn)一個尖銳的吸熱峰為 BHT 的熔融峰。由圖 1( C) 可知,CDs/BHT 物理混合物 的 DSC 圖譜是 BHT 與環(huán)糊精 DSC 圖譜的疊加,說 明 BHT 與環(huán)糊精之間沒有發(fā)生相互作用,只是簡單的混合在一起。環(huán)糊精包合物中 BHT 在 72°C 附近的熔融峰消失,可能是因為 BHT 被環(huán)糊精包 合,導致其熱性質(zhì)發(fā)生改變。
3 結(jié)論
表明,三種 β-CD 衍生物均能改善 BHT 的水溶性,且 SBE-β-CD/BHT 包合物增溶效果最 顯著。三種包合物的包合模型是: 均形成摩爾比 為 1: 1 的包合物; 熱力學行為表現(xiàn)為: 包合過程是 自發(fā)進行。AutoDock 分子對接理論研究結(jié)果顯 示,包合物結(jié)構(gòu)特征是 BHT 客體分子完全嵌入環(huán) 糊精疏水空腔,與 FT-IR、PXRD、DSC、NMR 等方法 表征結(jié)果相吻合。在抗氧化活性方面,三種包合 物均對 DPPH 自由基表現(xiàn)出良好的清除效果。本 研究結(jié)果對水溶性抗氧化劑的研發(fā)具有一定的指 導意義。
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