基本信息
- 项目名称：
- 山柰酚-锰配合物的合成
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 探讨山奈酚与锰的最佳反应条件，并合成山奈酚-锰配合物。以单因素实验为基础，利用正交实验法探讨了反应液的最佳pH值、原料的物质的量比、反应液温度及反应时间。结果表明优化的工艺条件：pH为6，物质的量比为1.0：2.0（山奈酚∶ 二氯化锰），反应液温度为25℃，反应时间为3h，且经紫外、红外光谱测定推测了其结构。
- 详细介绍：
- 山柰酚是一类重要的黄酮化合物，具有抗氧化、抗癌、抗炎、止咳等作用。中药配位化学学说认为，天然药物的药理活性，大都是其有机物成分与矿物质之间形成配合物而产生的协同作用。黄酮类化合物具有超离域度，整个分子形成一个大π键共轭体系，分子中氧原子具有强配位能力，母核的空间结构有利于配合物的形成。目前关于槲皮素、芦丁、桑色素、木犀草素的金属配合物合成及生物活性均有报道。但有关山柰酚-金属配 合物的合成研究尚未见报道，笔者拟在单因素实验的基础上，采用正交实验方法对山柰酚-锰配合物的合成条件进行研究，并通过紫外、红外光谱对其结构进行鉴定。 1 仪器与试药 Uv-2401紫外可见分光光度计（日本岛津公司）；Bio-Rad FTS 6000付立叶红外光谱仪（美国伯乐光谱公司）；FA1004A电子天平（上海精天电子仪器有限公司）；DF-19s集热式磁力加热搅拌器（金坛市岸头国瑞实验仪器厂）；PHS-3S型酸度计（萧山市分析仪器厂）；HH-2数显恒温水浴锅（江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司）。 山柰酚（购自成都锦泰和医药化学有限公司）；氯化锰（天津市博迪化工有限公司）；无水乙醇（天津市风船化学试剂科技有限公司）；乙醇钠（天津市光复精细化工研究所）；二次蒸馏水，试剂均为分析纯。 2 实验方法 2.1山柰酚-锰配位反应的正交实验 根据单因素实验结果，影响山柰酚-锰配合物合成的因素主要有pH值(A)，山柰酚与氯化锰的配比(B)、温度(C)和反应时间(D)等。在单因素试验的基础上，确定4个因素，每个因素选3个水平，根据上述因素和水平，以山柰酚-锰配合物的吸光度作为考察指标，列出正交设计表，并按此设计实验，进行极差分析和方差分析，选出山柰酚-锰配合物合成的最优工艺参数。 2.2山柰酚-锰配合物的紫外、红外光谱测定 在装有磁力搅拌器、冷凝管和无水CaCl2干燥管的250mL三颈瓶中，加入0.5725g山柰酚和34ml无水乙醇，搅拌、溶解，得黄色澄清溶液。向该溶液中加入0.9896g氯化锰，用乙醇钠调节pH值为6, 在25℃下水浴搅拌回流3h，然后抽滤、洗涤、干燥得棕褐色固体产物，对其进行紫外、红外光谱测定。 3结果 3.1 山柰酚-锰配位反应的正交实验 从正交实验结果及极差分析初步认为最优的合成工艺为pH值为6，山柰酚与二氯化锰的配比为1:2.5，温度为25℃，反应时间为3 h，合成效果最佳。 为进一步探讨各因素对山柰酚-锰配合物合成产率的影响程度，对实验结果进行了方差分析。因素配比、时间对山柰酚-锰配合物合成产率的吸光度有显著性差异(P<0.05)，其中时间因素具有极显著性差异(P<0.01)。 3.2山柰酚-锰配合物的紫外、红外光谱测定 山柰酚属于黄酮类化合物，在200-400nm范围内存在两个主要的紫外吸收带，由文献可知，在300-400nm之间的峰带对应于B环的桂皮酰基，称为峰带Ⅰ；在220-280nm出现的峰带对应于A环的苯甲酰基，称为峰带Ⅱ。山柰酚的最大吸收波长分别是266和369nm。山柰酚分子中存在的3-羟基-4-酮基、5-羟基-4-酮基，均可与金属进行配位生成配合物，且配位后整个分子的共轭体系延长，吸收波长红移。本研究结果显示，山柰酚与锰反应产物的最大吸收波长分别是265和427nm ，峰带Ⅰ红移了58nm，提示锰与山柰酚可能在桂皮酰基进行配位，形成配合物使结构发生了改变。由山柰酚的结构可知，酸性条件下山柰酚与锰的作用位点很可能是C环的3-羟基-4-酮基。 红外图谱及特征峰比较结果显示，山柰酚的羰基振动频率υ(C=O)位于1659cm-1，形成锰配合物后移至1607 cm-1，向低波数方向位移了52 cm-1，可见山柰酚的4-酮基参与了配位。配合物在425 cm-1出现了υ(O-M)，说明有金属配位键的生成。配合物苯环π键共轭体系υ(C=C)为1554 cm-1，相对于山柰酚的1612 cm-1，向低波数方向移动了58 cm-1，这是由于配合物中形成了一个新的环而使共轭效应增强所致。山柰酚的酚羟基的υ(O-H)和芳醚键的υ(C-O-C)与形成配合物后相比变化不大。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目的：探究山柰酚-锰配合物的最佳合成条件并对 配合物结构进行初步表征。 基本思路：根据中药配位化学原理，中药有机成分与微量元素结合后，可以提高有机成分的生物活性。本课题参考槲皮素金属配合物的合成条件，探究山柰酚与金属锰形成配合物的反应条件，即：配位反应的最佳pH值；最佳物质的量比；最佳温度；最佳时间。在最佳条件下合成配合物，并采取紫外可见分光光度法，红外光谱分光光度法对其结构进行初步表征。
科学性、先进性及独特之处
- 山柰酚属于黄酮醇类化合物，药理作用广泛。但有关山柰酚与金属的配合物的合成方法和理化性质的文献报道非常少见，本实验首次从山柰酚金属配合物的角度对其进行研究，解决了在什么样的条件下能合成稳定的山柰酚-锰配合物的问题，并对结构进行了初步表征。
应用价值和现实意义
- 本实验确定了山柰酚-锰配合物的合成条件，为山柰酚配合物的研究提供了实验依据。山柰酚属黄酮类化合物，黄酮类化合物作为抗氧化剂被广泛开发利用，其配合物的抗自由基作用具有广泛的开发和利用价值，确定高效、安全的复合型抗氧化剂，以适应医药、食品、营养与医疗保健学的需要，为中药新剂型的制备和开发提供新依据。
学术论文摘要
- 目的：探讨山柰酚与锰的反应条件并合成山柰酚锰配合物。方法：采用正交实验方法确定配合反应的最佳酸度、原料的物质的量比、温度、反应时间。结果：反应时间对产率的影响显著，原料的物质的量比次之，pH影响最小。结论：山柰酚与氯化锰的物质的量比为1.0：2.5，pH为6，25℃下反应3h配合物的产率最大。且经紫外、红外光谱测定推测其结构。
获奖情况
- 2011年1月3日在辽宁中医药大学学报上投稿一篇，题为《山柰酚-锰配合物的化学合成》，于2011年1月20日收到学报录用通知，预计发在第五期上。
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1] 刘爱林,张少波,吴潇霎.山柰酚的电化学行为及其电极反应机理研究[J].海峡药学, 2007,19(8):36-39. [2] 闫素清,柴保臣,贾小燕,等.槲皮素-钼配合物合成工艺的研究[J].河南工业大学学报：自然科学版，2007,28(6):66-69. [3] 赵兵,徐清海,段丽颖,等.国内黄酮金属配合物的研究进展[J].化学试剂,2006,28 (3):141-143 [4] 李芳,吴向阳,仰榴青,等.芦丁铬和槲皮素铬配合物的合成及其结构表征[J].化学研究与应用, 2009,21(6):899-902. [5] 何雁,马志庆.医药数理统计第三版[M]. 北京：科学出版社,2009,157-179. [6] HARBORNE JB.黄酮类化合物[M]. 戴伦凯,译. 北京:科学出版社, 1983. [7] 刘湘,汪秋安. 天然产物化学[M]. 北京:化学工业出版社, 2005.
同类课题研究水平概述
- 络合现象在天然药物中是普遍存在的，研究发现，根据协同效应，某些黄酮类金属配合物的生物活性明显强于单一有效成分。 山柰酚药理作用广泛，但有关山柰酚配合物合成和性质的文献非常少见，它的结构与槲皮素相近，目前对槲皮素配合物的研究已比较深入，为我们的实验提供了很多参考方法。如蒋柳云[1]等考察了槲皮素金属配合物的合成，生物活性及量子化学研究，得出槲皮素金属配合物活性大大增强这一结论。 关于槲皮素与金属形成配合物，大多采用光谱数据在溶液中对其配合物的稳定性进行过研究，如张淑敏等人以紫外分光光度法[2,3]分别对槲皮素与钼(VI)、铁(III)形成配合物的条件、配位比和配位常数进行了研究，后来又用单扫描极谱法[4]研究了槲皮素与钼形成配合物的最佳实验条件及反应机理。余琳等人采用荧光光度法[5]研究了槲皮素与锡(IV)的荧光反应条件及其在分析上的应用。对槲皮素及其它配体与金属离子形成的混配合物也采用过荧光分析法进行研究，如潘湛昌等人[6]对槲皮素－锆（IV）－柠檬酸－十二烷基磺酸钠体系进行过研究。国外学者[7,8]对槲皮素和金属离子螯合的研究也曾采用光谱和荧光分析法，J.P.CORNARD等人[9]通过考查不同pH值下AlCl3与槲皮素紫外光谱，借助于溶液体系的谱学数据，对配合物的组成与结构进行了推测。 近年来，相关人士对于同一系列的过渡金属离子与槲皮素的配位反应也进行了研究，将两者按不同摩尔比反应，并相继从溶液中合成制得了固体槲皮素金属配合物[10-15]，并且也采取了元素分析、红外光谱、紫外光谱、核磁共振、热差分析等手段对配合物进行了表征，确定其配位组成。同时，对于槲皮素及其它配体与稀土金属离子形成的混配合物的研究也进行过相关报道[16]。 但是，在金属配合物方面，与山柰酚有关的文献报道却几乎等于零，所以研发此方面的山柰酚配合物的特性是有必要的，虽然文献报道较少，但我们可以从槲皮素金属配合物的有关研究着手，来推测并探讨山柰酚金属配合物的合成。
