荧光法和色谱法测定对2二甲氨甲基杯[ 8 ]芳烃与二苯胺磺酸钠的包结常数
第32 卷
2004 年10 月
分析化学(FENXI HUAXUE) 研究报告
Chinese Journal of Analytical Chemistry
第10 期
1418
荧光法和色谱法测定对2二甲氨甲基杯[ 8 ]芳烃与
二苯胺磺酸钠的包结常数
黄志兵 李来生
3
王宇晓 吴宇梅
(南昌大学分析测试中心,南昌330047)
2003203217 收稿;2004201213 接受
本文系江西省教育项目(No. JJ2003273216) 和江西省自然科学基金(No. 9920024) 资助
1 引 言
分子识别是生物识别的基础,其机理的研究对理解生命现象具有重要意义。水溶性杯芳烃是研究分子识别的重要
主体分子,本实验报道合成了水溶性的5 ,11 ,17 ,23 ,29 ,35 ,41 ,472八(N ,N2二甲氨甲基)2杯8 芳烃(以下简称杯胺) ,采
用荧光法测定了其与二苯胺磺酸钠的包结常数,研究了包结作用。以杯胺为流动相添加剂,二苯胺磺酸钠为溶质,采用
色谱法进行了对比研究,结论相符。
2 实验部分
2. 1 仪器与试剂 F23010 荧光分光光度计(日本日立公司) ; LC26A 高效液相色谱仪(日本岛津公司) , PHS22C 数字式
酸度计(上海理达仪器厂) 。杯胺按文献方法合成;红外光谱和元素分析数据与文献值相符。甲醇为HPLC 淋洗剂,二苯
胺磺酸钠为分析纯(上海试剂三厂) ,其它试剂均为分析纯,实验用水为二次蒸馏水。
2. 2 实验方法与条件 配制浓度为1. 00 ×10 - 3 mol/ L 的杯胺溶液、5. 0 ×10 - 4 mol/ L 的二苯胺磺酸钠溶液和一系列不
同pH 的磷酸氢二钠2柠檬酸缓冲液。向5 mL 的刻度试管中加入不同体积的杯胺和二苯胺磺酸钠溶液,加入1 mL 缓冲
溶液后用水稀释并定容,摇匀,测定其激发光谱和发射光谱,带通宽度均为5 nm ,荧光池厚度1 cm。色谱柱: Kromasil
C18 , 4. 6 mm i. d. ×250 mm , 5μm (大连化学物理研究所) ;流动相:甲醇20. 01 mol/ L NaH2 PO4 缓冲液(50∶50 , V / V , pH
7. 1) ;流速:0. 8 mL/ min ;检测波长:320 nm。
3 结果与讨论
3. 1 荧光法测定包结常数 在一定量的二苯胺磺酸钠溶液中加入杯胺,随着杯胺浓度增大,其荧光强度逐渐增强,荧光
峰明显蓝移(λem 442 nm 移至410 nm) ,这表明二苯胺磺酸钠部分进入主体杯腔导致荧光增强。根据Benesi2Hilde2Branel
方程:
1
ΔIf
=
1
αkn
· 1
H n
0
+
1
α 。式中ΔIf 为体系荧光强度增加值, H 0 代表杯胺起始浓度, n 表示包结物中主体分子数,α
为常数, kn 为包结常数。实验所得结果分别采用n = 1 和n = 2 来处理,当n = 1 时,1
Δf
与
1
H n
0
之间存在良好的线性关
系,由此可知,上述主客体之间形成了1∶1 型的包结物,图解得到斜率和截距后,计算得k1 = 2. 0 ×104 L/ mol。较大的包结
常数说明杯胺与二苯胺磺酸钠之间形成了稳定的包结物,从而导致体系荧光光谱的明显变化。
3. 2 荧光光谱影响因素与包结机理 实验表明,溶液pH 值对上述客体本身荧光影响很小,然而随pH 的降低体系荧光
却增强,荧光峰变化不大,这说明静电作用对包结物稳定性的影响。二苯胺基进入了疏水性杯腔,荧光被保护,同时降低
了pH 值,杯胺的氨基被进一步质子化,该正离子与裸露在杯腔口的二苯胺磺酸根负离子之间产生静电作用,稳定了包
结物,客体与主体杯腔的深度包结作用使体系荧光增强。实验还表明,阳离子表面活性剂(CTMAB) 使体系荧光增强,达
一定量后趋于稳定。同时荧光峰蓝移,进一步表明阳离子中和了磺酸根的电荷,增加了客体的疏水性,有利于上述包结
物的形成和深度包容。而阴离子表面活性剂(DBSAS) 作用相反,这是由于阴离子和磺酸根带同种电荷,通过静电作用
方式同时竞争杯胺,不利于包结作用的发生。研究表明,异丙醇、乙醇等质子给体溶剂有使体系荧光增强的趋势,同时荧
光红移,而丙酮不影响荧光峰位,但使荧光强度降低。这可能是溶剂与杯胺之间存在弱的质子转移所致,当然氢键作用、极性作用对包结物稳定性的影响,以及介电常数改变对荧光光谱的影响也是较重要的因素。
3. 3 液相色谱法测定包结常数 利用RP2HPLC研究主2客体包结络合物稳定常数是杯芳烃在色谱中的又一用途。有人
用不同的杯芳烃作RP2HPLC流动相添加剂,测定芳香族化合物、氨基酸与杯芳烃形成包结络合物的稳定常数。包结作用
是动态平衡过程,随主体分子加入流动相中,极性的二苯胺磺酸根逐渐被杯胺包结,表现为更强的疏水性,因而在RP2C18柱
上保留增强。根据色谱理论,溶质二苯胺磺酸钠的容量因子( k’) 与流动相添加剂杯胺浓度CA 之间存在线性关系,包结率
为1∶1 , 本方法所测包结常数为:1. 2 ×104 L/ mol ,与荧光法相比较小,与包结物测定时溶剂环境存在差异相关。, http://www.100md.com(黄志兵 李来生 王宇晓 吴宇梅)
2004 年10 月
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荧光法和色谱法测定对2二甲氨甲基杯[ 8 ]芳烃与
二苯胺磺酸钠的包结常数
黄志兵 李来生
3
王宇晓 吴宇梅
(南昌大学分析测试中心,南昌330047)
2003203217 收稿;2004201213 接受
本文系江西省教育项目(No. JJ2003273216) 和江西省自然科学基金(No. 9920024) 资助
1 引 言
分子识别是生物识别的基础,其机理的研究对理解生命现象具有重要意义。水溶性杯芳烃是研究分子识别的重要
主体分子,本实验报道合成了水溶性的5 ,11 ,17 ,23 ,29 ,35 ,41 ,472八(N ,N2二甲氨甲基)2杯8 芳烃(以下简称杯胺) ,采
用荧光法测定了其与二苯胺磺酸钠的包结常数,研究了包结作用。以杯胺为流动相添加剂,二苯胺磺酸钠为溶质,采用
色谱法进行了对比研究,结论相符。
2 实验部分
2. 1 仪器与试剂 F23010 荧光分光光度计(日本日立公司) ; LC26A 高效液相色谱仪(日本岛津公司) , PHS22C 数字式
酸度计(上海理达仪器厂) 。杯胺按文献方法合成;红外光谱和元素分析数据与文献值相符。甲醇为HPLC 淋洗剂,二苯
胺磺酸钠为分析纯(上海试剂三厂) ,其它试剂均为分析纯,实验用水为二次蒸馏水。
2. 2 实验方法与条件 配制浓度为1. 00 ×10 - 3 mol/ L 的杯胺溶液、5. 0 ×10 - 4 mol/ L 的二苯胺磺酸钠溶液和一系列不
同pH 的磷酸氢二钠2柠檬酸缓冲液。向5 mL 的刻度试管中加入不同体积的杯胺和二苯胺磺酸钠溶液,加入1 mL 缓冲
溶液后用水稀释并定容,摇匀,测定其激发光谱和发射光谱,带通宽度均为5 nm ,荧光池厚度1 cm。色谱柱: Kromasil
C18 , 4. 6 mm i. d. ×250 mm , 5μm (大连化学物理研究所) ;流动相:甲醇20. 01 mol/ L NaH2 PO4 缓冲液(50∶50 , V / V , pH
7. 1) ;流速:0. 8 mL/ min ;检测波长:320 nm。
3 结果与讨论
3. 1 荧光法测定包结常数 在一定量的二苯胺磺酸钠溶液中加入杯胺,随着杯胺浓度增大,其荧光强度逐渐增强,荧光
峰明显蓝移(λem 442 nm 移至410 nm) ,这表明二苯胺磺酸钠部分进入主体杯腔导致荧光增强。根据Benesi2Hilde2Branel
方程:
1
ΔIf
=
1
αkn
· 1
H n
0
+
1
α 。式中ΔIf 为体系荧光强度增加值, H 0 代表杯胺起始浓度, n 表示包结物中主体分子数,α
为常数, kn 为包结常数。实验所得结果分别采用n = 1 和n = 2 来处理,当n = 1 时,1
Δf
与
1
H n
0
之间存在良好的线性关
系,由此可知,上述主客体之间形成了1∶1 型的包结物,图解得到斜率和截距后,计算得k1 = 2. 0 ×104 L/ mol。较大的包结
常数说明杯胺与二苯胺磺酸钠之间形成了稳定的包结物,从而导致体系荧光光谱的明显变化。
3. 2 荧光光谱影响因素与包结机理 实验表明,溶液pH 值对上述客体本身荧光影响很小,然而随pH 的降低体系荧光
却增强,荧光峰变化不大,这说明静电作用对包结物稳定性的影响。二苯胺基进入了疏水性杯腔,荧光被保护,同时降低
了pH 值,杯胺的氨基被进一步质子化,该正离子与裸露在杯腔口的二苯胺磺酸根负离子之间产生静电作用,稳定了包
结物,客体与主体杯腔的深度包结作用使体系荧光增强。实验还表明,阳离子表面活性剂(CTMAB) 使体系荧光增强,达
一定量后趋于稳定。同时荧光峰蓝移,进一步表明阳离子中和了磺酸根的电荷,增加了客体的疏水性,有利于上述包结
物的形成和深度包容。而阴离子表面活性剂(DBSAS) 作用相反,这是由于阴离子和磺酸根带同种电荷,通过静电作用
方式同时竞争杯胺,不利于包结作用的发生。研究表明,异丙醇、乙醇等质子给体溶剂有使体系荧光增强的趋势,同时荧
光红移,而丙酮不影响荧光峰位,但使荧光强度降低。这可能是溶剂与杯胺之间存在弱的质子转移所致,当然氢键作用、极性作用对包结物稳定性的影响,以及介电常数改变对荧光光谱的影响也是较重要的因素。
3. 3 液相色谱法测定包结常数 利用RP2HPLC研究主2客体包结络合物稳定常数是杯芳烃在色谱中的又一用途。有人
用不同的杯芳烃作RP2HPLC流动相添加剂,测定芳香族化合物、氨基酸与杯芳烃形成包结络合物的稳定常数。包结作用
是动态平衡过程,随主体分子加入流动相中,极性的二苯胺磺酸根逐渐被杯胺包结,表现为更强的疏水性,因而在RP2C18柱
上保留增强。根据色谱理论,溶质二苯胺磺酸钠的容量因子( k’) 与流动相添加剂杯胺浓度CA 之间存在线性关系,包结率
为1∶1 , 本方法所测包结常数为:1. 2 ×104 L/ mol ,与荧光法相比较小,与包结物测定时溶剂环境存在差异相关。, http://www.100md.com(黄志兵 李来生 王宇晓 吴宇梅)