cucurbit

光谱法研究葫芦脲对褪黑素的分子识别作用

秦艳芳;李军;吴昊

【摘要】Theinclusioninteractionbetween知己难寻 cucurbit[n]urils(n=5,6,7)and

fluorescentintensityandthestabilityofthecomplexbypHvaluesand

erimentresults

indicatethatCucurbit[5]urilsandcucurbit[6]urilsrespectivelyforma1:1

snointeractionbetweenCucurbit[7]urils

andmelatonin,whilethereisinteractionbetweenCucurbit[5]urilsand

Cucurbit[6]urils.%采用荧光光谱、紫外吸收光谱法研究了葫芦[5]脲、葫芦

[6]脲、葫芦[7]脲分别与褪黑素的相互作用，考察了溶液的pH值、常用溶剂等对

包合物的形成及荧光强度的影响。实验结果表明，褪黑素与葫芦[7]脲不发生作用，

而与葫芦[5]脲和葫芦[6]脲发生相互作用，均形成物质的量比为1：1的稳定的包

合物。

【期刊名称】《晋中学院学报》

【年(卷),期】2013(000)003

【总页数】5页(P44-48)

【关键词】葫芦n脲;褪黑素;荧光光谱;紫外吸收光谱;包合物

【作者】秦艳芳;李军;吴昊

【作者单位】山西师范大学化学与材料科学学院，山西临汾041004;长治学院师

范分院，山西长治046000;晋中学院化学化工学院，山西晋中030600;山西师范

大学化学与材料科学学院，山西临汾041004

【正文语种】中文

【中图分类】R917

葫芦［n］脲（CB［n］，n=5-8，10）（结构见图1a），是一类由n个甘脲单

位通过2n个亚甲基桥连组成的环状的主体分子.CB［n］具有良好的刚性疏水空腔，

是具有强吸引力的合成分子，可以选择性地容纳各种客体分子形成主客体或超分子

络合物[1，2].一般情况下，当客体分子钻入CB［n］后其物理化学、光物理和光

化学属性会大大改变[3，4].非共价的分子间作用力，包括氢键、离子——偶极作

用、偶极——偶极作用、疏水相互作用和静电作用，被认为对络合物的形成以及

它的稳定性发挥了关键作用[5，6].CB［n］及其衍生物分子具有不同的空腔和大小

不同的端口，它们与有机分子或无机离子形成包合络合物的能力引起越来越多的关

注，吸引了众多研究者在这个领域的研究[7，8].

褪黑素（Melatonin，MLT）（结构见图1b）是松果体内分泌的一种吲哚类激素，

具有广泛的生理活性及免疫调节作用，能促进T、B淋巴细胞的增殖，抑制肿瘤的

生长[9].研究表明：褪黑素能够有效地改善睡眠，而且起效快，毒性小.另外它还具

有一定的延缓衰老的作用[10].目前褪黑素的测定方法有很多，有高效液相色谱法、

气相色谱法、荧光光谱法和伏安法等.但关于CB［n］与褪黑素的相互作用的研究

尚未见报道.

本文采用荧光光谱、紫外吸收光谱法研究CB［n］与褪黑素相互作用的性质及影

响作用的因素.测定包合物的包合比和包合常数，并考察了溶液的pH值、常用溶

剂等对包合物的形成及荧光强度的影响.

1实验部分

图1分子结构图（a）Cucurbit［n］uril；（b）melatonin

1.1仪器与试剂

仪器：F-4500荧光分光光度计（HitachiLtd，Tokyo，Japan）；CARY300型

紫外-可见分光光度计（美国瓦里安公司）；HY-5回旋振荡器（国华电器有限公

司）；pHS-3TC型酸度计（上海天达仪器有限公司），配有玻璃甘汞复合电极.

试剂：实验所用的CB［5］、CB［6］和CB［7］根据最近的文献合成并表征；

MLT购自J&KCHEMICALLTD.；实验所用其他试剂均为分析纯，实验用水为二

次蒸馏水.

1.2实验方法

准确称取一定量的MLT加适量甲醇溶解后用二次水定容，配成浓度为1.010-3

molL-1的储备液.储备液储放在棕色瓶中，置于4℃冰箱内冷藏保存（在这个温度

下，MLT至少稳定存在一个月）.分别称取一定量的CB［5］、CB［6］配成

1.010-3molL-1水溶液.实验所用工作液按实验要求稀释得到.

1.2.1荧光及紫外光谱测定

固定MLT的浓度,逐渐改变CB［5］、CB［6］浓度，在10ml比色管中配制一系

列混合溶液，以290nm为激发波长，在室温下分别对各溶液进行荧光、紫外光

谱扫描并测量荧光强度（激发和发射狭缝设置为5.0nm，石英池厚度为10mm）.

1.2.2pH值对体系光谱及性质的影响

固定MLT和CB［5］、CB［6］浓度，配制不同pH值的系列溶液，以ex=290

nm光激发，分别扫描各溶液的荧光光谱并测量荧光强度.

2结果与讨论

2.1MLT与CB［5］、CB［6］的荧光光谱特征

MLT的最大激发和发射波长分别为278和350nm，CB［5］、CB［6］、CB

［7］在上述波长范围内无荧光发射.实验发现，在MLT中加入不同浓度的CB［7］

后，MLT的荧光光谱的峰形和峰的强度均没有发生变化，最大发射和发射峰没有

发生位移.说明CB［7］与MLT没有发生包合作用.

实验采用固定客体浓度，逐渐改变CB［n］浓度的方法，测定了CB［5］、C表的组词 B

［6］分别与MLT共存体系的发射光谱.图2分别显示不同浓度的CB［5］、CB

［6］加入到MLT后的荧光发射光谱.如图所示，随着CB[5]和CB［6］浓度的不

断增大，体系的荧光强度逐渐降低，说明MLT与CB［5，6］之间均生成了某种

形式的包合物而对MLT的荧光发射产生荧光猝灭作用[11].

图2（A）MLT加入不同浓度CB［5］时的荧光发射谱图；（B）MLT加入不同

浓度CB［6］时的荧光发射谱图；CMLT=2.010-6molL-1；CCB[5]和CCB[6]

（10-5molL-1）为：（a）0；（b）0.1；（c）0.2；（d）0.5；（e）1.0；

（f）1.5；（g）2.0；（h）2.5.

2.2MLT与CB［5］、CB［6］的紫外光谱特征

用紫外光谱法测试了MLT与CB［7］的相互作用，与荧光法分析的结果相同，

MLT不与CB［7］发生包合作用.

如图3所示，在浓度为210-6molL-1的MLT中分别加入CB［5］、CB［6］，

体系的最大吸收波长没有明显位移，但体系的吸光度随着CB［5］、CB［6］浓

度的增加逐渐增大.吸收光谱的增色现象也足以说明体系中有包合物形成.

图3（A）MLT加入不同浓度CB［5］时的紫外吸收谱图；（B）MLT加入不同

浓度CB［6］时的紫外吸收谱图；CMLT=2.010－6molL－1;CCB[5]和

CCB[5]（10－4molL－1）为:（a）0；（b）0.5；（c）1.0；（d）1.5；（e）

2.0；（f）2.5.

2.3MLT与CB［5］、CB［6］包合物的包合常数及化学计量学

结合常数是衡量主客体超分子间相互作用强弱的一个非常重要的参数.本文采用荧

光滴定法，根据静态猝灭的Stern-Volmer方程，对MLT与CB［5］、CB［6］

形成包合物的包合常数及包合比进行了计算.用M代表客体MLT，L代表主体CB

［5］、CB［6］，则MLT与CB［5］、CB［6］之间的反应可表达如下；

式（3）中F和F0分别代表CB［5］、CB［6］存在与不存在时MLT的荧光强度

值，K为包合常数，n为包合比，［L］为所加CB［5］、CB［6］浓度.根据（3）

式，以lg（F0/F-1）为纵坐标，lg［L］为横坐标作图可得一直线，其斜率为包结

比n，截距为包合常数K的对数.

从图4可以看出两条曲线均呈良好的线性关系，A图的回归方程为Y=0.986

8X+4.922，相关系数为0.9984，n为0.9868；B图的回归方程为Y=0.828

6X+4.2641，相关系数为0.9956，n为0.8286.由此可知，MLT分别与CB

［5］、CB［6］之间形成了1∶1型的包合物，包合常数分别为8.35104M-1

和1.84104M-1.

图4（A）MLT－CB［5］体系荧光强度的lg（F0/F－1）－lg［L］曲线；（B）

MLT－CB［6］体系荧光强度的lg（F0/F－1）－lg［L］曲线.

2.4MLT与CB［5］、CB［6］相互作用的影响因素

2.4.1溶液酸度的影响

本文采用荧光光谱法，考察了pH值对体系的荧光强度的影响.由图5可以看出，

MLT、MLT-CB［5］和MLT-CB［6］体系的荧光强度随科幻作文600字 pH值的变化趋势大致相

似.MLT的荧光强度在pH值为2.0～3.0的范围内急剧增强，在pH值为4.0～

10.0的范围内荧光强度几乎保持不变；MLT-CB［5］和MLT-CB［6］体系的荧

光强度在pH值为2.0～3.0的范远志的功效与作用及禁忌 围内急剧增强，在pH值为4.0～10.0的范围内

荧光强度有缓慢增强的趋势.

图5溶液酸度对MLT、CB［5］-MLT和CB［6］-MLT体系荧光强度的影响

MLT、MLT-CB［5］和MLT-CB［6］体系的荧光强度的变化主要是由酸度所引

起的：在强酸性条件下，MLT中N原子被大部分质子化，助色效应降低导致MLT

呈现弱的荧光.随着pH值逐渐增大，N原子质子化的程度减低，助色效应逐渐增

强，使得MLT的荧光也相应地增强.当pH＞3.0时，N原子几乎没有被质子化，

MLT处于一个固定的分子形式，因此荧光强度的变化非常小.

图5还表明了在pH＜3.0时，质子化程度大，导致MLT的荧光强度相对MLT-

CB变法维新 ［5］和MLT-CB［6］体系的荧光强度较高.而pH＞3.0时，质子化的程度降

低，包合作用产生的荧光猝灭占主导地位，因此MLT-CB［5］和MLT-CB［6］

体系的荧光强度相对MLT较低.由此可见，较低的酸度适合包合物的形成.

2.4.2常用有机溶剂的影响

本文考察了加入不同有机溶剂对MLT、MLT-CB［5］和MLT-CB［6］体系荧光

强度的影响.如图6所示，随着有机溶剂浓度的增大，甲醇或乙醇对MLT的荧光有

缓慢的增强作用，DMF对MLT的荧光则有缓慢的猝灭作用，这可能是由于有机

溶剂的分子结构和极性导致的结果.但是它们对MLT-CB[5]和MLT-CB[6]体系的荧

光强度几乎没有影响，这是由于MLT和CB［6］、CB［5］均形成了稳定的包合

物.而丙酮对MLT、希腊的英文 MLT-CB［5］和MLT-CB［6］体系有极强的猝灭作用，并且

荧光曲线出现会合.可见丙酮不仅对MLT的荧光有较强的猝灭作用，而且在较高浓

度下还会降低包合物的稳定性.

图6有机溶剂对MLT、MLT-CB［5］和MLT-CB［6］体系荧光强度的影响

+DMF;-CB［6］+DMF;-CB［5］+DMF；

+methanol；-CB［6］+methanol；-CB［5］+methanol；

+acetone；-CB［6］+acetone；-CB［6］+acetone.

3结论

采用荧光光谱、紫外吸收光谱法研究了CB［5］、CB［6］、CB［7］分别与褪黑

素的相互作用，考察了溶液的pH值、常用溶剂等对包合物的形成及荧光强度的影

响.实验结果表明，褪黑素与CB［7］不发生作用，与CB［5］和CB［6］发生相

互作用，均形成物质的量比为1∶1的稳定的包合物.褪黑素与CB［5］、CB［6］

的包合常数分别为8.35104M-1和1.84104M-1.

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