香豆素类化合物荧光性质与分子结构的关系及荧光分析方法研究

摘要

根据香豆素类化合物在苯环和酯环上取代基的类型与位置等结构特点，分类研究比较了40多种香豆素类化合物的荧光性质，考察了环境因素（pH、溶剂极性、有序介质、共存离子、放置和光照时间等）对荧光波长和强度的影响，总结了荧光性质与分子结构之间的经验规律。提出了中成药复方胆通胶囊中羟甲香豆素的荧光分析方法，并研究了中药材羌活、宽叶羌活中紫花前胡苷的荧光分析方法和三维荧光-化学计量学方法。
　　论文包括以下5部分。
　　1.研究了2种苯环和酯环上均无取代基的香豆素类化合物的荧光性质，包括香豆素（苯并吡喃酮）和二氢香豆素。香豆素稀溶液在通常情况下没有荧光，其碱性溶液在紫外光照射时可产生香豆素二聚体的荧光，β-环糊精(β-CD)可使荧光稳定，最大激发和发射波长λex/λem=360/495nm，荧光量子产率Y=0.09。二氢香豆素的λex/λem=272/300nm，呈现取代苯的波长特征，Y=0.023。二者的光谱差异说明，苯环和酯环上的取代基以及酯环上的酯键、羰基和3、4位双键对香豆素类化合物的荧光都有重要影响。
　　2.研究了8种仅酯环上有取代基的香豆素类化合物的荧光性质，包括香豆素-3-羧酸、香豆素-3-羧酸乙酯、3-乙酰基香豆素、3-丁酰基香豆素、4-羟基香豆素、4-甲氧基香豆素、华法林钠和双香豆素。此类香豆素的荧光较弱或没有荧光。香豆素-3-羧酸仅在pH2.0左右有荧光，λex/λem=295/418nm，Y=0.010;香豆素-3-羧酸乙酯在pH1.9～7.9有荧光，λex/λem=292/418nm，Y=0.009。4-羟基香豆素水溶液在pH5.3～13.5范围内有荧光，λex/λem=285/366nm，Y=0.013;4-甲氧基香豆素在pH1.20～12.05范围内有极弱荧光;华法林钠水溶液在pH6.2～13.3范围内有荧光，λex/λem=306/385nm，Y=0.020。3-乙酰基香豆素、3-丁酰基香豆素和双香豆素无荧光。
　　3.研究了8种仅苯环上有取代基的香豆素类化合物的荧光性质，包括6-甲基香豆素、7-甲基香豆素、紫花前胡苷、花椒毒素、补骨脂素、异补骨脂素、7-甲氧基-8-羟基香豆素和7-羟基-8-乙酰基香豆素。综合比较了这些香豆素和本实验室曾研究过的10多种此类香豆素的荧光性质，得到如下经验规律:
　　(1)苯环上弱给电子取代的香豆素类化合物自身荧光很弱，例如6-甲基香豆素和7-甲基香豆素的中性稀溶液基本没有荧光，但是，在pH大于12.20时，出现二聚体荧光，λex/λem分别为379/508nm和355/490nm，Y分别为0.090和0.17。
　　(2)不饱和呋喃香豆素荧光较弱，饱和呋喃和吡喃香豆素荧光较强，且线型比角型香豆素的荧光强。例如补骨脂素为不饱和线型呋喃香豆素，Y=0.029;异补骨脂素为不饱和角型呋喃香豆素，Y=0.015;白花前胡甲素饱和角型吡喃香豆素，Y=0.11;紫花前胡苷为饱和线性呋喃香豆素，Y=0.81。
　　(3)7-OH邻位有-OH或吸电子基团导致荧光减弱，7-OCH3邻位有-OH则导致荧光猝灭。
　　(4)酯环在碱性条件下水解开环导致荧光猝灭。
　　4.研究了9种苯环和酯环均有取代基的香豆素类化合物的荧光性质，包括6-甲氧基-4-甲基香豆素、6-羟基-4-甲基香豆素、7-羟基-4-甲基香豆素、7-羟基-4-甲氧基甲基香豆素、7-乙酰氧基-4-甲基香豆素、7-甲氧基-4-甲基香豆素、7-乙氧基-4-甲基香豆素、7-甲氧基香豆素-3-羧酸和4-甲基-7-氧香豆素-β-D-吡喃半乳糖苷。通过综合比较此类香豆素的荧光性质，得到如下经验规律:
　　(1)酯环上取代基为4-CH3的香豆素类化合物荧光性质取决于苯环的取代基。
　　(2)苯环或酯环上多个取代基时-OH或-COOH（吸电子或给电子能力更强的取代基）对荧光性质起决定性作用。
　　(3)当6位取代基为甲氧基而且其他位置没有-OH时，香豆素类化合物的荧光图谱中呈现3个激发峰。
　　(4)荧光激发波长与整个分子的共轭体系有关，但发射荧光的基团为酯环。
　　5.研究了中成药复方胆通胶囊中羟甲香豆素的溶液荧光分析方法，测定结果与药品标示量一致。研究了中药羌活与宽叶羌活中紫花前胡苷的溶液荧光分析方法，并用高效液相色谱法对测定结果的可靠性进行了验证，结果表明两种方法测定宽叶羌活中紫花前胡苷的含量基本一致，分别为2.94％和3.00％;而羌活中紫花前胡苷的测定结果有一定差别，分别为0.208％和0.187％，原因是羌活中的共存荧光成分对紫花前胡苷的测定有干扰。为了解决这一问题，探讨建立了用三维荧光-化学计量学方法测定中药羌活和宽叶羌活中紫花前胡苷含量的新方法，得到满意结果，证明三维荧光-化学计量学方法是解决复杂中药样品定量分析的一种有效方法。

目录

声明

摘要

0 绪论

0．1 香豆素类化合物的应用研究进展

0．1．1 香豆素类化合物的生物活性—医药领域

0．1．2 香豆素类化合物的荧光特性—染料和分析领域

0．2 香豆素类化合物的结构类型及理化性质

0．2．1 香豆素类化合物的结构类型

0．2．2 香豆素类化合物的理化性质

0．3 香豆素类化合物的分析方法

0．3．1 薄层色谱法

0．3．2 紫外-可见分光光度法

0．3．3 高效液相色谱法

0．3．4 分子荧光分析法

0．4 本文的研究内容及意义

1 无取代基的香豆素类化合物的荧光光谱研究

1．1 香豆素(苯并α-吡喃酮)的荧光光谱性质

1．2 二氢香豆素的荧光光谱性质

1．3 无取代基的香豆素类化合物荧光性质的比较

2 仅酯环取代的香豆素类化合物的荧光光谱研究

2．1 香豆素-3-羧酸的荧光光谱性质

2．2 香豆素-3-羧酸乙酯的荧光光谱性质

2．3 3-乙酰基香豆素的荧光光谱性质

2．4 3-丁酰基香豆素的荧光光谱性质

2．5 4-羟基香豆素的荧光光谱性质

2．6 4-甲氧基香豆素的荧光光谱性质

2．7 华法林钠的荧光光谱性质

2．8 双香豆素的荧光光谱性质

2．9 仅酯环有取代基的香豆素类化合物荧光性质的比较

3 仅苯环有取代基的香豆素类化合物的荧光光谱研究

3．1 6-甲基香豆素的荧光光谱性质

3．2 7-甲基香豆素的荧光光谱性质

3．3 紫花前胡苷的荧光光谱性质

3．4 花椒毒素的荧光光谱性质

3．5 补骨脂素的荧光光谱性质

3．6 异补骨脂素的荧光光谱性质

3．7 7-甲氧基-8-羟基香豆素的荧光性质

3．8 8-乙酰基-7-羟基香豆素的荧光光谱性质

3．9 仅苯环有取代基的香豆素类化合物荧光性质的比较

4 苯环与酯环均有取代基的香豆素类化合物的荧光光谱研究

4．1 6-甲氧基-4-甲基香豆素的荧光光谱性质

4．2 6-羟基4-甲基香豆素的荧光光谱性质

4．3 7-羟基-4-甲基香豆素的荧光光谱性质

4．4 7-羟基-4-甲氧基甲基香豆素的荧光光谱性质

4．5 7-乙酰氧基-4-甲基香豆素的荧光光谱性质

4．6 7-甲氧基-4-甲基香豆素的荧光光谱性质

4．7 7-乙氧基-4-甲基香豆素的荧光光谱性质

4．8 7-甲氧基香豆素-3-羧酸的荧光光谱性质

4．9 4-甲基-7-氧香豆素-β-D-吡喃半乳糖苷的荧光光谱性质

4．10 7-羟基香豆素-3-羧酸的荧光光谱性质

4．11 7-羟基香豆素-3-羧酸乙酯的荧光光谱性质

4．12 苯环与酯环均有取代基的香豆素类化合物的荧光性质比较

5 羟甲香豆素和紫花前胡苷的荧光分析方法研究

5．1 复方胆通胶囊中羟甲香豆素含量的荧光分析法测定

5．2 宽叶羌活和羌活中紫花前胡苷的荧光分析法研究

5．3 宽叶羌活和羌活中紫花前胡苷的高效液相色谱法测定

5．4 宽叶羌活和羌活中紫花前胡苷的三维荧光-化学计量学方法测定

5．5 基于荧光的香豆素类化合物分析方法的可行性及发展方向

参考文献

致谢

攻读学位期间取得的科研成果清单