Phổ FT-IR của rutin xuất hiện vân phổ rất rộng với số sóng 3431 cm-1 đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết O-H [55] (Hình 3.8). Vân phổ tại 2941 cm-1 được gán cho dao động hóa trị của liên kết C-H trong các nhóm CH- và CH2- [56]. Một vân phổ khá mạnh và hẹp tại số sóng 1656 cm-1 tương ứng với dao động biến dạng của liên kết O-H [56]. Các đỉnh pic khá mạnh và hẹp tại số sóng 1598 và 1506 cm-1 tương ứng với dao động hóa trị của liên kết C=C, 1363 và 1294 cm-1 tương ứng với liên kết C-O [57].
Liên kết C-O-C của rutin được quan sát rất rò bởi các dao động hóa trị với đỉnh pic đặc trưng tại số sóng 1204, 1062 và 1012 cm-1 [57,64]. Các dải dao động biến dạng của liên kết С-Н trong vòng benzen được đăng ký tại 808 cm-1 [58].
Trong phổ hồng ngoại của β-CD xuất hiện vân phổ rất mạnh và rộng với số sóng 3404 cm-1 tương ứng với dao động hóa trị của liên kết O-H [67]. Ta cũng quan sát thấy vân phổ với số sóng 2929 cm-1 được cho là dao động hóa trị của liên kết C- H trong các nhóm CH- và CH2- của phân tử chủ [59]. Các dao động biến dạng của liên kết O-H trong nhóm COH được quan sát thấy tại số sóng 1641cm-1 [59]. Vùng tần số từ 1400 đến 1200 cm-1 xuất hiện các pic đặc trưng với số sóng cực đại 1417, 1365, 1331 và 1158 cm-1 tương ứng vơi dao động biến dạng của liên kết C-H các nhóm hydroxyl bậc 1 và bậc 2 [59]. Các vân phổ trong vùng 1200 đến 1030 cm-1 tương ứng với dải hấp phụ dao động hóa trị của liên kết C-O trong ete đường và nhóm hydroxyl của cyclodextrin (1081, 1031 cm-1) [58]. Các dải hấp phụ trong vùng 950-700 cm-1 tương ứng với dao động biến dạng của liên kết C-H (940, 857,754 và 709 cm-1).
Phổ hồng ngoại của phức chất thể hiện cấu trúc của cả rutin và β- cyclodextrin (hình 3.8b). Dải dao động hóa trị của liên kết O-H trong phức (3425 cm-1) hẹp hơn so với dao động tương ứng trong βCD và rộng hơn trong rutin thuần chứng tỏ có sự hình thành phức hợp- hiện tượng phổ biến được quan sát bởi nhiều nhà nghiên cứu trong tổng hợp phức của β-cyclodextrin dạng khách-chủ [57-59]. Ta cũng quan sát thấy dao động hóa trị của liên kết C-H tại số sóng 2925 cm-1. Dao động biến dạng của liên kết O-H bị suy giảm cường độ và dịch chuyển về phía bước sóng ngắn hơn (1652 cm-1) chứng tỏ nhóm OH đã tham gia vào phản ứng tạo phức. Dao động hóa trị của liên kết C=C bị suy giảm khá mạnh và dịch chuyển về
vùng có bước sóng dài hơn (1602 cm-1). Trong phổ IR của phức chất, xuất hiện các pic đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết C-O-C (1204, 1062 và 1012 cm-1). Tuy nhiên, so với phổ của rutin, cường độ pic tại 1204 cm-1 bị suy giảm rất mạnh, các pic tại 1062 và 1012 cm-1 gần như biến mất chứng tỏ rằng, liên kết C-O-C có tham gia vào việc tạo phức với cyclodextrin.
Như vậy, sự khác biệt chủ yếu trong quang phổ của rutin và phức [RuT- βCD] là việc dịch chuyển và suy giảm rất mạnh các rung động đặc trưng của liên kết C=C, O-H và C-O-H do sự bao bọc một phần phân tử rutin bên trong khoang của cyclodextrin và việc hình thành các liên kết hidro để tạo phức hợp [60,61].
Tương tự, kết quả phân tích quang phổ hồng ngoại của Quer, HPβCD và phức hợp [Quer-HPβCD] được trình bày trên hình 3.9.
1661
1613
1385 1267
3423
1648
2923
2
3424
1035
1646 1634
2924
1036
3424
3
Transmittance
1
3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
Wavenumbers, cm-1
Hình 3.9: Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier của Quer (1), HPβCD (2) và phức hợp [Quer-HPβCD] (3).
Phổ hồng ngoại của Quer xuất hiện các vân phổ đặc trưng cho các liên kết: 3409 cm-1 (O-H), 1667 cm-1 (C = O), 1610 cm-1 (C = C), 1381 cm-1 (C-OH) và
1264 cm-1 (C-O-C). Phổ hồng ngoại của HPβCD xuất hiện vân phổ rất mạnh và rộng với số sóng 3404 cm-1 tương ứng với dao động hóa trị của liên kết O-H. Ta
cũng quan sát thấy vân phổ với số sóng 2929 cm-1 được cho là dao động hóa trị của liên kết C-H trong các nhóm CH- và CH2- của phân tử chủ. Một dải ngắn giữa 1600 và 1700 cm-1 và một dải lớn chứa các đỉnh riêng biệt trong vùng 900 đến 1200 cm-1 cũng được quan sát.
Phổ hồng ngoại của phức thể hiện cấu trúc của cả Quer và HPβCD. Sự khác biệt chủ yếu trong quang phổ của phức so với Quer và HPβCD là: dải dao động hóa trị của liên kết O-H trong phức (3424 cm-1) mở rộng hơn so với dao động tương ứng trong HPβCD chứng tỏ có sự hình thành phức hợp; các dao động hóa trị của liên kết carbonyl thơm đặc trưng trong quercetin chuyển sang vùng có số sóng ngắn hơn 1646 cm-1 cùng với việc suy giảm cường độ rò rệt, chứng tỏ liên kết C=O đã tham gia vào việc tạo phức.
3.3.2 Kết quả phân tích DSC
Phương pháp nhiệt quét vi sai (DSC) thường được sử dụng trong hóa học phức chất siêu phân tử để chứng minh sự khác biệt về thành phần cấu tạo của các phân tử “khách” trước và sau khi tạo phức. Cụ thể, khi các đỉnh nội nhiệt nóng chảy của sản phẩm phản ứng bị mất đi hoặc giảm cường độ là minh chứng cho sự tạo phức.
Doøng nhieät, W/g
100 200 | ||||
Nhieät đoä, 0C | ||||
a | ||||
174.80C | ||||
1390C | b | |||
1110C | ||||
c | ||||
1210C | ||||
Có thể bạn quan tâm!
-
Rutin Thu Được Sau Tinh Chế Bằng Phương Pháp Acid-Base. -
Khoảng Chuyển Dịch Hóa Học Các Dạng Carbon Chọn Lọc. -
Dữ Liệu Phổ 1 H-Nmr Và 13 C-Nmr Của Quercetin Bán Tổng Hợp Và Mẫu Quercetin So Sánh. -
Nghiên cứu tạo phức hợp bao của B-Cyclodextrin với một số Polyphenol định hướng ứng dụng trong y sinh - 9 -
Nghiên cứu tạo phức hợp bao của B-Cyclodextrin với một số Polyphenol định hướng ứng dụng trong y sinh - 10
Xem toàn bộ 86 trang tài liệu này.
0
-2
-4
Hình 3.9: Các đường cong DSC của rutin (a); phức chất nano rutin (b) và β- CD (c).
Hình 3.9 biểu diễn các đường cong nhiệt của rutin, β-cyclodextrin và phức chất nano được phân tích trong khoảng nhiệt độ từ 25 đến 300oC trong môi trường khí trơ (ni-tơ).
Kết quả phân tích nhiệt quét vi sai của rutin là một vùng nhiệt rộng tương ứng với quá trình đehydrat hóa, đỉnh nội nhiệt tại 174,80C tương ứng với điểm nóng chảy của rutin.
Trong trường hợp của βCD, phổ DSC cho một vùng rộng hơn (từ 840C đến 1360C) (hình 3.10, đường cong c) tương ứng với quá trình giải phóng các phân tử nước từ khoang bên trong của βCD; nhiệt độ nóng chảy của β-cyclodextrin là 121oC.
Heat flow
Đường cong b) biểu diễn kết quả phân tích nhiệt của phức nano [RuT-βCD]. Đỉnh nội nhiệt của βCD trong phức hợp là 1110C, thay đổi không nhiều nhưng cường độ pic đã giảm đi so với βCD. Đáng kể hơn, đỉnh nội nhiệt của rutin trong phức đã giảm đi khá nhiều cả về cường độ và nhiệt độ (tại 1390C). Đây là minh chứng cho thấy đã có sự tương tác giữa rutin và βCD, một phần phân tử rutin đã đi vào khoang rỗng của βCD và tạo phức.
1400
880C
1
790C
1330C
2
3
50 100 150 200
Temperature, 0C
Hình 3.11: Các đường cong DSC của Quer (1), HPβCD (2) và phức hợp (3).
Hình 3.11 biểu diễn kết quả phân tích nhiệt quét vi sai của Quer là một vùng nhiệt rộng với đỉnh nội nhiệt tại 1400C tương ứng với điểm nóng chảy của Quer. Tương tự như βCD, phổ DSC của HPβCD cho một vùng rộng hơn (từ 600C đến 1250C) tương ứng với quá trình giải phóng các phân tử nước từ khoang bên trong của HPβCD với nhiệt độ nóng chảy là 88oC.
So sánh đường cong nhiệt của phức hợp với đường cong của Quer và HPβCD cho thấy, đỉnh nội nhiệt của HPβCD trong phức hợp là 790C, thay đổi không nhiều nhưng cường độ pic đã giảm đi đang kể so với HPβCD. Đỉnh nội nhiệt của Quer trong phức đã giảm đi rò rệt và gần như biến mất (1330C). Đây là minh chứng cho thấy đã có sự tương tác giữa Quer và HPβCD, một phần phân tử Quer đã đi vào khoang rỗng của HPβCD và tạo phức.
3.3.3 Kết quả phân tích hình thái cấu trúc
Hình thái học bề mặt của RuT, Quer, trước và sau khi tạo phức được thể hiện trên hình 3.12.
| |
|
|
Hình 3.12: Ảnh FESEM của các hạt RuT (a), Quer (c), [RuT-βCD] (b) và [Quer-HPβCD] (d).
Từ hình 3.12 ta nhận thấy, RuT và Quer (hình a và b) có cấu trúc dạng thanh nhỏ hoặc mảnh trên khắp bề mặt tinh thể. Sau khi tạo phức, (Hình c và d), các hạt thu được có dạng hình cầu, khá đồng đều với kích thước trung bình 40-60 nm. Đây là giá trị tương ứng với kích thước điển hình của các đơn vị chức năng trong cơ thể sống, cho phép chúng tương tác hiệu quả với các phân tử sinh học, do đó làm tăng tính khả dụng sinh học trong khi hạn chế một số tác dụng phụ do sự hiện diện lâu dài trên niêm mạc dạ dày.
Trong ảnh hiển vi của phức hợp [Quer-HPβCD] (Hình 3.12d), các hạt nano có bề mặt có độ xốp và nhám cao. Tuy nhiên, hình dạng của các hạt nano không nhất quán và có xu hướng kết tụ. Kích thước của chúng thay đổi từ vài nm đến hơn 100 nm.
3.3.4 Kết quả xây dựng giản đồ pha của quá trình hoà tan
Xây dựng giản đồ của quá trình hòa tan thường được áp dụng trong lĩnh vực hóa học siêu phân tử để xác định tỉ lệ phản ứng của các chất cùng hằng số bền của phức chất. Khái niệm giản đồ pha hòa tan lần đầu tiên được đưa ra bởi các tác giả Higuchi và Connors thể hiện độ hòa tan của thuốc thay đổi như thế nào khi nồng độ của cyclodextrin tăng lên.
Trước khi xác định giản đồ pha hòa tan cần phải xây dựng phương trình đường chuẩn của các hoạt chất trong dung dịch bằng phương pháp pha loãng đa nồng độ trên máy quang phổ UV-Vis. Các phương trình đường chuẩn được sử dụng để tính toán nồng độ hòa tan của RuT hoặc Quer trong dung môi có chứa cyclodextrin.
Hình 3.13 trình bày một ví dụ về phổ hấp thụ UV-Vis của các dung dịch quercetin khi không có HPβCD (đường cong a) và khi có nồng độ HPβCD tăng (đường cong 1-5) trong khoảng 1 ÷ 8 mM. Có thể thấy rằng trong khoảng 300 - 450 nm, Quer thể hiện cực đại hấp thụ (đường cong a) ở bước song 370 nm, và có thể được coi là chuyển tiếp trong vòng benzen đơn (Buchweitz M và cộng sự, 2016 ). Các đường cong 1-5 trong hình 3.13 cho thấy sự hình thành phức hợp bao của Quer với HPβCD dẫn đến hiệu ứng bathochromic: hấp thụ cực đại bị dịch chuyển về phía bước sóng dài hơn (375 nm).
= 375 nm
5
4
3
2
1
a
= 370 nm
0.25
0.20
Absorbance
0.15
0.10
0.05
0.00
300 350
/ nm
400 450
Hình 3.13: Phổ UV-Vis của quercetin khi không có HPβCD (đường cong a) và khi có HPβCD với nồng độ tăng dần (đường cong 1-5).
Từ phương trình đường chuẩn của các hoạt chất ta xác định được chính xác nồng độ của RuT và Quer hòa tan trong từng dung dịch cyclodextrin. Mối tương quan giữa nồng độ của các phân tử chủ và độ tan của các phân tử khách được trình bày trong hình 3.14.
C , mmol/l
1.0x10-4
0.08
Ru
8.0x10-5
CQuer, mol/l
0.06
6.0x10-5
0.04
4.0x10-5
0.02
0.00
2.0x10-5
0.0 2.0x10-3 4.0x10-3 6.0x10-3 8.0x10-3
0 1 2 3 4 5
CCD, mmol/l
a)
CHPCD, mol/l
b)
Hình 3.14: Đồ thị biểu diễn sự tương quan giữa nồng độ của cyclodextrin và độ tan của RuT (a) và Quer (b).
Kết quả cho thấy, độ tan của cả RuT và Quer tăng lên đáng kể và phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ của cyclodextrin trong dung dịch, kết quả cụ thể được trình
bày trong bảng 3.4. Hình dạng tuyến tính cũng chứng minh tỉ lệ hóa học tốt nhất để tạo phức hợp 2 thành phần trong cả hai hệ là 1:1.
Bảng 3.4: Kết quả phân tích giản đồ pha của quá trinh hòa tan với các phức hợp [RuT-βCD] và [Quer-HPβCD].
giản đồ pha của quá trình hòa tan | Hệ số hồi quy | Hằng số bền | Biến thiên năng lượng Gibbs, kJ/mol | |
[RuT-βCD] | y=0.0226x+0,00012 | 0,992 | 154 | -12,48 |
[Quer-HPβCD] | y=0,00792x+0,00002 | 0,989 | 363 | -14,60 |
Biến thiên năng lượng Gibbs của phản ứng tạo phức được tính tóán dựa vào phương trình: ∆rG = – RTlnK (3), kết quả được thống kê trong bảng 3.4.
Như vậy, phản ứng tạo phức tự diễn ra trong môi trường nước tại nhiệt độ 298K. Các kết quả thu được phù hợp với kết quả nghiên cứu mà tác giả I. M. Savic và cộng sự thu được trong công bố.
3.3.5 Kết quả xác định độ hòa tan của rutin và phức hợp [RuT-βCD]
Tương tự như phần 3.3.4 trước khi xác định độ tan của rutin trong dung dịch có pH 7,4 ta xây dựng phương trình đường chuẩn của RuT theo phương pháp pha loãng đa nồng độ. Kết quả thu được phương trình đường chuẩn của RuT là y=13752x-0,0031 với hệ số hồi quy R2=0,9995.
Hình 3.13 biểu diễn độ tan của rutin trước và sau khi tạo phức theo thời gian trong môi trường pH 7,4.