兒茶素鉛配合物的合成及其性能

熊金勇，李建昌，賴云，張陸兵(江西省職業(yè)病防治研究院，江西 南昌 330006)

1 介紹

在工業(yè)化社會(huì)中鉛無處不在。由于其高蒸汽壓和低熔點(diǎn)，鉛的使用可能導(dǎo)致當(dāng)?shù)丨h(huán)境污染。據(jù)報(bào)道，鉛中毒是通過攝入、吸入、產(chǎn)前和皮膚暴露等途徑引起的。鉛通過呼吸道和消化道被吸收，進(jìn)入血液，并分布到身體的組織中。鉛是一種蓄積性化學(xué)毒物，對神經(jīng)系統(tǒng)、血液系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、心血管、腎臟和生殖系統(tǒng)均可產(chǎn)生不利影響。研究認(rèn)為鉛可能是人類的致癌物。最近的研究表明，天然食品中的化學(xué)因素可以去除體內(nèi)的鉛離子。絕對多數(shù)天然食品是藥食兩用的藥材，因此，使用副作用極小的天然食品來消除或避免鉛中毒是非常重要的。

兒茶素(2-(3,4-二羥基苯基)-3,4-二氫-2H-苯并吡喃-3,5,7-三醇)是屬于黃烷醇類化合物，是茶葉中多酚類物質(zhì)的主要成分。它已被證明可以治療傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)中的廣泛的疾病。近年來，兒茶素具有抗氧化特性、抗菌活性及其抗炎。此外，它也是有效的金屬螯合劑之一。黃烷醇類物質(zhì)作為金屬螯合劑，在生物利用度和各種金屬的毒性中都起著重要作用。例如二價(jià)鉛離子被認(rèn)為參與了神經(jīng)系統(tǒng)和骨疾病，然而，由鉛離子引起的損傷可以通過兒茶素的絡(luò)合來減少。金屬陽離子(Al3+和Fe3+)兒茶素的配合物已被報(bào)道，但幾乎沒有關(guān)于Pb(II)和兒茶素之間的相互作用的信息。文章通過兒茶素與鉛的配合物的合成及其配合物自由基清除性能研究，旨在為揭示體內(nèi)有毒重金屬的消除提供基礎(chǔ)理論依據(jù)。

2 方法

2.1 試劑和儀器

磁力加熱攪拌器(B11-2型，上海司樂儀器有限公司)；酸度計(jì)(PHSJ-3F,上海精密科學(xué)儀器有限公司)；真空干燥箱(DZF6050，上海一恒科技有限公司)；紫外可見分光光度計(jì)(TU-1810北京普析通用儀器有限責(zé)任公司)；兒茶素(＞98%南京羅邁美藥物試劑有限公司)；1,1-苯基-2-苦味苯肼(＞98%，上海阿拉丁生化科技股份有限公司)；其余試劑均購置于國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，除乙醇為色譜級外，其他均為分析純。

2.2 配合物的合成

將文獻(xiàn)[1]方法適當(dāng)改進(jìn)，并適當(dāng)改進(jìn)；將1 mmol兒茶素溶解在30 mL50%乙醇-水溶液，然后將20 mL溶解了1 mmol醋酸鉛的乙醇-水溶液滴入上述兒茶素溶液中，不斷攪拌，加入完成后用氫氧化鈉(1 mol/L)將混合溶液的pH調(diào)整為6.0，混合溶液在水浴中(80 ℃)加熱60 min，使其產(chǎn)生沉淀，靜置后離心，沉淀用少量的乙醇及水分別洗滌數(shù)次，將沉淀物于40 ℃真空干燥20 h。最后對配合物進(jìn)行稱重并計(jì)算產(chǎn)率。

2.3 清除DPPH自由基實(shí)驗(yàn)

兒茶素鉛(II)配合物溶液的配制：分別準(zhǔn)確稱取4.0 mg兒茶素鉛(II)配合物，用乙醇溶解后，定溶于100 mL的容量瓶中，得濃度為40 mg/L的兒茶素乙醇溶液，再將其配制成40、30、20、10、5、2.5 mg/L系列濃度的溶液。

兒茶素溶液的配制：分別準(zhǔn)確稱取4.0 mg兒茶素標(biāo)準(zhǔn)品，用乙醇溶解后，定溶于100 mL的容量瓶中，得濃度為40 mg/L的兒茶素乙醇溶液，再將其配制成40、30、20、10、5、2.5 mg/L系列濃度的溶液。

DPPH溶液的配制：準(zhǔn)確稱取1,1-二苯基-2-苦基肼(DPPH)0.788 6 g，用乙醇溶解，并定容在100 mL容量瓶中，搖勻得濃度為0.02 mol/L 的DPPH儲備液，冷藏備用。

參照前人的測定方法[1-2]并適當(dāng)改進(jìn)，準(zhǔn)確吸取濃度為0.02 mol/L DPPH乙醇溶液2 mL置于試管中，再取對不同濃度的照品溶液、乙醇(空白溶劑)和不同濃度的樣品溶液 2 mL，并迅速混勻，于37 ℃避光反應(yīng) 30 min，在波長517 nm處測定各溶液中吸光度，按下列公式計(jì)算清除率。

清除率：

式中：Ai為2 mL 樣品溶液(兒茶素鉛(II)配合物溶液或兒茶素溶液)與2 mL DPPH溶液混勻后的吸光度值；Aj為2 mL樣品溶液與2 mL 乙醇溶液混勻后的吸光度值；A0為2 mL 乙醇溶液與2 mL DPPH 溶液混勻后的吸光度值。

2.4 自由基半數(shù)清除率(EC50)的計(jì)算

參照前人的測定方法[1-2]，并適當(dāng)改進(jìn)；以樣品的濃度對自由基清除率作圖并進(jìn)行非線性擬合，并計(jì)算清除率為50%時(shí)兒茶素的濃度為EC50。

3 結(jié)果與討論

兒茶素(Cc, C15H14O6，如圖1所示)。結(jié)構(gòu)顯示：活性官能團(tuán)有A、B和C環(huán)上的羥基，A和C兩個(gè)苯環(huán)。通過前人研究表明[3]其抗氧化活性的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是B環(huán)上的鄰位羥基，A環(huán)上的間位羥基以及C環(huán)上的羥基。兒茶素與金屬離子的絡(luò)合作用研究顯示B環(huán)鄰苯二酚基團(tuán)可將游離金屬離子絡(luò)合。通過兒茶素B環(huán)上的鄰位羥基與金屬離子的配位螯合作用，我們合成了兒茶素-Pb(II)配合物(合成反應(yīng)式如圖2所示)。產(chǎn)率為75.6%。同時(shí)還研究了兒茶素-Pb(II)配合物的抗氧化活性。

圖1 兒茶素的結(jié)構(gòu)圖

圖2 兒茶素-鉛(II)配合物的合成反應(yīng)式

DPPH是一種能穩(wěn)定存在于有機(jī)溶劑中的單一電子自由基，即能接受一個(gè)電子或者氫離子，它的無水乙醇溶液呈紫色，在517 nm處有最大吸收，吸光度與DPPH的濃度成線性關(guān)系。當(dāng)自由基清除劑存在時(shí)，DPPH的單電子被捕捉而使其顏色變淺，在517 nm波長處的吸光度變小，其變化程度與自由基清除程度呈線性關(guān)系，即自由基清除劑的清除能力越強(qiáng)，吸光度越小。從而以評價(jià)試驗(yàn)樣品的抗氧化能力。此抗氧化能力用抑制率來表示，抑制率越大，抗氧化性越強(qiáng)。因此該法常被用來評價(jià)樣品的抗氧化能力[4]。

如圖3所示，兒茶素和兒茶素鉛(II)配合物都隨著濃度的增大，對DPPH自由基的清除率也增大，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，兒茶素和兒茶素鉛(II)配合物的EC50分別是11.52和8.72 mg·L-1，很明顯兒茶素與鉛離子形成配合物后，其對DPPH自由基的清除能力有所下降。這可能是形成配合物后，分子中的活性基團(tuán)(鄰二酚結(jié)構(gòu)的羥基)與鉛離子配位，使其接受質(zhì)子的能力降低引起的[5]。

圖3 兒茶素及其鉛(II)配合物對DPPH自由基的清除作用

4 結(jié)語

通過兒茶素與鉛(II)的反應(yīng)合成了兒茶素鉛(II)配合物，產(chǎn)率為75.6%。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該配合物不僅可在水和有機(jī)溶劑中溶解，而且在相對較高的溫度下也不易分解。研究表明：兒茶素通過兒茶素分子中B環(huán)上兩個(gè)羥基的螯合位點(diǎn)與Pb(II)發(fā)生反應(yīng)。

綜上所述，兒茶素具有多方面的生理和藥理活性，主要存在于多種茶葉中，可以推斷富含兒茶素的飲品可以作為人體的預(yù)防保健產(chǎn)品，可以驅(qū)除部分鉛，從而減少鉛中毒。在日常生活中多飲茶，一方面可以清除體內(nèi)的過量的自由基，保護(hù)機(jī)體免受自由基的攻擊，減少自由基氧化損傷帶來的潛在疾病；另一方面茶葉中的兒茶素可以與機(jī)體內(nèi)的鉛等重金屬離子形成配合物，通過代謝排出體外，減少重金屬離子對人體的損傷。