天然活性物质在离子液体中的溶解特性研究

发布时间：2018-07-10 06:37

  本文选题：天然活性物质 + 离子液体　； 参考：《浙江大学》2017年博士论文

【摘要】：溶解度是化工过程中的基础热力学性质。但许多天然活性物质分子量较大、结构复杂,常同时具有极性的亲水基团和疏水的碳骨架片段,导致溶解度低。这不仅限制了天然活性物质的生物利用度,而且为分离纯化过程溶剂的选择带来了很大的困难。本文研究了一系列典型天然活性物质在离子液体中的溶解特性,较为系统地探讨了离子液体与天然活性物质的相互作用规律和分子组装机理,构建了具有高溶解能力的新型离子液体溶剂体系。利用长链羧酸离子液体氢键碱性强、亲脂性好的特点,合成了一系列不同烷基链长度的羧酸室温离子液体(Long-chain carboxylate ionic liquids,LCC-ILs),用于溶解难溶性药物活性分子。研究了 LCC-ILs的纳米尺度的聚集结构,测定.了以胆固醇为代表的7种不同类型的药物和天然活性分子在LCC-ILs中的溶解度,探讨了LCC-ILs与活性分子的相互作用和微观组装结构,提出了基于纳米结构离子液体的自组装诱导的增溶策略。研究表明,胆固醇等活性分子在溶于LCC-ILs后通过氢键-范德华自组装形成了介观有序的液晶结构,这一独特的溶解机理带来极高的溶解度。50 ℃下,胆固醇在四丁基膦软脂酸盐离子液体([P4444][C15H31COO])中的溶解度高达0.91 mol·mol~(-1),是传统有机溶剂、胶束、微乳液和常规离子液体的5～8000倍;固醇类(氢化可的松和维生素D3)、甾醇类(豆甾醇)、芳基脂肪酸类(萘普生和吲哚美辛)等其他典型难溶药物分子在[P4444][C15H31COO]中也具有文献报道最高的溶解度,显示该溶解策略具有较好的普适性。进一步将支链化的烷基脂肪酸引入离子液体,合成了一系列不同阴离子碳数的季膦型支链羧酸离子液体(Branched-chain carboxylate ionic liquids,BCC-ILs),提高羧酸离子液体的氢键碱性和亲脂性。系统表征了 BCC-ILs的熔点/玻璃化温度、热稳定性、粘度、氢键碱性β和极性π*等物化性质,研究了胆固醇在其中的溶解度,探讨了支链化对溶解度和自组装行为的影响。结果表明BCC-ILs具有增强的氢键碱性(β=1.49～1.66,30 ℃)和较低的π*值(0.75～0.95),说明BCC-ILs具有更好的亲脂性。BCC-ILs在25 ℃下的粘度范围是300～505 mPa·s;热分解温度高于196 ℃;液态范围在-40～210℃之间。研究表明,BCC-ILs对胆固醇的溶解能力优于LCC-ILs。利用LCC-ILs亲脂性好但与水互溶的两亲性质,构建了水/LCC-IL两元溶剂体系。研究了 α-生育酚等若干代表性疏水性天然活性物质在LCC-ILs水溶液中的溶解特性和微观聚集结构,并考察了该水溶液的生育酚的萃取能力。研究表明,LCC-ILs的加入显著增强了水溶液对疏水活性物质的溶解度,35 ℃C时,α-生育酚、紫苏醇、芦丁和银杏内酯在70wt%的四丁基膦月桂酸盐离子液体([P4444][C11H23COO])水溶液中的的溶解度高达到1.46、0.71、0.39和0.43 g·g~(-1),均为相同条件下已知文献报道的水溶液中的最高溶解度;研究表明溶解有α-生育酚的水/LCC-IL体系形成了稳定的纳米胶束,提高α-生育酚的溶解度。在相同条件下,[P4444][C11H23COO]水溶液的萃取大豆粉中生育酚的萃取量是其他常规溶剂体系的2～12倍。从降低离子液体体系粘度改善其动力学性能,但维持其热力学性质(溶解度)的目的出发,构建了分子溶剂/LCC-IL二元溶剂体系,系统考察了分子溶剂种类(DMSO、甲醇、乙酸乙酯和正庚烷)和浓度对LCC-ILs体系溶解度和自组装行为的影响。研究发现,LCC-ILs与分子溶剂存在很强的协同作用,分子溶剂的引入显著增强了离子液体体系的自组装能力和溶解度,25 ℃时,胆固醇在40wt%的正庚烷/[P4444][C15H31COO]溶液中的溶解度高达0.84 g·g~(-1),是纯的分子溶剂的6～980倍,是纯离子液体的1～7倍。此外,该二元体系还具有粘度低(24.9mPa·s,25℃)和动力学性质好的特点。由于其对天然活性物质和药物分子极高的溶解能力,LCC-ILs、BCC-ILs及其混合物可作为新型介质用于天然产物的分离纯化、药物的溶解与输送、催化和合成等领域。
[Abstract]:In this paper , a series of ionic liquids ( LCC - ILs ) with different alkyl chain lengths were prepared by self - assembly of ionic liquids ( LCC - ILs ) . The solubility of LCCs - ILs in the aqueous solution of LCC - ILs has been studied . The results show that the solubility of the water solution of LCC - ILs is up to 1.46 , 0.71 , 0.39 and 0.43 g 路 g ~ ( -1 ) . The results show that the solubility of 伪 - tocopherol , perilla alcohol , rutin and ginkgo lactone in aqueous solution of 70 % by weight of tetrabutylphosphine laurate ionic liquid is up to 0.84 g 路 g ~ ( -1 ) .
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O645.12
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本文编号：2112457