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编号:11176676
丹参酮ⅡA在碳糊电极上的伏安行为及其测定
http://www.100md.com 《分析化学》 2006年第9期
     摘要 研究了丹参酮ⅡA(TS)在碳糊电极(CPE)上的伏安行为,结果表明:在0.2 mol/L BR(pH 2.4)的乙醇/水(40∶60, V/V)中,TS的羰基发生单电子、单质子的氧化还原反应,该反应是一个有吸附特征的可逆过程;还原产物半醌自由基能稳定存在,这可能是由于CPE中疏水有机相阻止了该自由基的岐化反应。还原峰和氧化峰的峰电位分别为-0.31和-0.24 V (vs,SCE),二阶导数氧化峰峰电流与TS浓度在1.2×10-8 ~82×10-7mol/L范围内呈线性关系;检出限为4.1×10-9mol/L。本方法可用于复方丹参片中丹参酮总含量的测定。

    关键词 丹参酮ⅡA,半醌自由基,碳糊电极

     1 引言

    丹参酮ⅡA(tanshinone ⅡA ,TS)和隐丹参酮是丹参(salvia miltiorrhiza bunge)的有效成分,属二萜醌类化合物, 有扩张冠状动脉,增加心肌血流量等多种药理活性。现已报道的TS测定方法主要有高效液相色谱法[1~4] 、固相萃取高效液相色谱法[5]、液相色谱电喷雾质谱法[6]、薄层色谱法[7] 和超临界流体萃取毛细管气相色谱法[8]等。吴晓苹等[9]研究了隐丹参酮在玻碳电极上的电化学行为,结果表明,隐丹参酮发生的是两电子、两质子的准可逆电化学反应。碳糊电极具有电位范围宽,制备方便,价格低廉等特点,在伏安法中得到了广泛应用[10]。由于碳糊电极中有机相的存在,有机分析物可能在该电极上富集并表现出不同的电化学行为。本实验研究了TS在碳糊电极上的电化学行为。在选定的最佳条件下,TS产生一对可逆的氧化还原峰,可用于分析目的。

     2 实验部分

    2.1 仪器与试剂

    JP303型极谱分析仪(成都仪器厂);CHI660型电化学工作站(CHI仪器公司,美国),CHI660软件包在Windows2000环境下控制工作站运行;自制碳糊电极为工作电极,饱和甘汞电极为参比电极,铂丝为对电极。

    3.4×10-3 mol/L TS标准储备液:准确称取TS对照品(中国药品生物制品检定所)0.1000 g, 用95%乙醇溶解并定容至100 mL棕色容量瓶中,冰箱4℃保存;其它标准工作溶液由该储备液用95%乙醇和水稀释而成(乙醇和水体积比为40∶60);复方丹参片(市售);1.0 mol/L BR缓冲液按常规方法配制;碳粉(化学纯,北京化学试剂公司);硅油(色谱纯,成都市科龙化工试剂厂);其余所用试剂均为分析纯,实验用水均为二次蒸馏水。所有实验均在室温下操作。

    2.2 碳糊电极的制备与活化

    将碳粉和硅油(5∶2, w/w)在研钵中混合均匀后,装入塑料管(3 mm i.d.)中,压紧,用铜导线引出,将电极表面在称量纸上磨平抛光[11]。将碳糊电极在0.2 mol/L BR(pH 2.4)乙醇/水(40∶60,V/V)底液中在0.0~1.0和0.0~-1.0 V范围内分别以0.1 V/s扫速多次循环扫描至基线稳定。然后在1.1 V预氧化2 min,在-1.0 V预还原2 min。需要更新电极表面时,将碳糊挤出2~3 mm,抛光活化后即可使用。

    2.3 实验方法

    移取适量TS标准工作溶液于10 mL容量瓶中,加入 2 mL 1.0 mol/L BR (pH 2.4) 缓冲液,补充95%乙醇使其最终含量为40%(V/V),用水稀释至刻度,摇匀,转入伏安池中,在CHI660型电化学工作站上,以02 V/s在0.0~-0.60 V范围内循环扫描,记录循环伏安曲线;在JP303型极谱分析仪上,以02V/s在-0.40~0.0 V范围内作阳极化线性扫描,记录-0.24 V处的二阶导数氧化峰峰电流。用TS氧化峰二阶导数峰峰电流i″p对TS浓度作图得校准曲线。每次测量完毕,将CPE 置于0.1 mol/L HCL溶液中,在1.0~0.0 V范围内阴极化线性扫描至该电极在底液中基线稳定,再用清水冲洗,以除去电极表面的分析物残留并活化电极。

    2.4 试样制备及分析手续

    称取10粒复方丹参片,研细,求得每片平均质量为0.3013 g。准确称取质量相当于一粒复方丹参片的粉末样,加95%乙醇溶解并定容至50 mL棕色容量瓶中,备用。溶液放置12 h至澄清后,取清液按上述方法进行测定,用标准曲线法求出复方丹参片中丹参酮总含量。

     3 结果与讨论

    3.1 丹参酮ⅡA电化学行为

    图1为丹参酮ⅡA在0.2 mol/L BR(pH 2.4)乙醇/水(40∶60, V/V)底液中的循环伏安曲线。于0.0~-0.60 V范围内作阴极化线性电位扫描,在-0.306 V出现一阴极峰。反扫时,在-0.238 V出现一阳极峰。阳极峰与阴极峰两峰电位差ΔEp=68 mV, 阳极峰与阴极峰两峰电流比ipa /ipc=1.2。当扫速v由0.1 V/s增加至0.5 V/s时,氧化峰、还原峰峰电流均与扫速v的一次方成正比(图2);同时,氧化峰峰电位正移,还原峰峰电位负移,峰电位均与lg v成正比(图3)。说明TS电极反应是有吸附特征的可逆过程。

    图1 循环伏安图(略)

    Fig.1 Cyclic voltammogram of BR buffer (a) and tanshinone (TS) (b)

    a. 0.2 mol/L BR (pH 2.4)ethanol/water (40∶60, V/V) medium; b. a+ 4.8×10-6 mol/L TS . The initial potential 0.0 V, the potential of reverse -0.6 V, scan rate v: 0.2 V/s.

    图2 还原峰(1)和氧化峰(2)峰电流与扫速的关系(略)

    Fig.2 The relationship of reduction (1) and oxidation (2) peak current with scan rate in 6.8×10-6 mol/L TS+BR (pH 2.4) ethanol/water (40∶60, V/V) medium

    图3 还原峰 (1)和氧化峰(2)峰电位与lg v的关系(略)

    Fig.3 The relationship of reduction (1) and oxidation (2) peak potential with logarithm of scan rate

    其它条件同图2(the conditions as in Fig.2)。

    由实验纪录的方波伏安曲线上测得TS氧化峰半峰宽84 mV,还原峰半峰宽108 mV,依据可逆体系理论半峰宽ω1/2 =90.4/n,求得氧化峰电子转移数n=0.93,还原峰电子转移数n=1.2。由上述单扫描伏安法可知,阳极峰与阴极峰两峰电位差ΔEp=68 mV, 求得n=0.87。另外,在pH值2.09~5.02 范围内,TS氧化峰电位Ep与pH的关系为-Ep/V=0.12+0.049 pH (r=0.9962, n=7)。由此推知TS电极反应是单电子、单质子过程。

    TS(见图1)为9,10菲醌的衍生物,邻位羰基是其主要活性基团[12],它应有与母体9,10菲醌相似的电化学性质。研究表明,9,10菲醌分子中邻位羰基经两电子、两质子加成反应生成菲氢醌,中间产物为半醌自由基[13~15]。脉冲辐解技术在水溶液中研究9,10菲醌还原性质的结果还表明,9,10菲醌经单电子还原生成半醌自由基,该半醌自由基能发生岐化反应[15]。在水溶液中,隐丹参酮在玻碳电极上发生两电子、两质子参与的准可逆反应,只观察到一个还原峰[9],这可能是由于水及质子的存在加速了半醌自由基的岐化反应[15]。在本实验条件下,TS通过单电子、单质子反应生成半醌自由基,由于CPE中有机物硅油的存在,有机相使反应生成的半醌自由基能够稳定存在,这与有机介质中9,10菲醌的电化学行为相似[14]。

    图4 pH值对峰电流的影响(略)

    Fig.4 Effect of pH values on peak current in 68×10-6 mol/L TSethanol/water (40∶60, V/V) medium

    v=0.2 V/s.

    3.2 实验条件的优化

    碳糊电极有较大的背景电流,而导数技术能有效地抑制背景电流并具有较好的分辨率,同时,氧化峰比还原峰灵敏,峰形好。因此,实验选用二阶导数技术记录TS氧化峰峰电流,并以此进行定量测定。

    TS在BR缓冲液中出现的一对氧化还原峰峰形最好,灵敏度最高。当BR缓冲液pH值在2.1~2.6范围内,峰电流最大,且基本保持稳定不变;当pH值在2.6~5.0范围内,峰电流随pH值的增加而减小(图4)。本实验选用pH 2.4±0.1 BR缓冲液作支持电解质。

    TS不溶于水易溶于乙醇,实验用乙醇作溶剂。乙醇含量(V/V)对TS氧化峰峰电流影响的实验结果表明(图5),当乙醇含量小于35%时,峰电流随乙醇含量的增加而增大; 当乙醇含量在35%~45%范围内,峰电流达到最大值并基本保持不变;当乙醇含量大于45%时,峰电流开始降低。实验控制乙醇在支持电解质中含量为40%。

    图5 乙醇含量(V)对氧化峰峰电流的影响(略)

    Fig.5 Effect of ethanol content (V) on oxidation peak current

    v=0.2 V/s, 其它条件同图2(other conditions as in Fig. 2)。

    随着扫速的增加,峰电流增大,峰形变差。为兼顾峰形和分析灵敏度,本实验选用扫速0.2 V/s。

    3.3 线性范围和检出限

    在选定的实验条件下,TS二阶导数氧化峰峰电流i″p与其浓度在1.2×10-8~8.2×10-7mol/L范围内呈线性关系,线性回归方程为:i″p (nAs-2)=3.12+0.28C (nmol/L) (r=0.9936, n=7),检出限(3 σ/s)为4.1×10-9 mol/L。

    为验证该方法的重复性,选取标准曲线范围内不同浓度TS溶液:2.0×10-8、4.0×10-8、6.0×10-8、1.2×10-7、3.0×10-7 mol/L,并在一周内进行4次测量,标准曲线斜率分别为:0.289、0.268、0.276、0.285 nAs-2 L·nmol-1 ,截距为3.14、3.21、3.09、3.04,这些斜率和截距的相对标准偏差(RSD)分别为3.3%和23%。用同一支CPE对浓度分别为6.0×10-8和84×10-7mol/L TS溶液进行6次平行测定,其RSD分别为2.7%和3.4%。用6只相同表面积的CPE对浓度为7.2×10-8 mol/L TS溶液进行测定,其RSD为35%。以上参数说明本方法有较好的重复性。

    3.4 样品分析和回收率的测定

    由于复方丹参片中含有TS、丹参酮 A、隐丹参酮等丹参酮类物质,在实验条件下这些物质具有相似的伏安特征。因此,本方法测得的是样品中丹参酮的总含量。对同一份样品溶液进行5次平行测定,求得每片复方丹参片中丹参酮的总含量分别为0068、0.066、0.066、0.067、0.065%;相对标准偏差为3.7%。在相同浓度的样品溶液中加入不同浓度标准溶液做回收率实验,结果如表1所示。

    表1 回收率实验结果(略)

    Table 1 Results of recovery test

    a. 平均测得值±标准偏差(average found ±standard deviation); b. 平均回收率±相对标准偏差(average reocvery±retative standard deviation)。

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    本文系国家自然科学基金资助项目(No.20475043)

    (西北大学分析科学研究所,西安 710069), 百拇医药(田新娟 宋俊峰*)