宝鸡文理学院化学化工系毕业论文党娣pp.docx
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宝鸡文理学院化学化工系毕业论文党娣pp
宝鸡文理学院化学化工系毕业论文
题目:
白藜芦醇药用之热力学研究
学生姓名
党娣（200792024011）
指导教师
李宗孝（教授）
班级
2007级应用化学1班
专业
应用化学
学院
宝鸡文理学院
2011年5月30日
目录
摘要2
1.前言3
2.实验5
2.1试剂5
2.2仪器及条件5
3．结果与讨论5
3.1白藜芦醇在二甲基亚砜中的热力学溶解行为5
3.2白藜芦醇在二甲基亚砜中溶解过程的动力学7
3.3白藜芦醇在二甲基亚砜中的热力学计算11
4．小结11
参考文献13
谢辞14
白藜芦醇药用之热力学研究
党娣
（宝鸡文理学院化学化工系陕西宝鸡721007）
摘要：
在常压，298.15K条件下，用RD496-CK2000微量量热计测量白藜芦醇在二甲基亚砜中的溶解过程的溶解焓，得到白藜芦醇在二甲基亚砜中的微分溶解热和积分溶解热，从而建立热量与溶质的量之间的关系式，由动力学方程知其溶解过程为准一级反应，半衰期t1/2=50.88min，摩尔焓变△solH=7.143kJ·mol-1,摩尔吉布斯自由△solG=79906.5J·mol-1,摩尔熵变△solS=-244.049J·mol-1·K-1。
关键词：
热力学；动力学；溶解；白藜芦醇；二甲基亚砜；
ThermodynamicsofResveratroltoStudyinMedicinal
Dangdi
（DepartmentofChem.&Chem.Eng,BaojiUniversityofArts&Sciences,BaojiShanxi721007）
Abstract:
TheenthalpiesofdissolutionforresveratrolinDMSOweremeasuredusingaRD496-CK2000CalveMicrocalorimeterat298.15Kunderatmosphericpressure.DifferentialenthalpiesandmolarenthalpiesweredeterminedforresveratrolinDMSO,sothatwecansetuptheobservationsthatdescribetheheateffectofeachprocessandtheamountofthesubstance.Sowecanknowtheprocessofdissolutionispseudofirstorderreactiononthebasisofthedynamicsequation.Thetimeduringhalfoftheprocesst1/2=50.88min，themolarenthalpy△solH=7.143kJ·mol-1,themolargigsfreeenergy△solG=79906.5J·mol-1,themolarentropyis△solS=-244.049J·mol-1·K-1
Keywords:
Thermodynamics;Kinetics;Dissolution;Resveratrol;DMSO
1前言
白藜芦醇作为一种热门的植物提取化合物，其抗肿瘤活性、抗心血管疾病的作用已经备受关注，对其深入的研究，尤其是在抗心血管疾病、抗肿瘤方面将会有重要的临床意义。
白藜芦醇广泛存在于葡萄科（爬山虎属葡萄属）、百合科（黎芦属）、寥科（廖属大黄属）、豆科（落花生属）、伞形科（棱子芹属）、落草科（苔属）棕桐科（海枣属）、买麻滕科（买麻藤属）等多种植物中，在花生仁、桑堪、葡萄70多种植物中含有这种物质;并且在我国的传统中药虎杖、何首乌等植物中也发现了白黎芦醇的存在[1.2]。
白黎芦醇（Resveratrol，Res）是一种二苯乙烯类化合物,化学名为3，4，5－三羟基二苯乙烯（3，4，5－trihydroxystilbene），是葡萄属植物在外来病菌侵入紫外线照射等不利因素影响下，由植物产生的一种植物抗毒素，对植物起保护作用,具有顺式（Cis－）、反式（Trans－）两种结构，在自然界主要以反式结构存在，1940年首次从毛叶黎芦的根部获得，主要由蓼科植物虎杖的根茎提取[3]。
白藜芦醇首次发现以后并未引起人们的重视，直到20世纪90年代因为法国悖论的出现才被人们所关注:
法国居民对脂肪的摄取量与英国等国家相近，但冠心病的发病率却较低，经过调查人们发现这种现象是因为法国人经常饮用的红葡萄酒中含有白藜芦醇这种物质而造成的，近年来随着心血管疾病、癌症等恶性疾病的大量发生，严重的影响了人们的生活质量，研究显示，白黎芦醇可以预防和缓解多种疾病，其中就包括癌症、心血管疾病等。
白藜芦醇具有多种生物活性和药理作用，尤其是抗肿瘤和心血管作用方面人们已经进行了大量的研究，最近又有人对其减少脂肪合成等其他未曾被人注视的方面进行研究，随着研究的深入，白藜芦醇的其他药理功能将越来越多的被人们发现。
但现有的研究大多集中于分子水平，药效等还建立在体外动物实验方面，对于其临床应用前景、安全性、有效性的研究也较少，对白藜芦醇衍生物的药理药效的研究也不是很多，这些都可以作为以后研究的主要方向，另外白藜芦醇的生物技术工业化大生产也可以作为一个研究方向，以提高白藜芦醇的市场供应力。
由于白藜芦醇具有多种生物和药理活性，使其广泛应用于食品、医药、保健品、化妆品等领域。
白藜芦醇具有优良药理活性和保健功能，其市场需求很大且与日剧增，目前已有大部分国家和地区都开发了白藜芦醇及其制品。
美国已把白藜芦醇作为膳食补充剂，日本已将从植物提取的白藜芦醇作为食品添加剂，中国已将含白藜芦醇的植物提取物制成降脂美容的天然保健食品。
现代研究表明，白藜芦醇具有抗肿瘤、消炎、抗菌、抗氧化、抗自由基、保护肝脏、保护心血管和抗心肌缺血等功能。
因此，国内外学者对白藜芦醇在保健和医药方面的应用进行了大量研究，不断推出含有白藜芦醇这种新型有益成分的产品并申请了大量专利。
白黎芦醇的分子式为：
C14H12O3，相对分子质量228.25，易溶于乙酸乙酯、乙醇等极性溶剂，存在顺、反两种构型（见图1图2）。
白藜芦醇在自然界主要存在有四种形式：
除顺式、反式白藜芦醇外，还有与葡萄糖结合形成的顺式、反式白藜芦醇苷，植物中白藜芦醇通常以稳定的反式糖苷形式存在[4]。
反式白黎芦醇活性远大于顺式结构，在紫外线照射下会转换为顺式异构体，对光热敏感，完全避光时，可在乙醇中稳定数月，碱性环境中不稳定[5]。
白藜芦醇的制备既可以从多种植物中提取，也可以由化学合成，但化学合成带来的环境污染则不可忽视，基因工程和生物合成是比较理想的选择，但是目前在这方面的研究较少。
以葡萄皮和葡萄籽、虎杖等含量相对较高的植物为原料进行提取。
现在用来提取的方法主要有：
水提；有机溶剂提取；碱提酸沉；超声波萃取；超临界CO2萃取；酶解提取；微波辅助萃取；耦合提取[6]这些方法现在都面临着提取周期长，经济效益低等缺点，但是从植物提取的化合物使用安全性却大于化学合成。
白藜芦醇反式异构体的稳定性高于顺式，所以用化学合成的方法进行反式白藜芦醇的制备更易于直接提取。
目前主要的合成方法有：
（1）利用Perkin缩合反应合成白藜芦醇类似物及其衍生物，Das等[7]以3,5－二异丙氧基苯甲醛和对异丙氧基苯乙酸为原料合成了白藜芦醇及类似物质；
（2）利用wittig和wittig－Horner反应合成反式－二苯乙烯，2004年Hemandez－Romero等[8]报道的用苯甲酰基保护酚羟基进行wittig反应得到白藜芦醇；（3）利用Heck反应合成反式一二苯乙烯，卓广澜等[9]以价廉易得的3,5－二羟基苯甲酸为原料，通过甲基化，经肼化、氧化反应得到中间体3,5－二甲氧基苯甲醛，与对甲氧基苄基磷酸酯经wittig-Horner后再脱除甲基保护基五步反应从而得到白藜芦醇。
由文献[10]可知，热力学在中药四性、中药复方配伍、中药药效筛选和品质评价等方面都有重要应用。
因此，热力学数函数和动力学参数就成为评价药物质量以及药效的重要标准。
而传统的测定方法虽然有效，但测定程序复杂，加之实验对象的个体差异，也会对测定结果带来偏差。
因此，采用一种简单而可行的方法进行实验尤为重要。
白藜芦醇可溶于多种有机溶剂中，本次实验采用微热量热法[11]，只研究了在298.15K下白藜芦醇在二甲基亚砜中的溶解焓，经计算得出其溶解过程的动力学方程和热力学数据。
2实验
2.1试剂
白藜芦醇：
分析纯；二甲基亚砜：
分析纯。
2.2仪器及条件
RD496微量量热计（四川绵阳中物热分析有限公司）；CK2OOO测控仪（四川绵阳中物热分析有限公司）；AB135-S电子天平
3结果与讨论
3.1白藜芦醇在二甲基亚砜中的热力学溶解行为
298.15K下白藜芦醇在二甲基亚砜中的溶解为放热过程，用RD2000微量量热计平行测量五次，每次测量结果都非常接近，精密度也较好，用曲线描述如下图1，
使用RD2000微量量热计测量白藜芦醇在298.15K下于二甲基亚砜中的溶解过程中热量的变化。
其热量变化曲线如图1所示。
图1白藜芦醇在1.5ml二甲基亚砜中的溶解过程曲线
下表1描述不同质量的白藜芦醇在1.5ml二甲基亚砜中溶解所放出的热量。
表1白藜芦醇在1.5mL二甲基亚砜中的溶解焓
m/mg
104n/mol
Q/mJ
△H/kJ·mol-1
5.34
0.64
437.58
6.88
10.23
1.22
861.62
7.08
15.07
1.79
1318.90
7.35
20.39
2.43
1737.30
7.16
25.35
3.02
2186.50
7.25
平均
7.14
从上表中，可以看到随着白藜芦醇质量不断增加，其放出的热量也在增加，但摩尔焓变几乎保持不变，所以不同质量下计算的摩尔焓变的平均值可以认为是白藜芦醇在二甲基亚砜中无限稀释溶解的摩尔焓变。
对上表中的物质的量n和吸收的热量Q作图，得到下列图2
图2白藜芦醇的n与放热量Q的线性关系
图2直线方程为Q=731.94n-22.554,r=0.9997,r：
相关系数。
从上图2中可以看出物质的量n和热量Q之间的线性关系良好，为本次实验下一步的计算作了进一步的肯定。
根据以上分析可以确定白藜芦醇在二甲基亚砜中的摩尔焓变为7.143kJ·mol-1。
3.2白藜芦醇在二甲基亚砜中溶解过程的动力学
动力学方程描述的是白藜芦醇在二甲基亚砜中的溶解速率，根据动力学方程
（1）
（2）
（2）式代入
（1）式得
（3）
由文献资料[13]
带入（3）得
（4）
此方程中
：
反应物消耗掉的量；
：
动力学方程；t：
反应进行的时间；
：
每一时刻t的热量变化；
：
整个溶解过程的热量变化；k：
反应速率常数；n：
反应级数；
实验过程中我们得到的数据列在下表中。
表2白藜芦醇在1.5ml二甲基亚砜中的实验数据
m/mg
t（s）
dH/dt（mJ·s-1）
Ht（mJ）
Ht/Ho
H∞/KJ.mol-1
5.34
0
0.07
26.87
0.06
6.884
20
0.08
48.98
0.11
40
0.08
73.23
0.17
60
0.08
98.21
0.22
80
0.08
123.08
0.28
100
0.08
147.31
0.34
120
0.07
170.55
0.39
140
0.07
192.65
0.44
160
0.06
213.49
0.49
180
0.06
233.02
0.53
200
0.06
251.25
0.57
220
0.05
268.18
0.61
240
0.05
283.87
0.65
260
0.04
298.39
0.68
280
0.04
311.79
0.71
300
0.04
324.11
0.74
320
0.03
335.44
0.77
340
0.03
345.85
0.79
360
0.03
355.36
0.81
380
0.03
364.07
0.83
400
0.02
372.03
0.85
420
0.02
379.29
0.87
440
0.02
385.90
0.88
10.23
0
0.02
1.04
0.00
7.075
20
0.08
16.66
0.02
40
0.12
48.92
0.05
60
0.14
90.22
0.07
80
0.15
135.65
0.09
100
0.15
182.49
0.12
120
0.15
229.20
0.14
140
0.14
274.81
0.16
160
0.14
318.74
0.19
180
0.13
360.63
0.21
200
0.12
400.24
0.23
220
0.12
437.48
0.26
240
0.11
472.31
0.28
260
0.10
504.72
0.30
280
0.09
534.80
0.32
300
0.09
562.62
0.35
320
0.08
588.29
0.37
340
0.07
611.93
0.39
360
0.07
633.65
0.42
15.07
0
0.10
13.36
0.00
7.352
20
0.17
55.70
0.02
40
0.20
113.18
0.03
60
0.21
177.44
0.05
80
0.22
244.18
0.06
100
0.21
376.93
0.08
120
0.20
440.78
0.09
140
0.19
502.18
0.11
160
0.18
560.81
0.12
180
0.17
616.43
0.14
200
0.16
668.92
0.15
220
0.15
718.27
0.17
240
0.14
764.51
0.18
260
0.13
807.72
0.20
280
0.12
847.99
0.21
300
0.12
885.45
0.23
320
0.11
920.25
0.24
340
0.10
952.51
0.26
360
0.09
982.38
0.27
20.39
0
0.08
7.56
0.00
7.157
20
0.20
51.55
0.03
40
0.26
124.69
0.07
60
0.29
211.49
0.12
80
0.30
304.16
0.18
100
0.30
398.44
0.23
120
0.30
491.85
0.28
140
0.29
582.80
0.34
160
0.27
670.21
0.39
180
0.26
753.44
0.43
200
0.24
832.08
0.48
220
0.23
905.98
0.52
240
0.21
975.09
0.56
260
0.20
1039.46
0.60
280
0.18
1099.23
0.63
300
0.17
1154.56
0.66
320
0.16
1205.66
0.69
340
0.15
1252.79
0.72
360
0.13
1296.17
0.75
380
0.12
1336.04
0.77
25.35
0
0.24
69.48
0.03
7.246
20
0.31
155.61
0.07
40
0.34
257.69
0.12
60
0.36
367.52
0.17
80
0.36
480.12
0.22
100
0.36
592.27
0.27
120
0.35
701.89
0.32
140
0.33
807.69
0.37
160
0.32
908.80
0.42
180
0.30
1004.68
0.46
200
0.28
1095.04
0.50
220
0.26
1179.83
0.54
240
0.25
1259.10
0.58
260
0.23
1333.00
0.61
280
0.21
1401.69
0.64
300
0.20
1465.48
0.67
320
0.18
1542.57
0.71
340
0.17
1579.18
0.72
360
0.16
1629.63
0.75
380
0.14
1676.24
0.77
对以上不同质量白藜芦醇得到的反应级数n和常数lnk列于下表3
表3298.15K下白藜芦醇在二甲基亚砜中溶解的反应级数n和lnk
m/mg
n
Lnk/s-1
r
R2
5.34
0.72
-8.41
0.9986
0.9972
10.23
0.97
-8.25
0.9984
0.9969
15.07
0.85
-8.48
0.9984
0.9968
20.39
0.81
-8.42
0.9986
0.9972
25.35
0.88
-8.39
0.9990
0.9980
Average
0.85
-8.39
由以上计算可以得到298.15K下白藜芦醇在二甲基亚砜中的溶解过程的反应级数n=0.846，速率常数K=10-3.64
其动力学方程为
由此方程可以近似认为此溶解过程为准一级反应，一级反应的半衰
（5）
则此溶解过程的半衰期
=50.88min。
动力学方程
（6）
其中
，
，
，
，T=298.15K，则有得△SolS=-290.72J·mol-1K-1。
3.3白藜芦醇在二甲基亚砜中的热力学计算
在等温条件下有热力学公式：
（7）
本次试验在CK2000微量量热计里进行，控温在298.15K下，是等温等压等容的环境，所以符合此公式的计算条件。
在上边的动力学计算中得到
，△solS=-290.72J·mol-1K-1，量热环境T=298.15K，由此计算的△solG=93821.7J·mol-1。
根据实验所得数据，在origin7.5软件中拟合曲线可以得到热力学公式：
（8）
（9）
（10）
其中，A=-4.39×10-12，B=0.2503，C=-0.49939。
由此可以得到不同质量的白藜芦醇在二甲基亚砜中溶解时的偏摩尔焓和表观摩尔焓，如表4所示。
表4不同质量的白藜芦醇在二甲基亚砜中溶解时的△dissHm、△dissHm（app）、△dissHm（partial）
b/mol·kg-1
×10-5
△dissHm/J·mol-1
×10-8
△dissHm（app）/J·mol-1
×10-8
△dissHm（partial）/J·mol-1
×10-6
3.87
2.34
2.34
4.87
7.41
4.48
4.48
9.34
10.90
6.60
6.60
13.80
14.80
8.93
8.93
18.60
18.40
11.10
11.10
23.10
4小结
（1）由于白藜芦醇对热敏感，容易发生异构变形。
本次试验可以为白藜芦醇在二甲基亚砜的溶解过程热量的控制提供参考，便于控制温度，更丰富了物质溶解热的数据。
（2）实验开始时对白藜芦醇在二甲基亚砜中的溶解度做定性实验，得知50mg以内白藜芦醇在1.5ml的二甲基亚砜中的溶解度良好，故选择以5mg作为一个梯度从5mg到25mg进行五组实验测定，所测数据质量对所放热量作图，线性关系良好，但是质量浓度对所放热量作图时线性度较差，可能是偏离拉乌尔定理引起的。
（3）在常压及298.15K的条件下，用RD496-2000微热量热仪来测量白藜芦醇在二甲基亚砜中的摩尔溶解焓，由实验结果可得出，白藜芦醇浓度的变化对于所测焓值影响不大，故而可以用△solHm的平均值来表示白藜芦醇分子的摩尔溶解焓，其值为7.143kJ·mol-1。
（4）白藜芦醇在二甲基亚砜中溶解的动力学方程为：
它的溶解反应为准一级反应，其速率常数k=2.27×10-4s-1，半衰期为t1/2=50.88min。
（5）白藜芦醇在二甲基亚砜中的溶解为一个放热反应，其热力学函数值分别为△solSm=-290.72J·mol-1·K-1，△solHm=7.143kJ·mol-1。
显然，白藜芦醇在二甲基亚砜中完全溶解后的有序性更强，溶液稳定。
（6）试验结果显示，利用微热量热法可以为获取药物
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