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烟碱是烟叶中天然生物碱的主要化学成分,分子结构(图1a)是由两个氮杂环构成,吡咯环pKa=7.87,吡啶环pKa=3.15。吡啶环中的氮原子由于芳香化的影响,碱性很弱,与芳胺的碱性相近。吡咯烷环中的氮原子属于叔胺,由于此环没有芳香化,其碱性与脂肪族叔胺碱性相近,所以,烟碱易和酸进行化学反应。已有报道指出,烟碱在烟叶中主要以柠檬酸、苹果酸等有机酸盐的形式存在;烟碱与硅钨酸作用生成烟碱硅钨酸。这些结果说明,合成烟碱的有机酸盐,代替单体烟碱,用于制品配方,研发新型烟草制品的技术路线是可行的。而且结合态的烟碱不仅可以改善口感,而且影响烟碱的溶出行为,能持续提供生理满足感和口感。
最近,据《国际烟草》和烟业通讯网报道,美国帕克斯实验室推出一款新的智能电子烟,该电子烟是以“尼古丁盐”为核心原料,而非传统电子烟中游离态的烟碱。美国杜克大学JedE.Rose教授成功合成了烟碱丙酮酸盐,并进行了相关药代动力学方面的研究。同时,有关烟碱酒石酸盐,水杨酸和烟碱共晶体的相关研究也有报道。烟碱与有机酸成盐,使得烟碱以固态形式存在,相较于易挥发且易被氧化的烟碱单体,固体烟碱盐具有良好的储藏稳定性。
烟碱的不同存在形式(包括烟碱盐),对烟碱的释放以及跨膜渗透速率有不同的影响[7]。有研究表明,质子态的烟碱相较于中性游离态烟碱,由于分配系数以及扩散率更小,在口腔粘膜中的渗透速率小;烟碱的质子化可以减缓烟碱的透膜扩散,改善烟碱在体内的代谢行为。因此,利用固体有机酸固化液态烟碱,形成烟碱的固态盐形式,可以作为新的烟碱引入形式,应用于新型烟草制品的研发。
龙胆酸(gentisicacid),即2,5-二羟基苯甲酸(图1b),是一种多羟基酸,具有解热镇痛的功效[10],也用作医药中间体,易与碱性物质成盐。本文利用化学合成方法,制备烟碱龙胆酸盐,培养单晶体,解析其其结构。将制备的烟碱龙胆酸盐作为模型分子,利用药物透皮扩散技术,以离体猪口腔颊黏膜为载体,研究了不同酸碱度下烟碱龙胆酸盐的跨膜扩散行为,并和纯烟碱进行了对比,对其烟碱的释放规律进行了探究。本研究可为无烟制品配方设计、改进及应用提供实验和理论参考。
1 实验部分
1.1 试剂及仪器
1.1.1 试剂烟碱标准从由陕西港华生物科技有限公司购置,纯度99%(HPLC纯度);龙胆酸(纯度99%)由成都市科龙化工试剂厂购置;甲醇(色谱纯)由德国默克密理博试剂公司购置;其他所用试剂均为分析纯。水为高纯水,由MilliporeSynergy超纯水系统制备。
1.1.2 仪器X-射线单晶衍射仪:CCDX-caliburNova型,牛津衍射有限公司;高效液相色谱仪:Agilent1200series(美国安捷伦科技有限公司);pH计:上海精密科学仪器有限公司;METTLERTOLEDO分析天平:感量0.0001g,德国METTLERTOLEDO公司;13mm×0.45μm水相针式滤器:上海安谱科学仪器有限公司;HY-8调速振荡器:常州国华电器有限公司;KQ-700DE型数控超声波清洗器:昆山市超声仪器有限公司。Milli-Q50超纯水仪:美国MILLIPORE公司。
1.2 实验方法
1.2.1 烟碱龙胆酸盐的制备取0.95g龙胆酸于锥形瓶中,加入5mL乙醇使其完全溶解,再加入15mL的超纯水,搅拌至混合均匀。对锥形瓶进行遮光处理后,置于恒温搅拌器中,在充分搅拌下滴加1.01g烟碱,控制反应温度为35℃,30min滴加完毕。控制溶液pH在5.5~6.0之间搅拌至反应结束。过滤反应后所得溶液,将滤液置于常温避光处静置24h后,溶液转移至真空干燥箱。在温度35℃、真空度0.8MPa条件下进行真空干燥,一周后得到棕黄色粘稠液体。黄色粘稠液体在常温避光下进行晶体培养,数周后得到棕黄色透明针状晶体。
1.2.2 单晶结构测定选择尺寸大小合适的棒状晶体,利用CCDXcaliburE型X-射线单晶衍射仪(瑞士Bruker公司)进行X-射线单晶衍射测试。MoKα辐射,λ=0.71073,293K,θ扫描范围3.13-26.37°。Olex2-1.1(SHELX-97)软件包用于结构解析与精修。
1.2.3烟碱定量分析方法准确移取50μL烟碱标准品于5.0mL棕色容量瓶,用超纯水稀释,超声处理约2.0min后准确定量至5.0mL,制备成烟碱浓度为101mg/mL的储备液。配制烟碱系列浓度,检测波长设定为259nm,瑞典KromasilC18色谱柱(250×4.6mmi.d),绘制工作曲线。线性关系为:y=10786.1x-69.9,R2=0.9999。测定烟碱龙胆酸盐中烟碱含量测定时,准确称取所制备的烟碱龙胆酸盐5.08mg,于5.0mL带塞的棕色容量瓶中,滴加适量3次蒸馏水使其溶解。超声约10min后,用3次蒸馏水定容至刻度,摇匀得浓度分别为1.016mg/mL的烟碱龙胆酸盐样品溶液。分析前经0.45µm微孔滤膜过滤后,直接进样测定。
1.2.4 跨膜扩散实验样品制备人工模拟口腔唾液配方见表1,准确称取表1中各物质,溶于1L超纯水中,待溶解完全后即得模拟唾液储备液。分别取一定量模拟唾液储备液,用稀盐酸调节pH,调至pH=6.7和pH=5.5,得到pH分别为6.7和5.5的模拟唾液储备液。准确取烟碱200mg两份以及当量的烟碱龙胆酸盐(452mg)两份,分别用对应pH的模拟唾液储备液溶解,加入一定量稀盐酸使得最终定容后溶液pH为6.7和5.5,并用对应pH的储备液定容于100mL容量瓶,得到pH分别为6.7和5.5的2mg/mL烟碱储备液和烟碱龙胆酸盐储备液。准确取烟碱100mg两份以及当量的烟碱龙胆酸盐(226mg)两份,分别用对应pH的模拟唾液储备液溶解并定容于100mL容量瓶,并加入微量稀盐酸调节其pH至6.7和5.5,得到pH分别为6.7和5.5的1mg/mL烟碱储备液和烟碱龙胆酸盐储备液。
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