飼料級金霉素新品的制備

伍 濤楊 旭郭紅偉李書至*

（1重慶市畜牧科學(xué)院，重慶 402460；2重慶大學(xué)，重慶 400044；3駐馬店華中正大有限公司，河南駐馬店 463000）

飼料級金霉素新品的制備

伍 濤1楊 旭2郭紅偉3李書至3*

（1重慶市畜牧科學(xué)院，重慶 402460；2重慶大學(xué)，重慶 400044；3駐馬店華中正大有限公司，河南駐馬店 463000）

本文介紹了一種以金霉素為原料，在有機溶劑中合成金霉素鋅鹽、鎂鹽、銅鹽和鈷鹽4個金霉素金屬鹽的制備方法，并采用滴定、紫外-可見光譜、紅外光譜等分析法對制備的配合物進行了表征。以期通過合成這幾種金霉素金屬鹽，改善傳統(tǒng)飼料級金霉素在胃腸道的釋藥特征和吸收，促進和拓展新型飼料級金霉素的生產(chǎn)與銷售。

飼料級金霉素；新品；制備

在當前飼料級金霉素生產(chǎn)工藝中，金霉素是以金霉素鈣鹽的形式存在［1，2］，而金霉素作為四環(huán)素類藥物，在動物胃腸道內(nèi)會與鈣、鎂、鋁、鐵等不同的金屬離子形成絡(luò)合能力不同的螯合鹽而導(dǎo)致不同的吸收模式。本試驗設(shè)計了一條為金霉素配體引入更多具有藥學(xué)活性金屬元素的合成路線，制備了鋅鹽、鎂鹽、銅鹽和鈷鹽4個金霉素金屬鹽，擬考察不同金屬離子對金霉素釋藥特征的影響。

1 制備方法

1.1 試劑與儀器

鹽酸金霉素（含量92%，購自駐馬店華中正大有限公司）；六水合氯化鎂、五水合硫酸銅、七水合硫酸鋅、六水合氯化鈷（含量＞99.5%，購自重慶川東化工集團公司）；金霉素等對照品（購自中國藥品生物制品檢定所）。其他試劑均為分析純試劑。

紫外可見光譜儀（購自日本島津公司，型號：UV 2450）；紅外光譜儀（購自北京第二光學(xué)儀器廠，型號：WQF-510A）；液相色譜儀（美國waters 515型液相色譜儀）。

1.2 制備工藝流程

取鹽酸金霉素4.5 g，在低溫條件下，加入甲醇水溶液攪拌溶解，抽濾，去除金霉素甲醇溶液中的不溶性雜質(zhì)，繼續(xù)低溫攪拌溶解，用NH3·H2O∶CH3OH（V∶V =1∶1）體系調(diào)節(jié)反應(yīng)pH值于適宜范圍，反應(yīng)20分鐘。然后向反應(yīng)體系中加入1當量的M2+金屬離子的甲醇水溶液（M代表Zn、Mg、Cu和Co其中之一），攪拌反應(yīng)20分鐘。最后將溶液的pH值回調(diào)，反應(yīng)30分鐘，至溶液變渾濁，有沉淀生成。常壓過濾，固體經(jīng)水洗、甲醇洗后真空干燥48小時得到飼料級金霉素新品。制備的金霉素鋅鹽、鎂鹽、銅鹽和鈷鹽的收率分別為88.31%、96.28%、66.87%和90.51%。

2 表征試驗

2.1 配位比

產(chǎn)物中配體的含量采用高效液相色譜測定，金屬元素含量采用EDTA滴定法測定。

2.1.1 色譜條件

色譜柱為C8柱（250×4.6 mm，5μm），流動相為高氯酸-二甲基亞砜-水（8∶525∶467，pH＜2.0），柱溫45℃，檢測波長280 nm，進樣量20μL［3］。

2.1.2 溶液的制備

精密稱取適量鹽酸金霉素和差向金霉素等對照品及樣品，用0.01 mol/L鹽酸溶液溶解定量稀釋成每1 m L中分別含1mg的溶液。采用外標一點法進行金霉素含量的測定。然后稱取適量樣品于600℃馬弗爐中煅燒4小時，煅燒后的殘渣用于EDTA滴定分析，確定金屬含量。

2.1.3 檢測結(jié)果

檢測結(jié)果見圖1、表1和表2。

圖1 金霉素和雜質(zhì)色譜圖

表1 液相含量的測定結(jié)果 （折合干物質(zhì)） （%）

表2 金霉素鹽的離子滴定結(jié)果

2.1.4 結(jié)果分析

試驗結(jié)果表明在摩爾比1∶1（M∶L）的條件下，根據(jù)元素含量推測金霉素與鎂離子、鋅離子、鈷離子反應(yīng)得到的配合物的配合比為1∶1，而銅離子與金霉素反應(yīng)得到的配合物配合比為2∶1。

2.2 紫外-可見吸收光譜分析

2.2.1 試驗條件

用0.5%的二甲亞砜（DMSO）溶解鹽酸金霉素以及4種合成的金屬配合物，制成適宜濃度的溶液，調(diào)節(jié)測定波長為200～500 nm區(qū)間，測定紫外吸收光譜［4］。

2.2.2 試驗結(jié)果

配體與配合物的UV-Vis光譜數(shù)據(jù)見圖2，鹽酸金霉素和金霉素配合物的紫外吸收波長見表3。

圖2 配體與配合物的UV-Vis光譜圖

表3 鹽酸金霉素和金霉素配合物的紫外吸收波長對比表 （nm）

由圖2和表3可知，金霉素在275、368、228 nm處有3個最大吸收峰，其中368 nm、275 nm是最主要的兩個吸收峰；與不同金屬離子結(jié)合后，金霉素的紫外吸收峰發(fā)生了不同程度的紅移，其中以金霉素銅和金霉素鋅的程度較大，分別從368 nm紅移至382 nm和377 nm。而鈷鹽和鎂鹽在此處的最大吸收峰發(fā)生微小紅移，約3～4 nm。對于在275 nm處的最大紫外吸收，除了銅鹽發(fā)生了5 nm的紅移外，其他3種鹽均沒有明顯改變。這可能是由于金霉素與金屬離子形成配合物后，分子中電子的離域程度增大，加之金屬離子具有一定的吸電子能力，使得電子從基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)（n→π*或者π→π*）所需要能量減小，從而導(dǎo)致吸收峰發(fā)生了不同程度的紅移。金屬元素兼并d軌道，與電子供體配位后，可使兼并的d軌道分裂成不同的能級，吸收電磁波能量后，電子可由低能級的d軌道躍遷到高能級的d*軌道，在可見光區(qū)產(chǎn)生吸收譜帶。因此上述結(jié)果可以證明金霉素和金屬離子間發(fā)生了配位。

2.3 紅外光譜分析 （FT-IR）

2.3.1 試驗條件

采用KCl壓片法，在400～4 000 cm-1范圍內(nèi)對鹽酸金霉素以及4種金屬配合物進行紅外光譜掃描。

2.3.2 試驗結(jié)果

鹽酸金霉素和4個金霉素鹽的紅外光譜分析見表4。

由表4可知，金霉素酰胺基的1 671 cm-1處的峰移至1 640～1 650 cm-1，1 520 cm-1移至1 504 cm-1左右，而在1 250 cm-1和1 226 cm-1處的伸縮振動在配合物中變?yōu)榱藛畏? 210～1 220 cm-1之間，說明酰胺基參與了金霉素鹽的配位，而A環(huán)的C=O在1 604 cm-1處的伸縮振動沒有變化，說明C1位的C=O沒有參與反應(yīng)，而銅鹽C環(huán)C=O的位于1 578 cm-1吸收峰轉(zhuǎn)移至1 558 cm-1處的強峰，說明C環(huán)的C=O發(fā)生了配位。而金霉素鹽在560 cm-1處均發(fā)現(xiàn)了金屬M-O鍵的振動［5-7］，而此處峰在金霉素的紅外圖譜中未發(fā)現(xiàn)，進一步證明了金屬離子確實和金霉素發(fā)生了配位反應(yīng)。

3 金霉素新品的可能結(jié)合位點

由于金霉素分子結(jié)構(gòu)中存在著羥基、氧和氮等不同的給電子體，金霉素的這種性質(zhì)使它和不同的金屬離子產(chǎn)生不同的結(jié)合方式和能力，其配合物的組成和結(jié)構(gòu)取決于試驗條件和金屬離子性質(zhì)。金霉素結(jié)構(gòu)中含有三個易解離出質(zhì)子的官能團，一個是A環(huán)上的環(huán)戊二烯三羰基甲烷體系（C1-C3），另一個是酚二酮體系（C10-C12），還有一個是A環(huán)上的二甲胺基體系（C4），其pka分別為3.5、7.7和9.5［8］。由于金霉素結(jié)構(gòu)中含有羥基、羰基、氨基等含有氮氧的基團，因此溶液的pH值會影響金霉素與金屬離子的配位能力。通過紫外、紅外表征發(fā)現(xiàn)，金霉素確實與金屬離子發(fā)生了配位，且配位的位置應(yīng)該是環(huán)戊二烯三羰基甲烷體系（C1 C3）和酚二酮體系（C10-C12），通過金屬離子滴定法確定了金屬離子與金霉素的配位比例分別為1∶1和2∶1，這一點與相關(guān)文獻得出的結(jié)論一致［9，10］。

Mg2+最外層電子為 3s03p0，鈷最外層電子為3p63d7，與金霉素作用時，金霉素中的-OH、C=O中的孤對電子對轉(zhuǎn)移到Mg2+空軌道上，同時Mg2+的3s、3p亞層上以及Co2+的3d亞層的空軌道發(fā)生sp3雜化，形成了4個能量相等的雜化軌道，使原軌道形狀改變，進一步增強了鎂、鈷接受電子的能力，使其與金霉素分子形成牢固的配合物。

Zn2+最外層電子是3d104s0，Cu2+最外層電子分別3d94s0，配位時，3d亞層中的1個電子被激發(fā)到了4p軌道上，能量相近的1個3d、1個4s和2個4p軌道發(fā)生dsp2雜化，形成4個能量相等的空軌道，從而接受孤對電子，形成配合物。

因此，4種金霉素新品的可能結(jié)合位點見圖3～6。

4 小結(jié)

長期以來，飼料級金霉素憑借其安全、高效、低成本的優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用，市場需求量不斷擴大，根據(jù)內(nèi)蒙古飼料工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，2007年、2008年和2009年我國金霉素的消費量分別為2.47萬噸、2.99萬噸和3.45萬噸，增長了39.68%。預(yù)計在未來較長一段時間內(nèi)，金霉素仍是藥物飼料添加劑的主力產(chǎn)品之一。此外，人口數(shù)量的增加以及人們對肉禽蛋需求的增加將推動畜牧業(yè)進一步發(fā)展，從而也將帶動飼料級金霉素需求量的增加。本試驗制備的鋅鹽、鎂鹽、銅鹽和鈷鹽4個金霉素金屬鹽，以期通過改善金霉素在胃腸道的釋藥特征和吸收，進一步減少傳統(tǒng)飼料級金霉素的耐藥特征，促進和拓展新型飼料級金霉素的生產(chǎn)與銷售。

表4 鹽酸金霉素和4個金霉素鹽的紅外光譜分析對比表

圖3 金霉素鋅的可能結(jié)合位點

圖4 金霉素鎂的可能結(jié)合位點

圖5 銅配合物的可能結(jié)結(jié)合位點

圖6 鈷配合物的可能結(jié)合位點

［1］Chopra I，Roberts M.Tetracycline Antibiotics:Mode of Action，Applications，Molecular Biology，and EpidemiologyofBacterialResistance［J］.Microbiologyand MolecularBiology Reviews，2001，65（2）:232-60.

［2］Scholar E.Chlortetracycline A2-Enna，S.J ［M］.New York: The Comprehensive Pharmacology Reference.Elsevier，2007:1-5.

［3］中國獸藥典委員會.中華人民共和國獸藥典［M］.2010版.北京:中國農(nóng)業(yè)出版社，2010:207-208.

［4］Silva PP，Guerra W，Silveira JN，et al.Two New Ternary Complexes of Copper（II）with Tetracycline or Doxycycline and 1，10-Phenanthroline and Their Potential as Antitumoral:Cytotoxicity and DNA Cleavage［J］.Inorganic Chemistry，2011，50（14）:6414-6424.

［5］ChenWR，HuangCH.Adsorptionand transformationoftetracycline antibioticswithaluminum oxide［J］.Chemosphere，2010，79（8）:779-785.

［6］Guerra W，Azevedo EDA，Monteiro ARDS，et al.Synthesis，characterization，and antibacterial activity of three palladium（II）complexes of tetracyclines［J］.Journal of Inorganic Biochemistry，2005，99（12）:2348-2354.

［7］ GuerraW，Silva IR，Azevedo EA，et al.Three new complexes of platinum（II）with doxycycline，oxytetracycline and chlortetracycline and their antimicrobial activity［J］.Journal of the Brazilian Chemical Society，2006，17（8）:1627-1633.

［8］Jin L，Amaya-Mazo X，Apel ME，et al.Ca2+and Mg2+bind tetracycline with distinct stoichiometries and linked deprotonation［J］. Biophysical Chemistry，2007，128（2-3）:185-196.

［9］Carlotti B，Cesaretti A，Elisei F.Complexes of tetracyclineswith divalent metal cations investigated by stationary and femtosecondpulsed techniques［J］.Electronic supplementary information（ESI）available，2011，14（2）:823-34.

［10］文美瓊，高云濤，羅永剛，等.四環(huán)素-銅（Ⅱ）配合物與DNA相互作用的吸收光譜研究［J］.感光科學(xué)與光化學(xué)，2005，23（1）:71-78.

S816.7

B

1673-4645（2016）10-0068-04

2016-01-07

2014年重慶市農(nóng)發(fā)資金項目（14417）

伍濤（1982-），重慶榮昌人，碩士，助理研究員，研究方向為獸藥制劑，Tel：023-46791139*