⎯⎯⎯ Tudományos Diákköri Dolgozat ⎯⎯⎯
OLÁH ESZTER
A növényvédelemben alkalmazható gyógynövény illóolajok főkomponenseinek ciklodextrin komplexei
Témavezetők: Dr. Orgoványi Judit és Dr. Fenyvesi Éva
⎯⎯⎯ Eötvös Loránd Tudományegyetem ⎯⎯⎯ ⎯⎯ Természettudományi Kar ⎯⎯ ⎯ Budapest, 2007 ⎯ 1
RÖVIDÍTÉSEK JEGYZÉKE CD = ciklodextrin α-CD = α-ciklodextrin β-CD / BCD = β-ciklodextrin γ-CD = γ-ciklodextrin RAMEB = véletlenszerűen (random) metilezett-β-ciklodextrin DIMEB = heptakisz-2,6-di-O-metil-β-ciklodextrin MA-RAMEB = monoamino- véletlenszerűen (random) metilezett-β-ciklodextrin MA-BCD = monoamino-β-ciklodextrin HPBCD = 2-hidroxi-propil-β-ciklodextrin SU-RAMEB = szukcinil- véletlenszerűen (random) metilezett-β-ciklodextrin SU-BCD = szukcinil-β-ciklodextrin TG = termogravimetria (Thermogravimetry) DTG = derivált termogravimetria (Differential Thermal Gravimetry) DTA = differenciális termikus analízis (Differential Thermal Analysis) XRPD = röntgen pordiffrakció (X-Ray Powder Diffraction) GC = gázkromatográfia (Gas Chromatography) HPLC = nagy hatékonyságú folyadékkromatográfia (High Performance Liquid Chromatography)
2
1. BEVEZETÉS A növényvédelemben ma a legelterjedtebb és leghatásosabb módszer a vegyszeres kezelés, amely ugyan a növény károsítóit nagymértékben elpusztítja vagy elriasztja, viszont a környezetünket is jelentősen megterheli. Emiatt munkám során arra törekedtem, hogy minél inkább környezetbarát, egészségre kevésbé ártalmas növényvédő szer formulációkat állítsak elő, és ezzel megvalósítsam a növényvédelem „szelíd” formáját. Egyik ilyen lehetőség a növényekből kivonható illóolajok, illetve illóolaj komponensek alkalmazása, melyek rovarriasztó, gombaölő és antibakteriális hatása már régóta ismeretes. Illékonyságuk, levegőre és hőre való érzékenységük miatt azonban a növényvédelemben való használhatóságuk korlátozott. A ciklodextrin-vendégmolekula zárványkomplexek képzésével szeretném elérni, hogy a rovarriasztó hatású gyógy- vagy gyomnövények illékony, instabil illóolajai elegendően stabil formába kerüljenek, hogy ezzel használhatóságukat a mindennapi életben lehetővé tegyem. Munkám során célul tűztem ki, hogy a kiválasztott illóolajok (levendulaolaj, citromfűolaj, kakukkfűolaj és borsmentaolaj) főbb komponensei (linalool, citrál, borneol, timol, mentol) és a különböző ciklodextrin származékok kölcsönhatását felmérjem. Ennek legegyszerűbb módja a hatóanyagok különböző ciklodextrinek (BCD, RAMEB, MA-RAMEB, SU-RAMEB, HPBCD) vizes oldatában való oldhatóság-változásának követése. Az oldhatósági izotermák alapján a hatóanyagokhoz leginkább illő ciklodextrin származékok kiválaszthatók, ezekkel zárványkomplexek
elkészítését
tervezem
különböző
komplexképzési
technikákkal
(szuszpenziós-, gyúrásos technikával, illetve közös oldatból). Célom volt továbbá, hogy az elkészített szilárd komplexeket minősítsem hatóanyag-tartalmuk, víztartalmuk, termikus stabilitásuk,
vízoldhatóságuk
alapján,
annak
érdekében,
növényvédelemben leginkább alkalmazható formulációt.
3
hogy
kiválaszthassam
a
2. IRODALMI RÉSZ 2.1. Növényvédelem ─ szelíd növényvédelem A növényvédő szer kémia tudományos, fejlesztési és gyártási hátterének fejlődése a század közepétől ugrásszerűen növekedő peszticid felhasználást tett lehetővé. Alkalmazásuk révén biztonságosabb
élelmiszertermelés,
növekvő
hozamok,
a
károsítók
biológiájának
figyelembevételével gyors, hatásos, hosszú időre garantált védekezés vált lehetővé. A növényvédő szerek és alkalmazásaik fejlesztése a mai napig folyik, jelenleg a világon összesen kb. 700 növényvédő szer hatóanyag van forgalomban [1]. A növényvédő szer (peszticid) fogalom összetett, ide sorolunk minden olyan anyagot, mely alkalmas a mezőgazdasági haszonnövények, termékek, termények károsodásának gátlására. Ilyen károsodást a legkülönbözőbb élőlények idézhetnek elő. A peszticidek csoportosítása azon alapszik, hogy milyen kórokozóra hatnak, így az 1. táblázatban látható típusokat különböztethetjük meg. [2] 1. táblázat A növényvédőszerek típusai
Növényvédőszer
Hatása
viricid
víruspusztító
baktericid
baktériumölő
fungicid
gombaölő
zoocid
állati kártevőt irtó
akaricid
atkaölő
rodenticid
rágcsálóirtó
inszekticid
rovarölő
herbicid
gyomirtó
A növényvédő szer hatóanyagokat ritkán használják tiszta formában, általában különböző segédanyagokkal együtt alkalmazzák a készítményeket. A növényvédő szer kereskedelmi néven kerül forgalomba, s ez egyben utal a peszticid megjelenési állapotára, formulációjára is. A név utáni L jelölés mindig a folyékony, a D poralakú, a G granulátum formát, az EC emulzióképző jelenlétét jelöli. [2]
4
A növényvédő szerek igen hatékony és széles körben, nagy- és kisüzemi kultúrákban egyaránt használatos anyagok. Így már kis koncentrációban is kifejthetik káros hatásukat, s jelenlétükre mind a felszíni, mind a felszín alatti vizekben számítani lehet. A toxikusság mértékének megítéléséhez figyelembe kell vegyük a forgalmazással együtt kötelezően előírt információkat, a munkaegészségügyi-, élelmiszer-egészségügyi várakozási időt, az 50% pusztulást előidéző dózist (LD50), a környezetvédelmi besorolást és a megengedhető szermaradék mennyiségét. Az évenként megjelenő „Növényvédő szerek, műtrágyák” c. kiadvány a hazánkban forgalmazott valamennyi peszticidre tartalmazza ezeket az adatokat. A növényvédő szerek vízminőségi megítélésénél a toxikusság mellett nagyon fontos azoknak a természetes lebomlással szembeni ellenálló képessége. Ez a bomlásnak ellenálló képesség (rezisztencia) azt jelenti, hogy az anyagok környezetidegenek, s a természetes környezetben hosszú ideig megmaradnak (perzisztencia). Ugyanis, minél hosszabb ideig áll ellent a természetes lebontási folyamatnak, annál valószínűbb, hogy bekerül a biológiai rendszerekbe, s így káros hatását az emberre is kifejtheti. A növényvédő szerek perzisztenciájának megítélésénél ezért fontos szempont a vegyületek lebomlásának és az arra ható faktoroknak az ismerete. A toxikusság és perzisztencia egy-egy növényvédő szer esetén egymástól eltérő is lehet. Általános igény ugyanis, hogy a vegyületek rövid életűek legyenek, vagyis a természetben gyorsan lebomoljanak, ugyanakkor rövid idő alatt kell kifejteni a növényvédő hatást, tehát végső soron a nagyobb toxikusságot. [2] Természetesen a modern mezőgazdasági termelésben a növényvédelem szükségessége nem kérdőjelezhető meg. Azonban a gyakorlatnak mindinkább a szelíd növényvédelem felé kell eltolódnia. Az alternatív védekezési eljárások között szerepel például a csalánlé ─ amely a levéltetvek és atkák távoltartására kiválóan alkalmas ─, az édeskömény, amelyből kivont illóolaj gombaölő és rovarriasztó hatású. A zsurló levét szintén gombabetegségek ellen használhatjuk. De mind közül a legismertebb a molyriasztó hatású levendula. [3] A Varroa destructor atka ma világszerte a legnagyobb gazdasági kárt okozó méhkártevő. Ellene a vegyszeres kezelés helyett alternatív védekezési eljárásokat is kidolgoztak. Irtására a méztől nem idegen természetes aroma-anyagokat, illóolajokat, illetve szerves savakat alkalmaztak. A párolgó növényi olajok közül a legjobb atkaölő hatásúnak a timol, a mentol és az eucaliptol mutatkozott. [4]
5
2.2. Illóolajok Az illóolaj a természetben különböző növényekben előforduló, azok illóolaj járataiban megtalálható, illetve a növények különböző részeiből (virág, levél, gyökér) kivonható, már kis mennyiségben is kellemes, jellegzetes illatú, könnyen illó folyadékok gyűjtőneve. Már a Biblia, illetve az ókori indiai, egyiptomi feljegyzések is említenek különböző illatos olajokat, kenőcsöket. Az arabok az illóolajok lepárlásával is foglalkoztak. Európában a 11 – 13. században a patikaszerek között szerepeltek lepárlási termékként. A 18. században több mint 100-féle illóolajat használtak Európában. A 19. században gyarapodtak az illóolajok szerkezeti összetételére vonatkozó ismeretek. A 20. században az egyes illathordozó anyagok elkülönítésére törekedtek, később több alkotójuk szintetikus előállítását is megoldották. Mintegy 500 komponensük ismert, egy-egy illóolajban 50-féle is előfordulhat. [5] Az illóolajok tiszta állapotban színtelenek, vízben alig, vízmentes alkoholban, benzolban, kloroformban jól oldódnak. Papírra cseppentve szobahőmérsékleten is elpárolognak, nem hagynak olajos foltot. Nagy részük baktériumölő hatású, a bőrt irritálja. Kémiailag nem egységesek, különböző szerkezetű és összetételű vegyületek részben szilárd, részben folyékony összetevőinek egymásban való oldatából állnak. Az élelmiszeriparban mint íz- és aromakomponensek jelentősek. Fontos felhasználási területük a gyógyszer- és a kozmetikai (ill. illatszer-) ipar: főként komponensként, illatok kialakításában, szagok elfedésére, kozmetikumok illatosítására használja. [5] A növényekből vízgőz-desztillációval, extrakcióval, sajtolással, préseléssel vonhatók ki, tisztításuk frakcionált desztillációval történhet. Egy adott növényi fajon belül az illóolajok különböző komponensei állandó összetételűek. Az éghajlati viszonyok bár befolyásolhatják őket, azonban mégsem térnek el nagymértékben az átlagértéktől. Az egymástól rendszertanilag távol álló növényekben is előfordulhatnak ugyanazon illóolaj alkotórészek. Az illóolajok fő komponensei adják általában a növény jellegzetes tulajdonságát. Munkám során kiválasztott 4 féle illóolaj jellemzői a 2. táblázatban találhatók: a növények magyar és latin neveit, az illóolaj latin nevét és főbb komponenseit [6] foglaltam össze, közülük kék színnel emeltem ki az általam részletesen vizsgált főkomponenseket. 2. táblázat A gyógynövények jellemzése Növény magyar neve
borsmenta citromfű kakukkfű levendula
Növény latin neve Mentha piperita Melissa officinalis Thymus vulgaris Lavandula angustifolia
Illóolaj latin neve Ae. Menthae piperitae Ae. Melissae Ae. Thymi Ae. Lavandulae
6
Főbb hatóanyagok mentol, menton citrál, citronellal timol, karvakrol, borneol linalool, borneol
Az illóolajok és főkomponenseik hidrofób, szobahőmérsékleten illékony anyagok, amelyek fényre, levegőre, nedvességre is érzékenyek (oxidálódhatnak, polimerizálódhatnak, elgyantásodhatnak). Felhasználásuk növényvédőszerként ezen tulajdonságaik miatt nehézkes, ezért ciklodextrinekkel való komplexálásuk nagymértékben elősegíti a kényelmes alkalmazhatóságot és a tárolhatóságot.
2.2.1. A felhasznált aromaanyagok jellemzése [6] Borneol (2-endo-bornanol) C10H18O Hexagonális kristályok alkotják, szúrós, kissé kámforszagú anyag, melynek olvadáspontja
208°C
és
forráspontja
212°C
(szublimál).
Vízben
oldhatatlan, szerves oldószerekben jól oldódik. A jobbra forgató borneol
OH 1. ábra Borneol
levendulaolajban, valamint rozmaringolajban fordul elő. A balra forgató alakot
fenyőtűolajban,
a
valeriánaolajban,
citronellaolajban,
korianderolajban és tujaolajban mutatták ki. Kínában a Blumea balsamifera fészkes virágzatú növény desztillációjával nyerik. A racém borneolt kámfor redukciójával állítják elő. Balzsamozásra, füstölőszerként és észterek szintézisére használják. A növényvédelemben antibakteriális, antioxidáns [7], és rovarkártevők elleni hatása miatt alkalmazzák [8]. Citrál (3,7-dimetil-2,6-oktadienal) C10H16O A kereskedelmi citrál a két cisz-transz izomer, a geranial (= citrál A) és neral (= citrál B) keveréke; tulajdonságaik csak
CHO
CHO
kis mértékben térnek el. Sárgás, citromillatú olaj, melynek forráspontja 228°C. Fénnyel, levegővel szemben érzékeny,
2. ábra Citrál A és B
mérsékelten ingerli a bőrt. A citrál számos illóolajban található, mindenek előtt az andropogonolajban (70-85%) és
citromolajban (3,5-5%). Andropogonolajból állítják elő hidrogén-szulfit-vegyületeken keresztül (geranial és neral izomerkeverék keletkezik) vagy geraniol oxidációjával. Előállítható acetilénszármazékokból és izoprénből is. Kiindulási anyagként használják fel az A-vitamin, metil-jonon és jonon szintézisében; likőrökben, illatszerekben és kozmetikai cikkekben alkalmazzák. A növényvédelemben rovarriasztó hatása miatt kártevők elleni védekezésre alkalmas [9].
7
Linalool (3,7-dimetil-1,6-oktadien-3-ol, linalil-alkohol) C10H18O OH
Színtelen,
gyöngyvirágra
emlékeztető
illatú
folyadék,
melynek
forráspontja 198°C. A geraniol és nerol izomerje. Levegőre, hőre és savakra érzékeny. Számos illóolajban előfordul, így például a bergamottolaj,
3. ábra Linalool
rózsaolaj,
fahéjolaj,
kakukkfűolaj,
geraniumolaj,
citromolaj tartalmazza. A linaloolt ma leginkább mircénből vagy az A-vitamin-szintézis egyik köztitermékéből állítják elő. Észtereivel együtt
az illatszeriparban használják fel. Rovarrisztó és antimikrobiális hatása miatt a növényvédelemben is jól alkalmazható [10,11]. Mentol (3-p-mentanol, mentakámfor, hexahidrotimol) C10H20O Négy sztereoizomere lehetséges: a (cisz-1,3, transz-1,4) mentol, az izomentol, a neomentol és a neoizomentol. Ezek mind optikailag aktívak. OH 4. ábra Mentol
A mentol négy módosulatának olvadáspontja 31, 33, 35, ill. 44°C, forráspontjuk pedig 216°C. Vízben kevéssé, alkoholban, éterben, kloroformban jól oldható. A természetes mentol balra forgató; alkoholos oldatban fertőtlenítő hatású, növeli a vérnyomást, enyhe görcsoldó, fokozza
az epekiválasztást. A mentol a borsmentaolaj fő alkotója. Kifagyasztással vagy szintetikusan állítják elő. Felhasználhatjuk likőrként, édesítőszerként, illatszerként. Testápoló szerekben fertőtlenítő- és hűtő hatása miatt, a bőrgyógyászatban bőrirritációk elleni szerként elterjedt. A növényvédelemben rovarriasztóként [12] és gombaellenes szerként [13] használható. Timol (kakukkfűkámfor,2-izopropil-5-metil-fenol, 3-p-cimenol) C10H14O Színtelen, fűszeres kakukkfűillatú anyag, melynek olvadáspontja 51°C és forráspontja 233°C. Vízben és glicerinben kevéssé, alkoholban, éterben, kloroformban, szén-diszulfidban és nátronlúgban jól oldódik, vízgőzzel OH 5. ábra Timol
átdesztillál. A timol izomerjével, a karvakrollal együtt, a különféle kakukkfűfajtákban és más fűszernövényekben (majoránna) elterjedt. Fenol jellege miatt a timol erős fertőtlenítő hatású, e tekintetben meghaladja a
fenolét is. Felhasználható szamárköhögés, férgek ellen, gombaölő szerként, kötszerekben, kenőcsökben. A növényvédelemben is alkalmazható szintén erős antibakteriális [14,15], lárvaölő [16] és rovarriasztó hatása [8, 12] miatt.
8
A 3. táblázatban foglalom össze a gyógynövény illóolajok főbb komponenseinek fizikai ─ kémai jellemzőit: összegképletét, moláris tömegét, olvadáspontját, sűrűségét és megjelenési formáját. 3. táblázat A gyógynövény illóolajok főbb komponenseinek jellemzése
borneol
citrál
linalool
mentol
timol
Összegképlet
C10H18O
C10H16O
C10H18O
C10H20O
C10H14O
Moláris tömeg / (g/mol)
154,25
152,23
154,24
156,26
150,21
Olvadáspont / (°C)
208
---
---
41
51,5
Sűrűség / (g·cm )
---
0,89
0,87
---
---
Megjelenése
fehér kristályok
sárga folyadék
sárga folyadék
fehér kristályok
fehér kristályok
–3
2.3. Ciklodextrinek szerkezete és tulajdonságai [17] Ciklodextrinek a keményítő enzimes hidrolízisével állíthatók elő. A keményítő származhat kukoricából és burgonyából is, azonban Magyarországon a jelentős kukoricatermelés miatt inkább az ebből készült keményítő a gazdaságosabb. Az átalakító enzimet (CGT-áz = ciklodextrin-glükozil-transzferáz) a Bacillus macerans nevű mikroorganizmus termeli. A ciklodextrinek gyűrű alakú, nem redukáló
oligoszacharidok,
amelyeket méreteik alapján α-, β-, γciklodextrineknek neveztek el. Az 6. ábra Az α-, β- és γ-ciklodextrin szerkezete
α- 6, a β- 7, a γ-ciklodextrinek 8 C-1 konformációjú
glükopiranóz
egységből állnak. A glükózrészek 1, 4 helyzetben kapcsolódnak, a glükozidos szénatomok α-konfigurációjúak. A hattagúnál kisebb ciklodextrin gyűrű keletkezése sztérikus okok miatt nem lehetséges [18]. A nyolctagúnál nagyobb gyűrűk komplexképző sajátsága jelentéktelen [19]. A szabad primer és szekunder hidroxil-csoportok a csonka kúphoz képest a térben lefelé és felfelé helyezkednek el (hidrofil rész). A gyűrű belsejét hidrogén
atomok
és
glükozidos
alkotják (hidrofób/lipofil rész). 7. ábra A ciklodextrin gyűrű 3D szerkezete
9
oxigén-hidak
Ez a speciális szerkezet teszi lehetővé, hogy különböző apoláris vendégmolekulákkal zárványkomplex képződés menjen végbe. A 4. táblázatban az alap ciklodextrinek főbb tulajdonságát foglalom össze. [20] 4. táblázat Az α-, β-, γ- ciklodextrin jellemző tulajdonságai
α-CD
β-CD
γ-CD
Glükopiranóz egységek száma
6
7
8
M (g/mol)
972
1135
1297
Üregátmérő
4,7 – 6 Ǻ
~8 Ǻ
~10 Ǻ
Vízmolekulák maximális száma az üregben
6
11
17
Víztartalom
10,2%
13,2-14,5%
8,1-17,7%
Oldhatóság vízben 25°C-on (g/100 cm3)
14,5
1,85
23,2
A ciklodextrinek fehér, kristályos vegyületek. Jellemző olvadáspontjuk nincs, bomlásuk 250°C körül kezdődik el. Lúgra nem érzékenyek. Sűrűségük 1,42-1,45g/cm3. Oldhatóságuk vízben eltérő, az alap molekulák közül a β-ciklodextriné a legkisebb. Az ’üres’, vendégmolekulát nem tartalmazó ciklodextrin üregét a méretének megfelelő számú vízmolekula foglalja el.
2.3.1. Ciklodextrin származékok jelentősége
Az alap ciklodextrinek vízoldhatóságának növelése céljából sok esetben módosítani kellett a glükopiranóz egységek három (C2-es, C3-as szekunder és C6-os primer) hidroxil oldalcsoportját. Az iparban előállított számos szubsztituált származék között szerepel a metil-, hidroximetil-, acetil-, tio-, tozil- stb. csoportot tartalmazó CD. Gazdasági
szempontból
viszonylag
alacsony
áruk
miatt
a
komplexképzéshez
gazdamolekulának a β-ciklodextrint és annak származékait használják. [17] 5. táblázat A β-ciklodextrin és származékainak főbb jellemzői RAMEB
MA-RAMEB
SU-RAMEB
HPBCD
Glükopiranóz egységek száma
7
7
7
7
Szubsztitúciós fok
11,8 1311
DSME = 12 DSSU = 4 1292
3
Moláris tömeg / (g/mol)
DSME = 12 DSA = 1 1297
10
1404
A heptakis(2,6-di-O-metil)-β-CD vagy más néven DIMEB kristályos származék, amely a legjobb oldhatóságnövelő tulajdonságú anyag (a vendégmolekula oldhatóságát 1000-szeresére növelheti). Izomer tisztasága 95% felett van. Ipari alkalmazásban mégis a kisebb szubsztitúciós fokú véletlenszerűen (random) metilezett β-CD (RAMEB) terjedt el nem sokkal kisebb aktivitása miatt. A 2-hidroxipropil-β-CD (HPBCD) lúgos közegben propilén-oxid és β-CD reagáltatásával állítható elő. Az elmúlt években elsősorban gyógyszerek formulázása terén volt nagy jelentősége. [21] Számos új ciklodextrin származékot királis szelektorként használnak kapilláris elektroforézis mérésekben, például a monoamino-β-CD (MA-BCD) és a szukcinil-β-CD (SU-BCD) származékokat [22, 23, 24]. A monoamino- véletlenszerűen (random) metilezett-βciklodextrin (MA-RAMEB) és a szukcinil- véletlenszerűen (random) metilezett-βciklodextrin (SU-RAMEB) a legújabb generációs ciklodextrinek.
2.4. A zárványkomplexekről általában Kétféle molekulából létrejövő kristályos, addíciós vegyületek, amelyekben az egyik részvevő (gazdavegyület) kristályrácsának üregébe beágyazza a másik résztvevőt (vendégmolekula). A komponenseket főként van der Waals-erők tartják össze. A zárványkomplexek három típusát különböztethetjük meg aszerint, hogy az üreg 3, 2, ill.1 dimenzióban zárt (ketrec-, csatorna-, rétegzárvány), ez látható a 8. ábrán [5,6].
8. ábra A zárványkomplexek típusai
Az első típusba a klarátok, a másodikba a karbamid, tiokarbamid és a ciklodextrinek tartoznak. A harmadik csoportot a cink-hidroxid, montmorillonit, grafit, zeolit alkotják, melyekben a vendégmolekulák a gazdamolekulák rétegei között helyezkednek el.
11
2.4.1. A ciklodextrinek zárványkomplexképzése
A komplexképzés víz jelenlétében lejátszódó dinamikus egyensúlyra vezető folyamat. A molekuláris ’dézsa’ külső oldala hidrofil, belseje hidrofób. Az üreg hidrofób jellege miatt a benne lévő vízmolekulákat a szintén hidrofób vendégmolekula kiszorítja. A gazdát és a vendégmolekulát csak fizikai erők tartják össze. A komplexbe zárt molekulák mérete egy vagy két benzolgyűrű nagyságú lehet, az ennél nagyobb
vendég-molekulák
csak
oldalláncaik révén kapcsolódhatnak. 9. ábra A ciklodextrin zárványkomplex képzésének sémája
Az üregek alakja csak korlátozott mértékben tud alkalmazkodni a vendégmolekulákhoz. Ezáltal a kristályos adduktumok képződésével elválasztás érhető el: azok a molekulák, amelyek alakjuknál és méretüknél fogva nem illenek bele a kristályrács üregébe, azok az oldatban maradnak vissza. [17] A bezárt molekula hidrofób részei lehetőség szerint az üreghez, míg a hidrofil részei a komplex külső peremén lévő csoportokhoz kapcsolódnak. Komplexképződéskor így a gyűrűbe zárt, hidrofób, kémiailag érzékeny anyagok stabilabbá válnak, illékonyságuk csökken, és vízoldhatóságuk megnövekszik. Ezek reverzibilis változások, megfelelő körülmények közt ez a zárványkomplex könnyen disszociál, és a vendégmolekula visszanyeri eredeti fizikai-kémiai sajátságait. [25]
2.4.2. Zárványkomplexek előállítása [20, 26] A zárványkomplexképzésnek számos előállítása lehetséges. A leggyakrabban alkalmazott módszer a közös oldatból kiinduló együttkristályosítási-, a szuszpenziós- és a gyúrásos eljárás. Az együttkristályosítási eljárásnál a β-ciklodextrin vizes etil-alkoholos oldatához csepegtetik az etil-alkoholban oldott aromaanyagot. A csepegtetés alatt a reakcióelegyet szobahőmérsékletű vagy enyhén fűtött vízfürdőn kevertetik. A terméket üvegszűrőn szűrik, és tömegállandóságig szárítják. A szuszpenziós módszerre jellemző, hogy a ciklodextrint előzetesen desztillált vízben szuszpendálják. Ehhez csepegtetik közvetlenül vagy oldott formában a vendégmolekulát.
12
Az elegyet szobahőmérsékleten kevertetik. A kristályos terméket liofilizálással választják el. Mivel a ciklodextrinek kristályos állapotban is tartalmaznak üregükben vízmolekulákat, ezért szilárd állapotban is lehetséges a komplexképzés. A gyúrásos eljárás során achátmozsárba bemérik a ciklodextrint és a sztöchiometriai mennyiségnek megfelelő vendégmolekulát. Az intenzív gyúrás során a ciklodextrinben levő vízmolekulák vendégmolekulákra cserélődnek.
2.4.3. A ciklodextrin komplexek analitikai vizsgálata
A vendégmolekula - ciklodextrin komplexképzés során előállított mikrokristályos termék nem biztos, hogy teljes mértékig zárványkomplex. Ezért fontos megvizsgálni, hogy mennyi hatóanyagot zárt komplexbe a ciklodextrin üreg és hogy mekkora a komplexált / nem komplexált hatóanyag aránya. A zárványkomplex létrejöttét a vendégmolekula fizikai – kémiai tulajdonságainak lényeges változása mutatja. Ezen változásokat különféle analitikai eszközökkel vizsgálhatjuk: a) Az előzetesen feloldott komplexek hatóanyag-tartalmának meghatározásra UV-VIS spektrofotométert, GC-t, HPLC-t alkalmaznak. UV-VIS spektrofotométer: Egykomponensű hatóanyagot tartalmazó minták esetén jól használható, amennyiben a vendégmolekula abszorpciós elnyelése UV-VIS tartományba esik. A ciklodextrinek nem UV-aktív anyagok, de a hatóanyag UV spektrumát megváltoztathatják. (A változás a csúcsmaximum értékek eltolódásában és a moláris abszorpciós koefficiens megváltoztatásában nyilvánul meg.) [27] HPLC módszer: Több komponensű hatóanyagot tartalmazó komplexek (esetünkben később a gyógynövények illóolajai) is vizsgálhatók. Az egyes komponensek egymás mellett mérhetők, külön-külön meghatározhatók. Az alkalmazás előnye, hogy a 195-220 nm-es tartományban is pontos mérést végezhetünk. [27] b) A szilárd minták víztartalmának meghatározására Karl-Fischer titrálást, szárításos eljárást, vagy termogravimertiás mérést alkalmaznak.
13
Karl-Fischer eljárás: A módszer alapelve, hogy a jód és a kén-dioxid az alábbi reakció szerint reagál nemvizes közegben (a víz csak reakciópartnerként van jelen): CH3OH + SO2 + RN → [RNH]SO3CH3 H2O + I2 + [RNH]SO3CH3 + 2 RN → [RNH]SO4CH3 + 2 [RNH]I (RN = bázis) Termoanalitikai mérés: Azon komplexeknél alkalmazható, amelyekben a vendégmolekula 250°C alatti (ciklodextrin bomlási hőmérséklete) olvadás- illetve forrásponttal rendelkezik. A változások mértékét a tiszta hatóanyagok és komplexeik termikus viselkedésének összehasonlításával mérhetjük fel. c) A szilárd minták nedvesedésének vizsgálata: Lényeges eltérés mérhető a zárványkomplexek, a tiszta hatóanyagok és a fizikai keverékek nedvesedése között. A komplexképzés javítja a vendégmolekula nedvesedésének mértékét a mechanikai keverékekkel szemben. A nedvesedés mértéke érintési szög alapján és mintával töltött csövek segítségével vagy immerziós hő mérésével határozható meg. [28] d) Egyéb ritkábban alkalmazott mérési eljárások között szerepel a Röntgen pordiffrakció (XRPD), IR- és RAMAN spektroszkópia. Ezek a módszerek a tiszta hatóanyagok, a fizikai keverékek és a komplexek összehasonlító mérésén alapulnak. [27] e) Oldhatósági izoterma meghatározása A
rosszul
oldódó
vendégmolekula
vizes
szuszpenziójához
ciklodextrint
adva,
a
vendégmolekula oldhatósága megnövekszik. Az oldott vendégmolekula koncentrációját ábrázolva a ciklodextrin koncentráció függvényében, az oldódási izotermát kapjuk. A különböző típusokat a 10. ábrán mutatom be. Alapvetően két típust különböztetünk meg, melyek altípusokba sorolhatók. Az A típusú izotermák esetén a vizsgált ciklodextrin koncentráció tartományban a komplex oldhatósági határát még nem értük el, míg a B típus korlátozott oldhatóságú komplexekre jellemző. Az AL altípusú izotermánál az oldhatóság lineárisan nő változatlan sztöchiometria (ciklodextrin : vendégmolekula = 1:1) mellett. Ilyenkor csak oldott komplex képződik. Az AP és AN izoterma szintén monoton növekvő, de az előbbi pozitív, míg az utóbbi negatív irányban tér el a lineáristól. Mindkét esetben változik a komplex sztöchiometriája: AP-nél további 14
vendégmolekulák, további
AN-nél
gazdamolekulák
kapcsolódnak a komplexhez, illetve AN eltérését még a vendégmolekula komplex
vagy
a
hidratációjának
változása is okozhatja. A korlátozott oldhatóságú B típusba tartozik a BS és BI izoterma. BS esetén a hatóanyag kezdeti 10. ábra Az oldhatósági izotermák típusai
oldhatóságának
növekedése eléri a komplex oldhatóságának határát. Ezután
a ciklodextrin koncentrációt tovább növelve a vendég oldhatósága nem növekszik, megkezdődik a komplex mikrokristályos állapotban való kicsapódása az oldatból. Ha csak oldhatatlan komplex képződik és a vendégmolekula oldhatósága nem nő, az izoterma BI típusú. [17, 29] Komplexképzési állandó számítása: Ha az oldhatóság-növekedés mérési pontjaira egyenest tudunk illeszteni, akkor az alábbiakban megadott képlet segítségével számíthatjuk a komplexképzési állandó értékeit. ahol K: a komplexképződés egyensúlyi állandója m: az illesztett egyenes meredeksége S0: a vendégmolekula oldhatósága vízben. Az AN és AP típusú izotermákból nem ilyen egyszerű a komplexképzési állandó számítása [30, 31], a B típus pedig eleve kizárja az efféle vizsgálatokat.
15
3. KÍSÉRLETI RÉSZ 3.1. Az alkalmazott anyagok A vizsgált hatóanyagok közül a borneol a Fluka AG Chem. Fabrik CH-9470 Buchs, a citrál a Sigma-Aldrich Chemie GmbH (EC No. 2263946), a linalool a Sigma-Aldrich Chemie GmbH (EC No. 2011344), a mentol 9107-1629 és a timol a Fővárosi Tanács Gyógyszertári Központ (8201) terméke. Munkám során használt β-ciklodextrin és szubsztituált származékai (RAMEB, MA-RAMEB, SU-RAMEB, HPBCD) (4 és 5. táblázat) a CycloLab Kft termékei.
3.2. Oldatban végzett vizsgálatok módszerei 3.2.1. Koncentráció meghatározás UV fotometriás módszerrel Törzsoldatot készítettem 10 cm3-es mérőlombikba kb. 10 mg hatóanyagból és 50%-os etanolból. A kalibráció felvételéhez az oldatot különböző mértékben 50%-os etanollal hígítottam meg. Megállapítottam a megfelelő hullámhosszt, amelyen a szűrt mintáinkat mértem. Az abszorbancia maximumokból és a hígítások mértékéből számítottam a vendégmolekula mg/ cm3-ben mért koncentrációját. 6. táblázat A borneol, citrál és timol kalibráló egyenesének paraméterei
Vegyület
λ / nm
Kalibráló egyenes egyenlete
R2
borneol
287
A = 0,046(c / mg*cm-3)
0,99996
citrál
242
A = 95,68(c / mg*cm-3)
0,99982
timol
276
A = 12,99(c / mg*cm-3)
0,99982
A 6. táblázatban foglaltam össze a mérések hullámhosszát, a kalibráló egyenes egyenletét és az illesztett egyenes regressziós koefficiens értékét.
16
3.2.2. Koncentráció meghatározás gázkromatográfiás analízissel A linalool és mentol BCD és RAMEB szilárd komlpexeit dimetil-formamidban oldottam és a gázkromatográfiás elemzéshez megfelelő hígításban alkalmaztam. Az alábbiakban a gázkromatográfiás körülményeket jellemzem: Gázkromatográf:
Shimadzu
GC-17A,
AOC-5000
automata
injektorral,
Lángionizációs detektorral (FID) Gázok: Vivőgáz: hélium (99,999 %) Segédgázok: nitrogén (99,999%), szintetikus levegő (99,999%) és hidrogén (Whatman hidrogén generátorból) Oszlop: ZBWax Plus (30 m x 0,25 mm x 0,50 μm) Hőfok program: A kolonnát 80°C-on tartjuk 1 percig, majd 220°C-ra fűtjük 15°C/min-es felfűtési sebességgel, a szennyezések eltávolítása céljából ezen a hőmérsékleten tartjuk 10 percig. Injektor hőmérséklete: 200°C Detektor hőmérséklete: 220°C Split arány: 20:1 Injektált térfogat: 2 μl A kalibráló egyenesek egyenletei összefoglalva a 7. táblázatban láthatók. 7. táblázat A linalool és mentol kalibráló egyenesének paraméterei
Vegyület
Kalibráló egyenes egyenlete
R2
linalool
Tcsúcs = 6,62·10-4(c/μg*cm-3)
0,999244
mentol
Tcsúcs = 6,04·10-4(c/μg*cm-3)
0,994322
3.2.3. Oldhatósági izotermák felvétele Az oldhatósági izotermák kevertetési idejét optimalizáltam a dinamikus egyensúly kialakulásának függvényében. Jól lezárható üvegcsékbe 2 cm3 desztillált vizet, 5%-os oldatnak megfelelő ciklodextrin mennyiségeket, és feleslegben 100 mg vendégmolekulát mértem be. A mérések során a borneolnál HPBCD, a citrálnál és linaloolnál RAMEB, a mentolnál és a timolnál MARAMEB ciklodextrin származékokat használtam. A mintákat szobahőmérsékleten (T = 26°C) 17
1, 2, 3, 4 és 5 óra hosszat kevertettem mágneses keverővel, majd kiülepedésüket centrifugával (5000 ford./min., 20 perc) segítettem elő. A vendégmolekula koncentrációját UV fotometriával és gázkromatográfiás analízissel határoztam meg. A
minták
további
oldhatósági
izotermapontjainak
felvételéhez 0, 1, 3, 5%-os RAMEB, MA-RAMEB, SURAMEB, HPBCD ill. a BCD estén 0, 0,5; 1; 1,5%-os oldatnak
megfelelő
ciklodextrin
mennyiségeket,
és
feleslegben 100 mg vendégmolekulát (borneol, citrál, 11. ábra Minták kevertetés közben
linalool, mentol, timol) mértem be. 3 órás kevertetési idők mellett a fentiekben leírt eljárást alkalmaztam.
3.3. Komplexképzés a.) Komplexképzés közös oldatból Az 1:1 mólaránynak megfelelő mennyiségű RAMEB-et 100 cm3-es gömblombikokba bemértem, és 25 cm3 desztillált vizet hozzáadva mágneses keverővel kevertetve feloldottam. A linalool és a citrál folyadék, ezeket közvetlenül hozzámértem. A borneol, timol, mentol szilárd porok, amelyeket külön max. 2 cm3 96%-os etanolban oldottam fel, és mostam be a gömblombikokba. (A 2 cm3 etanol mennyiséget a liofilizálás szabta meg.) A 4 órás szobahőmérsékleten való kevertetés után az anyagokat fagyasztva szárítottam. A bemért anyagok: 4 mmol RAMEB = 5,2 g, borneol 0,61 g, citrál 0,68 cm3, linalool 0,71 cm3, mentol 0,62 g, timol 0,60 g b.) Szuszpenziós komplexképzés 150 cm3–es főzőpoharakba bemértem 6,2 g BCD-t, és 25 cm3 desztillált vizet adtam hozzá. Mágneses keverővel előzetesen feloldottam a ciklodextrineket, majd a folyékony hatóanyagokat közvetlenül mértem hozzá. A por alakúakat külön oldottam fel 0,8 cm3 etanolban. Az oldatokat addig kevertettem szobahőmérsékleten mágneses keverővel, amíg
18
kissé be nem sűrűsödtek, majd üvegszűrőn szűrtem át az egyes komplexeket. Szűrés után az anyagokat óraüvegre téve levegőn szárítottam meg. A bemért anyagok: 5 mmol BCD = 6,2 g, borneol 0,77 g, citrál 0,85 cm3, linalool 0,88 cm3, mentol 0,78 g, timol 0,75 g c.) Komplexképzés gyúrásos technikával Az 1:1 mólaránynak megfelelő mennyiségű ciklodextrinek és aromaanyagok mozsárban fél órát tartó dörzsölésével a vízmolekulák egy része kicserélődött az aroma anyagra. A bemért anyag: 5 mmol BCD = 6,2 g, borneol 0,77 g
3.3.1. Víztartalommérés Karl-Fischer módszerrel
Az általam előállított különféle ciklodextrin komplexek víztartalmát Orion, AF8 típusú KarlFischer titrátorral határoztam meg. A titráláshoz 0,01% víztartalmú metanol oldószert és piridinmentes, egykomponensű HYDRANAL 34805 Composite 5 mérőoldatot használtam. A titrálóedénybe beleöntöttem a metanolt és összeállítottam a készüléket. Folyamatos mágneses kevertetés közben a metanol oldószerben jelenlévő kis víztartalmat megtitráltam. Mivel a mérőoldat faktora nem állandó, ezért ezt naponta minden mérés előtt ellenőrizni kellett. A kalibráció során az oldathoz 3×25 µl desztillált vizet mértem Hamilton fecskendővel, és a rendszert újra megtitráltam. Ezután adagoltam az oldószerhez a különféle ismeretlen víztartalmú ciklodextrin-komplexek várható kb. 10%-os víztartalmának megfelelő 100 mg-os mennyiségeit. A mintát a lehető leggyorsabban mértem hozzá, hogy az oldatot minél jobban óvjuk a levegő nedvességtartalmától. A reakció végpontját biamperometriás („dead-stop”) végpontjelzéssel határoztam meg.
19
3.3.2.Hatóanyag-tartalom meghatározás A zárványkomplexek hatóanyagtartalmát az alábbi módon határoztam meg: a)
10 cm3-es mérőlombikokba bemértem analitikai mérlegen a ciklodextrin komplexeket (borneol / RAMEB 30 mg, timol / RAMEB 30 mg, timol / BCD 15 mg, citrál / RAMEB 25 mg, citrál / BCD 25 mg), és 50%-os etanollal a mérőlombikokat jelre töltöttem. Három párhuzamos mérést végeztem. Ezen oldatok hatóanyag-tartalmát fotométeres UV aktivitásméréssel határoztam meg.
b)
A nem UV aktív anyagok (mentol, linalool) hatóanyag-tartalmát gázkromatográfiás analízissel határoztam meg. A mintákat dimetil-formamiddal hígítottam.
3.3.3. Termoanalízis
A termogravimetriás méréseket MOM Derivatograph-PC számítógép vezérelt, WINDER kiértékelő szoftverrel ellátott készülékkel végeztem. A minták (BCD, RAMEB, az általam előállított komplexek és a tiszta hatóanyagok) 7-20 mg-jait Al2O3 nyitott tégelybe mértem be, referenciaanyagként kiizzított Al2O3 port alkalmaztam. A mérést szobahőmérséklettől 250°C-ig, 5°C/perc felfűtési sebességgel végeztem, 5 m3/h sebességgel áramló N2 atmoszférában.
3.3.4. Oldhatósági vizsgálatok
A 6 db BCD komplex 10 mg-nyi, és 5 db RAMEB komplex 50 mg-nyi mennyiségeit főzőpoharakba ill. kis kémcsövekbe mértem be. Egyre növekvő vízmennyiség adagolásával meghatároztam az egyes komplexek oldhatóságát szobahőmérsékleten (T = 26°C). Az oldódást ultrahangfürdővel segítettem elő.
20
4. KÍSÉRLETI EREDMÉNYEK 4.1. Oldhatósági izotermák Borneol,
citrál,
linalool,
mentol
és
timol
oldhatósági
izotermáit
vettem
fel
szobahőmérsékleten az öt féle ciklodextrin (BCD, RAMEB, MA–RAMEB, SU–RAMEB és HPBCD) vizes oldataiban. Minden egyes hatóanyag esetében egy kiválasztott ciklodextrinnel előzetes vizsgálatot tettem az izoterma időfüggésének megállapítására, hogy ki tudjam választani azt az optimális időt, amely elegendő az egyensúly beállásához.
0,06
0,05
c / mol*dm
-3
0,04
0,03
0,02
borneol - HPBCD citrál - RAMEB linalool - RAMEB mentol - MA-RAMEB timol - MA-RAMEB
0,01
0,00 0
50
100
150
200
250
300
t / perc
12. ábra Az oldhatósági izoterma időfüggése
A 12. ábrán bemutatott görbék alapján látható, hogy valamennyi hatóanyag esetén kb. 3 óra elteltével már beáll az egyensúly. Ennek tudatában a többi mintánál az 5 óra hosszas kevertetést 3 órásra optimalizáltam. A 8. táblázatban a ciklodextrinek oldatában mért hatóanyag-koncentráció értékeket foglaltam össze az 5 különböző hatóanyag esetén. A táblázat második oszlopában a CD oldatokban levő CD koncentráció látható mol/dm3 egységben.
21
8. táblázat Az oldhatósági izotermák értékei Ciklodextrinek oldatában mért hatóanyag-koncentráció / mol*dm-3 borneol citrál linalool mentol timol 0,0138 0,0063 0,0107 0,0068 0,0107 0,0190 0,0067 0,0213 0,0061 0,0127 0,0187 0,0071 0,0225 0,0061 0,0213 0,0144 0,0174 0,0082 0,0091 0,0405 0,0232 0,0317 0,0202 0,0107 0,0465 0,0467 0,0356 0,0158 0,0336 0,0125 0,0376 0,0101 0,0154 0,0129 0,0195 0,1046 0,0215 0,0263 0,0188 0,0304 0,1238 0,0338 0,0380 0,0306 0,1198 0,0380 0,0372 0,0666 0,0043 0,0057 0,0027 0,0125 0,0949 0,0141 0,0340 0,0122 0,0171 0,1628 0,0264 0,0678 0,0492 0,0246 0,1523 0,0230 0,0112 0,0131 0,0092 0,0161 0,0402 0,0223 0,0276 0,0191 0,0324 0,0519 0,0320 0,0408 0,0324 0,0479 0,0304 0,0453 0,0330 0,0480
Vizes ciklodextrin oldatok c / mol*dm-3 BCD 0,5% 0,0046 BCD 1% 0,0090 BCD 1,5% 0,0133 RAMEB 1% 0,0078 RAMEB 3% 0,0230 RAMEB 5% 0,0385 RAMEB 5% 0,0386 MA-RAMEB 1% 0,0081 MA-RAMEB 3% 0,0235 MA-RAMEB 5% 0,0397 MA-RAMEB 5% 0,0390 SU-RAMEB 1% 0,0073 SU-RAMEB 3% 0,0219 SU-RAMEB 5% 0,0360 SU-RAMEB 5% 0,0383 HPBCD 1% 0,0079 HPBCD 3% 0,0235 HPBCD 5% 0,0390 HPBCD 5% 0,0389
A következő 13-17. ábrákon a hatóanyagok különböző ciklodextrin oldataiban kapott vízoldhatósági izotermák láthatók.
0,20 0,18
0,04
citrál - BCD citrál - RAMEB citrál - MA - RAMEB citrál - SU - RAMEB citrál - HPBCD
-3
0,14
c [citrál] / mol*dm
c [borneol] / mol*dm
-3
0,16
0,05 borneol - BCD borneol - RAMEB borneol - MA - RAMEB borneol - SU - RAMEB borneol - HPBCD
0,12 0,10 0,08 0,06 0,04
0,03
0,02
0,01
0,02 0,00 0,00
0,01
0,02
0,03
c [CD] / mol*dm
0,04
0,00 0,00
0,05
-3
0,01
0,02
0,03
c [CD] / mol*dm
13. ábra A borneol oldhatósági izotermái
-3
14. ábra A citrál oldhatósági izotermái
22
0,04
0,05
0,05
0,07
0,06
linalool - BCD linalool - RAMEB linalool - MA - RAMEB linalool - SU - RAMEB linalool - HPBCD
0,04 -3
c [mentol] / mol*dm
c [linalool] / mol*dm
-3
0,05
mentol - BCD mentol - RAMEB mentol - MA - RAMEB mentol - SU - RAMEB mentol - HPBCD
0,04
0,03
0,02
0,03
0,02
0,01 0,01
0,00 0,00
0,01
0,02
0,03
c [CD] / mol*dm
0,04
0,00 0,00
0,05
0,01
-3
0,02
0,03
c [CD] / mol*dm
15. ábra A linalool oldhatósági izotermái
0,04
0,05
-3
16. ábra A mentol oldhatósági izotermái
0,05
c [timol] / mol*dm
-3
0,04
timol - BCD timol - RAMEB timol - MA - RAMEB timol - SU - RAMEB timol - HPBCD
0,03
0,02
0,01
0,00 0,00
0,01
0,02
0,03
c [CD] / mol*dm
0,04
0,05
-3
17. ábra A timol oldhatósági izotermái
A borneol esetén a legmagasabb oldott hatóanyag mennyiségeket a SU-RAMEB-bel kaptam. Ennél kisebb értékeket tapasztaltam a MA-RAMEB oldatban, amelynek pontjai nem adtak lineáris izotermát. RAMEB-bel és HPBCD-vel kisebb meredekségű lineáris izotermát kaptam, míg BCD-vel volt a legkisebb mértékű oldhatóság fokozás. Citrálnál a RAMEB, MA-RAMEB, HPBCD, SU-RAMEB, BCD sorrendet tapasztaltam. A SU-RAMEB kivételével a többire lineáris izotermát kaptam. A legjobb oldhatóságot a RAMEB-bel értem el, míg a legrosszabb oldhatóság szintén a BCD oldatban volt. A linalool és a mentol esetén a legjobb oldhatóság fokozónak a SU-RAMEB bizonyult. Ezen származék kivételével az oldhatósági izotermákra egyenest tudtam illeszteni. Az egyenesek szűk tartományban, közel azonos mértékű vízoldhatóság fokozást mutattak.
23
A timol izotermáinál teljesen átrendeződött sorrend tapasztalható. A szakirodalomban a legjobb vízoldhatóságúnak mondott ciklodextrin származék - a RAMEB - a timol esetén a legkisebb oldhatóság javítási mértéket mutatta, míg az előző 4 hatóanyagnál előkelő helyet foglal el. A jelenség igazolására a mérést megismételtem, és ugyanezt az eredményt kaptam. A BCD, SU-RAMEB és a MA-RAMEB, HPBCD szinte azonos oldhatósága a RAMEB-nél lényegesen jobbnak bizonyult. A linalool- és a timol-BCD pontjai mutatták a másik érdekességet, a nem várt igen jó oldhatóságuk miatt. A kapott oldhatósági izotermákból jól látszik, hogy az illóolajok főkomponenseinek oldódását a ciklodextrinek fokozzák. Az alap β-ciklodextrinnek kisebb mértékű, míg származékainak nagyobb mértékű hatása volt. A 9. táblázatban az oldhatósági izotermák paramétereit és a belőlük számított komplexképzési állandók értékeit tűntettem fel.
timol
mentol
linalool
citrál
borneol
9. táblázat Az oldhatósági izotermák adatai és a számított komplexképzési állandók
BCD RAMEB MA - RAMEB SU - RAMEB HPBCD BCD RAMEB MA - RAMEB SU - RAMEB HPBCD BCD RAMEB MA - RAMEB SU - RAMEB HPBCD BCD RAMEB MA - RAMEB SU - RAMEB HPBCD BCD RAMEB MA - RAMEB SU - RAMEB HPBCD
tengelymetszet 0,01665 0,01453 * 0,02679 0,01769 0,00653 0,00554 0,00517 * 0,00667 0,01008 0,0109 0,01084 * 0,00901 0,00354 0,00158 0,00422 * 0,00224 0,00798 0,0076 0,00947 0,00823 0,00799
meredekség 0,12538 1,2915 * 3,44597 0,89506 0,02845 0,98913 0,7737 * 0,63344 0,94764 0,92082 0,68381 * 0,85595 0,25844 0,85231 0,68151 * 0,77409 0,53718 0,17495 0,93575 0,44937 1,02702
24
R 0,29049 0,98965 * 0,9819 0,99499 0,49029 0,97751 0,98916 * 0,99802 0,89238 0,99888 0,99821 * 0,98519 0,6886 0,99804 0,97988 * 0,99847 0,99224 0,93743 0,98019 0,99418 0,99995
K / dm3/mol So 0,0185 8 0,0185 0,0185 * 0,0185 0,0185 462 0,0068 4 0,0068 13300 0,0068 500 0,0068 * 0,0068 253 0,0117 1551 0,0117 997 0,0117 185 0,0117 * 0,0117 509 0,0021 165 0,0021 2733 0,0021 1013 0,0021 * 0,0021 1623 0,0078 149 0,0078 27 0,0078 1873 0,0078 105 0,0078 -
A komplexképzési állandók közül nem számíthatóak a csillaggal jelölt és a kihúzott cellákhoz tartozó állandók. Az előbbieknél a lineáristól való pozitív, AP típusú (borneol / MA–RAMEB) ill. negatív, AN típusú (citrál -, linalool -, mentol / SU–RAMEB) izoterma adódott, míg az utóbbiaknál az izotermák ugyan lineárisak voltak, azonban az egyenes meredeksége 1-nél nagyobb értékűnek adódott. Kiugróan magas értékű komplexképzési állandója a citrál / RAMEB izotermának volt.
4.2. Zárványkomplexek jellemzése A ciklodextrinekbe zárt illóolajok főkomponenseinek (borneol, citrál, linalool, mentol és timol) 6 db BCD és 5 db RAMEB komplexét három különféle módszerrel állítottam elő. Mindhárom módszernél 1:1 mólarányú komplexek előállítására törekedtem az esetleges víztartalmak figyelembevételével. A BCD komplexek nagyobb részét szuszpenziós, míg a RAMEB komplexeket együttkristályosításos eljárással készítettem. A gyúrásos technikát a különböző eljárással készült borneol komplexek összehasonlítása végett alkalmaztam. A hatóanyag-tartalmat az UV-aktív komponenseknél (borneol, citrál, és a timol) koncentrációját spektrofotométerrel mértem meg. Az UV-tartományban nem mérhető linallool és mentol komplexek hatóanyag-tartalmát gázkromatográfiásan analizáltam. A komplexek számított és mért hatóanyag-tartalmát, víztartalmát, valamint vízoldhatóságát a 10. táblázatban mutatom be. A két különböző eljárással készült borneol GC-vel mért hatóanyag-tartalmának értékei közel azonosak mondhatóak. A víztartalom értékek a BCD-s komplexek esetén 10-15 % között változtak, míg a RAMEBbel készült komplexeknél ennél jóval kevesebb értékeket tapasztaltam (2-4 %). Az oldhatósági értékek alapján kitűnik, hogy a BCD komplexek oldhatósága 3-4 nagyságrenddel kisebb, mint a RAMEB komplexeké. A rendkívül jó vízoldhatóságú RAMEB komplexek közül a mentol komplex alacsonyabb oldhatósága kilóg.
25
10. táblázat A komplexek vízoldhatóságának, hatóanyag-és víztartalmának értékei
RAMEB
BCD
Hatóanyag-tartalom Komplexek (m/m %) elkészítési számított mért technikája UV GC
Víztartalom Oldhatóság (m/m %) vízben 25°C-on (g / 100 cm3)
borneol szuszpenziós
11,05
---
10,3
14,621
0,017
borneol
gyúrt
11,05
---
9,97
15,345
0,028
citrál
szuszpenziós
10,91
10,76
---
10,704
0,081
linalool szuszpenziós
11,05
---
14,83
10,343
0,14
mentol szuszpenziós
11,17
---
9,72
10,906
0,617
---
10,557
0,538
timol
szuszpenziós
10,79
11,11
borneol
liofilizált
10,5
12,47 13,73
3,771
112,4
citrál
liofilizált
10,5
9,02
---
3,381
111,3
linalool
liofilizált
10,65
---
14,06
2,177
111,6
mentol
liofilizált
10,65
---
9,13
3,145
50,3
timol
liofilizált
10,34
11,1
---
3,66
111,3
4.3. Termoanalitikai mérések eredményei Elvégeztem a tiszta hatóanyagok, a tiszta ciklodextrinek és a 11 elkészített komplex termogravimetriás mérését. A TG és DTG görbéket a következő 18-34. ábrákon mutatom be. Kék színnel a TG, lila színnel pedig a DTG görbék szerepelnek. Az első oszlopban a β-CD és komplexei, a második oszlopban a RAMEB és komplexei, a harmadik oszlopban pedig a tiszta hatóanyagokra vonatkozó termoanalitikai görbék láthatók. A ciklodextrinek termoanalitikai görbéin 30 – 110 °C közötti tartományban vízvesztési csúcs látható. A BCD-nél 12,8%, a RAMEB-nél pedig 3,0 % víz távozik ebben a tartományban. A tiszta ciklodextrinek bomlása 250°C felett kezdődik meg, méréseim során ezt a hőmérsékletet nem léptem át, így ez az átalakulás nem látszik a görbéimen. A tiszta hatóanyag TG görbéin az látszik, hogy valamennyi hatóanyag 120 ─ 160°C közötti tartományban tömegének 90 ─ 100%-át elveszíti (11. táblázat). 11. táblázat A tiszta hatóanyagok termogravimetriás görbéinek adatai Minta
Hőmérséklet tartomány /°C
borneol citrál linalool mentol timol
57-175 49-188 40-158 57-163 58-179
26
∆m/% 98,3 93,7 95,9 100,1 99,7
DTG Tcsúcs/ °C 150 153 124 147 156
DTA Tcsúcs/ °C 152 155 125 146 156
0
0,0
0,0
0,00 -0,5
-2 -0,1
-6
-0,2
-8
Δm / %
Δm / %
-0,02
-1,0
-4
-1,5
-0,04
-2,0 -0,06
-0,3
-2,5
-10
-0,08 -3,0
-12
-0,4 -3,5
-14 50
100
150
200
50
250
100
150
200
-0,10 250
T / °C
T / °C
18. ábra BCD
19. ábra RAMEB
0 -2
0,00
0
-0,05
-1
0
0,00
-4
-0,05
-0,10
-1
-2
-6
-10
-0,20
-12
-0,25
-14
-3 -0,10 -4
-6
100
150
200
-3
-100
-16 50
-2
-60
-80
-0,15
-5
-0,30
Δm / %
-40 -0,15
-8
Δm / %
Δm / %
0
-20
250
50
100
T / °C
150
200
-0,20 250
50
100
T / °C
20. ábra borneol / BCD
150
200
-4 250
T / °C
21. ábra borneol / RAMEB
22. ábra borneol
1
0
0,00
0 0
0
0,00
-2
-1
-0,05
-20
-0,02
-4
-1
-2
-0,15 -10
-3 -4
-0,06
-5
-12
-0,20
Δm / %
-8
-40
-0,04
-0,10
Δm / %
Δm / %
-6
-0,08
-2
-60
-80
-3
-6 -0,10 -7
-14 50
100
150
200
-0,25 250
-100
-8 50
T / °C
100
150
200
-0,12 250
50
100
23. ábra citrál / BCD 0
0,00
0
-2
-4 250
0
0
-0,02 -0,05
-4
-20
-2 -0,04
-8
-0,08 -6
-10
-1
-0,06
-4
-40
Δm / %
-0,10
Δm / %
-6
Δm / %
200
25. ábra citrál
24. ábra citrál / RAMEB 0,00
150
T / °C
T / °C
-2
-60
-0,10
-0,15 -12
-0,12
-80
-3
-8 -14
-0,14
-0,20
-100 -16
-10 50
100
150
200
250
50
100
T / °C
150
200
-0,16 250
50
100
T / °C
26. ábra linalool / BCD 0
-2
27. ábra linalool / RAMEB 0,00
0
-0,05
-1
150
200
28. ábra linalool 0
0,00
0
-0,02
-20
-1
-0,04 -4
-2
-3
-0,08
-8
-2 -60 -3
-0,10
-4 -0,20
-10
Δm / %
-0,15
-40
-0,06
Δm / %
Δm / %
-0,10 -6
-80
-0,12
-4
-5 -0,14
-0,25
-12
-100 -6
50
100
150
200
250
50
100
T / °C
150
200
-0,16 250
50
100
T / °C
29. ábra mentol / BCD
150
200
-5 250
T / °C
30. ábra mentol / RAMEB
31. ábra mentol 0,01
1
0,00
0
-4 250
T / °C
0 0
0,00
-1
-0,01
-2
-0,02
0
-2 -0,05
-1
-0,10
-8
-0,03
-3
-0,04
-4
-0,15 -10
Δm / %
-40
-6
Δm / %
Δm / %
-4
-20
-2
-60
-0,05 -5
-80
-3
-0,06 -12
-0,20
-6 -0,07
-100
-7
-14 50
100
150
200
T / °C
250
50
100
150
200
T / °C
32. ábra timol / BCD
33. ábra timol /RAMEB
27
-0,08 250
50
100
150
T / °C
34. ábra timol
200
-4 250
A komplexeknél 30 – 110°C tartományban vízvesztési csúcsokat láthatunk a görbéken. (Ezen átalakulásokat a 12. táblázatban kék színnel jelöltem meg.) 130 – 180°C között a felületen tapadt hatóanyag távozik. A komplexben lévő ciklodextrin bomlása (különösen a RAMEB esetén) a 250°C helyett kisebb kezdeti hőmérséklet felé (200°C) tolódott el. A bomlással egyidejűleg megkezdődik a komplexben kötött hatóanyag felszabadulása. 12. táblázat A komplexek termogravimetriás görbéinek adatai Minta borneol citrál
BCD
linalool
mentol
timol
borneol
RAMEB
citrál
linalool
mentol
timol
Hőmérséklet tartomány / °C 35 - 150 213 - > 250 37 - 113 116 - 205 206 - > 250 37 - 101 102 - 151 152 - 211 213 - > 250 35 - 84 84 - 146 208 - > 250 35 - 76 77 - 97 98 - 111 111 - 132 135 - 182 183 - > 250 32 - 105 151 - 194 195 - > 250 36 - 87 98 - 191 216 - > 250 36 - 90 96 - 187 221 - > 250 35 - 93 116 - 184 186 - > 250 37 - 97 108 - 183 184 - > 250
DTG ∆m / % Tcsúcs / °C 12,7 86 >1,6 > 250 7,8 73 4,7 173 >1,9 > 250 7 75 4 119 2,8 174 >0,7 > 250 6,3 67 3,3 90 >1,8 > 250 4,7 63 1,5 83 0,7 105 1,2 119 2,5 164 >2,3 196 3,7 59 0,7 174 >1,8 > 250 2,1 58 4,7 151 >0,5 > 250 2,2 55 5,8 156 >0,5 > 250 2,2 57 1,8 158 >2,3 > 250 2,5 59 1,7 155 >1,9 > 250
DTA Tcsúcs / °C 86 > 250 74 > 250 74 116 > 250 66 89 > 250 63 83 105 119 164 > 250 59 223 58 222 56 228 54 216 56 214
Bár a BCD termoanalitikai görbéjén a vízvesztés csak egy lépcsőben játszódik le, a komplexek némelyikénél viszont a vízmolekulák eltávozása több fokozatú folyamat. Ennek
28
oka, hogy a komplexben különböző erősséggel kötve, többféle helyzetben lehetnek a vízmolekulák, amelyek eltérő hőmérsékleten távoznak. A timol / BCD komplex esetén a fekete színnel jelölt sor egyrészt vízveszteség - azért mert a víztartalom (8,1 %) elég kevés a Karl-Fischer módszerhez képest (10,6 %) - és másrészt felületen kötött hatóanyag is lehet, mert a lépcső hőmérséklete ezzel egyezik meg. Ennek meghatározása még további vizsgálatokat igényel. 13. táblázat A komplexek hatóanyag-tartalma és a komplexált hatóanyag/CD mólaránya
RAMEB
BCD
Komplexek elkészítési technikája
Szárazanyagra vonatkoztatott hatóanyag-tartalom (m/m %)
Komplexált hatóanyag/CD mólarány
teljes
felületen
komplexben
borneol szuszpenziós
12,1
0,0
12,1
1,01 : 1
borneol
gyúrt
11,8
0,0
11,8
0,98 : 1
citrál
szuszpenziós
12,1
5,1
7,0
0,59 : 1
linalool szuszpenziós
16,5
3,1
13,4
1,18 : 1
mentol
szuszpenziós
10,9
0,0
10,9
0,89 : 1
timol
szuszpenziós
12,4
0,0
12,4
1,07 : 1
borneol
liofilizált
13,6
0,7
12,9
1,27 : 1
citrál
liofilizált
9,3
4,8
4,5
0,43 : 1
linalool
liofilizált
14,4
5,9
8,4
0,84 : 1
mentol
liofilizált
9,4
1,8
7,6
0,70 : 1
timol
liofilizált
11,5
1,7
9,8
0,96 : 1
A termikus vizsgálatok során a felületen kötött hatóanyagtartalmakra is következtettem. A 13. táblázatban foglalom össze a BCD és a RAMEB komplexek hatóanyag-tartalmának, és a komplexált hatóanyag/CD mólarányainak értékeit. Teljesen komplexált terméket a mentol-, a timol-,és a borneol - BCD komplexeinél kaptam. A RAMEB-es komplexek mindegyikénél felületen kötött hatóanyagot (1-6 %) mértem. A citrál, linalool ─ folyadékok ─ BCD-vel sem adtak 100%-os komplexet, mivel 3-5%-nyi hatóanyag van a felületükön. Megállapítottam, hogy a komplexképzés tehát a szuszpenziós eljárással készült BCD komplexek esetén volt a legkedvezőbb.
29
5. ÖSSZEFOGLALÁS Öt féle hatóanyag öt féle ciklodextrinnel való kölcsönhatását vizsgáltam. Kísérleteim alapján jól látható, hogy az illóolaj hatóanyagok oldódását a ciklodextrinek fokozták. Az alap β-ciklodextrinnek kisebb mértékű, míg származékainak nagyobb mértékű hatása volt. Kiszámítottam az oldódás izotermák alapján a komplex asszociációs állandókat, a legnagyobb értéke a citrál / RAMEB komplexnek volt. Öt féle hatóanyaggal, két különböző ciklodextrinnel összesen 11 komplexet készítettem három különböző komplexképzési módszert alkalmazva. A komplexek hatóanyag-tartalma 9-17% között volt. A víztartalom a BCD komplexekben 10-15%, a RAMEB-bel készült mintákban 2-4% volt. A termikus vizsgálatok során a felületen kötött hatóanyag-tartalmakra is következtettem: a mentol, timol, borneol BCD komplexeinél kaptam teljesen komplexált terméket, míg az összes többi komplex esetén felületen kötött hatóanyagot (1-4 %) mértem. Megállapítottam, hogy a komplexképzés a szuszpenziós BCD komplexképzéssel volt a legkedvezőbb. Eredményeim azt mutatják, hogy az irodalomban szelíd növényvédelemben ajánlott illóolajok főbb komponensei jól formulázhatók ciklodextrines zárványkomplex képzéssel: magasabb hatóanyag-tartalmú, stabil folyékony permetezőszert és késleltetett, kontrollálható hatású, kevésbé illékony szilárd formulációkat lehet így létrehozni. Az illóolajokkal hasonló vizsgálatok elvégzése valamint a kapott komplexek nedvesedésének, tárolási stabilitásának és a Szegedi Tudományegyetem munkatársainak segítségével antimikróbás hatásának vizsgálata egy későbbi feladat lesz.
30
6. KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS Köszönetet mondok Dr. Perczel András tanszékvezető egyetemi tanárnak, hogy tudományos diákköri munkámat az ELTE Szerves Kémiai Tanszékén végezhettem. Köszönöm Dr. Szente Lajosnak a CYCLOLAB Kutató-Fejlesztő Kft. támogatását és a munkámhoz biztosított ciklodextrineket. Nagyon köszönöm Dr. Fenyvesi Éva külső konzulensemnek az értékes szakmai tanácsait, mellyel kutatásom irányát egyengette. Köszönettel tartozom Balogh Klárának a gázkromatográfiában, Dobó Katalin technikusnak az oldhatósági izotermák UV–fotometriás felvételében és a komplexek előállításában nyújtott segítségéért. Külön köszönet témavezetőmnek, Dr. Orgoványi Juditnak, hogy munkámat rendszeresen figyelemmel kísérte, irányította.
31
7. IRODALOMJEGYZÉK [1] Kiss, J.: A növényvédelem és az EU csatlakozással kapcsolatos környezeti feladatok, várható hatások, ZÖLD BELÉPŐ Kutatási Program környezet- és természetvédelem, mezőgazdaság, vidékfejlesztés tématerületeinek 1997. évi összegzése, 1997 [2] Kempelen Farkas Digitális Tankönyvtár honlapja: http://www.hik.hu/tankonyvtar/site/books/b108/ch04s02s05s01.html [3] Könczey, S. Nagy: Zöldköznapi kalauz, Föld Napja Alapítvány, 1998. [4] Dr. Békési L.: Atkairtás napjainkban, kísérletek, eredmények http://www.katki.hu/KATKI/osztalyok/meh/Atkairtas.html [5] Magyar Nagylexikon, Szerkesztő elnök: Glatz Ferenc, Magyar Nagylexikon Kiadó, Budapest 1999. [6] Römpp Vegyészeti lexikon, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1981. [7] Simionatto, E; Bonani, VFL; Morel, A. F.; Poppi, N. R.; Junior, J. L. R.; Stuker, C. Z.; Peruzzo, G. M.; Peres M. T. L. R.; Hess, S. C.: Chemical composition and evaluation of antibacterial and antioxidant activities of the essential oil of Croton urucurana baillon (Euphorbiaceae) stem bark, Journal of the Brasilian Chemical Society, 18 (5) (2007) 879885 [8] Roman, V.; Kalinovic, I.; Korunic, Z.: Toxicity of naturally occurring compounds of Lamiaceae and Lauraceae to three stored-product insects, Journal of Stored Products Research, 43 (4) (2007) 349-355 [9] Yang, P; Ma, YJ; Zheng, SQ: Adulticidal activity of five essential oils against Culex pipiens quinquefasciatus, Journal of Pesticide Science 30 (2) (2005) 84-89 [10] Stamopoulos, D. C.; Damos, P.; Karagianidou, G.: Bioactivity of five monoterpenold vapours to Tribolium confusum (du Val) (Coleoptera : Tenebrionidae), Journal of Stored Products Research, 43 (4) (2007) 571-577 [11] Queiroga, C. L.; Teixeira Duarte, M. C.; Ribeiro, B. B.; de Magalhaes, P. M.: Linalool production from the leaves of Bursera aloexylon and its antimicrobial activity, Fitoterapia 78 (4) (2007) 327-328 [12] Novelino, A. M. S.; Daemon, E.; Soares, G. L. G.: Evaluation of repellent activity of thymol, menthol, methyl salicylate and salicylic acid on Boophilus microplus larvae (Canestrini, 1887) (Acari : Ixodidae), Arquivo Brasileiro de Medicina Veterinaria E Zootecnia, 59 (3) (2007) 700-704
32
[13] Kordali, S.; Kotan, R.; Cakir, A.: Screening of antifungal activities of 21 oxygenated monoterpenes in-vitro as plant disease control agents, Allelopathy Journal 19 (2) (2007) 373-391 [14] Ji, P. S.; Momol, M. T.; Rich, J. R; Olson, S. M.; Jones, J. B.: Development of an integrated approach for managing bacterial wilt and root-knot on tomato under field conditions, Plant Disease 91 (10) (2007) 1321-1326 [15] Lopez, P.; Sanchez, C.; Batlle, R.; Nerin, C: Development of flexible antimicrobial films using essential oils as active agents: Journal of Agricultural and Food Chemistry, 55(21) (2007) 8814-8824 [16] Yanikoglu, A.; Erler, F.; Cetin, H.: A comparative evaluation of Origanum onites essential oil and its four major components as larvicides against the pine processionary moth, Thaumetopoea wilkinsoni Tams., Pest Managment Science, 63 (8) (2007) 830833 [17] Szejtli J.: Ciklodextrinek és zárványkomplexeik a biotechnológiában és a vegyiparban, Magyar Kémikusok Lapja, 45 (3-4) (1991) 98-106 [18] Sundarajan, P.R.; Rao, V.S.R.: Conformal studies on cycloamyloses, Carbohydr. Res.,13 (1970) 351-358 [19] Szejtli, J.: Cyclodextrins and their inclusion complexes, Akadémia kiadó, Budapest, 1982 [20] Szejtli, J.: Cyclodextrin technology, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, 1988 [21] Szejtli, J.: Ciklodextrinek alkalmazása vegyipari termékekben és eljárásokban, Magyar Kémikusok Lapja, 53 (6) (1998) 271-282 [22] Ivanyi, R.; Jicsinszky, L.; Juvancz, Z.: Permethyl monoamino beta-cyclodextrin a new chiral selective agent for capillary electrophoresis, Chromatographia, 53 (3-4) (2001) 166-172 [23] Ivanyi, R.; Jicsinszky, L.; Juvancz, Z.: Chiral separation of pyrethroic acids with single isomer permethyl monoamino beta-cyclodextrin selector, Electrophoresis, 22 (15) (2001) 3232-3236 [24] Grobuschek, N.; Sriphong, L.; Schmid, M. G.; Lorand, T.; Aboul-Enein, H. Y.; Gubitz, G.: Chiral separation of bioactive cyclic Mannich ketones by HPLC and CE using cellulose derivatives and cyclodextrins as chiral selectors, Journal of Biochemical and Biophysical Methods, 53 (1-3) (2002) 25-36 [25] Wolfner, A.: Csomagolástechnika-molekuláris szinten: A ciklodextrin, Élet és Tudomány, 8 (1997) 216
33
[26] Szente, L.: Preparation of cyclodextrin complexes, Comprehensive Supramolecular Chemistry, Volume 3. (Editors: Szejtli J., Osa, T.) Pergamon, 1996, Chapter 7, 243-252 [27] Szente, L.: Analytical methods for cyclodextrins, cyclodextrin derivatives and cyclodextrin complexes, Comprehensive Supramolecular Chemistry, Volume 3. (Editors: Szejtli J., Osa, T.) Pergamon, 1996, Chapter 8, pp. 253-278 [28] Szente, L., Szejtli, J.: Wettability of cyclodextrin complexes, Acta Pharmaceutica Hungarica, 57 (1987) 73-76 [29] Higuchi, T., Connors, K. A.: Phase-solubility techniques, Adv. Anal. Chem. Instrum., 4 (1965) 117-212 [30] Buvári-Barcza, Á.: Solubility characteristics of β-cyclodextrin inclusion complexes, J. Inclusion Phenom. 26 (1996) 303-309 [31] Buvári-Barcza, Á.: Changes in the solubility of β-cyclodextrin on complex formation: guest
enforced
solubility,
J.
Inclusion
34
Phenom.
36
(2000)
355-370
TARTALOMJEGYZÉK 1. RÖVIDÍTÉSEK JEGYZÉKE .............................................................. 1 2. BEVEZETÉS ......................................................................................... 3 3. IRODALMI RÉSZ ................................................................................ 4 3.1. Növényvédelem ─ szelíd növényvédelem ...................................................................... 4 3.2. Illóolajok ......................................................................................................................... 6 3.2.1. A felhasznált aromaanyagok jellemzése [6]............................................................. 7 3.3. Ciklodextrinek szerkezete és tulajdonságai [17] ............................................................. 9 3.3.1. Ciklodextrin származékok jelentősége................................................................... 10 3.4. A zárványkomplexekről általában................................................................................. 11 3.4.1. A ciklodextrinek zárványkomplexképzése............................................................. 12 3.4.2. Zárványkomplexek előállítása [20, 26] .................................................................. 12 3.4.3. A ciklodextrin komplexek analitikai vizsgálata ..................................................... 13
4. KÍSÉRLETI RÉSZ.............................................................................. 16 4.1. Az alkalmazott anyagok ................................................................................................ 16 4.2. Oldatban végzett vizsgálatok módszerei ....................................................................... 16 4.2.1. Koncentráció meghatározás UV fotometriás módszerrel....................................... 16 4.2.2. Koncentráció meghatározás gázkromatográfiás analízissel................................... 17 4.2.3. Oldhatósági izotermák felvétele............................................................................. 17 4.3. Komplexképzés ............................................................................................................. 18 4.3.1. Víztartalommérés Karl-Fischer módszerrel ........................................................... 19 4.3.2. Hatóanyag-tartalom meghatározás......................................................................... 20 4.3.3. Termoanalízis ......................................................................................................... 20 4.3.4. Oldhatósági vizsgálatok ......................................................................................... 20
5. KÍSÉRLETI EREDMÉNYEK ........................................................... 21 5.1. Oldhatósági izotermák................................................................................................... 21 5.2. Zárványkomplexek jellemzése ...................................................................................... 25 5.3. Termoanalitikai mérések eredményei ........................................................................... 26
6. ÖSSZEFOGLALÁS ............................................................................ 30 7. KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS............................................................. 31 8. IRODALOMJEGYZÉK ..................................................................... 32
35
