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烟草中多羟基吡嗪的提取及其热裂解行为研究(图)

栏目:理论文章发布:2010-04-18浏览:2580下载261次收藏
  摘 要 从云南烤烟中提取分离得到了一个多羟基吡嗪化合物1,采用ir、ms和nmr进行了鉴定。并采用热裂解直接进气相色谱的方式,研究了该多羟基吡嗪的热裂解行为,分析鉴定了13个挥发性热裂解产物,占挥发性化合物总量的94.65%。

  关键词 烤烟 提取 鉴定 多羟基吡嗪 热裂解

  有关烟草组分与烟气组分成相关性的烟草潜体的热裂解研究很多[1-3]。有人曾研究了烟草中主要的多酚化合物——芦丁的热裂解行为[4];也曾报道了烟草中2,3-二氢-3,5-二羟基-6-甲基-4(h)吡喃4-酮的热裂解行为及可能的热裂解过程[5]。

  我们从云南烤烟中分离得到了一个多羟基化合物1,采用ir、ms和nmr对其进行了鉴定。在空气氛下直接热裂解,用spme吸附热裂解挥发性产物的方式,研究了该化合物1的热裂解挥发性产物,分析鉴定出了20个裂解的挥发性化合物,并讨论了热裂解产生这些化合物的可能过程。

  1 实验部分

  1.1仪器与试剂热裂解采用美国analystical inc的cds 2000裂解仪;质谱分析采用美国hp公司的hp5890gc/ms气质联用仪;1hnmr采用德国brucker am400型的核磁共振仪(cdcl3为溶剂,内标tms)。

  甲醇、正己烷等试剂均为分析纯(ar级,上海化学试剂厂)。

  云南烤烟为玉溪中二。

  1.2化合物1的提取分离

  分离提取化合物1的具体工艺流程如图1所示。

  化合物1的mp.380℃(分解); [α]20 d=-94.8(1.15×10-3,h2o);ir(cm-1):3307;fab ms(m/z):305(m+1);uv(nm):375;1hnmr(δ):2.95(m),3.16(m),3.61(m),3.62(m),3.63(m),3.78(m),3.79(m),3.82(m),3.83(m),4.00(m),5.14,5.15(d),8.20(s),8.40(s);13cnmr(δ):38.7,63.5,64.0,72.1,72.2,72.4,74.4,75.4,141.2,144.4,155.0,157.0。对照文献[6],化合物1鉴定为2-(1、,2、,3、,4、-四羟基丁基)-6-(2、、,3、、,4、、-三羟基丁基)-吡嗪,其结构式如图2所示。

  1.3裂解

  约0.1mg样品装入裂解仪探头中,在空气氛和900℃下热裂解10sec,热裂解产物用spme吸附5min。

  1.4 spme解析

  进样口温度为240℃,吸附热裂解产物的spme解析1min,然后直接进样进行gc/ms分析。

  1.5 gc/ms条件

  hp5890型气质联用仪,70ev,离子源温度为220℃。色谱柱采用se-54,30m×0.25mm石英毛细管柱。程序升温条件为60℃保持4min,以15℃/min程序升温至250℃保持5min。载气为氮气,分流比为20∶1,汽化器和分离器温度为220℃。

  1.6鉴定

  挥发性的热解产物通过保留时间和质谱数据库检索鉴定,结果见表1。


  图1化合物1的分离流程图 fig.1.isolation procedure of compound 1



  图2化合物1的结构式 fig.2 the structure of compound 1



  2结果与讨论

  化合物1是一种白色、无味的结晶,室温隔绝空气的条件下比较稳定,暴露在空气中极容易潮解。在实验条件下,化合物1热裂解的挥发性成分中,共检定出了13个化合物,占挥发性组分的94.65%。

  从表1结果我们可以得到,化合物1在热裂解过程产生的化合物中含有大量吡嗪化合物的衍生物,这些化合物都具有特殊的香味,而且能影响卷烟产品的风味特征。其中甲基吡嗪、2,6-二甲基吡嗪、2-乙基-6-甲基吡嗪等吡嗪化合物是卷烟加香加料中常常使用的香原料,以期达到改善卷烟产品的内在品质和香味特征的目的。在裂解后的挥发性组分中,含量最高的是2-胺基吡啶(26.93%),依次减少的是2-甲基丙醇(25.44%),乙醛(18.22%),2,6-二甲基吡嗪(9.29%)和甲基吡嗪(8.44%)。挥发性的热裂解产物中,吡嗪类化合物占21.61%,吡啶类化合物占27.08%

  

表1 化合物1的挥发性热裂解产物


  table1 volatile pyrolysis products of compound 1

  化合物1在实验条件下热裂解产生的一系列化合物,是通过gc/ms鉴定而确定的。但是由于热裂解是一个相当复杂的过程,部分热裂解产物因含量低而无法确认。热裂解产物的可能形成过程有待14c标记化合物1的合成和热裂解研究进行详细探讨。

  参考文献:
  1park jw, study on the pyrolysis of polyphenols from tobacco by direct inlet/ms. yakhak hoe chi, 1982, 26 (2): 123-128
  2schlotzhauer ws, martin re, snook me, et al. pyrolytic studies on the contribution of tobacco leaf constituents to be the formation of smoke catechols. j agric food chem, 1982, 30:372374
  3sakuma h, kusama m, munakata s, et al. irritation and paper-buring aroma of cigarette smoke derived from cellulose. kenkyu hokoku-nippon senbai kosha chou kenkyusbo, 1980, 122: 21-31
  4 陈永宽,孔宁川,曾晓鹰等. 芸香甙的热裂解研究.天然产物研究与开发,2002,14(6):4-6
  chen yk, kong nc, zeng xy, et al. studies on the thermolysis of rutin. natural product r&d, 2002, 14 (6) :4-6
  5 陈永宽,孔宁川,武怡等.2,3-二氢-3,5-二羟基-6-甲基-4h-吡喃-4-酮的合成及热裂解研究.化学研究与应用,2003,15(1):45-47
  chen yk, kong nc, wu yi,et al. study on synthesis and thermolysis of 2,3-dihydro-3,5-dihydroxy -6 -methyl -4h -pyean -4 one. chemical research and application, 2003, 15 (1) : 45-47
  6李琦,叶蕴华,闫爱新等.三七中2-(1、,2、,3、,4、-四羟基丁基)-6-(2、、,3、、,4、、-三羟基丁基)-吡嗪分离鉴定和生理活性.高等学校化学学报,2001,22(11):1824-1828
  li q, ye yh, yan ax, et al. isolation, identification and physiological activities of 2- (1、,2、,3、,4、-tetrahydroxybutyl) -6 - (2、、,3、、,4、、-trihydroxybutyl) -pyrazine from panax notoginseng. chem. j. chinese univ, 2001, 22 (11): 1824-1828
  study on extraction and thermolysis of polyhydroxyyrazine in flue-cured tobaccochen yongkuan1,2 hou ying2 wang yu2 li cong3 wang hanqing1
  ( 1osso state key lab, lanzhou chemical physics institute of cas lanzhou 730000)(2 yunnan reacend science & technology co. ltd., centre of technology kunming 650106)
  (3 department of chemistry, yunnan university kunming 650091)
  abstract: the compound 1, polyhydroxypyrazine, was extracted from yunnan flue-cured tobacco and identified by ir, ms and nmr. and its thermolysis was studied with a pyrolyser connected directly to a gas chromatograph. 13 compounds have been identified as volatile thermolysis products. the total quantities of these volatile product were 94.65%.
  keywords: flue-cured tobacco extraction identify polyhydroxypyrazine thermolysis

  简讯:
  云南烟草科学研究院两项自然科学课题通过鉴定
  2004年12月20日,由云南省科技厅主持,在我院对我院承担的两个项目《混合型卷烟产品和相应的香精香料研制开发》和《烟气中半挥发性成分的研究与应用》进行了鉴定,专家组认为课题达到了预期的目标,取得了较好的成效。其中《混合型卷烟产品和相应的香精香料研制开发》所做的工作属同行业先进, 《烟气中半挥发性成分的研究与应用》申报国家专利1项,发表专业论文10篇,联合培养博士生1名,两项课题都顺利通过了鉴定。

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