卷烟烟气中r-(+)-尼古丁形成机理的研究

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1、卷烟烟气中R-(+)-尼古丁形成机理的研究　　　　摘要　采用多维气相色谱法测定了烟草和烟气中尼古丁的手性纯度。尽管在烟草中几乎检测不到右旋的尼古丁，但在卷烟烟气中R-(+)-尼古丁的相对比例达2.6-3.6%。关于烟气中R-(+)-尼古丁的形成机理，文献中有两种理论假设，但都没有用实验证实。在本研究中，为探索吸烟过程中R-(+)-尼古丁的形成机理，采用微炉裂解器，对S-(-)-尼古丁和烟草样品进行热裂解，采用多维气相色谱法分析裂解物中尼古丁的手性纯度。结果显示，无论是尼古丁化学品还是烟草样品，S-(-

2、)-尼古丁的消旋化与热裂解的进程高度同步。另外，在550。下，尽管纯S-(-)-尼古丁试剂的消旋化程度显著高于烟草中的S-(-)-尼古丁，但是不同类型烟草中的S-(-)-尼古丁的消旋化程度非常接近。因此，本研究为高温消旋化的假设提供了实验支持，即吸烟过程中的高温是导致S-(-)-尼古丁消旋化的主要动力。在一定温度下，气态S-(-)-尼古丁可逆地失去手性中心上的氢原子，形成尼古丁自由基，重新与氢结合，形成外消旋尼古丁混合物。多维气相色谱的预柱为DB-1(30m×0.25mmi.d×()．25μm)，手性

3、柱为DB-C：Cydodex-B(60m×0．25mmi．d．×().25μm)。FID和NPD分别为监视检测器和分析检测器。　　关键词尼古丁消旋化手性热裂解多维气相色谱烟草烟气　　1引言　　尼古丁是烟草和烟气中含量最丰富的一个生物碱。尼古丁是手性分子，手性中心是四氢吡咯环-2-位碳原子，所以，尼古丁可以两个对映体存在：S-(-)-尼古丁和R-(+)-尼古丁。旋光对映体通常显示完全不同的代谢和生理特性，所以，手性分析具有重要意义。一系列动物实验和体外细胞试验显示，S-(-)-尼古丁的生理活性比R-(+

4、)-尼古丁更强[1]．毒性试验显示，S-(-)-尼古丁的毒性比R-(+)-尼古丁更强[2]．天然烟草中的尼古丁主要是S-(-)-构型，但是，采用较灵敏和准确的手性分析方法，可在不同类型的烟草原料中检测到0.2-0.3%的R-(+)-尼古丁(相对于总尼古丁含量)[3].在卷烟烟气中，R-(+)-尼古丁的相对比例大大高于烟草[4]；根据最近的文献，在六个肯塔基参考卷烟主流烟气中，R-(+)-尼古丁相埘比例为3%左右[2]。关于卷烟烟气中尼古丁的形成机理，Crooks等人提出了两个假设[5]，雷诺公司Per

5、fettiandColeman进行了相关研究[2，6]，但是相关的机理仍然没有弄清楚[7]。　　裂解气相色谱一质谱揭示烟气成分形成机理的重要研究手段[8-9]。在本研究中，采用裂解和中心切割式手性多维气相色谱(MDGC)[10]，对温度和尼古丁手性变化关系进行了深入研究。另外，对烟草和烟气中尼古丁的手性组成也进行了测定。　　2实验　　2.1试剂与材料　　除非特别说明，所用试剂均为分析纯。外消旋尼古丁标样(S-/R-，1/1)购自SigmaCo(USA)．商品卷炳购自当地市场。烟叶原料取自上海烟草(集团

6、)公司。　　2.2烟草萃取　　称取30mg烟末，加入5mL乙酸乙酯和1mL10%NaOH，剧烈振荡充分混匀。离心，取上清液1.0mL转移到2mLGC样品瓶中，进行MDGC分析。　　2.3烟气分析　　卷烟抽吸采用IS03308标准[11]，用RM-XX0-孔道转盘吸烟机(BorgwaldtTechnikGmbH，Germany)。20支卷烟的主流烟气收集到92mm直径的剑桥滤片上，然后用20mL甲基叔丁基醚萃取，取1mL萃取液转移到2mL样品瓶中，进行MDGC分析。　　2.4MDGC条件　　把MDS68

7、90多维附件(SGE，Australia)安装到Agilent6890GC(AgilentTechnology，USA)，构建MDGC系统。载气为高纯氦(99.999%)。预柱DB-1,30m×0.25mmi.d.×0.25μm膜厚(Agilent，USA).手性柱DB-Cyclodex-B，60m×0.25mmi.d.×0.25μm膜厚(AgilentTechnologies,USA)．手性固定相是10.5%全甲基化β-环糊精分散到DB-1701[14%(cyanopropylphenyl)meth

8、ylpolysiloxane]中。预柱和分析柱的载气流速分别为1.9and2.7mL/min。一维色谱的柱温程序：初温100℃，升温到200℃，速率8℃/min，保持5min。尼古丁的一维保留时间为9.0min，所以中心切割范围选择8.8到9.2min。液态C0，为冷却剂，打开时间为7min，关闭时间为13min。手性分离的炉温程序：初温50℃，升温至130℃，速率0.5℃/min，然后以10℃/min升温到180℃，保持5min，一维色谱检测器为FID