Article

 

Formation of Two 1:1 Chlorogenic Acid: β–cyclodextrin Complexes at pH 5: Spectroscopic, Thermodynamic and Voltammetric study^†

 

Emilio Álvarez–Parrilla,^1* Ricardo Palos,¹ Laura A. de la Rosa,¹ Bernardo A. Frontana–Uribe,² Gustavo Adolfo González–Aguilar,³ Lorena Machi,⁴ Jesús Fernando Ayala–Zavala³

 

¹ Universidad Autónoma de Ciudad Juárez. Instituto de Ciencias Biomédicas. Departamento de Ciencias Básicas, Tel/Fax: +52–656–688–1894, ^*Responsible author: ealvarez@uacj.mx.

² Centro Conjunto de Investigación en Química Sustentable. Universidad Autónoma del Estado de México–Universidad Nacional Autónoma de México. Km 14.5 Carretera Toluca–Atlacomulco C.P. 50200 Toluca, Estado de México.

³ Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A. C. (CIAD, AC). Carretera a la Victoria Km 0.6, La Victoria. Hermosillo, Sonora (83000) México.

⁴ Departamento de Investigación en Polímeros y Materiales. Universidad de Sonora. Hermosillo, Sonora.

 

Received January 29, 2010
Accepted May 10, 2010

 

Abstract

Complexation of chlorogenic acid (CA) by β–cyclodextrin (β–CD) at mildly acidic pH, was studied by fluorescence spectroscopy, isothermal titration calorimetry (ITC), cyclic voltammetry (CV) and NMR spectroscopy. Thermodynamic parameters (ΔH°, ΔS° and K) determined by both fluorescence and ITC, showed that the complexation of CA by β–CD is an enthalpy–driven process. Results show that CA molecule can be complexed through both polyphenolic and quinic acid moiety, leading to the formation of two supramolecular isomers with 1:1 stoichiometry.

Keywords: β–cyclodextrin, chlorogenic acid, inclusion complexes, fluorescence, isothermal titration calorimetry (ITC), thermodynamic parameters.

 

Resumen

La complejación del ácido clorogénico (AC) por β–ciclodextrina (β–CD) a pH ligeramente ácido se estudió por espectroscopia de fluorescencia, calorimetría isotérmica de titulación (CIT), voltamperometría cíclica (VC) y RMN. Los parámetros termodinámicos del sistema ((ΔH°, ΔS° and K) determinados por fluorescencia e CIT sugieren que la complejación está regulada por procesos entálpicos. De los resultados obtenidos, se puede deducir que las moléculas del AC pueden ser complejadas tanto por la región fenólica como por la región quínica, dando lugar a la formación de dos isómeros supramoleculares con estequiometría 1:1.

Palabras claves: β–cyclodextrina, ácido clorogénico, complejos de inclusión, fluorescencia, calorimetría isotérmica de titulación, parámetros termodinámicos.

 

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Acknowledgements

Financial supports from UACJ (internal projects) and CONACYT, México (STU1–2008–102083) are gratefully acknowledged. R.P. thanks CONACYT (México) for a bachelor degree scholarship and Academia Mexicana de Ciencias for a Summer Research Grant. We thank Dr. María Isabel Chávez (Instituto de Química de la UNAM) for NMR determinations.

 

References

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Note

^† Part of this paper was presented at the 65th Southwest Regional Meeting "Chemistry Challenges for the 21st Century" held by the American Chemical Society. El Paso, Tx, USA, November 2009.