二氫楊梅素抗氧化機(jī)制探討 | 二氫楊梅素抗氧化機(jī)制探討 |
| 發(fā)布時(shí)間:2013-12-19 信息來源:admin 發(fā)布人:admin 點(diǎn)擊次數(shù):2066 |
摘 要：二氫楊梅素可開發(fā)利用價(jià)值極大，它的抗氧化活性更是研究的熱點(diǎn)。本研究通過量子化學(xué)計(jì)算手段和實(shí)驗(yàn)醚化處理相結(jié)合，確定了二氫楊梅素分子結(jié)構(gòu)的抗氧化活性中心在其 B 環(huán)上的 3、4、5 位連酚羥基結(jié)構(gòu)，同時(shí)也驗(yàn)證了量子化學(xué)計(jì)算在研究黃酮類物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與表現(xiàn)性質(zhì)中的正確預(yù)測性和指導(dǎo)性。 關(guān)鍵詞：二氫楊梅素；抗氧化劑；量子化學(xué)；醚化 二氫楊梅素屬黃酮類化合物，其在顯齒蛇葡萄植物含量極高，而顯齒蛇葡萄在我國南方地區(qū)廣泛分布，同時(shí)其具有多種顯著生理功效，所以有極大的開發(fā)利用價(jià)值。其中它的抗氧化、清除自由基特性更受到人們的普遍關(guān)注。 在眾多衰老理論中，D.Harman 提出的自由基學(xué)說占有重要的地位，其觀點(diǎn)認(rèn)為生物機(jī)體內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，尤其是酶促氧化還原反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生具有未配對電子的原子、原子團(tuán)、分子和離子，也就是自由基，其過多會(huì)對生物的機(jī)體會(huì)造成一系列損害。 黃酮類化合物具有優(yōu)良的抗氧化性質(zhì)，目前學(xué)術(shù)界已經(jīng)借助試驗(yàn)和量子化學(xué)手段，通過不同途徑對多種黃酮類化合物的抗氧化活性進(jìn)行了研究，而二氫楊梅素經(jīng)研究證實(shí)具有優(yōu)異的抗氧化活性，與TBHQ 相接近。 本研究在以前工作的基礎(chǔ)上，采用甲基化試劑—硫酸二甲酯對其進(jìn)行醚化處理，并對處理產(chǎn)物進(jìn)行抗氧化活性測定和量子化學(xué)計(jì)算，指出了二氫楊梅素的抗氧化活性中心。 1 材料與方法 1.1 材料與設(shè)備 1.1.1 材料 顯齒蛇葡萄芽頭干葉 產(chǎn)地為廣東河源，經(jīng)形態(tài)學(xué)鑒定為原植物。硫酸二甲酯(分析純) 天津化學(xué)試劑二廠。 1.1.2 設(shè)備 上皿電子天平 FA2004 上海天平儀器廠；數(shù)顯恒溫水浴鍋 中外合資深圳天南海北有限公司；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱DHG-900A 型 上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備；PHS-25 型pH計(jì)上海精密科學(xué)儀器有限公司；752紫外光柵分光光度計(jì) 上海分析儀器制造總廠；螺旋真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 ZFQ85A 上海醫(yī)械專機(jī)廠。 1.2 方法 1.2.1 量子化學(xué)計(jì)算 按照平面型結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，采用Hyperchem 進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，采用 Gaussian系列程序計(jì)算二氫楊梅素各羥基的前沿軌道電子云密度。計(jì)算方法為從頭計(jì)算法，選取基集為6-31G*。 1.2.2 二氫楊梅素提取及純品制備 參照文獻(xiàn)二氫楊梅素純品制備方法進(jìn)行。 1.2.3 甲基化處理 取適量二氫楊梅素純品，加甲醇使之溶解，然后緩慢滴加50%(重量比)氫氧化鈉溶液和硫酸二甲酯，注意保持加入的硫酸二甲酯與二氫楊梅素的當(dāng)量相比明顯過量，反應(yīng)介質(zhì)始終保持為中性環(huán)境，滴加結(jié)束后，體系升溫到 60℃保溫，回流1h，始終調(diào)整反應(yīng)液的pH值在7～8 之間。 1.2.4 醚化產(chǎn)物的分離純化 將上述反應(yīng)液采用乙醚進(jìn)行萃取，用水溶解沉淀，過濾，對濾液采用減壓蒸餾除去甲醇，最后得到黑棕色油狀液體，干燥，產(chǎn)物為黑色粉末狀。 1.2.5 甲基化產(chǎn)物的抗氧化活性測定 取植物花生油 35g，醚化產(chǎn)物添加量分別為 0.05%和0.08%(抗氧化劑重W/ 花生油重W)，二氫楊梅素純品的添加量為0.05%(抗氧化劑重W/ 花生油重W)，攪拌渾勻后，放置6 0℃，120h，測定油樣的 POV 值，采用硫代硫酸鈉滴定法測定。 2 結(jié)果與討論 2.1 量子化學(xué)計(jì)算分析
Walter Karrarr 等人在1958年公布了二氫楊梅素的分子結(jié)構(gòu)式為圖1 所示。其中它的酚羥基分別在 3、5、7、3、4、5 位。采用甲基化試劑—硫酸二甲酯與之發(fā)生的成醚反應(yīng)可以認(rèn)為是親核取代反應(yīng)，即二氫楊梅素作為親核試劑，硫酸二甲酯的羰基碳原子帶正電性。示意圖如下：
二氫楊梅素與硫酸二甲酯發(fā)生反應(yīng)是作為親核試劑，其形式為酚羥基氧負(fù)離子 R－O－ ，顯然，酚羥基上的氧負(fù)離子上的電子云密度越大，電負(fù)性越強(qiáng)，則發(fā)生親核取代反應(yīng)的可能性也越大。量子力學(xué)中HOMO(最高占有軌道)軌道為分子的前沿軌道，研究分子的前沿軌道電子云密度最能直接反應(yīng)分子的反應(yīng)特性。通過量子化學(xué)計(jì)算，表1 比較了二氫楊梅素各酚羥基上氧原子的HOMO 軌道電子云密度，強(qiáng)弱順序?yàn)?4>3>5>3>5>7酚羥基。因此3、4、5 位酚羥基最容易發(fā)生甲基化反應(yīng)。 通過以往的研究，已通過量子化學(xué)計(jì)算的方法預(yù)測二氫楊梅素的抗氧化活性中心位于 B 環(huán)的3、4、5 位連酚羥基結(jié)構(gòu)，而我們現(xiàn)在又知道它的這一位置又是最容易發(fā)生甲基化親核取代反應(yīng)的部位，我們通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，控制甲基化試劑的使用量，使之形成多甲基化產(chǎn)物(其主要構(gòu)成為3位甲氧基二氫楊梅素、4甲氧基二氫楊梅素、5位甲氧基二氫楊梅素、3,4位甲氧基二氫楊梅素或3,5位甲氧基二氫楊梅素的混合物，其結(jié)構(gòu)鑒定另有文章表述)，然后測定其抗氧化活性(采用POV 值作為指標(biāo)) ，如果其得到的醚化產(chǎn)物的抗氧化活性顯著下降，這也就驗(yàn)證了我們的二氫楊梅素抗氧化活性部位確定正確，同時(shí)也可以確定量子化學(xué)計(jì)算在研究黃酮類物質(zhì)反應(yīng)活性的廣泛指導(dǎo)性。 |
