二氢杨梅素抗氧化机制探讨 |
发布时间:2013-12-19 信息来源:admin 发布人:admin 点击次数:1785 |
摘 要:二氢杨梅素可开发利用价值极大,它的抗氧化活性更是研究的热点。本研究通过量子化学计算手段和实验醚化处理相结合,确定了二氢杨梅素分子结构的抗氧化活性中心在其 B 环上的 3、4、5 位连酚羟基结构,同时也验证了量子化学计算在研究黄酮类物质分子结构与表现性质中的正确预测性和指导性。 关键词:二氢杨梅素;抗氧化剂;量子化学;醚化 二氢杨梅素属黄酮类化合物,其在显齿蛇葡萄植物含量极高,而显齿蛇葡萄在我国南方地区广泛分布,同时其具有多种显著生理功效,所以有极大的开发利用价值。其中它的抗氧化、清除自由基特性更受到人们的普遍关注。 在众多衰老理论中,D.Harman 提出的自由基学说占有重要的地位,其观点认为生物机体内发生的化学反应,尤其是酶促氧化还原反应会产生具有未配对电子的原子、原子团、分子和离子,也就是自由基,其过多会对生物的机体会造成一系列损害。 黄酮类化合物具有优良的抗氧化性质,目前学术界已经借助试验和量子化学手段,通过不同途径对多种黄酮类化合物的抗氧化活性进行了研究,而二氢杨梅素经研究证实具有优异的抗氧化活性,与TBHQ 相接近。 本研究在以前工作的基础上,采用甲基化试剂—硫酸二甲酯对其进行醚化处理,并对处理产物进行抗氧化活性测定和量子化学计算,指出了二氢杨梅素的抗氧化活性中心。 1 材料与方法 1.1 材料与设备 1.1.1 材料 显齿蛇葡萄芽头干叶 产地为广东河源,经形态学鉴定为原植物。硫酸二甲酯(分析纯) 天津化学试剂二厂。 1.1.2 设备 上皿电子天平 FA2004 上海天平仪器厂;数显恒温水浴锅 中外合资深圳天南海北有限公司;电热恒温鼓风干燥箱DHG-900A 型 上海博迅实业有限公司医疗设备;PHS-25 型pH计上海精密科学仪器有限公司;752紫外光栅分光光度计 上海分析仪器制造总厂;螺旋真空旋转蒸发器 ZFQ85A 上海医械专机厂。 1.2 方法 1.2.1 量子化学计算 按照平面型结构进行计算,采用Hyperchem 进行结构优化,采用 Gaussian系列程序计算二氢杨梅素各羟基的前沿轨道电子云密度。计算方法为从头计算法,选取基集为6-31G*。 1.2.2 二氢杨梅素提取及纯品制备 参照文献二氢杨梅素纯品制备方法进行。 1.2.3 甲基化处理 取适量二氢杨梅素纯品,加甲醇使之溶解,然后缓慢滴加50%(重量比)氢氧化钠溶液和硫酸二甲酯,注意保持加入的硫酸二甲酯与二氢杨梅素的当量相比明显过量,反应介质始终保持为中性环境,滴加结束后,体系升温到 60℃保温,回流1h,始终调整反应液的pH值在7~8 之间。 1.2.4 醚化产物的分离纯化 将上述反应液采用乙醚进行萃取,用水溶解沉淀,过滤,对滤液采用减压蒸馏除去甲醇,最后得到黑棕色油状液体,干燥,产物为黑色粉末状。 1.2.5 甲基化产物的抗氧化活性测定 取植物花生油 35g,醚化产物添加量分别为 0.05%和0.08%(抗氧化剂重W/ 花生油重W),二氢杨梅素纯品的添加量为0.05%(抗氧化剂重W/ 花生油重W),搅拌浑匀后,放置6 0℃,120h,测定油样的 POV 值,采用硫代硫酸钠滴定法测定。 2 结果与讨论 2.1 量子化学计算分析 Walter Karrarr 等人在1958年公布了二氢杨梅素的分子结构式为图1 所示。其中它的酚羟基分别在 3、5、7、3、4、5 位。采用甲基化试剂—硫酸二甲酯与之发生的成醚反应可以认为是亲核取代反应,即二氢杨梅素作为亲核试剂,硫酸二甲酯的羰基碳原子带正电性。示意图如下: 二氢杨梅素与硫酸二甲酯发生反应是作为亲核试剂,其形式为酚羟基氧负离子 R-O- ,显然,酚羟基上的氧负离子上的电子云密度越大,电负性越强,则发生亲核取代反应的可能性也越大。量子力学中HOMO(最高占有轨道)轨道为分子的前沿轨道,研究分子的前沿轨道电子云密度最能直接反应分子的反应特性。通过量子化学计算,表1 比较了二氢杨梅素各酚羟基上氧原子的HOMO 轨道电子云密度,强弱顺序为 4>3>5>3>5>7酚羟基。因此3、4、5 位酚羟基最容易发生甲基化反应。 通过以往的研究,已通过量子化学计算的方法预测二氢杨梅素的抗氧化活性中心位于 B 环的3、4、5 位连酚羟基结构,而我们现在又知道它的这一位置又是最容易发生甲基化亲核取代反应的部位,我们通过实验设计,控制甲基化试剂的使用量,使之形成多甲基化产物(其主要构成为3位甲氧基二氢杨梅素、4甲氧基二氢杨梅素、5位甲氧基二氢杨梅素、3,4位甲氧基二氢杨梅素或3,5位甲氧基二氢杨梅素的混合物,其结构鉴定另有文章表述),然后测定其抗氧化活性(采用POV 值作为指标) ,如果其得到的醚化产物的抗氧化活性显著下降,这也就验证了我们的二氢杨梅素抗氧化活性部位确定正确,同时也可以确定量子化学计算在研究黄酮类物质反应活性的广泛指导性。 |