羥基肉桂酸衍生物的合成及其抗氧化構(gòu)效關(guān)系

,,, ,

(廣東高校油脂生物煉制工程技術(shù)研究中心,暨南大學(xué)食品科學(xué)與工程系,廣東廣州 510632)

?

羥基肉桂酸衍生物的合成及其抗氧化構(gòu)效關(guān)系

單旺,陳永生,梁曉為,汪勇,晏日安*

(廣東高校油脂生物煉制工程技術(shù)研究中心,暨南大學(xué)食品科學(xué)與工程系,廣東廣州 510632)

以羥基苯甲醛衍生物和丙二酸為原料,吡啶為溶劑,六水哌嗪為催化劑,通過Knoevenagel縮合反應(yīng)合成五種羥基肉桂酸。采用熔點(diǎn)分析法、核磁共振氫譜法(1H Nuclear Magnetic Resonance,1H NMR)、紅外光譜法(IR)、高效液相色譜法(HPLC)對(duì)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和純度進(jìn)行鑒定,結(jié)合對(duì)Fe3+還原能力、清除DPPH自由基能力等體外抗氧化方法進(jìn)行抗氧化活性實(shí)驗(yàn),并與羥基苯甲醛衍生物、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)和肉桂酸的抗氧化能力進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明:分別得到目標(biāo)產(chǎn)物——3,4-二羥基肉桂酸、4-羥基-3-甲氧基肉桂酸、3-羥基-4-甲氧基肉桂酸、4-羥基肉桂酸、3-羥基肉桂酸,純度分別為92.45%、93.14%、99.55%、96.54%、93.50%;3,4-二羥基肉桂酸、4-羥基-3-甲氧基肉桂酸對(duì)Fe3+還原能力、清除DPPH自由基能力較強(qiáng),均高于BHT,且對(duì)DPPH自由基的IC50值(半抑制濃度)分別為(11.50±0.02)、(16.57±0.04)、(33.04±0.03) μg/mL;酚羥基是羥基肉桂酸衍生物的抗氧化活性中心,具有鄰苯二酚結(jié)構(gòu)或者羥基鄰位存在給電子基團(tuán)的衍生物,具有較高的抗氧化活性;4′位羥基取代衍生物比3′位羥基取代衍生物的抗氧化活性強(qiáng);苯環(huán)上的α,β-不飽和酸共軛結(jié)構(gòu)可以提高酚類化合物的抗氧化活性。

羥基苯甲醛衍生物,合成,羥基肉桂酸衍生物,抗氧化活性,構(gòu)效關(guān)系

圖1 羥基肉桂酸衍生物的合成路線Fig.1 Synthetic routes of hydroxycinnamic acid derivatives

羥基肉桂酸衍生物(Hydroxycinnamic acid derivatives),包括咖啡酸、阿魏酸、香豆酸和芥子酸等,廣泛存在于植物中,通常以酯、糖苷的形式存在,或者與蛋白質(zhì)、細(xì)胞壁聚合物相結(jié)合的形式存在,只有少部分以自由酸的形式存在于自然界[1]。羥基肉桂酸衍生物是酚酸類化合物中的一類,抗氧化活性顯著,還具有降血脂、抗紫外線、止血、抗腫瘤、抗菌消炎等多種生物學(xué)活性,引起人們的廣泛關(guān)注和研究[2-6]。目前,對(duì)羥基肉桂酸衍生物的研究主要集中于提取、合成及性質(zhì)分析方面[7-12],而從基團(tuán)種類和空間位置深入探討其抗氧化構(gòu)效關(guān)系的研究鮮有報(bào)道。

本文以五種羥基苯甲醛衍生物(3,4-二羥基苯甲醛、4-羥基-3-甲氧基苯甲醛、3-羥基-4-甲氧基苯甲醛、4-羥基苯甲醛、3-羥基苯甲醛)為原料,采用Knoevenagel縮合反應(yīng)分別合成五種羥基肉桂酸衍生物——3,4-二羥基肉桂酸(咖啡酸)、4-羥基-3-甲氧基肉桂酸(阿魏酸)、3-羥基-4-甲氧基肉桂酸(異阿魏酸)、4-羥基肉桂酸(對(duì)香豆酸)、3-羥基肉桂酸(間香豆酸)。通過熔點(diǎn)分析法、核磁共振氫譜法(1H Nuclear Magnetic Resonance,1H NMR)、紅外光譜法(IR)、高效液相色譜法(HPLC),對(duì)羥基肉桂酸衍生物的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)以及純度進(jìn)行鑒定,另外從Fe3+還原能力、清除DPPH自由基能力方面,對(duì)羥基肉桂酸衍生物的抗氧化能力進(jìn)行測(cè)試,并與相應(yīng)的羥基苯甲醛衍生物、BHT以及肉桂酸進(jìn)行比較,旨在探究羥基肉桂酸衍生物的結(jié)構(gòu)與抗氧化能力之間的關(guān)系,為新型抗氧化劑的開發(fā)和應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1材料與儀器

3,4-二羥基苯甲醛、4-羥基-3-甲氧基苯甲醛、3-羥基-4-甲氧基苯甲醛、4-羥基苯甲醛、3-羥基苯甲醛、DPPH(分析純) 上海源葉生物科技有限公司;丙二酸、吡啶、鐵氰化鉀、三氯乙酸(分析純) 天津市福晨化學(xué)試劑廠;磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、鹽酸、冰乙酸、無水乙醇、甲醇(分析純) 天津市富宇精細(xì)化工有限公司;3,4-二羥基肉桂酸、4-羥基-3-甲氧基肉桂酸、3-羥基-4-甲氧基肉桂酸、4-羥基肉桂酸、3-羥基肉桂酸、肉桂酸、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)(分析標(biāo)準(zhǔn)品) 美國(guó)Aladdin公司。

EL104電子天平 METTLER TOLEDO有限公司;SZCL-2數(shù)顯智能控溫磁力攪拌器 鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司;PHS-3E pH計(jì) 儀電科學(xué)儀器公司;RE-52旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 上海嘉鵬科技有限公司;KDC-12低速離心機(jī) 科大創(chuàng)新股份有限公司;ZF-2三用紫外儀 上海市安亭電子儀器廠;UV-1601可見分光光度計(jì) 北京北分瑞利分析儀器公司;LC-20AD高效液相色譜儀 日本島津公司;EQUNIOX-55型紅外光譜儀 德國(guó)BRUKER公司;X-5 顯微熔點(diǎn)測(cè)定儀 北京泰克儀器有限公司;BRUKER-500 MHz 核磁共振波譜儀 德國(guó)BRUKER公司。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 羥基肉桂酸衍生物的合成、分離以及純化 量取18 mL吡啶至100 mL三頸燒瓶中,再加入60 mmol丙二酸,攪拌10 min,至完全溶解,加入50 mmol羥基苯甲醛衍生物,攪拌10 min至完全溶解,加入5 mmol六水哌嗪,攪拌均勻,升溫至100 ℃,回流反應(yīng)2 h。反應(yīng)完成后,分別加入冰水和鹽酸,將反應(yīng)液的pH調(diào)為2,在4 ℃下放置30 min,進(jìn)行抽濾,得到一次粗產(chǎn)品;濾渣用乙醇溶解,進(jìn)行抽濾,收集濾液旋蒸除去溶劑,得到二次粗產(chǎn)品;再用水/乙醇進(jìn)行三次重結(jié)晶,得到終產(chǎn)物。合成路線如圖1所示,目標(biāo)產(chǎn)物見表1。

表1 目標(biāo)化合物Table 1 Target compounds

1.2.2 產(chǎn)率計(jì)算 50 mmol羥基苯甲醛衍生物在反應(yīng)后理論上能得到50 mmol的羥基肉桂酸衍生物，將摩爾質(zhì)量轉(zhuǎn)換為質(zhì)量，即為理論產(chǎn)量y理，分別稱量并記錄1.2.1得到的終產(chǎn)物質(zhì)量，為實(shí)際產(chǎn)量y實(shí)，產(chǎn)率計(jì)算公式如下：

1.2.3 熔點(diǎn)測(cè)定 樣品熔點(diǎn)用顯微熔點(diǎn)測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)定,觀察樣品從初熔到全熔化過程,重復(fù)三次并記錄數(shù)值。

1.2.4 核磁共振波譜分析 樣品溶于氘代甲醇后,用核磁共振波譜儀進(jìn)行氫譜分析。

1.2.5 紅外光譜分析 樣品用紅外光譜儀進(jìn)行分析,在(4000～400 cm-1)波段進(jìn)行掃描,觀察記錄譜峰[13]。

1.2.6 高效液相色譜分析

1.2.6.1 色譜條件 色譜柱:Waters-C18柱(250 mm×4.6 mm,5 μm);流動(dòng)相A為甲醇,流動(dòng)相B為1%乙酸水溶液,等度洗脫(65% A,35% B);檢測(cè)波長(zhǎng)320 nm;流速為1.0 mL/min;進(jìn)樣量為10 μL;柱溫為40 ℃。

1.2.6.2 標(biāo)準(zhǔn)品溶液的制備 分別精密稱取3,4-二羥基肉桂酸、4-羥基-3-甲氧基肉桂酸、3-羥基-4-甲氧基肉桂酸、4-羥基肉桂酸、3-羥基肉桂酸標(biāo)準(zhǔn)品,配制成500、400、300、200、100 μg/mL的甲醇溶液。

1.2.6.3 樣品溶液的制備 分別精密稱取3,4-二羥基肉桂酸、4-羥基-3-甲氧基肉桂酸、3-羥基-4-甲氧基肉桂酸、4-羥基肉桂酸、3-羥基肉桂酸樣品,配制成200 μg/mL的甲醇溶液,檢測(cè)前再經(jīng)0.45 μm濾膜過濾,即得樣品溶液。

1.2.6.4 線性關(guān)系考察 標(biāo)準(zhǔn)品溶液用高效液相色譜儀進(jìn)行測(cè)定,以各標(biāo)準(zhǔn)品的峰面積積分值(y)與質(zhì)量濃度(x)進(jìn)行線性回歸,得到回歸方程和相關(guān)系數(shù)。

1.2.6.5 樣品純度計(jì)算 樣品溶液用高效液相色譜儀進(jìn)行測(cè)定,得到各樣品的峰面積積分值y1,再根據(jù)回歸方程,當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)品溶液的質(zhì)量濃度和樣品溶液相同時(shí),計(jì)算得出標(biāo)準(zhǔn)品的峰面積積分值y2,純度計(jì)算公式如下:

1.2.7 羥基肉桂酸衍生物、羥基苯甲醛衍生物、BHT和肉桂酸的抗氧化活性比較

1.2.7.1 Fe3+還原能力 實(shí)驗(yàn)參考文獻(xiàn)[14-16],略作修改,分別配制質(zhì)量濃度為50、100、150、200 μg/mL的羥基肉桂酸衍生物、羥基苯甲醛衍生物、BHT以及肉桂酸乙醇溶液,取1 mL樣液和2.5 mL磷酸鹽緩沖液(pH=6.6,0.2 mol/L),加入2.5 mL K3Fe(CN)6溶液(10 g/L),混合均勻,于50 ℃水浴避光反應(yīng)20 min,取出加入2.5 mL三氯乙酸溶液(0.1 g/mL),3000 r/min離心10 min,取2.5 mL上清液,加入2.5 mL蒸餾水、0.5 mL FeCl3溶液(1 g/L),靜置10 min,700 nm處測(cè)定吸光度值,空白采用蒸餾水代替樣品。

1.2.7.2 DPPH自由基清除能力 實(shí)驗(yàn)參考文獻(xiàn)[17-19],分別配制質(zhì)量濃度為20、40、60、80 μg/mL的羥基肉桂酸衍生物、羥基苯甲醛衍生物、BHT以及肉桂酸乙醇溶液,取2 mL樣品溶液和2 mL DPPH溶液(2×10-4mol/L),搖勻,30 min后于517 nm處測(cè)定其吸光度A1;同時(shí)測(cè)定2 mL不同質(zhì)量濃度的樣品乙醇溶液與2 mL無水乙醇混合液的吸光度A2;2 mL的DPPH溶液(2×10-4mol/L)與2 mL無水乙醇混合液的吸光度A0,清除率計(jì)算公式如下:

2 結(jié)果與分析

2.1羥基肉桂酸衍生物的結(jié)構(gòu)表征

化合物a:淡黃色粉末,產(chǎn)率：73.45%,熔點(diǎn)196～198 ℃。1H NMR(500 MHz,MeOD)δ 7.54(d,J=15.9 Hz,1H),7.04(d,J=2.1 Hz,1H),6.95(dd,J=8.2,2.1 Hz,1H),6.79(d,J=8.2 Hz,1H),6.23(d,J=15.9 Hz,1H)。紅外光譜圖如圖2a所示,主要官能團(tuán)的吸收峰有:IR 3430.9 cm-1(OH);1643.7 cm-1(C=O);1619.9 cm-1(反式雙鍵C=C);1530.6 cm-1,1448.3 cm-1(苯環(huán)C-C),與3,4-二羥基肉桂酸的特征吸收峰相同。

化合物b:白色粉末,產(chǎn)率:65.52%,熔點(diǎn)172～174 ℃。1H NMR(500 MHz,MeOD)δ 7.61(d,J=15.9 Hz,1H),7.19(d,J=1.9 Hz,1H),7.08(dd,J=8.2,1.9 Hz,1H),6.82(d,J=8.2 Hz,1H),6.32(d,J=15.9 Hz,1H),3.91(s,3H)。紅外光譜圖如圖2b所示,主要官能團(tuán)的吸收峰有:IR 3437.6 cm-1(OH);2968.6 cm-1(甲基C-H);1692.7 cm-1(C=O);1619.9 cm-1(反式雙鍵C=C);1600.7,1517.6,1466.4 cm-1(苯環(huán)C-C);1276.7,1035.4 cm-1(C-O-C),與4-羥基-3-甲氧基肉桂酸的特征吸收峰相同。

化合物c:白色粉末,產(chǎn)率:68.56%,熔點(diǎn)228～230 ℃。1H NMR(500 MHz,MeOD)δ 7.57(d,J=15.9 Hz,1H),7.08(d,J=2.1 Hz,1H),7.06(dd,J=8.3,2.1 Hz,1H),6.96(d,J=8.3 Hz,1H),6.28(d,J=15.9 Hz,1H),3.90(s,3H)。紅外光譜圖如圖2c所示,主要官能團(tuán)的吸收峰有:IR 3404.4 cm-1(OH);2943.3 cm-1(甲基C-H);1670.8 cm-1(C=O);1628.9 cm-1(反式雙鍵C=C);1583.3,1511.9,1443.8 cm-1(苯環(huán)C-C);1264.0,1024.2 cm-1(C-O-C),與3-羥基-4-甲氧基肉桂酸的特征吸收峰相同。

化合物d:白色粉末,產(chǎn)率:78.61%,熔點(diǎn)211～213 ℃。1H NMR(500 MHz,MeOD)δ 7.61(d,J=15.9 Hz,1H),7.46(d,J=8.6 Hz,2H),6.82(d,J=8.6 Hz,2H),6.29(d,J=15.9 Hz,1H)。紅外光譜圖如圖2d所示,主要官能團(tuán)的吸收峰有:IR 3380.4 cm-1(OH);1673.2 cm-1(C=O);1627.7 cm-1(反式雙鍵C=C);1601.4,1512.0,1448.8 cm-1(苯環(huán)C-C);832.7 cm-1(對(duì)二取代苯),與4-羥基肉桂酸的特征吸收峰相同。

化合物e:白色粉末,產(chǎn)率:76.22%,熔點(diǎn)194～196 ℃。1H NMR(500 MHz,MeOD)δ 7.60(d,J=16.0 Hz,1H),7.23(t,J=7.9 Hz,1H),7.06(d,J=7.6 Hz,1H),7.03～6.98(m,1H),6.87～6.81(m,1H),6.41(d,J=16.0 Hz,1H)。紅外光譜圖如圖2e所示,主要官能團(tuán)的吸收峰有:IR 3381.3 cm-1(OH);1670.1 cm-1(C=O);1616.1 cm-1(反式雙鍵C=C);1499.4,451.8 cm-1(苯環(huán)C-C),與3-羥基肉桂酸的特征吸收峰相同。

圖2 化合物a,b,c,d,e的紅外光譜圖Fig.2 Infrared spectra of compounds a,b,c,d,e

2.2高效液相色譜分析結(jié)果

化合物a:經(jīng)過高效液相色譜分析,化合物a與3,4-二羥基肉桂酸標(biāo)準(zhǔn)品的保留時(shí)間相近(分別為8.276,8.246 min),結(jié)合結(jié)構(gòu)表征結(jié)果,鑒定化合物a為目標(biāo)產(chǎn)物3,4-二羥基肉桂酸。經(jīng)計(jì)算,標(biāo)準(zhǔn)品的標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程為y=50911x-17761(r=0.9999),化合物a的純度為92.45%。

化合物b:經(jīng)過高效液相色譜分析,化合物b與4-羥基-3-甲氧基肉桂酸標(biāo)準(zhǔn)品的保留時(shí)間相近(分別為13.744,13.525 min),結(jié)合結(jié)構(gòu)表征結(jié)果,鑒定化合物b為目標(biāo)產(chǎn)物4-羥基-3-甲氧基肉桂酸。經(jīng)計(jì)算,標(biāo)準(zhǔn)品的標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程為y=57013x-291289(r=0.9997),化合物b的純度為93.14%。

化合物c:經(jīng)過高效液相色譜分析,化合物c與3-羥基-4-甲氧基肉桂酸標(biāo)準(zhǔn)品的保留時(shí)間相近(分別為19.500,19.400 min),結(jié)合結(jié)構(gòu)表征結(jié)果,鑒定化合物c為目標(biāo)產(chǎn)物3-羥基-4-甲氧基肉桂酸。經(jīng)計(jì)算,標(biāo)準(zhǔn)品的標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程為y=32283x-130844(r=0.9997),化合物c的純度為99.55%。

化合物d:經(jīng)過高效液相色譜分析,化合物d與4-羥基肉桂酸標(biāo)準(zhǔn)品的保留時(shí)間相近(分別為12.150,12.099 min),結(jié)合結(jié)構(gòu)表征結(jié)果,鑒定化合物d為目標(biāo)產(chǎn)物4-羥基肉桂酸。經(jīng)計(jì)算,標(biāo)準(zhǔn)品的標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程為y=63433x+266911(r=0.9998),化合物d的純度為96.54%。

化合物e:經(jīng)過高效液相色譜分析,化合物e與3-羥基肉桂酸標(biāo)準(zhǔn)品的保留時(shí)間相近(分別為18.180,18.049 min),結(jié)合結(jié)構(gòu)表征結(jié)果,鑒定化合物e為目標(biāo)產(chǎn)物3-羥基肉桂酸。經(jīng)計(jì)算,標(biāo)準(zhǔn)品的標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程為y=18102x-161756(r=0.9996),化合物e的純度為93.50%。

2.3羥基肉桂酸衍生物、羥基苯甲醛衍生物、BHT和肉桂酸的抗氧化活性結(jié)果

圖3 羥基肉桂酸衍生物、羥基苯甲醛衍生物、BHT和肉桂酸對(duì)Fe3+的還原能力Fig.3 Reducing power of hydroxycinnamic acids derivatives, hydroxy benzaldehyde derivatives,BHT,cinnamic acid on the Fe3+

2.3.1 Fe3+還原能力的比較 還原劑可將Fe3+和鐵氰化物的復(fù)合物轉(zhuǎn)化為Fe2+形式的化合物,從而引起700 nm處吸光值的變化,吸光值越大,則還原力越強(qiáng),抗氧化能力越好[20]。由圖3可以看出,羥基肉桂酸衍生物、羥基苯甲醛衍生物、BHT及肉桂酸對(duì)Fe3+的還原能力順序?yàn)?3,4-二羥基苯甲醛>3,4-二羥基肉桂酸>4-羥基-3-甲氧基肉桂酸>BHT>3-羥基-4-甲氧基肉桂酸>4-羥基肉桂酸>4-羥基-3-甲氧基苯甲醛、3-羥基-4-甲氧基苯甲醛>3-羥基肉桂酸、肉桂酸、4-羥基苯甲醛、3-羥基苯甲醛=0。其中3,4-二羥基苯甲醛、3,4-二羥基肉桂酸、4-羥基-3-甲氧基肉桂酸的還原能力較強(qiáng),均高于BHT,而3-羥基肉桂酸、肉桂酸、4-羥基苯甲醛、3-羥基苯甲醛在實(shí)驗(yàn)濃度范圍內(nèi)未表現(xiàn)出對(duì)Fe3+的還原能力。

2.3.2 DPPH自由基清除能力的比較 DPPH在有機(jī)溶劑中呈紫色,在517 nm處有一較強(qiáng)吸收,在抗氧化劑存在下,其結(jié)構(gòu)中的孤對(duì)電子被配對(duì),吸收峰消失,DPPH的褪色程度與其所接受的電子數(shù)成定量關(guān)系,故可采用分光光度法進(jìn)行定量研究[21]。由圖4可以看出,羥基肉桂酸衍生物、羥基苯甲醛衍生物、BHT及肉桂酸的清除DPPH自由基活性順序?yàn)?3,4-二羥基肉桂酸>3,4-二羥基苯甲醛>4-羥基-3-甲氧基肉桂酸>BHT>4-羥基肉桂酸、3-羥基-4-甲氧基肉桂酸>3-羥基肉桂酸>肉桂酸>4-羥基苯甲醛、4-羥基-3-甲氧基苯甲醛、3-羥基-4-甲氧基苯甲醛、3-羥基苯甲醛。其中3,4-二羥基肉桂酸、3,4-二羥基苯甲醛、4-羥基-3-甲氧基肉桂酸對(duì)DPPH自由基的清除能力較強(qiáng),均高于BHT,而肉桂酸和其他羥基苯甲醛衍生物的清除能力較弱。經(jīng)計(jì)算,3,4-二羥基肉桂酸、4-羥基-3-甲氧基肉桂酸、BHT對(duì)DPPH自由基的IC50值分別為(11.50±0.02)、(16.57±0.04)、(33.04±0.03) μg/mL。

圖4 羥基肉桂酸衍生物、羥基苯甲醛衍生物、BHT和肉桂酸對(duì)DPPH自由基的清除能力Fig.4 Scavenging power of hydroxy cinnamic acid derivatives, hydroxy benzaldehyde derivatives,BHT, cinnamic acid on the DPPH radical

由上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,具有鄰苯二酚結(jié)構(gòu)或者羥基鄰位存在給電子基團(tuán)的羥基肉桂酸衍生物具有較高的抗氧化活性;這是由于酚類化合物的抗氧化活性取決于羥基中O-H鍵的鍵能,而在羥基鄰位引入給電子基團(tuán)-OH,-OCH3,不但可以增加羥基上的電子云密度,還可以形成分子內(nèi)氫鍵,從而降低O-H鍵的鍵能,使得酚羥基上的奪氫反應(yīng)容易發(fā)生,這一結(jié)論已被光譜測(cè)定和理論計(jì)算所證實(shí)[22],理論計(jì)算表明:鄰羥基酚氧自由基的O-H鍵能比其母體分子鄰苯二酚強(qiáng)4 kcal/mol,而鄰苯二酚的O-H鍵能比苯酚和間苯二酚分別低9.1和8.8 kcal/mol[22]。同時(shí),鄰羥基酚氧自由基由于形成分子內(nèi)氫鍵,很容易生成比較穩(wěn)定的半醌自由基,半醌自由基又可以被進(jìn)一步氧化生成鄰醌,從而終止氧化鏈反應(yīng)[23],這與錢益平[24]、程錦春[25]等人的研究結(jié)果相符合。

4′位羥基取代衍生物比3′位羥基取代衍生物的抗氧化活性強(qiáng);這是由于4′位羥基的鍵能低于3′位羥基[24],使得4′羥基更容易發(fā)生氧化反應(yīng),趙春貴[11]等人則認(rèn)為是對(duì)位酚自由基的穩(wěn)定性高于間位酚自由基。

苯環(huán)上的α,β-不飽和酸共軛結(jié)構(gòu)可以提高酚類化合物的抗氧化活性;這是因?yàn)榉宇惪寡趸瘎┰谇宄杂苫倪^程中,會(huì)產(chǎn)生羥基自由基,而共軛雙鍵可以延長(zhǎng)苯環(huán)的共軛平面,從而有利于自由基的分散和穩(wěn)定,增強(qiáng)酚類化合物的抗氧化活性,與黃自知[21]的研究結(jié)果相符合。

3 結(jié)論

本文對(duì)羥基肉桂酸衍生物的合成和抗氧化能力進(jìn)行了研究與分析發(fā)現(xiàn):酚羥基是羥基肉桂酸衍生物的抗氧化活性中心,具有鄰苯二酚結(jié)構(gòu)或者羥基鄰位存在給電子基團(tuán)的衍生物具有較高的抗氧化活性;4′位羥基取代衍生物比3′位羥基取代衍生物的抗氧化活性強(qiáng);苯環(huán)上的α,β-不飽和酸共軛結(jié)構(gòu)可以提高酚類化合物的抗氧化活性。

[1]HERRMANN K. Occurrence and content of hydroxycinnamic and hydroxybenzoic acid compounds in foods[J]. Critical Reviews in Food Science and Nutrition,1989,28(4):315-347.

SHUAB R,LONE R,KOUL K K. Cinnamate and cinnamate derivatives in plants[J]. Acta Physiologiae Plantarum,2016,38(3):1-9.

[2]POPA VI,DUMITRU M,VOLF I,et al. Lignin and polyphenols as allelochemicals[J]. Industrial Crops and Products,2008,27(2):144-149.

[3]FERGUSON L R,ZHU S,HARRIS J P. Antioxidant and antigenotoxic effects of plant cell wall hydroxycinnamic acids in cultured HT-29 cells[J]. Molecular Nutrition and Food Research,2005,49(6):585-593.

[4]呂珍,楊芮,李凱,等. 阿魏酸對(duì)酒類酒球菌生長(zhǎng)作用機(jī)理的研究[J]. 食品科學(xué),2013,34(21):177-182.

[5]祝曉玲,牟金香,任海義,等. 咖啡酸對(duì)白細(xì)胞及血小板減少癥小鼠凝血功能的影響[J]. 中藥藥理與臨床,2014,30(1):46-48.

[6]MIELECKI M,LESYNG B. Cinnamic Acid Derivatives as Inhibitors of Oncogenic Protein Kinases-Structure,Mechanisms and Biomedical Effects[J]. Current Medicinal Chemistry,2016,23(10):954-982.

[7]朱敏,王芳權(quán). 咖啡酸等羥基肉桂酸化合物抗氧化性能的測(cè)定及評(píng)估[J]. 食品工業(yè)科技,2004,9(15):74-78.

[8]王磊,謝益民,劉洋,等. 對(duì)羥基肉桂酸的合成及工藝條件優(yōu)化[J]. 化學(xué)試劑,2009,31(2):131-134.

[9]吳錦明,沈愛寶,湯艷峰. 對(duì)羥基肉桂酸合成新工藝[J]. 現(xiàn)代化工,2012,32(9):40-42.

[10]李麗梅,趙哲何,近剛,等. 不同品種梨果實(shí)酚類物質(zhì)和抗氧化性能分析[J]. 食品科學(xué),2014,35(15):83-88.

[11]趙春貴,張立偉,王暉,等. 肉桂酸及其衍生物抗氧化活性研究[J]. 食品科學(xué),2005,26(1):218-222.

[12]FIORITO S,TADDEO V A,GENOVESE S,et al. A green chemical synthesis of coumarin-3-carboxylic and cinnamic acids using crop-derived products and waste waters as solvents[J]. Tetrahedron Letters,2016,57(43):4795-4798.

[13]榮向華,張璇,趙春燕. 酸菜發(fā)酵液多糖的分離純化及結(jié)構(gòu)分析[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè),2016,4(23):126-129.

[14]何晉浙,徐瑤陽,孫培龍. 不同來源猴頭菌營(yíng)養(yǎng)成分及其多糖化學(xué)組成和抗氧化活性比較[J]. 食品發(fā)酵與工業(yè),2016,1(25):134-140.

[15]江晨,劉柳,李卓,等. 超聲場(chǎng)中L-抗壞血酸亞油酸酯的酶法合成及其抗氧化性研究[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè),2015,41(11):34-40.

[16]孫元奎. 竹葉黃酮的酶促?；涂寡趸芯縖D]. 廣州:暨南大學(xué),2015:38-39.

[17]KUMAR R S,RAJKAPOOR B,PERUMAL P. Antioxidant activities of Indigofera cassioides Rottl. Ex. DC. using variousinvitroassay models[J]. Asian Pacific Journal of Tropical Biomedicine,2012,2(4):256-261.

[18]CHEN Y,HUANG B,HE J,et al.Invitroandinvivoantioxidant effects of the ethanolic extract of Swertia chirayita[J]. Journal of Ethnopharmacology,2011,136(2):309-315.

[19]CAKIR A,DURU M E. Isolation and characterization of antioxidant phenolic compounds from the aerial parts ofHypericumhyssopifoliumL. by activity-guided fractionation[J]. Journal of Ethnopharmacology,2003,87(1):73-83.

[20]韓立亞. 具有鄰苯二酚結(jié)構(gòu)的天然抗氧化劑酯化及抗氧化構(gòu)效關(guān)系研究[D]. 鄭州:河南工業(yè)大學(xué),2015:70-82.

[21]黃自知. 阿魏酸衍生物的分子設(shè)計(jì)、合成及其抗氧化活性研究[D]. 長(zhǎng)沙:中南林業(yè)科技大學(xué),2012:31-54.

[22]WRIGHT J S,JOHNSON E R,DILABIO G A. Predicting the Activity of Phenolic Antioxidants-Theoretical Method,Analysis of Substituent[J]. Journal of the American Chemical Society,2001,123(6),1173-1183.

[23]SHANG Y,QIAN Y,LIU X,et al. Radical-Scavenging Activity and Mechanism of Resveratrol-Oriented Analogues-Influence of the Solvent,Radical,and Substitution[J]. The Journal of Organic Chemistry,2009,74(14):5025-5031.

[24]錢益平. 白藜蘆醇、咖啡酸苯乙酯、羥基化查爾酮及其類似物抗氧化和促氧化的機(jī)制和構(gòu)效關(guān)系研究[D]. 蘭州:蘭州大學(xué),2010:94-101.

[25]程錦春. 白藜蘆醇及其類似物與羥基肉桂酸衍生物抗氧化活性研究[D]. 蘭州:蘭州大學(xué),2006:52-58.

Synthesisandantioxidantstructure-activityrelationshipsofhydroxycinnamicacidderivatives

SHANWang,CHENYong-sheng,LIANGXiao-wei,WANGYong,YANRi-an*

(Guangdong Engineering Technology Research Center for Oils and Fats Biorefinery,Department of Food Science and Engineering,Ji’nan University,Guangzhou 510632,China)

Five kinds of hydroxycinnamic acid were synthesized by Knoevenagel condensation reaction,using hydroxy benzaldehyde derivatives,malonic acid,pyridine,piperazine hexahydrate. Structural identification and purity were confirmed by melting point analysis,1H nuclear magnetic resonance(1H NMR),Infrared Spectroscopy(IR),high performance liquid Chromatography(HPLC). To evaluate its antioxidant activity,Fe3+reducing power,DPPH free radicals scavenging activity were employed,and compared with hydroxy benzaldehyde derivatives,butylated hydroxytoluene(BHT)and cinnamic acid. Results showed that the products were identified as—3,4-dihydroxycinnamic acid,4-hydroxy-3-methoxycinnamic acid,3-hydroxy-4-methoxycinnamic acid,4-hydroxycinnamic acid,3-hydroxycinnamic acid,whose purity were 92.45%,93.14%,99.55%,96.54%,93.50% respectively. 3,4-dihydroxycinnamic acid,4-hydroxy-3-methoxycinnamic acid had strong reducing power on the Fe3+and scavenging power on the DPPH radical,which were higher than that of BHT,and the IC50(half inhibitory concentration)of DPPH radical were(11.50±0.02),(16.57±0.04),(33.04±0.03) μg/mL. Phenolic hydroxyl group was the antioxidant activity center of hydroxycinnamic acid derivatives,and hydroxycinnamic acid derivatives which had catechol structure or the hydroxyl’s ortho-position with electron-donating group had strong antioxidant activity. 4′ hydroxy group on the benzene ring had strong antioxidant activity than 3′ hydroxy group on the benzene ring.α,β-unsaturated acid conjugate structure connected with benzene ring could improved the antioxidant activity of phenolic compounds.

hydroxy benzaldehyde derivatives;synthesis;hydroxycinnamic acids derivatives;antioxidant activity;structure-activity relationships

2017-01-10

單旺(1992-),男,碩士研究生,研究方向:食品添加劑,E-mail:shanwang_1992@163.com。

*通訊作者:晏日安(1962-),男,博士,教授,研究方向:食品添加劑的合成與應(yīng)用,E-mail:yanrian813@163.com。

TS202.3

:A

:1002-0306(2017)12-0287-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.12.052