四种甘草黄酮化合物捕获体内自由基反应机理的理论研究

发布时间：2020-09-05 10:27

　　生物体本身具有自由基清除系统,由于自由基产生过多或自由基清除系统出现故障就会导致体内自由基过量累积,由此会引发疾病和加速机体老化。因此,寻找天然高效的自由基清除剂便成为了该领域研究的热点。甘草黄酮类化合物是一类广泛存在于甘草中的天然抗氧化剂,具有较好的抗氧化活性。探明甘草黄酮类化合物捕获体内自由基的反应机理,对甘草中天然抗氧化剂活性的研究具有非常重要的意义。本文采用密度泛函理论,研究了四种甘草黄酮类化合物即甘草素、异甘草素、乌拉尔醇和新乌拉尔醇捕获体内·OH、·OOH和·OOCl3C三种活性氧自由基的微观反应机理。在M06-2X/6-311+G(d,p)水平下,优化了抽氢和加成反应通道的稳定点几何构型,得到了各反应通道的热力学参数和动力学参数,并获得了各反应通道的势能面信息。计算结果表明:甘草素和异甘草素捕获体内·OH和·OOCl3C活性氧自由基时,各活性位点的反应吉布斯自由能均小于零,反应能自发进行,而在捕获体内·OOH活性氧自由基时,反应不能自发进行;乌拉尔醇和新乌拉尔醇捕获体内·OH、·OOH和·OOCl3C三种活性氧自由基时,除乌拉尔醇C环上的C3通道在捕获·OOH活性氧自由基时反应不能自发进行以外,其他通道的反应均可自发进行。本文采用SMD溶剂化模型,计算了溶剂化效应对反应的影响。确定了甘草素、异甘草素、乌拉尔醇和新乌拉尔醇四种甘草黄酮类化合物分别捕获体内三种活性氧自由基的反应机理和反应活性位点。研究结果表明:甘草素通过抽氢反应捕获体内·OH、·OOH和·OOCl3C三种活性氧自由基,甘草素B'环上的羟基反应通道是主要反应活性位点。异甘草素通过加成反应和抽氢反应捕获体内三种自由基,加成反应通道是优势反应通道,连接两个苯环的碳碳双键上的C1位点是主反应活性位点。在捕获体内三种活性氧自由基时,异甘草素C1位点的反应活性优于甘草素B'4位点的反应活性。乌拉尔醇和新乌拉尔醇通过抽氢反应捕获体内·OH、·OOH和·OOCl3C三种活性氧自由基,乌拉尔醇在捕获体内三种自由基时,主要反应活性位点分别位于C3、A4和B6位点,新乌拉尔醇在捕获体内三种自由基时,主要反应活性位点分别位于C'4、C'3和B'2位点。通过本文的研究,明确了甘草素、异甘草素、乌拉尔醇和新乌拉尔醇四种甘草黄酮类化合物捕获体内自由基的微观反应机理,得到了实验研究难以捕获的势能面信息,为进一步筛选甘草中高活性的天然黄酮类自由基清除剂提供了可靠的理论依据,为甘草药物的开发应用和工艺技术的进步提供了支撑。
【学位单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O643.12
【部分图文】：

黄酮类化合物,甘草

图 1 1 黄酮类化合物的结构Fig. 1 1 The chemical structure of flavone在于许多中草药中，不仅具有抗菌、抗衰老等[18-23]生物活性，而且黄酮类基能力[24]，是一类优良的自由基清除优良的天然抗氧化剂资源，竹叶和银清除活性氧自由基的能力[25]；花青素物本身就具有较强的抗氧化活性[26-27甘薯叶、紫葡萄皮、茄子皮和山西黑较强的抗氧化活性[28-30]。泛地存在于多种中草药中，甘草中就）为甘草为豆科（leguminosae）甘草草药，主要应用于食品和医药领域中有耐旱和耐热等优良特性，主要生长，集中分布在北纬 40o 左右的干旱、球也有广泛分布，甘草在我国的东北

反应物,产物,构型,过渡态

-27-图 3-1 在 M06-2X/6-311+G(d, p)水平下优化的 ISO、LIQ构型及参数值（括号中为实Fig. 3-1 At the M06-2X/6-311+G(d, p) level, the optimizethe reactants and products for reactions o(The values in parentheses are expe利用 M06-2X 方法，在 6-311+G(d, p)水平下过渡态（TSOH-A4，TSOH-A6，TSOH-B4，TSOH-C1，T及产物（POH-A4，POH-A6，POH-B4，POH-C1，POH-C2构进行了优化。优化后的反应物和产物的构型和，键角：°）。由图 3-1 可知，在 M06-2X/6-31

过渡态,伸长率,反应物,成键

上 B4 位点的 H O 键键长由原来的 0.9的距离为1.429 。过渡态TSOH-A4，TSOH11.7%和 6.0%，而成键伸长率分别为 4态的断键伸长率均小于成键伸长率，表基上的氧原子之间的距离与 ISO 酚羟基接近于反应物的构型，属于“类反应物“类反应物”型过渡态的反应预期为放TSOH-A4TSOTSOH-C1TSO

【参考文献】