几种植物多酚捕获体内自由基反应机理的理论研究

发布时间：2020-11-20 19:45

　　 自由基是生物体在自氧化过程中产生的中间体,具有强氧化性。在生物体正常环境中,自由基的产生和清除是平衡的。如果体内抗氧化系统出现故障导致自由基的过量累积,就会引起细胞损伤、疾病和衰老的发生。这时,适当地补充外源性抗氧化剂来协助体内自由基的代谢平衡对于预防疾病的发生是非常有利的。因此,抗氧化剂的研究已成为生物和医学界广泛关注的一个领域。由于合成抗氧化剂的毒副作用,开发安全、高效的天然抗氧化剂已成为一种必然趋势。植物多酚是一类广泛存在于植物体内的天然物质,是饮食中含量最丰富的天然抗氧化剂之一。近年来,植物多酚因具有抗氧化、抗病毒、抗炎、抑菌等多种生物活性成为国内外学者的研究热点。植物多酚的种类繁多,抗氧化活性和机制也不尽相同,因此研究植物多酚捕获体内自由基的反应机理,对开发高活性的天然抗氧化剂具有非常重要的意义。本文采用密度泛函理论,研究了植物多酚类物质白皮杉醇和异丹叶大黄素捕获体内活性氧·OH和·OOH以及活性氮·NO和·NO_2的微观反应机理。在M05-2X/6-311++G(d,p)水平下,计算了抽氢和加成机理下的各反应通道的热力学和动力学参数,获得了各反应通道的势能面信息。采用SMD溶剂化模型,计算了溶剂化效应对反应的影响。确定了两种植物多酚捕获体内自由基的主要机理和主要活性位点,比较了白皮杉醇和异丹叶大黄素捕获四种自由基活性的大小。研究结果表明:抽氢机理为白皮杉醇和异丹叶大黄素捕获体内·OH、·OOH和·NO_2的主要机理,加成机理为白皮杉醇和异丹叶大黄素捕获体内·NO的主要机理。A/A'环4位点的羟基基团是白皮杉醇和异丹叶大黄素捕获自由基的重要活性位点。在捕获体内·OH和·NO_2时,白皮杉醇的活性大于异丹叶大黄素;而在捕获体内·OOH和·NO时,异丹叶大黄素的活性大于白皮杉醇。采用密度泛函理论,研究了植物多酚类物质芥子酸捕获体内·OH和·NO_2的微观反应机理。在M05-2X/6-311++G(d,p)水平和SMD溶剂模型下,计算了各反应通道在水溶液中的热力学和动力学参数,获得了各反应通道的势能面信息。利用直接动力学方法,使用Polyrate 9.7程序计算得到了298 K下,芥子酸与·OH和·NO_2在水溶液中反应的各反应通道的速率常数、分支比以及反应的总速率常数。研究结果表明:对于芥子酸来说,苯环上的—OH基团是其捕获体内自由基的主要活性位点。在298 K计算得到的芥子酸与·OH和·NO_2在水溶液中反应的总速率常数分别为9.2×109 M-1·s-1和1.3×108 M-1·s-1,与文献报道的实验值相符合。通过本文的研究,明确了白皮杉醇、异丹叶大黄素和芥子酸三种植物多酚捕获体内自由基的微观反应机理。本文得到的势能面、速率常数和分支比等信息提供了实验研究难以确定的数据,为筛选高活性的天然自由基清除剂提供了可靠的理论依据。
【学位单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2017
【中图分类】：O629;O643.12
【部分图文】：

白藜芦醇的结构

没食子酸的结构

咖啡酸的结构
【参考文献】

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本文编号：2891905