关键词:
新型类黄酮
化学合成
光催化
抗氧化活性
食品添加剂
摘要:
黄酮化合物是在各种植物来源中发现的一类多样化的天然化合物,因其健康益处而被广泛研究。近年来,人们对黄酮化合物作为食品添加剂为食品提供功能和感官上的好处而兴趣盎然。已经发现黄酮化合物表现出各种功能特性如抗氧化、抗菌和抗炎,有助于延长食品的保质期并促进健康。除了其功能特性,该类化合物还可以为食品提供感官上的好处,如颜色、味道的调节。现代社会对饮食健康的要求不断提高,这为发展新型类黄酮化合物在食品添加剂方面提供了有利方向。然而,从天然植物中提取的黄酮化合物存在着纯度不高、活性较低或者与毒性共存的问题。生物发酵法和其它合成法也存在着产率低或者产物结构单一等问题。因此,本课题发展了一种可持续的光催化化学合成方法,制备了一系列具有色酮并吡咯为中心结构的新型类黄酮化合物,并对其抗氧化活性进行了研究。主要内容如下:第一章:介绍黄酮化合物在食品中的应用及其来源(包含从自然界中分离提取纯化和通过化学或生物手段进行合成)。对黄酮化合物的各项生理活性功能、食品应用和化学合成方法进行概括,为本论文的选题提供依据。最后提出了本课题的设计思路及研究内容。第二章:主要讲述了对前体化合物3-位氰基色酮及其类似物和芳基甘氨酸进行化学合成,通过化学的手段,制备了供电子基团或吸电子基团在不同位置修饰的3-位氰基色酮及其类似物含有不同取代基的芳基甘氨酸。第三章:探讨了 3-位氰基色酮类及其类似物和芳基甘氨酸的环化反应。以3-氰基色酮和N-苯基甘氨酸为模板前体,450-455 nm的蓝光照射下,对反应条件(光敏剂种类、溶剂、物料浓度、不同气体氛围、以及碱的调控)进行优化。得到的最优条件为:色酮类前体和芳基甘氨酸的物料比为1:3,添加2 mmol%的4CzIPN作为反应光催化剂,溶剂为乙腈,物料浓度为0.1 M(以色酮类前体计算),空气氛围下,室温下,450-455 nm蓝光照射搅拌反应36小时。其次对前体进行了拓展,得到20种新型类黄酮(色酮并吡咯烷结构)目标化合物,1种脱羧色酮并吡咯烷目标化合物,2种未环化色酮加成化合物。接着对该反应的机理通过TEMPO自由基捕获实验、灯开关间隔实验、Stern-Volmer荧光淬灭实验进行验证并提出合理可行的反应机制。最后未报道的23种新型黄酮产物进行了相应的数据表征,包括1H NMR,13C NMR,19F NMR与高分辨质谱。第四章:对得到的预期目标化合物进行活性测试。通过对DPPH自由基或ABTS+自由基清除能力的初筛,发现其中带酚羟基的目标化合物对两种自由基清除能力最强,分别达到了 83%和94%。以Vc作标准曲线,根据回归方程计算得出带酚羟基产物对DPPH自由基、ABTS+自由基的清除能力各相当于10.0 μg/mL、20.8 μg/mL Vc的清除能力,并利用SPSS计算了在本课题中的对两种自由基的IC50值,分别为0.303 mg/mL、0.179 mg/mL。综上所述,本课题采用的合成方法符合绿色可持续原则,所合成的新型类黄酮化合物(色酮并吡咯结构)纯度高,并具有一定的抗氧化活性,打破了一般意义上的黄酮化合物的定义范围,得到的良好结果为该类化合物在食品医药方面的后续研究提供了有益参考,有望以其作为新型类黄酮成分的抗氧化剂和功能性食品添加剂加以应用。