延 璽 任占華 呂沙沙 李玉梅 司書(shū)峰

(北京師范大學(xué)化學(xué)院，北京 100875)

一種脂溶性異黃酮化合物的晶體結(jié)構(gòu)及抗氧化活性研究

延 璽＊任占華 呂沙沙 李玉梅 司書(shū)峰

(北京師范大學(xué)化學(xué)院，北京 100875)

本文合成了5-甲基-7-羥基-4-甲氧基異黃酮，采用IR，UV，1H NMR，和元素分析對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，并利用X射線(xiàn)單晶衍射儀測(cè)定了該化合物的晶體結(jié)構(gòu)。用紫外光譜法研究了它們對(duì)超氧陰離子自由基和1，1-二苯基-2-苦肼基自由基(1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl free radical簡(jiǎn)稱(chēng)DPPH·)的清除活性.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明5-甲基-7-羥基-4′-甲氧基異黃酮化合物(C17H14O4)屬于三斜晶系,空間群為P1。a=0.82255(2)nm，b=0.93123(2)nm，c=1.04547(2)nm，α=89.0432(2)°，β=69.1950(10)°，γ=66.9790(10)°，Z=2，V=0.68199(3)nm3，Dc=1.375 g·cm-3，F(xiàn)(000)=296，R1=0.0444，wR2=0.1156，而且該化合物具有較好的清除羥基自由基和超氧自由基的作用。

異黃酮衍生物；脂溶性；抗氧化；自由基；晶體結(jié)構(gòu)

異黃酮類(lèi)化合物廣泛分布于多種植物中，是許多中草藥的有效成分，具有明顯的抗心率失常[1]、抗缺氧缺血、解痙攣、抗骨質(zhì)疏松[2]、植物雌激素[3]、抑制癌細(xì)胞生長(zhǎng)[4]、抗氧化作用[5]。自由基可以引起人類(lèi)多種病變，如癌癥、衰老、冠心病、白內(nèi)障以及一些其它疾病，因而，如何有效地抑制和清除人體內(nèi)過(guò)多的自由基，是促進(jìn)人類(lèi)健康和延長(zhǎng)人類(lèi)壽命、提高人們生活質(zhì)量的一項(xiàng)有意義的研究[6]。為此，我們?cè)谶@方面做了一些探討，合成了5-甲基-7-羥基-4-甲氧基異黃酮(L2)。采用IR，UV，1H NMR，和元素分析對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，并利用X射線(xiàn)單晶衍射儀測(cè)定了該化合物的晶體結(jié)構(gòu)。用紫外光譜法研究了L2對(duì)超氧陰離子自由基(O2-·)、和1，1-二苯基-2-苦肼基自由基(DPPH·)的清除活性；利用熒光光譜法研究了L2、清除羥基自由基(·OH)的活性。結(jié)果表明，脂溶性異黃酮L2、對(duì)以上3種自由基都有好的清除活性，是一種有潛在開(kāi)發(fā)價(jià)值的異黃酮衍生物。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器和試劑

Nicolet 170SX FRIR紅外分析儀，Cintra 10e紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，RF-5301PC熒光光度計(jì)，Elementar VarioEL型元素分析儀，500 Brüker核磁共振波譜儀，X-6顯微熔點(diǎn)儀，SZ-93自動(dòng)雙重水蒸餾器，ZF-C型三用紫外分析儀。三氟化硼乙醚溶液(A.R.，北京長(zhǎng)陽(yáng)化工廠(chǎng))，甲烷磺酰氯(C.R.，北京金龍化學(xué)試劑有限公司)，對(duì)甲氧基苯乙酸(A.R.，上海達(dá)瑞精細(xì)化學(xué)品有限公司)，3，5-二羥基甲苯 (浙江三門(mén)騰龍化工有限公司)，其他試劑均為分析純?cè)噭?，使用前按需要進(jìn)行純化。

1.2 2-甲基-4,6-二羥基-4′-甲氧基脫氧安息香(L1)和(L2)的制備[7]

稱(chēng)取8.3 g(0.05 mol)對(duì)甲氧基苯乙酸和6.2 g (0.05 mol)3，5-二羥基甲苯置于100 mL三口燒瓶中，加入30 mL新蒸的BF3·Et2O溶液(溶劑和催化劑)，N2保護(hù)于80℃反應(yīng)6 h。冷卻至室溫，旋蒸回收大部分的BF3·Et2O將殘余物倒入400 mL冰水中，靜置，過(guò)濾，沉淀用稀NaHCO3水溶液洗滌，得黃色粗產(chǎn)品。用水重結(jié)晶，得到白色固體產(chǎn)品5.44 g，產(chǎn)率：40%。m.p.104～105℃；IR(KBr，ν/cm-1)：3415.2 (-OH)，1 626.8(-CO-)；1H NMR(acetone，500 MHz，δ/ ppm)：2.24(s，3H，-CH3)，3.77(s，3H，-OCH3)，4.40(s，2H，-COCH2-)，6.23(s，1H，4-H)，6.28(s，1H，6-H),6.85 (d，2H，3′-H，5′-H)，7.21(d，2H，2′-H，6′-H)。元素分子按C16H16O4計(jì)算(%)：C，70.57；H，5.92；實(shí)驗(yàn)值(%)：C，70.59；H，5.88。證實(shí)為2-甲基-4,6-二羥基-4′-甲氧基脫氧安息香化合物。

在25 mL的圓底燒瓶中加入0.272 g 2-甲基-4，6-二羥基-4′-甲氧基脫氧安息香化合物(1 mmol)，用6.0 mL干燥的DMF溶解，逐滴加入1.5 mL新蒸的BF3·Et2O溶液，緩慢加熱至50℃。另取0.2 mL CH3SO2Cl溶于2.7 mL DMF中。將此淡黃色溶液緩慢加入到上述反應(yīng)體系中，70℃反應(yīng)6 h。冷卻，倒入100 mL冷水中，產(chǎn)生紅棕色沉淀，過(guò)濾，用水洗滌，干燥，乙醇/丙酮(1∶2)重結(jié)晶，得到淺黃色粉末0.39 g，產(chǎn)率：70%。m.p.122.4～124.2℃；IR(KBr，ν/ cm-1)：3438.0(-OH),1634.2(-CO-)；1H NMR(CDCl3，500 MHz，δ/ppm)：2.86(s,3H,-CH3),3.86(s，3H，-OCH3)，5.34 (s，1H，OH)，6.67 (s，1H，8-H)，6.72(d，1H，6-H)，6.98 (d，2H，3′-H，5′-H)，7.46(d，2H，2′-H，6′-H)，7.82(s，1H，2-H)。元素分析按C17H14O4計(jì)算(%)：C，72.33；H，5.272；實(shí)驗(yàn)值(%)：C，72.34；H，4.99。

1.3 化合物L(fēng)2晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定

以乙醇為溶劑，配制適量的L2飽和溶液，并在室溫下緩慢揮發(fā)，6周后析出適合于單晶結(jié)構(gòu)測(cè)試的淺粉紅色晶體。選取大小為0.30 mm×0.26 mm× 0.10 mm的單晶，在BRUCKER SMART 1000 CCD衍射儀上，以Mo Kα(λ=0.071073 nm)為X射線(xiàn)源，石墨單色器，利用φ-ω掃描方式在室溫下收集衍射數(shù)據(jù)。分子結(jié)構(gòu)采用SHELXS-97[8]程序由直接法解出，并用SHELXL-97[9]程序?qū)Ψ菤湓幼鴺?biāo)及其各向異性溫度因子進(jìn)行基于F2的全矩陣最小二乘法修正。

1.4 化合物L(fēng)2對(duì)超氧陰離子自由基的清除[10-11]

在10 mL比色管中，加入pH=8.2，0.1 mol·L-1Tris-HCl緩沖溶液5 mL，然后依次加入不同體積的1×10-2mol·L-1的化合物L(fēng)2溶液，最后加入0.1 mL 10 mmol·L-1鄰苯三酚溶液，用蒸餾水定容到10 mL，搖勻。25℃恒溫下靜置4 min。然后立即測(cè)定其在319 nm波長(zhǎng)處的紫外吸光度A，加入化合物L(fēng)2的體積從0 μL開(kāi)始，體積間隔為1 μL，一直測(cè)到紫外吸收峰將近消失為止。

測(cè)吸光度值A(chǔ)時(shí)分別以對(duì)應(yīng)濃度的化合物L(fēng)2的Tris-HCl緩沖溶液為參比，測(cè)吸光度值A(chǔ)0時(shí)以相應(yīng)Tris-HCl緩沖溶液作為參比。

1.5 化合物L(fēng)2對(duì)DPPH自由基的清除[11]

以乙醇為溶劑，分別配置1×10-2mol·L-1的化合物L(fēng)2溶液和1×10-2mol·L-1的DPPH·溶液.然后在各個(gè)10 mL比色管中分別加入2 mL DPPH·溶液和一定體積的化合物L(fēng)2溶液，搖勻反應(yīng)30 min后，于517 nm處測(cè)定其吸光度。測(cè)吸光度值A(chǔ)時(shí)以各相應(yīng)濃度的化合物溶液作參比，測(cè)定吸光度值A(chǔ)0時(shí)以乙醇溶液為參比。

2 結(jié)果與討論

2.1 晶體結(jié)構(gòu)的描述

化合物的晶體衍射數(shù)據(jù)、主要鍵長(zhǎng)和鍵角分別列于表1和表2，圖1為化合物L(fēng)2的分子結(jié)構(gòu)圖。

CCDC：821767。

表2 化合物L(fēng)2的鍵長(zhǎng)和鍵角Table 2 Bond lengths(nm)and bond angle(°)for L2

圖1 化合物L(fēng)2的分子結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Molecular structure of compound L2

2.2 化合物L(fēng)2清除超氧自由基的研究

超氧陰離子自由基是一類(lèi)很廣泛的活性氧自由基，它的產(chǎn)生途徑也很多，但能穩(wěn)定產(chǎn)生超氧陰離子自由基的方法卻不是很多，本文采用鄰苯三酚在堿性體系中發(fā)生自氧化的方法產(chǎn)生超氧陰離子自由基以供實(shí)驗(yàn)檢測(cè)用。鄰苯三酚在酸性環(huán)境中相當(dāng)穩(wěn)定，而在堿性條件下能迅速自氧化，并在自氧化過(guò)程中產(chǎn)生超氧陰離子自由基 (Superoxide Anion Free Radical，SAFR)，此SAFR繼續(xù)加速其自氧化反應(yīng)，如果及時(shí)清除SAFR，就會(huì)抑制其自氧化反應(yīng)速率。

實(shí)驗(yàn)條件的確定：鄰苯三酚在堿性條件下能迅速自氧化，放出SAFR，生成有色中間產(chǎn)物。初始溶液呈黃棕色，幾分鐘后變綠色，幾小時(shí)后轉(zhuǎn)為黃色，這是因?yàn)樯傻闹虚g產(chǎn)物不斷氧化的結(jié)果。從圖2吸收曲線(xiàn)可知，鄰苯三酚自氧化積累的初始中間產(chǎn)物在319 nm處有一明顯吸收峰，而且在三十幾分鐘內(nèi)只看到這個(gè)明顯的中間產(chǎn)物峰。后隨自氧化的繼續(xù)，中間產(chǎn)物的積累，幾小時(shí)后此峰轉(zhuǎn)移到440 nm附近.本實(shí)驗(yàn)選擇自氧化的初始階段，所以選定319 nm作為測(cè)試波長(zhǎng)，4 min為自氧化反應(yīng)紫外吸收光譜的測(cè)試時(shí)間。清除率計(jì)算公式為：

圖2 鄰苯三酚在堿性體系中的自氧化光譜變化圖Fig.2 Changs of spectra of pyrogallol in basic system selfoxidizing

圖3為不同濃度的化合物L(fēng)2對(duì)超氧陰離子自由基的清除率圖，從圖中可以看到，隨著L2濃度的增加其對(duì)超氧陰離子自由基的清除率值也增加，L2對(duì)超氧陰離子自由基清除的IC50值為14.1 μmol· L-1，說(shuō)明 L2具有較強(qiáng)的抗氧化性,是一種有效的超氧陰離子自由基清除劑。

圖3 在不同濃度下L2對(duì)O2-·的清除率曲線(xiàn)Fig.3 Scavenging rate curves of L2 on superoxide anion free radicals at different concentration

2.3 化合物L(fēng)2清除DPPH·自由基的研究

1，1 -二苯基-2-苦肼基自由基分光廣度法，在國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用于清除自由基物質(zhì)的研究與天然抗氧化試劑的篩選[12-16]。DPPH·是一種十分穩(wěn)定的有機(jī)自由基，即便在室溫溶液中也很安定，其乙醇溶液在515 nm處具有特征的紫紅色吸收峰，當(dāng)存在自由基清除劑時(shí)，由于與其單電子配對(duì)而使其吸收逐漸消失，其褪色程度與其所接受的電子數(shù)成定量關(guān)系，因而可用分光光度法進(jìn)行定量分析，以分光光度法測(cè)定加入不同濃度的抗氧化劑或待測(cè)樣品后的吸光度的分析法是一種篩選自由基清除劑的簡(jiǎn)便方法[11-18]。清除率公式為：

圖4 在不同濃度下L2對(duì)DPPH·的清除率曲線(xiàn)Fig.4 Scavenging rate curves of L2 on DPPH·at different concentration

由圖可以看到，L2都對(duì)DPPH·同樣有一定的清除活性，通過(guò)對(duì)不同濃度的L2對(duì)DPPH·的清除率曲線(xiàn)可知，L2對(duì)DPPH·清除率的IC50值為24.5 mmol·L-1。

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Crystal Structure and Antioxidant Activities of One Fatty Soluble Isoflavones Derivatives

YAN Xi＊REN Zhan-Hua Lü Sha-Sha LI Yu-MeiSI Shu-Feng
(College of Chemistry,Beijing Normal University,Beijing100875,China)

The fat-soluble isoflavone derivatives:5-methyl-7-hydroxy-4′-methoxyisoflavone (L2)were synthesized and their structures were characterized by IR,UV,1H NMR,single crystal X-ray diffraction and elemental analysis.The scavenging activities of L2 on superoxide anion free radical and 1,1-diphenyl-2-picrylhy-drazyl free radical(DPPH·)were measured by ultraviolet spectrophotometry.The experiment result shows that,the crystal (C17H14O4)belongs to triclinic space group P1 with unit cell constants a=0.822 55(2)nm,b=0.931 23(2)nm,c= 1.04547(2)nm,α=89.043(2)°,β=69.1950(10)°,γ=66.9790(10)°,V=0.68199(3)nm3,Z=2,Dc=1.375 g·cm-3, F(000)=296,R=0.0444,wR=0.1156.The compound L2 can scavenge 1,1-diphenyl-2-picrylhy-drazyl free radical (DPPH·)and superoxide anion free radical effectively.CCDC:821767.

isoflavone derivatives;fatty soluble;antioxidant activity;free radical;crystal Structure

O625.4

A

1001-4861(2011)06-1133-05

2010-11-08。收修改稿日期：2011-02-26。

國(guó)家自然科學(xué)基金(No.20271008)、北京市重點(diǎn)學(xué)科基金、北京師范大學(xué)測(cè)試中心基金資助項(xiàng)目。＊

。E-mail：yanxi@bnu.edu.cn，Tel：010-58806200，F(xiàn)ax：010-58802075