羟基肉桂酸及二茂铁基查尔酮抗氧化性的研究

论文摘要

本论文研究了两个系列化合物的抗氧化性能：含羟基肉桂酸和二茂铁基查尔酮制备。同时使用化学和化学模拟生物的方法测试了含羟基肉桂酸和二茂铁基查尔酮的体外抗氧化性。采用对DPPH自由基,Galvinoxyl自由基和ABTS+自由基的测试来测定这些化合物的抗自由基活性,而对自由基引发氧化的抑制作用是通过检测多种试剂对DNA的氧化来测试的。DNA的氧化损伤是通过检测在反应过程中产生的TBARS的吸收度来测定的。此外,羟基肉桂酸的抑制脂性促氧化作用是通过亚油酸和亚油酸甲酯来测定的。三种含羟基的肉桂酸分别是阿魏酸o-,m-香豆酸,这三种化合物的抗自由基活性是通过清除DPPH, ABTS和galvinoxyl自由基来测定的。这三种化合物都可以清除ABTS自由基,清除能力顺序为：FA>pCA>mCA。然而,这两种香豆酸对DPPH和Galvinoxyl自由基表现出很差的活性,因此大部分的自由基在实验结束时还都存在。另一方面,阿魏酸表现出很好的抗自由基活性,可以清除清除86.27%的DPPH自由基和85.84%的Galvinoxyl自由基。阿魏酸也表现出非常良好对于AAPH引发的氧化亚油酸,亚油酸甲酯的氧化的抗氧化能力。阿魏酸对亚油酸的保护作用分别为55.4%和70.0%。然而在相同的实验条件下,p-香豆酸和m-香豆酸可以保护27.6%和6.23%的亚油酸,25.3%和11.4%的亚油酸甲酯。这些化合物的对DNA氧化损伤的保护作用是通过TBARS的水平来测试的。阿魏酸显示出很强的对于AAPH引发DNA氧化损伤的抗氧化能力,并且可以捕获6.89个过氧自由基,p-香豆酸可以捕获1.98个过氧自由基,m-香豆酸仅仅可以捕获0.24个过氧自由基。Cu（Ⅱ）/GSH引发的DNA氧化损伤实验结果表明,三种含羟基的肉桂酸都基本不能保护DNA的氧化损伤。但是,结果显示这三种化合物也会有很微弱的保护DNA氧化损伤的能力。本文的第二部分是关于二茂铁基查耳酮的合成及其抗氧化能力。单层二茂铁查耳酮和双层二茂铁查耳酮都是用酸或碱催化的克莱森施密特反应方法合成的。由二乙酰基二茂铁合成的二茂铁查耳酮表现出很好的清除DPPH自由基,ABTS自由基和galvinoxyl自由基的活性,并无一例外的有很高的n值。从非查耳酮化合物,二乙酰基二茂铁和双层二茂铁查耳酮,双肉桂基二茂铁这些没有羟基的化合物的高抗自由基活性上来看,这些化合物的的清除自由基能力是因为铁原子的存在,而羟基并没有起到决定性的作用。从n值和AE, EC50 and TEC50等其他参数上来看,没有派生出简单的构效关系。因此,如果单层二茂铁查耳酮,AFF清除22.73个ABTS+自由基,它只能清除1.88个galvinoxyl自由基。同理,双层二茂铁查耳酮,没有羟基的DCF在所有实验中得出了很高的n值,但是DPCF和DMCF却在DPPH和galvinoxyl实验中得到了很低的n值,在ABTS实验中得到了很高的n值。二茂铁查耳酮和DAF也在AAPH引发的DNA损伤实验中显示出了抑制作用。但DAF只有在高浓度的时候才对AAPH引发的DNA损伤有抑制作用,n值只有0.2。除了DCF的二茂铁查耳酮都对AAPH引发的DNA损伤有保护作用,并且有很高的n值。这些结果表明羟基在保护AAPH引发的DNA损伤实验中是很重要的。双层二茂铁查耳酮和DCF对AAPH引发的DNA损伤保护实验的结果进一步证明了此观点。没有羟基的DCF对AAPH引发的DNA损伤没有保护作用。另外,AFF, ACF和DFF这三种化合物的实验结果都得到了非常相似的n值。与阿魏酸的n值相比,在具有相同的酚羟基结构的情况下,二茂铁查耳酮在保护AAPH引发的DNA损伤的能力上弱于含羟基的肉桂酸。和AAPH引发的DNA损伤的保护作用不同,所有的二茂铁查耳酮在Cu（Ⅱ）/GSH或者TCHQ/H2O2产生的·OH引发DNA损伤实验中,都显示出了促氧化的作用。所有由DAF合成的二茂铁查耳酮都会提高TBARS的浓度,这个现象说明了这些化合物都有促进DNA氧化的作用。在·OH引发DNA损伤实验中,这些化合物的促氧化作用都非常强,单层二茂铁查耳酮所产生的TBARS浓度最高,双层二茂铁查耳酮所产生的最低。所以促氧化能力是由铁原子和羟基共同作用导致的。因此,由于二茂铁基团的作用,查耳酮的生物抗氧化能力显著的提高了。但是,DNA损伤实验表明二茂铁的存在也会导致化合物具有促氧化性质。

论文目录

• Preface
• 中文摘要
• ABSTRACT
• Chapter 1-Introduction
• 1.1. Reactive oxygen and nitrogen species
• 1.1.1. Sources of reactive oxygen species
• 1.1.2.Some important ROS and RNS
• 1.2. Oxidative stress（OS）
• 1.3. Roles of ROS and RNS in living bodies
• 1.3.1. Adverse effects of ROS and RNS
• 1.3.2. Beneficial roles of ROS/RNS
• 1.4. Defense mechanisms of the cell against oxidative and nitrosative stress
• 1.5. Antioxidants and prooxidants
• 1.5.1. Antioxidants
• 1.5.2. Prooxidants
• 1.5.3. Modes of actions of antioxidants:types of antioxidants
• 1.5.4. Sources of antioxidants
• 1.6. The antioxidative defense system
• 1.6.1. High-molecular weight antioxidants（HMWA）
• 1.6.2. Low-molecular weight antioxidants（LMWA）
• 1.7. The antioxidant mechanisms
• 1.7.1. Hydrogen atom transfer（HAT）
• 1.7.2. Single electron transfer（SET）
• 1.8. Measurement of antioxidant capacity
• 1.8.1. HAT based methods
• 1.8.2. ET based methods
• 1.8.3. Methods utilizing both HAT and ET mechanisms
• 1.8.4. Assays measuring other ROS capacities
• 1.9. Ferrocene and ferrocenyl compounds
• 1.10.Aims of the study
• Chapter 2-Antioxidant properties of hydroxycinnamic acids
• 2.1. Background
• 2.2. Materials and methods
• 2.2.1. Materials
• 2.2.2. Methods
• ·+ and galvinoxyl free radicals'>2.2.2.1. Scavenging activities on DPPH,ABTS^·+ and galvinoxyl free radicals
• 2.2.2.2. The β-carotene scavenging assay
• 2.2.2.3 AAPH-induced oxidation of methyl linoleate
• 2.2.2.4. AAPH-induced oxidation of DNA
• 2+/GSH-induced oxidation of DNA'>2.2.2.5. Cu²⁺/GSH-induced oxidation of DNA
• 2.3. Results
• 2.3.1. Abilities of ferulic and coumaric acids to scavenge free radicals
• 2.3.2. Effects on autoxidation of linoleic acid
• 2.3.3. Effects on the AAPH-induced oxidation of methyl linoleate
• 2.3.4. Effect on AAPH induced oxidation of DNA
• 2.3.5. Effect on Cu（Ⅱ）/GSH induced oxidation of DNA
• 2.4. The antioxidant properties of hydroxycinnamic acids
• 2.5. Summary
• Chapter 3-Syntheses of ferrocenyl chalcones
• 3.1. Background
• 3.2. Methods
• 3.2.1. Diacetylferrocene（DAF）
• 3.2.2. Protocatechualdehvde
• 3.3. Ferrocenyl chalcones
• 3.4. Spectral and analytical data of ferrocenyl compounds synthesized
• Chapter 4-Antioxidant properties of ferrocenyl monochalcones
• 4.1. Background
• 4.2. Materials and methods
• 4.2.1. Materials
• 4.2.2. Methods
• 4.2.2.1. Scavenging activities on free radicals
• 4.2.2.2. AAPH induced oxidation of DNA
• 4.2.2.3. GSH/Cu（Ⅱ）-induced oxidation of DNA
• 2O₂ induced oxidation of DNA'>4.2.2.4. Tetrachlorohydroquinone/H₂O₂ induced oxidation of DNA
• 4.3. Results
• 4.3.1. Scavenging activities on free radicals
• 4.3.2. Effects on AAPH-induced oxidation of DNA
• 4.3.3. Effects on Cu（Ⅱ）/GSH induced oxidation of DNA
• · induced oxidation of DNA'>4.3.4. Effects on HO^· induced oxidation of DNA
• 4.4. Antioxidant properties of ferrocenyl monochalcones
• 4.5. Summary
• Chapter 5-Antioxidant properties of ferrocenyl bischalcones
• 5.1. Background
• 5.2. Materials and methods
• 5.2.1. Materials
• 5.2.2. Methods
• 5.3. Results
• ·+ radicals'>5.3.1. Scavenging activities on DPPH,galvinoxyl and ABTS^·+radicals
• 5.3.2. Effects on AAPH induced oxidation of DNA
• 5.3.3. Effect on GSH/Cu（Ⅱ） induced oxidation of DNA
• ·OH induced oxidation of DNA'>5.3.4. Effect on ^·OH induced oxidation of DNA
• 5.4. Antioxidant properties of ferrocenyl bischalcones
• 5.5. Summary
• Chapter 6-Conclusion and proposals for future research
• References
• Appendix A:Calibration Curves
• 1HNMR Spectra'>Appendix B:¹HNMR Spectra
• Appendix C:IR Spectra
• About the Author
• Acknowledgement