幾種天然黃酮類化合物清除自由基活性的密度泛函理論研究.pdf

1、量子化學(xué)是以量子力學(xué)為基礎(chǔ)，運(yùn)用其基本原理和方法對(duì)化學(xué)中的問題進(jìn)行研究的一門基礎(chǔ)科學(xué)。密度泛函理論(Density Functional Theory,DFT)是一種使用最為廣泛的量子化學(xué)計(jì)算方法，有著嚴(yán)格的理論基礎(chǔ)，是研究物質(zhì)性質(zhì)的常用理論工具?，F(xiàn)今密度泛函理論的研究?jī)?nèi)容包括分子的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)、光譜、熱化學(xué)、過渡態(tài)反應(yīng)機(jī)理等，并向藥物設(shè)計(jì)、材料科學(xué)、生命科學(xué)等領(lǐng)域迅速發(fā)展。黃酮類化合物廣泛存在于天然植物界中，能夠很好的清除自由基，防止過

2、多的自由基對(duì)機(jī)體造成損傷，并且具有安全無毒的優(yōu)點(diǎn)，是人們備受關(guān)注的天然抗氧化劑。
　　木犀草素是一種具有代表性的天然黃酮類化合物，具有很強(qiáng)的抗氧化、抗菌、抗腫瘤等藥理活性，存在于多種藥用植物及蔬菜果實(shí)中。運(yùn)用密度泛函理論(DFT)的方法，從靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩大方面分析了木犀草素分子不同位置酚羥基清除自由基的活性大小?；谠摲肿拥慕Y(jié)構(gòu)參數(shù)、酚羥基(O-H)解離能、半醌式自由基電子的自旋密度分布、前線軌道等相關(guān)性質(zhì)分析了木犀草素分子的性質(zhì)與

3、其活性位的關(guān)系。深入解析了木犀草素分子上不同酚羥基清除·OH的反應(yīng)歷程，在UB3LYP/6-311G(d，p)水平下，優(yōu)化得到了該分子C5、C7位酚羥基與·OH發(fā)生抽氫反應(yīng)的過渡態(tài)結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，C4'位O-HBDE最小，自旋密度分布最為均勻，·OH可以無需克服能壘直接奪取該位酚羥基H生成自由基和水，該位酚羥基最易失去H，抗氧化活性最強(qiáng)，C5位酚羥基與·OH發(fā)生抽氫反應(yīng)所需要克服的能壘最大，該位酚羥基的活性最弱。
　　黃酮類化合物

4、的抗氧化活性與其分子結(jié)構(gòu)有著密切的聯(lián)系，以木犀草素作為先導(dǎo)化合物，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了修飾并得到了三種木犀草素衍生物，采用密度泛函理論(DFT)的方法，在B3LYP/6-311+G(d，p)//B3LYP/6-311G(d，p)水平下，對(duì)三種木犀草素衍生物進(jìn)行了構(gòu)型優(yōu)化和能量計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明三種木犀草素衍生物的胺甲基在不同程度上影響了酚羥基的解離能，8-胺甲基取代木犀草素C7位酚羥基的解離能值明顯小于取代前木犀草素上C7位酚羥基的解離能值，

5、即修飾后的木犀草素衍生物酚羥基活性較大。
　　山奈酚是一種重要的黃酮類化合物，廣泛存在于植物界中，具有多種生物活性和藥理功能。采用密度泛函理論(DFT)的方法，對(duì)氣相和水溶劑中山奈酚分子及其脫氫自由基進(jìn)行了優(yōu)化計(jì)算，并在相同的理論水平下優(yōu)化得到了八個(gè)山奈酚-H2O復(fù)合物。基于山奈酚的結(jié)構(gòu)參數(shù)、酚羥基(O-H)的解離能、前線軌道相關(guān)性質(zhì)研究了該分子不同位置酚羥基抗氧化活性的強(qiáng)弱;基于八個(gè)山奈酚-H2O復(fù)合物的結(jié)構(gòu)參數(shù)及能量值等方面分

6、析了山奈酚不同位酚羥基與水分子之間氫鍵作用的強(qiáng)弱。結(jié)果表明:C3位酚羥基BDE值最小，HOMO結(jié)構(gòu)分布最大，抗氧化活性最強(qiáng)，C5位酚羥基BDE值最小，抗氧化活性最弱。水溶劑中，C7位酚羥基上H與水分子O之間的距離最短，分子間氫鍵相互作用能最強(qiáng)，與水分子結(jié)合形成的復(fù)合物能量也最小，即該位酚羥基與水能形成穩(wěn)定的復(fù)合物。
　　采用量子化學(xué)密度泛函理論(DFT)的B3LYP/6-311G(d，p)//B3LYP/6-31G(d，p)方法對(duì)

7、黑沙蒿植物中已分離得到的四種黃酮類化合物芹菜素-7，4'二甲醚、蕪花素、羥基蕪花素、鼠李素進(jìn)行了優(yōu)化及單點(diǎn)能計(jì)算。從黃酮分子的幾何構(gòu)型、酚羥基H的NBO電荷數(shù)、不同位置酚羥基解離能、HOMO和LUMO及其能級(jí)差分析所得:黃酮類化合物的羥基數(shù)目和形成的分子內(nèi)氫鍵數(shù)目越多，抗氧化活性越強(qiáng);不同位置酚羥基的活性不同，B環(huán)4'位酚羥基的活性最強(qiáng)，A環(huán)5位酚羥基的活性最弱，C環(huán)3位酚羥基的存在有利于鼠李素分子形成良好的共軛體系，提高了該化合物的抗