カテコール関連化合物の抗酸化活性に関する基礎的研究

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− 319 − カ テ コ ー ル 関 連 化 合 物 の 抗 酸 化 活 性 に 関 す る 基 礎 的 研 究 教科・領域教育専攻 自然系コース(理科) 福田智亮 はじめに 本研究は,高い抗酸化能を有し,天然抗酸化物質と して知られている Lーアスコルビン酸におけるエン ジオール (HO-C=C-OH)部位を有するカテコール 関連化合物に着目し,安定ラジカルとして知られる 1 , 1-ジフェニル 2ーピクリノレヒドラジノレ (DPPH) が, ラジカル消去物質が存在すると非ラジカル体である 1, 1ージフェニルー2ーヒ。クリノレヒドラジンに変化する性 質を利用しながら,カテコール関連化合物(カテコー ル (1),4-メチルカテコーノレ (2),4 -tertーブ、チノレ カテコーノレ (3),4-ニトロカテコーノレ (4),3, 4-ジヒドロキシベンズ、アルデヒド (5))及び Lーアスコ ルビン酸 (6)を用いて,抗酸化活性の評価と抗酸化 におけるメカニズムを速度論的・分子論的に解明する 事を目的として,第1章から第3章で構成される基礎 的研究を実施した。 OH

i

j

p

i

3

H

O

a 崎 -E E -n H H (1)カテコール (6) Lーアスコルビン艶 (芝)

4-

メチルカテコール

(

3

)

4ぺert-プチIレカテョーfレ

(

4

)

4-

ニトロカテコ- Jレ

(

5

)

3

4-v

ヒドロキシベンズアルデヒド 第

1

章カテコール関連化合物及びしーアスコルビン酸に おける抗酸化活性の速度論的な解訴 第 1章は,カテコール関連化合物の DPPHラジカル 消去反応における反応速度を明らかにする事を目的 として,カテコール (1)の 4位に電子供与性の置換 基を有する4-メチルカテコール (2)と4-tert一プチ ルカテコーノレ (3),電子吸引性の置換基を有する 4-ニトロカテコール (4)と3.4-ジヒドロキシベンズ 指 導 教 員 早 藤 幸 隆 アルデヒド (5)と共に,カテコールと同様にヱンジ オール (HO-C=C-OH)部位を有するLーアスコル ビン酸 (6)を用いて検討した。 【カテコール関連化合物・ L-アスコルビン酸の DPPHラジ カル消去反応における抗酸化活性の速度論的な解析】 カテコールと 4ーメチルカテコールは,反応開始から DPPHラジカル消去反応が進行し,30秒程度で平衡に達 した。反応速度定数は,カテコールが636.53(/秒), 4-メチルカテコールが1074.3(/秒)であった。 4-tert -ブチルカテコールは反応速度定数 1021.7(/秒)を示し, 30秒程度で平衡に達した。 3.4-ジヒドロキシベンズア ルデヒドは,反応速度定数554.2(/秒)を示し, 100秒 程度で平衡に達した。 L -アスコルビン酸は,反応開 始から DPPHラジカノレ消去反応が激しく進行し,反応 速度定数15901(/秒)を示すと共に, 30秒程度で平衡 に達した。 4ーニトロカテコールは, 5種のカテコール 関連化合物の中で DPPHラジカノレ消去反応が最も穏や かに進行し,反応速度定数36.425(/秒)を示した。 以上より,カテコール関連化合物及びLーアスコ ルビン酸の DP問ラジカノレ消去反応における反応速度 は

L-

アスコルビ、ン酸

(

6

)

>

4

ーメチルカテコール (2)

>

4 -tertーブ‘チルカテコール (3)>カテコール (1)>3,4ージヒドロキシベンズ、アルデヒド (5) >

4

ーニトロカテコール

(

4

)

という結果となった。この 事から,カテコール関連化合物及び

L-

アスコルビン 酸の DPPHラジカル消去反応における速度論的な解析 は,カテコール骨格の4位の置換基の電子的な効果が 反応速度定数に影響を与える事が示唆された。 第

2

章二成分共存下におけるカテコール関連化合物 及びLーアスコルビン酸の抗酸化活性の評価 第2章では,二成分の抗酸化物質の共存下において, DPPHラジカルを消去する競争反応により抗酸化活性 の評価を試みた。核磁気共鳴装置

(

N

M

R

)

により,剛

R

測定チューブ内で二成分の抗酸化物質が DPPHラジカ

(2)

− 320 − ルと反応する様子を観測する手法を導入し,町一則R スベクトル測定により,二成分の抗酸化物質がDPPHラ ジカルを消去する際の分子構造の変化を通して,抗酸 化活性を評価した。二成分の抗酸化物質の共存下にお ける組合わせは,第1章におけるDPPHラジカル消去反 応の反応速度の実験結果を基に,①Lーアスコルビン 酸と 4ーメチルカテコール,②4-メチルカテコールと 4-tert-ブ、チノレカテコール,③4-tertーブチルカテコー ルとカテコール,④カテコールと 3,4ージヒドロキシベ ンズアルデヒド,⑤3,4-ジヒドロキシベンズアノレデヒ ドと 4ーエトロカテコーノレとした。 【ニ成分抗酸化物質の共存下におけるカテコール関連化 合物のOPPHラジカル消去における抗酸化活性の評価】 二成分抗酸化物質の共存下におけるカテコール関 連化合物の抗酸化活性の強さは, DPPHラジカル消去能 力において Lーアスコルビン酸 (6)

>

4-メチルカ テコール (2)

>

4 -tert-ブチ/レカテコール (3)>カ テコール (1)

>

3,4-ジヒドロキシベンズアルデヒ ド (5)

>

4-ニトロカテコール (4) と評価した。こ れらは, 5種のカテコール関連化合物及び L -アスコ ノレピ、ン酸のDPPHラジカル消去反応の反応速度定数に おける速度論的な解析と同様の結果であった。 即ち,カテコール (1)の4位に電子供与性の置換 基を有する4ーメチルカテコーノレ (2)と4-tertーブ、チ ルカテコール (3),電子吸引性の置換基を有する4ー ニトロカテコーノレ

(

4

)

3.4-

ジヒドロキシベンズ アルデヒド (5)における4位の置換基の電子的な効 果は, DPPHラジカノレ消去反応の反応速度定数と二成分 の抗酸化物質の共存下におけるDPPHラジカル消去能 力との相関性が示唆された。町一NMRスベクトル測定に よる本手法の特徴は,DPPHラジカルと反応した直後の 5種のカテロール関連化合物及び Lーアスコルビン 酸の分子構造的な変化を分子レベルで明らかにする と共に,抗酸化物質のDPPHラジカノレ消去能力を新し い尺度で評価する事が可能となり,カテコール関連化 合物についてDPPHラジカノレ消去の構造活性相関を明 らかにする事が出来た。 第3章カテコール関連化合物によるOPPHラジカル 消去反応における反応機構の解析 第3章では, Lーアスコルビン酸及びカテコール関 連化合物のDPPHラジカル消去反応における反応生成 物の13C一蹴Rスベクトルの帰属やその分子構造の詳細 な解析を通して,カテコール関連化合物によるDPPH ラジカル消去反応における反応機構及び抗酸化のメ カニズムの検討を目的として実施した。 【カテコール関連化合物及びしーアスコルビン酸による OPPHラジカル消去反応における反応機構

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カテコール関連化合物及びL一アスコルビン酸の 抗酸化のメカニズムに関する以下の知見が得られた。 ①Lーアスコルビン酸及びカテコール関連化合物に よるDPPHラジカル消去反応では,エンジオール部位 のヒドロキシ基における水素ラジカノレの脱離により, DPPHラジカノレを消去し,キノン体に誘導される事が明 らかとなった。 ②Lーアスコルビン酸による DPPHラジカル消去反応 では,キノン体であるデヒドロアスコルビン酸を経由 した後,水和型二環性デヒドロアスコルビン酸に誘導 される事が明らかとなった。

3

3

+

;

③カテコーノレ関連化合物によるDPPHラジカル消去反 応では,電子供与性の置換基を有する4ーメチルカテ コーノレ, 4 -tert-ブ、チノレカテコーノレ及びカテコールは, キノン体に誘導されると共に,電子求引性の置換基を 有する4ーニトロカテコールと 3,4-ジヒドロキシベ ンズアノレデヒドは,キノン体に誘導された後, α,

s-不飽和ラクトンとの共役により,ラジカルとして安定 化するものと考えられた。 R=H R,噛品 開場13 11:(泌 同(c!もh

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参照

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