ラジカル消去反応機構に基づく新規抗酸剤の開発

基于自由基清除反应机理的新型抗酸剂的开发

基本信息

批准号：
15790032
负责人：
中西郁夫
金额：
$ 2.18万
依托单位：
National Institute of Radiological Sciences
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

天然抗酸化剤によるラジカル消去の反応機構に対する溶媒効果について、ストップトフロー法による速度論的手法により検討した。非プロトン性溶媒であるアセトニトリル(MeCN)中、ビタミンEのモデル化合物である2,2,5,7,8-pentamethylchroman-6-ol(PMC)による2,2-diphenyl-1-picrylhydrazylラジカル(DPPH^・)またはgalvinoxylラジカル(GO^・)消去速度は、反応系にマグネシウムイオン(Mg^<2+>)を加えても変化しなかった。このことから非プロトン性溶媒中におけるPMCによるラジカル消去反応は、金属イオンによって加速される性質をもつ電子移動反応を経由せず、一段階の水素原子移動機構で進行していることが明らかとなった。一方、プロトン性溶媒であるメタノール(MeOH)中では、MeCN中の場合とは異なり、Mg^<2+>の添加により反応が顕著に加速された。これはラジカル消去反応に、PMCからDPPH^・またはGO^・への電子移動過程が含まれていることを示している。次に、PMCの一電子酸化電位に対する溶媒効果を調べるために、PMCのセカンドハーモニック交流ボルタモグラム(SHACV)を測定した。その結果、MeOH中における一電子酸化電位は0.63V vs SCEとなり、MeCN中の値(0.97V)から大きく負側にシフトした。このことから、MeOH中では、PMCの一電子酸化によって生成するラジカルカチオン種が、MeOHによる溶媒和によって顕著に安定化されるために、MeCN中よりも電子移動反応が起こりやすくなったと考えられる。さらに、このラジカルカチオン種を安定化するために、反応系にピリジン誘導体を加えると、反応は顕著に加速された。また、ピリジン誘導体の塩基性が強いほど、反応は大きく加速された。一方、我々は、緑茶の成分である(+)-カテキンによるラジカル消去反応はMeCN中でも電子移動反応を経由して進行するこを明らかにしているが、この反応系に水を加えると、反応速度が顕著に増大することを明らかにした。この場合にも、水が(+)-カテキンの一電子酸化によって生成するラジカルカチオン種を顕著に安定化しているためと考えられる。以上の結果から、抗酸化剤によるラジカル消去の反応機構は、溶媒などのまわりの環境によって大きく変わることが明らかとなった。次に、以上の知見に基づき、ピリジン骨格を有する新規ビタミンE類縁体を合成し、ラジカル消去活性について検討した。その結果、分子内にピリジルチオ基をもつビタミンE誘導体は、ラジカル消去活性がPMCよりも3倍高いことがわかった。今年度に得られた成果は、原著論文に3編、学会で27件発表した。また、日経産業新聞(2/18)、日刊工業新聞(2/18)、および科学新聞(3/4)にてプレス発表を行なった。

采用停流动力学方法研究了溶剂对天然抗氧化剂自由基清除反应机理的影响。即使向反应体系中添加镁离子(Mg^2+)，2，2-二苯基-1-三硝基苯肼自由基(DPPH^·)或加尔万氧基自由基(GO^·)的清除率也没有变化。由此可知，非质子性溶剂中的PMC的自由基清除反应不经过由金属离子加速的电子转移反应，而是通过一步氢原子转移机制进行。另一方面，在质子溶剂甲醇(MeOH)中，与MeCN不同，通过添加Mg 2+ 显着加速反应。这表明自由基清除反应包括从PMC到DPPH^•或GO^•的电子转移过程。接下来，为了研究溶剂对PMC单电子氧化电位的影响，测量了PMC的二次谐波交流伏安图（SHACV）。结果，MeOH中的单电子氧化电位相对于SCE为0.63V，与MeCN中的值(0.97V)相比显着向负侧移动。这表明在MeOH中，PMC的单电子氧化产生的自由基阳离子物种通过与MeOH的溶剂化而显着稳定，使得电子转移反应比在MeCN中更容易发生。此外，当向反应体系中添加吡啶衍生物以稳定自由基阳离子物种时，反应显着加速。此外，吡啶衍生物的碱性越高，反应越加速。另一方面，我们发现，即使在 MeCN 中，绿茶成分 (+)-儿茶素的自由基清除反应也会通过电子转移反应进行，但当向该反应体系中添加水时，反应速率会增加发现明显增加。在这种情况下，也认为水使通过(+)-儿茶素的单电子氧化产生的自由基阳离子种显着稳定。上述结果表明，抗氧化剂清除自由基的反应机理根据溶剂等周围环境的不同而有很大差异。接下来，基于上述发现，我们合成了一种具有吡啶骨架的新型维生素E类似物，并检测了其自由基清除活性。结果表明，分子中带有吡啶硫基的维生素E衍生物的自由基清除活性比PMC高3倍。今年获得的成果包括三篇原创论文和 27 篇学术会议报告。此外，还在《日经产业新闻》（2/18）、《日刊工业新闻》（2/18）、《科学新闻》（3/4）上发表了新闻公告。