NMRによる精密構造解析法を駆使したポリフェノール類の酸化反応機構の全容解明

使用 NMR 进行精确结构分析，完整阐明多酚的氧化反应机理

• 批准号: 05J08942
• 负责人: 齊藤 静夏
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J08942/
• 关键词: 抗酸化物質; ラジカル消去反応; ポリフェノール; プロトカテキュ酸; コーヒー酸

プロトカテキュ酸エステルとラジカルのアルコール中での反応液を直接NMR測定し、短寿命の酸化生成物の構造を詳細に解析した結果、2-アルコキシおよび2,6-ジアルコキシ付加体のキノン体やそのアセタール体が生成することがわかった。このことから、プロトカテキュ酸エステルではキノン体からさらに反応が進み、2位ついで6位へ溶媒分子が付加することによってカテコール構造が順次再生し、さらにラジカル消去が起こることがわかった。このような求核分子の付加は電子求引性置換基をもつカテコール型フェノール化合物に共通の反応であり、ラジカル消去活性の高さの主要因であることを初めて明らかにした。プロトン性溶媒中において、プロトカテキュ酸がそのエステルよりもアルコール中でラジカル消去活性が低い原因を検討するため、スルホン酸などの類縁体を合成し、置換基の電気的な性質の違いによるラジカル消去活性や反応速度、反応生成物の違いを比較した。その結果、遊離酸がそのエステルよりも活性が有意に低い原因は、キノン体においてカルボキシ基の解離が促進されることにより、電子求引性が低下し、キノン体への溶媒分子の求核付加が起こりにくくなるためであることが明らかとなった。また、半経験的分子軌道法によるキノン体のLUMOの電子密度の計算によっても確かめられた。プロトカテキュ酸エステルのラジカル消去反応機構の全容を解明するため、反応液からの酸化生成物の単離を試みたところ、これまでにない特異な構造の二量体が生成することが見出された。この二量化反応はコーヒー酸など同族酸でもみられることから、カテコール型フェノールカルボン酸エステルに一般的な新しいタイプの反応であると考えられた。

通过对原儿茶酸酯与自由基在醇中的反应溶液进行直接NMR测量以及对短寿命氧化产物的详细结构分析，我们发现2-烷氧基和2,6-二烷氧基加合物的醌形式及其发现产生了缩醛形式。由此可知，在原儿茶酸酯中，反应从醌型进一步进行，通过在第2位和第6位添加溶剂分子，儿茶酚结构依次再生，进一步发生自由基清除。首次揭示了这种亲核分子的加成是具有吸电子取代基的儿茶酚型酚类化合物常见的反应，也是其高自由基清除活性的主要原因。为了研究原儿茶酸在醇类中的自由基清除活性低于其在质子溶剂中的酯的原因，我们合成了磺酸等类似物，并发现原儿茶酸的自由基清除活性是由于我们比较了取代基电特性的差异、反应速率和反应产物。因此，游离酸的活性明显低于其酯的原因是由于醌形式的羧基加速解离，从而降低了其吸电子性，导致溶剂分子与酯发生亲核加成。很明显，这是因为它变得不太可能发生。通过使用半经验分子轨道法计算醌物质的LUMO的电子密度也证实了这一点。为了阐明原儿茶酸酯的整个自由基清除反应机理，尝试从反应溶液中分离出氧化产物，结果发现产生了一种具有前所未见的独特结构的二聚体。由于该二聚反应在咖啡酸等同系酸中也观察到，因此被认为是邻苯二酚型苯酚羧酸酯所共有的新型反应。

项目成果

Effects of electron-withdrawing substituents on DPPH radical scavenging reactions of protocatechuic acid and its analogues in alcoholic solvents

吸电子取代基对原儿茶酸及其类似物在醇溶剂中DPPH自由基清除反应的影响

• DOI: 10.1016/j.tet.2005.06.040
• 发表时间: 2005-08-22
• 期刊: Tetrahedron
• 影响因子: 2.1
• 作者: S. Saito;J. Kawabata
• 通讯作者: J. Kawabata

DPPH radical scavenging reaction of protocatechuic esters in alcohols : formation of bis-alcohol adduct.

原儿茶酸酯在醇中的 DPPH 自由基清除反应：形成双醇加合物。

• 发表时间: 2006
• 作者: Saito; S.
• 通讯作者: S.

DPPH radical-scavenging reaction of protocatechuic acid : difference in reactivity between acids and their esters.

原儿茶酸的 DPPH 自由基清除反应：酸及其酯之间的反应性差异。

• 发表时间: 2006
• 作者: Saito; S.
• 通讯作者: S.

Radical scavenging activity of dicaffeoyloxycyclohexanes : contribution of an intramolecular interaction of two caffeoyl residues.

二咖啡酰氧基环己烷的自由基清除活性：两个咖啡酰残基的分子内相互作用的贡献。

• 发表时间: 2005
• 作者: Shizuka Saito