抗坏血酸衍生物的合成及其抗氧化活性*

张逸伟，许 敏，林东恩

(华南理工大学化学与化工学院，广东 广州 510640)

Vc又称抗坏血酸，包括L-抗坏血酸和L-脱氢抗坏血酸。由于Vc具有很强的还原性，极易被氧化剂及热破坏，在中性或碱性溶液中破坏尤其迅速。光、微量重金属(特别是Fe2+和Cu2+)或荧光物质(核黄素)能促进其氧化，使Vc应用受到限制。因此，如何增强Vc的稳定性，是目前国内外学者所关心的问题，希望能找到一种新的衍生物，它既能克服Vc不稳定的缺点，又能更好地发挥 Vc 的生理功能［1～3］。

Vc结构的活泼，它可与多种物质发生化学反应，目前的Vc衍生物主要有Vc金属盐类、Vc糖类化合物和Vc酯类，其中Vc与各种酸形成的酯类化合物是目前研究的重点。Vc经过改性后，不仅增强了它的稳定性，并且提高了其油溶性，很大程度上扩展了 Vc 的应用范围［4～7］。

本文将L-抗坏血酸(2)分别与苯甲酸(1a)、对羟基苯甲酸(1b)、没食子酸(1c)和对叔丁基苯甲酸(1d)经酯化反应合成了四种抗坏血酸衍生物——L-抗坏血酸苯甲酸甲酯(3a)，L-抗坏血酸对羟基苯甲酸酯(3b)，L-抗坏血酸没食子酸酯(3c)和 L-抗坏血酸对叔丁基苯甲酸酯(3d)(Scheme 1)，其结构经1H NMR和MS确证。从清除羟自由基的角度测试了3a～3d的抗氧化活性，结果表明:3a～3d均具有一定抗氧化性能，其抗氧化活性顺序为:3c＞Vc＞TBHQ(叔丁基对苯二酚)＞3b＞3a＞3d。

Scheme 1

由于衍生后得到的衍生物引入了脂溶性的基团，同时又保留了连烯二醇结构单元，引入了更多的可能增强抗氧化性的酚羟基基团，具有用作油脂或含油脂类食品的抗氧化剂以及自由基的捕捉剂的应用前景，对于拓宽Vc的应用范围具有积极意义。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

SGWX-4型显微熔点仪(温度未校正);U3010型紫外可见分光光度计;AVANCE Digital型核磁共振仪(400 MHz，DMSO-d6为溶剂，TMS为内标);LCMS-2010A型液质联用仪(ESI-MS);Merck公司60F254薄层硅胶板。

1a～1d和2，分析纯，国药集团化学试剂有限公司;其余所用试剂均为分析纯。

1.2 3a～3d 的合成(以 3a 为例)［8，9］

在反应瓶中加入浓硫酸40 mL，搅拌下加入2 10.56 g(60 mmol)，搅拌使其溶解;缓慢加入1a 6.10 g(50 mmol)，于室温反应 12 h～14 h(TLC跟踪)。加入碎冰及乙酸乙酯50 mL，分液，水层用乙酸乙酯(3×20 mL)萃取，合并有机相，用饱和食盐水洗涤，无水MgSO4干燥，于35℃/0.1 Pa条件下旋蒸除溶至开始有晶体析出，用无水乙醇重结晶，于35℃真空干燥2 h得白色鳞片晶体3a。用类似的方法合成白色晶体3b～3d。

3a:收率 81.7%，m.p.192℃～195℃;1H NMR δ:8.02～8.00(d，J=7.9 Hz，2H，13，15-H)，7.66(t，1H，14-H)，7.55～ 7.50(m，2H，16，18-H)，4.83(d，J=7.2 Hz，1H，10-H)，4.38～4.28(m，2H，9-H)，4.15～4.12(t，1H，5-H);MS m/z(%):279.0(M+，100)，121.9(10.2)，157.6(22)。

3b:收率 35.8%，m.p.228℃～230℃;1H NMR δ:7.870～7.85(d，J=8.0 Hz，2H，1，3-H)，6.86～6.84(d，J=7.9 Hz，2H，4，7-H)，4.78(s，1H，18-H)，4.29～ 4.21(m，2H，17-H)，4.10～4.09(d，J=6.7 Hz，1H，14-H);MS m/z(%):318.9(M+，100)。

3c(丙酮/乙酸乙酯重结晶):收率47.9%，m.p.190 ℃～192 ℃;1H NMR δ:6.99(s，2H，16，18-H)，4.74(s，1H，11-H)，4.29～4.15(m，2H，9-H)，4.08～4.05(d，J=6.5 Hz，1H，5-H);MS m/z(%):327.0(M+，100)，175.5(25.7)，169.8(15.5)。

3d:收率 80.1%，m.p.285℃～288℃;1H NMR δ:11.10(s，1H，7-H)，7.89～7.87(d，J=7.9 Hz，2H，15，17-H)，7.53～7.50(d，J=8.0 Hz，2H，12，14-H)，4.81(s，1H，5-H)，4.38～4.28(m，2H，8-H)，4.14～4.11(t，1H，9-H)，1.31(s，9H，21，22，23-H);MS m/z(%):334.9(M+，100)，157.7(11.3)，177.6(18.1)。

1.3 清除羟基自由基能力测定［10，11］

以无水乙醇为溶剂，将样品或对照品(Vc，TBHQ)配成 c为(2，4，6，8，10)mmol·L-1的溶液;以无水乙醇为溶剂，将邻二氮菲溶液配成c为7.5 mmol·L-1的溶液;以去离子水为溶剂，将FeSO4配成 c为 7.5 mmol·L-1的溶液。

向离心管中加入邻二氮菲溶液100 μL，Fe-SO4溶液100 μL，样品溶液100 μL 及 0.1%H2O2溶液 100 μL，用磷酸盐缓冲液(50 mmol·L-1，pH 7.4)配至 1.0 mL。于 37 ℃保温 1 h，倒入比色皿中，测定其在536 nm处的吸光值(A)，计算羟自由基清除率 SA/%{SA=［(A样品-A空白)/(A0-A空白)］×100%，A0为不加样品和H2O2时溶液的吸光值}，并计算EC50(mmol·L-1)。

2 结果与讨论

2.1 反应条件优化

以合成3d为模板，对酯化反应条件进行优化。2 60 mmol，r=n(2)∶n(1d)=1.2 ∶1.0，其余反应条件同1.2，考察反应温度对酯化反应的影响，结果见表1。从表1可见，温度为10℃时，1d大量析出，酯化反应进行缓慢，收率极低;温度为60℃时，反应体系颜色呈深褐色，TLC显示有大量副产物生成，2在此温度下会分解同时产生多种副产物。40℃与25℃相比，温度升高，产率也略有提高，但同时反映体系及反映产物的色泽加深，发生了一定程度的氧化。温度过低时，酯化反应较难进行;温度过高时，2的稳定性和反应选择性会降低，产物的色泽也加深。因此，该酯化反应的适宜温度为25℃～30℃。

表1 反应温度对酯化反应的影响*Table 1 Effect of temperature on the esterification reaction

2.2 清除羟基自由基能力

邻二氮菲与Fe2+能形成红色的络合物，在536 nm处有最大吸收峰。当加入H2O2后，Fe2+被HO·氧化成Fe3+，从而使溶液在536 nm处的最大吸收峰消失。若加入的抗氧化剂清除羟自由基能力越强，则溶液在536 nm处的吸光值就越高［10，11］。通常用 EC50值来表示清除 50%自由基时所需抗氧化剂的量，EC50已经成为广泛使用的表示抗氧化剂活性的一个参数［12］。3的 SA和EC50值见表2。由表2可见，3a～3d以及对照品Vc和TBHQ对羟自由基均有清除作用，即具有一定抗氧化性能。同时3a～3d的脂溶性较Vc有明显的提高。与Vc和TBHQ相比，3c的抗氧化性能优异，优于Vc和TBHQ;3a，3b和3d的抗氧化性能低于Vc，与TBHQ效果相当。

表2 化合物的SA和EC50值Table 2 SA and EC50data of compounds

从表2还可见，化合物对羟自由基的SA与其浓度呈量效关系，SA均随浓度的增加而增大。3b在清除自由基时存在略微的延迟效应，即样品在较低浓度时，清除效果很小，达到一定浓度时清除效果明显增强，在高浓度时效果要优于3a和3d。另外，TBHQ，3b，3a和3d在用药量为(8～10)mmol·L-1时，清除羟自由基的效果变化已减缓，趋于稳定，而3c和Vc则仍在增强。

单独从EC50值来看，各物质的抗氧化活性顺序为:3a＞VC＞TBHQ＞3b＞3a＞3d。

1a～1d等有机酸在实际应用中常用作食品、药品等的杀菌防腐剂，存在一定的抗氧化性。特别是1b和1c含有的酚羟基结构，具有供电子作用，可提供活泼的氢捕捉活性氧等自由基。3c，3b，3a和3d的抗氧化性能依次降低，表明羟自由基对提高抗氧化性能有着重要的作用，并且酚羟基的数目对其抗氧化活性有很大的影响——羟基数目越多，可提供的氢原子越多，抗氧化活性越强，同时，烷基的空间位阻对于其抗氧化性能的发挥有一定的阻碍作用。

3 结论

以L-抗坏血酸和含苯环基团的有机酸为原料，以98%的浓硫酸作为溶剂和催化剂，常温下进行酯化反应合成了四种抗坏血酸酯3a～3d。该反应操作简便，常温反应，能耗低，有一定潜在的工业生产价值。

3a～3d对羟自由基均有清除作用，即具有一定抗氧化性能。其抗氧化性能为:3c＞Vc＞TBHQ＞3b＞3a＞3d。尽管后三者的抗氧化能力在体外实验中低于Vc，但四种产物的脂溶性均大幅度提高，大大的扩展了Vc作为抗氧化剂的使用范围，均是有潜在使用价值的Vc衍生物，可望作为油脂类食品抗氧化剂、油脂类食品加工过程中的抗氧化剂、抑菌剂等。

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