论文部分内容阅读
氧化应激是机体遭受外来刺激后产生大量自由基,导致细胞及组织出现损伤的现象。氧化应激会引起心脑血管疾病、恶性肿瘤、神经退行性疾病、糖尿病等一系列疾病,因此,寻找能有效清除自由基的抗氧化剂对于治疗氧化应激相关疾病具有重要意义。从天然产物中寻找抗氧化先导化合物、并进行结构修饰和优化,是研制氧化应激性疾病新药行之有效的途径。生活在高温、高渗、高压等极端环境、海洋和动植物内环境等特殊环境中的微生物为适应外部特殊环境,形成特殊的次生代谢途径,易产生结构新颖、活性显著的化学成分,是抗氧化先导化合物的重要来源。本学位论文采用氧自由基吸收能力(ORAC)法、2,2’-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(ABTS)法、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)法和铁离子还原能力(FRAP)法评价红树林根际土壤真菌Penicillium janthinellum HK1-6 和 Penicillium sp.HK1-22、海带内生菌Alternaria sp.W-1、黄瓜内生菌Streptomyces rochei SR-1102来源的18个化合物的体外抗氧化活性。结果发现,Penicillium sp.HK1-22产生的化合物peninaphone A(3)和peninaphone B(4)在上述四个实验中都表现出良好的抗氧化活性,它们的ORAC值分别为1.91±0.14和1.71±0.21μmol Trolox/mg;peninaphone A(3)和 peninaphone B(4)在100μg/mL时对ABT·+自由基的清除率分别为(18.63±0.83)%和(18.53±0.95)%;peninaphone A(3)和 peninaphone B(4)在100μg/mL时对DPPH·自由基的清除率分别为(47.34±1.68)%和(47.34±1.85)%;peninaphone A(3)和 peninaphone B(4)还原 Fe3+的能力分别为 12.86±0.66和13.99±0.83μmol FeSO4/mg。此外,P.janthinellum HK1-6产生的penicilone B(1)和Penicillium sp.HK1-22 产生的 peninaphone C(5)在ORAC、ABTS和DPPH实验中表现出一定的抗氧化活性;海带内生菌Alternaria sp.W-1 产生的 tricycloalternarene 3a(12)和黄瓜内生菌 SS.rochei SR-1102 来源的二氢大豆素(15)和大豆素(16)仅在ORAC法测定中表现出一定的抗氧化活性。密度泛函理论(density functional theory,DFT)是广泛使用的一种量子化学计算方法,DFT能够预测化合物的抗氧化活性、发现抗氧化的关键基团,为化合物的结构优化提供理论依据,在抗氧化药物研制方面发挥着重要作用。因此,本学位论文采用密度泛函理论进一步分析活性化合物的抗氧化构效关系。通过Gauss View 6.0建立优化分子模型,在M06-2x/6-31+G**水平上对分子进行几何结构全优化;使用Gaussian 16在M06-2x/6-31+G**水平上从分子结构参数、酚羟基解离焓、绝热电离势、前线分子轨道等方面分析化合物结构与抗氧化活性关系。计算结果显示,酚羟基氢易于解离是萘并吡喃酮化合物peninaphonesA-C(3-5)具有抗氧化活性的基础;C3位的立体异构对抗氧化活性影响不大,而C2-C3位双键的存在大大降低其抗氧化活性;酚羟基活性与其取代位置密切相关,C5位酚羟基最为活泼,是萘并吡喃酮类化合物最重要的反应位点,其次是C6位,而C8位酚羟基最不活泼。嗜氮酮类化合物penicilone B(1)的密度泛函理论计算显示,Penicilone B的C15位酚羟基易发生抽氢反应;其还可能通过直接和活泼自由基结合而终止氧化的链式反应,A环和B环是主要活性位点。双酰化腐胺生物碱 N,N’-diferuloylputrescine(DFP,13)和 N-p-coumaroyl-N’-feruloylputrescine(CFP,14)的密度泛函理论计算显示,DFP和CFP不能形成分子内氢键,不能形成更加稳定的半醌式自由基结构,因此仅有微弱的抗氧化活性。上述化合物的密度泛函理论计算结果与实测的体外抗氧化活性基本一致。本学位论文首次采用密度泛函理论分析萘并吡喃酮化合物和嗜氮酮类化合物的抗氧化构效关系,为进一步研究和开发萘并吡喃酮类和嗜氮酮类化合物提供了理论依据,应用前景广阔。