从上节的研究可以知道，对于橄榄油中的几种化合物，当以O-H键解离能作 为其理论参数的时候，即认为反应按照机理1进行，发生一步抽氢反应的时候， 3,4-DHPEA-EA的抗氧化性应该是最高的，这几种化合物的抗氧化性能大小顺序为 3,4-DHPEA-EA > 3,4-DHPEA-EDA > Hydroxytyrosol acetate > Hydroxytyrosol。 下面对这几种化合物在极性溶剂水中的理论参数进行计算，以研究在极性溶剂 中，这几种化合物的抗氧化活性的大小。 [二]计算方法
由于反应在水溶液中进行，因而我们就要考虑溶剂效应对其抗氧化性能的影 响，因此采用简单自洽反应场理论（SCRF）,关键词是SCRF=Dipole进行计算，采用以 下方法进行理论计算，步骤如下：首先，采用密度泛函DFT方法依次用B3LYP/6-311g 和6-311g**基组来优化其结构，得到比较稳定的构型;然后，采用DFT方法在6-311g基 组上计算分子的零点振动能（zero point vibrational energy,简称ZPVE）和单点电 子能量（single point electronic energy,简称SPE）; 最后，根据下式来计算BDE： BDE=Hf+Hh-Hp=(SPEf+ZPVEf×v+3/2RT+3/2RT+RT) + Hh -(SPEp+ZPVEp× v+3/2RT+3/2RT+RT)=(SPEf+ZPVEf×v) +Hh-(SPEp+ZPVEp×v) ,其中Hp是母体分子的焓，
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张军
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该是最高的，这几种化合物的抗氧化性能大小顺序为3,4-DHPEA-EA > 3,4-DHPEA-EDA > Hydroxytyrosol acetate > Hydroxytyrosol,这和实验所得数 据是相同的[1]。
第二节 在极性溶剂水中溶剂效应对抗氧化性能的影响 [一]引言
第一节 气相中清除自由基的抗氧化活性大小
[1]引言 由于橄榄油在生活中的大量食用，因此对于它们的研究也就直接和人类的身
体健康息息相关，对于其中的抗氧化成分的抗氧化性就有必要进行研究，以研究 其抗氧化活性的大小，从而获得抗氧化活性较强的化合物，从而可以达到更好的 清除自由基的效果。本节主要通过对表征抗氧化活性的几个理论参数数值计算来
= (SPEf+ZPVEf×v+3/2RT+3/2RT+RT)+ Hh -(SPEp+ZPVEpv+3/2RT+3/2RT+RT) = (SPEf+ZPVEf×v) +Hh-(SPEp+ZPVEp×v) 其中Hp是母体分子的焓，Hh是氢原子的焓，为-0.49792Hartree, Hf是母体分子失 去氢原子后产生的自由基的焓，计算时设定温度为标准温度，校正因子v=0.9804.[16-23] 以上的计算全部采用Gaussian 98 软件完成。 [3]结果与讨论 酚类抗氧化剂清除自由基的活性主要决定于O-H键的强度[24-28]。O-H BDE数值 越低，其抗氧化性能越高。同样，在此处，我们采用O-H BDE作为研究这几种化 合物抗氧化性能大小的理论参数。计算的结果列于表一。 1)O-H BDE的影响因素分析 O-H BDE是O-H键强弱的量度，其大小由母体分子和相应的苯氧自由基的稳定 性决定。影响O-H BDE的结构因素主要有两个方面：一个是电子效应，给电子取 代基降低O-H BDE，吸电子取代基升高O-H BDE;二是分子内的氢键效应，分子内 氢键可以稳定化合物，也可以稳定自由基，但对后者的稳定作用更大，因此参与 形成分子内氢键的O-H键的BDE升高，被分子内氢键稳定的O-H键的BDE降低。
445.27 416.92 416.21 405.53 547.74 514.46 513.56 1036.78 998.97 1004.15 909.25 871.18 877.82 284.47 255.72
650.26 647.94 627.64
681.13 680.60
1038.05 808.98
表二 橄榄油中四种酚类化合物和邻苯二酚在气相中的单点电子能量(hartree)、零点振动能 (KJ/mol)和相应的电离势(KJ/mol)
SPE
ZPVE
IP
a 1-H 2-H 3-H b 1-H 2-H c 1-H 2-H d 1-H 2-H catechol 1-H
-536.67 -535.59 -535.59 -535.61 -689.37 -688.23 -688.23 -1339.41 -1337.69 -1338.07 -1111.45 -1110.17 -1109.90 -382.57 几种酚类化合物的抗氧化性研究
引言
原生橄榄油是地中海国家常用的烹饪油类，是较稀少的不经过精炼即可以食 用的油类。橄榄油的成分除了维生素E以外主要包括缩三甘油和0.5-1.0%的非三 甘油成分，其亲水性萃取物含有大量的酚类化合物，例如 3,4-DHPEA 或 hydroxytyrosol，而这些酚类化合物在食用油的健康作用中起到重要的作用。流 行病学的研究证明，对于原生橄榄油的食用有助于降低冠状动脉硬化和某些肿瘤 的发生概率。这些作用相信来源于橄榄油中的一些含量较少的成分，它们能够有 效的抑制低密度脂蛋白的氧化作用，同时可以打破超氧化物的链式反应。它的主 要作用机理是所含有的酚类化合物可以作为抗氧化剂与生物体内的自由基发生 反应，从而很好的清除了有害的自由基【1－10】。
ZPVE
445.27 414.17 410.74 409.27 547.74 516.73 512.80 1036.78 1006.06 997.47 909.25 871.27 871.44 284.47 252.84
O-H BDE
57.736 54.26 74.79
55.92 52.644
56.46 48.133
以上的计算全部采用Gaussian 98 软件完成。 [三]结果与讨论
首先由于反应在极性试剂水溶液中进行，因此就要考虑反应会以机理2进行， 即发生质子伴随的氢传递反应，此时理论参数主要是IP，即电离势，首先计算了 在气相中这几种化合物的IP电离势数值，然后利用简单自洽场模型，分别计算了 在水溶液中的O-H BDE和IP数值，以在水溶液中与气相中相比理论参数的大小变 化来研究其抗氧化活性的变化以及清除自由基能力的大小。计算结果列于表二和 表三及表四。
现有的研究发现，抗氧化剂清除自由基的反应机理主要有两种：第一种机理 是一步直接抽氢反应（1）；第二种机理是质子伴随的电子转移反应（2），而且 反应机理受溶剂的影响。在非极性溶剂中，反应机理更倾向于机理（1），理论 参数是O-H键解离能（Bond Dissociation Enthalpy,简称BDE），BDE越小，反应 越容易进行；而在极性溶剂中，反应机理倾向于机理（2），理论参数是整体分 子的电离势（IP），IP越小，反应越容易进行。目前大多数的理论工作主要集中 于对机理1的研究，而我们则利用这两个理论参数，对极性溶剂水中的抗氧化剂 性质做了研究，以更好的解释这两种反应机理。
769.26 943.83
493.83
注：a、b、c、d分别代表化合物Hydroxytyrosol、Hydroxytyrosol acetate、3,4-dhpea-ea 和3,4-dhpea-eda
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表三 橄榄油中四种酚类化合物在水中的的单点电子能量(hartree)、零点振动能(KJ/mol)和相应 的电离势(KJ/mol)及O-H BDE(KJ/mol)
本章共分为三小节：第一节 讨论了气相中这几种化合物清除自由基的抗氧 化活性大小；第二节 讨论了这几种化合物在水中的抗氧化性能的变化；第三节， 通过对与DPPH自由基的反应机理研究，来得到这些化合物清除DPPH自由基的作用 机理。
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图 4－1 橄榄油中几种酚类化合物的分子结构
最近几年里，对于延缓低密度脂蛋白氧化的研究受到越来越多的关注，这被 认为是治疗动脉硬化病的很关键的一步。因此，对于人类比较经常食用的食品中 抗氧化成分的研究也得到越来越多的关注。鉴于量子化学计算，尤其是密度泛函 理论（DFT）方法已经成功的用来解释抗氧化剂的结构活性关系[11,12]，本文目的 是通过密度泛函理论理论计算的方法研究橄榄油中几种酚类抗氧化成分清除自 由基能力大小，从而对它们的作用机理进行研究。其分子结构如图4－1。
50.77 50.37
80.762
注：a、b、c、d分别代表化合物Hydroxytyrosol、Hydroxytyrosol acetate、 3,4-dhpea-ea和3,4-dhpea-eda
2)结果分析 从表一的结果发现：和邻苯二酚相比，无论是在1－H位，还是在2－H位，
O-H BDE都小一些，数值大约在50 KJ/mol,说明由于取代基的电子效应的影响， 这几种酚类化合物的O-H BDE发生了降低，这主要是由于取代基的作用使得苯环 上的酚羟基的O-H键解离能降低，从而表现出比邻苯二酚更高的清除自由基的能 力；对于Hydroxytyrosol，我们发现它的3号位上的O-H键解离能要比1号位和2 号位要大一些，大约为20 KJ/mol，这是由于对于苯环上的酚羟基，无论哪一个 与自由基发生反应，都容易形成较稳定的分子内氢键，从而降低了整个体系的能 量，使化合物相对更加稳定；对于这几种化合物，2号位上的O-H键解离能相对于 1号位要小一些，说明在2号位的O-H 键的抗氧化性能要强于1号位，这主要是由 于取代基的作用，通过共轭效应所带来的电子效应，使得1号位上的O-H键解离能 降低，从而使得O-H键更容易断裂，表现出更好的活性。结果表明，在1号位上， 3,4-DHPEA-EDA的O-H解离能最小，约为50.77 KJ/mol，而在2号位上3,4-DHPEA-EA 的解离能是最小的，约为48.133 KJ/mol。由此可见3,4-DHPEA-EA的抗氧化性应