一種具有抗氧化活性的芳基苯並呋喃類化合物及其製備方法和應用與流程

2023-05-30 16:38:56 1

本發明屬於菸草化學技術領域，具體是涉及一種首次從菸草根莖中提取得到的芳基苯並呋喃類化合物，該化合物具有良好的抗氧化活性。同時，本發明還涉及該化合物的製備方法，以及該化合物在抑制香料氧化變質方面的應用。

背景技術：

菸草是世界上化學成分最為複雜的植物，次生代謝產物非常豐富，經過幾十年的研究，人們目前從菸草中鑑定出來的單體化學物質就超過3000多種，而且還有許多成分尚未鑑定出來。菸草除主要用於捲菸抽吸用途外，還可從中提取多種有利用價值的化學成分，從中發現有開發利用價值的先導性化合物。菸草根莖為菸葉生產過程中的廢棄物，但菸草根莖中也富含大量有綜合利用價值的化學成分，如：菸草植株中含有大量植物纖維，煙莖可以壓制纖維板或製成活性炭等等；菸草莖杆中還含有相當多的果膠和果膠酶、樹脂，果膠是多種工業大規模使用的化工產品。用菸草的根莖及低次檔菸葉，可提取菸鹼。菸鹼有殺菌，止血功能，能防治農作物害蟲及家畜皮膚寄生蟲。

苯並呋喃是廣泛存在於天然及非天然產物中的化合物。由於其具有很強的生物活性，引起了人們的密切關注。有研究證實，苯並呋喃類化合物的功效作用與化學結構密切相關，可進一步研究和開發更多的苯並呋喃化合物，從中尋找有效的先導化合物和活性基團。

香料是指能被嗅覺嗅出香氣或味覺嘗出香味的物質，一般具有令人愉快的芳香氣味，能用於調配香精的化合物或混合物。但香料中許多香氣化合物含有容易氧化的不飽和雙鍵，存放過程中會因氧化而使香氣品質變差。合理的添加抗氧化劑能延緩香料氧化和延長貯存期。本發明從菸草種植廢棄物(菸草根莖)中分離得到一種具有良好抗氧化活性的芳基苯並呋喃類化合物，該化合物及其在抑制香料氧化變質方面的應用尚未見到相關報導。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種新的芳基苯並呋喃類化合物。

本發明的另一個目的是提供一種製備所述芳基苯並呋喃類化合物的方法。

本發明的目的還在於提供所述的芳基苯並呋喃類化合物在抑制香料氧化變質中的應用。

本發明的目的通過以下技術方案予以實現。

除非另有說明，本發明所採用的百分數均為質量百分數。

一種芳基苯並呋喃類化合物，是從菸草根莖中提取分離得到，其分子式為c17h16o3，具有下述結構式：

該化合物為黃色膠狀物，命名為：2-(4-甲氧基苯)-3,5-二甲基苯並呋喃-6-醇，英文名：2-(4-methoxyphenyl)-3,5-dimethylbenzofuran-6-ol。

一種製備所述芳基苯並呋喃類化合物的方法，以菸草根莖為原料，經浸膏提取、矽膠柱層析、高效液相色譜分離得到，具體包括以下步驟：

(1)浸膏提取：將菸草根莖粉碎到20～40目，用有機溶劑超聲提取2～5次，每次30～60分鐘，合併提取液、過濾，減壓濃縮提取液，靜置，濾除沉澱物，濃縮成浸膏；所述的有機溶劑為70％～100％的丙酮、90％～100％的乙醇或90％～100％的甲醇；

(2)矽膠柱層析：浸膏上矽膠柱層析，裝柱矽膠為160～200目，用量為浸膏重量6～10倍量；以氯仿-丙酮溶液進行梯度洗脫，收集梯度洗脫液、濃縮，經tlc監測，合併相同的部分；

(3)高效液相色譜分離：柱層析洗脫液的7:3部分經高效液相色譜分離純化，紫外檢測器檢測波長為314nm，收集25～35min的色譜峰，多次累加後蒸乾，即得所述的芳基苯並呋喃類化合物。

步驟(2)中，浸膏在上矽膠柱層析前，先用重量比1.5～3倍量的丙酮或甲醇溶解，然後用浸膏重量0.8～1.2倍的80～100目矽膠拌樣。

步驟(2)中，所述的梯度洗脫，氯仿-丙酮溶液的體積配比分別為1:0、9:1、8:2、7:3、1:1和0:1。

步驟(3)中，所述的高效液相色譜分離純化是以40％～50％的甲醇為流動相，流速15～25ml/min，以21.2×250mm，5μm的zorbaxprephtgf反相製備柱為固定相，紫外檢測器檢測波長為314nm，每次進樣150～300μl，收集25～35min的色譜峰，多次累加後蒸乾。

以上述方法製備得到的苯並呋喃類化合物的結構通過以下方法進行測定。本發明化合物為淺黃色膠狀物；高分辨質譜(hresims)給出準分子離子峰m/z291.0992[m+na]+(計算值291.0989)。結合1h和13cnmr譜給出一個分子式c17h16o3，不飽和度為10。其紅外光譜顯示有羥基(3412cm-1)和芳環(1612、1476和1443cm-1)結構，紫外光譜在210、275、314nm有最大吸收證實化合物中存在芳環結構。化合物的1h和13cnmr和dept數據(表-1)顯示化合物中存在17個碳和16個氫，包含1個1,2,4,5-四取代的苯環(c-4～c-9，h-4和h-6)，1個1,4-四取代的苯環(c-1'～c-6'，h2-2',6'，h2-3',5')，2個甲基(c-10和c-11，h3-10和h3-11)，一組雙鍵(c-2和c-3)，1個甲氧基(δc56.3q，δh3.83s)，1個酚羥基(δh10.62s)。根據化合物中核磁共振數據[兩個苯環(c-4～c-9，h-4和h-6；c-1'～c-6'，h2-2',6'，h2-3',5')，雙鍵(c-8和c-9),和甲基(c-10，h3-10)]和已知化合物methoxy-4′-hydroxy)-aryl-3-methy-6-hydroxybenzofuran相似，可初步推測化合物可能為3-甲基-2-芳基苯並呋喃類化合物。此外，通過h3-10和c-2、c-3和c-9，h2-2′,6′和c-2，h-4和c-3、c-8、c-9；以及h-7和c-5、c-8，c-9的hmbc相關(圖-3)可進一步證實化合物為3-甲基-2-芳基苯並呋喃類化合物。化合物的骨架得到確認後，其餘的取代基團，酚羥基取代在c-6位可通過酚羥基氫(δh10.62)和c-5(δc118.7)、c-6(δc153.2)和c-7(δc100.2)的hmbc相關確定；甲氧基取代在c-4′可通甲氧基氫(δh3.83)和c-4′(δc160.2)的hmbc相關確認。甲基取代在c-5位可通過甲基氫(h3-11，δh2.30)和c-4(δc120.6)、c-5(δc118.7)和c-6(δc153.2)的hmbc相關確認。至此，本化合物的結構得到確定，並命名為：2-(4-甲氧基苯)-3,5-二甲基苯並呋喃-6-醇。

表-1.本發明化合物的1hnmr和13cnmr數據(c5d5n)

化合物的紅外、紫外和質譜數據：uv(甲醇)，λmax(logε)210(4.22)、275(3.28)、314(3.62)nm；ir(溴化鉀壓片)：νmax3412、1612、1476、1443、1386、1158、1060、886和769cm-1；1h和13cnmr數據(500和125mhz,(c5d5n)，見表-1；正離子模式esimsm/z291[m+na]+；正離子模式hresimsm/z291.0989[m+na]+(計算值291.0997，c17h16nao3)。

對所述的芳基苯並呋喃類化合物進行抗氧化活性測試，抗氧化活性以清除dpph自由基能力的大小表示；以50μg/ml為初篩濃度，測定其清除脂性自由基dpph的活性。取一塊costar96孔板，加入新鮮配製的dpph乙醇溶液(6.5×105mol/l)190μl/孔，加入待測樣品l0μl/孔，空白孔加l0μl生理鹽水，充分混勻，用封板膜封板後室溫下避光靜置30分鐘，於uv2401分光光度計上測定儀上測定各孔吸光度值，測定波長為517nm；樣品對脂性自由基dpph清除率按下式計算:

dpph清除率(％)＝(a空白-a樣品)/a空白×100％

a空白：空白對照組吸光度值；a樣品：加樣品組吸光度值。

樣品平行5次檢測，計算半數清除濃度ic50測定結果為3.96μg/l，表明該化合物具有良好的抗氧化活性。

將所述的芳基苯並呋喃類化合物添加到香料中，添加量為0.01％，0.02％和0.05％，觀察其質變情況。結果表明：對照香料的保質期僅為15個月，添加0.01％，0.02％和0.05％的本發明化合物後，其保質期可分別延長到22個月、28個月和35個月，說明所述的芳基苯並呋喃類化合物具有很好的延緩香料中香氣成分的氧化，具有延長其保質期的功效。因此，所述的芳基苯並呋喃類化合物能夠用於抑制香料的氧化變質。

所述的芳基苯並呋喃類化合物在製備香料抗氧化劑中的應用。

本發明從天然植物菸草根莖中提取的芳基苯並呋喃類化合物，具有良好的抗氧化活性，能顯著延長香料的保質期。該化合物來源於菸草種植廢棄物菸草根莖，原料來源成本很低，化合物結構簡單，實現了菸草廢棄物的綜合利用。而且，毒理學檢測結果表明該化合物安全無毒，提取工藝簡單、容易實現；該化合物添加於香料中，能有效抑制香料的氧化變質，顯著延長其保質期。

附圖說明

圖1為本發明芳基苯並呋喃類化合物的核磁共振碳譜(13cnmr)；

圖2為本發明芳基苯並呋喃類化合物的核磁共振氫譜(1hnmr)；

圖3為本發明芳基苯並呋喃類化合物的關鍵hmbc相關圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明，但附圖和實施例並不是對本發明技術方案的限定，所有基於本發明教導所作出的變化或等同替換，均應屬於本發明的保護範圍。

本發明所述的菸草根莖不受產地和品種限制，均可以實現本發明。

實施例1

菸草根莖樣品取於雲南玉溪，品種為k326，取乾燥的菸草根莖5.6kg，粗粉碎至30目，用70％的丙酮超聲提取4次，每次60分鐘，提取液合併；提取液過濾，減壓濃縮至體積的1/4；靜置，濾除沉澱物，濃縮成225g的浸膏；在浸膏中加入500g的丙酮溶解，然後加入100目矽膠270g拌樣，拌樣後，用200目矽膠1.4kg裝柱；用體積比分別為1:0、9:1、8:2、7:3、1:1和0:1。的氯仿-丙酮混合有機溶劑梯度洗脫，收集梯度洗脫液、濃縮，經tlc監測，合併相同的部分，得到6個部分a-f，其中，對收集到的樣品d(7:3)部分22.5g，再以45％的甲醇為流動相，流速20ml/min，21.2×250mm，5μm的zorbaxprephtgf反相製備柱為固定相，紫外檢測器檢測波長為314nm，每次進樣200μl，收集30.6min的色譜峰，多次累加後蒸乾，即得所述芳基苯並呋喃類化合物。

實施例2

菸草根莖樣品取於雲南大理，取乾燥的菸草根莖6.3kg，粗粉碎至35目，用70％的丙酮超聲提取4次，每次50分鐘，提取液合併；提取液過濾，減壓濃縮至體積的1/4；靜置，濾除沉澱物，濃縮成185g的浸膏；在浸膏中加入420g的丙酮溶解，然後加入100目矽膠218g拌樣，拌樣後，用200目矽膠1.5kg裝柱；用體積比分別為1:0、9:1、8:2、7:3、1:1和0:1的氯仿-丙酮混合有機溶劑梯度洗脫，收集梯度洗脫液、濃縮，經tlc監測，合併相同的部分，得到6個部分a-f，其中，對收集到的樣品d(7:3)部分48.6g，再以45％的甲醇為流動相，流速20ml/min，21.2×250mm，5μm的zorbaxprephtgf反相製備柱為固定相，紫外檢測器檢測波長為314nm，每次進樣200μl，收集30.6min的色譜峰，多次累加後蒸乾，即得所述芳基苯並呋喃類化合物。

實施例3

對實施例1製備得到的芳基苯並呋喃類化合物的結構通過以下方法進行測定；化合物為淺黃色膠狀物；高分辨質譜(hresims)給出準分子離子峰m/z291.0992[m+na]+(計算值291.0989)。結合1h和13cnmr譜給出一個分子式c17h16o3，不飽和度為10。其紅外光譜顯示有羥基(3412cm-1)和芳環(1612、1476和1443cm-1)結構，紫外光譜在210、275、314nm有最大吸收證實化合物中存在芳環結構。化合物的1h和13cnmr和dept數據(表-1)顯示化合物中存在17個碳和16個氫，包含1個1,2,4,5-四取代的苯環(c-4～c-9，h-4和h-6)，1個1,4-四取代的苯環(c-1'～c-6'，h2-2',6'，h2-3',5')，2個甲基(c-10和c-11，h3-10和h3-11)，一組雙鍵(c-2和c-3)，1個甲氧基(δc56.3q，δh3.83s)，1個酚羥基(δh10.62s)。根據化合物中核磁共振數據[兩個苯環(c-4～c-9，h-4和h-6；c-1'～c-6'，h2-2',6'，h2-3',5')，雙鍵(c-8和c-9),和甲基(c-10，h3-10)]和已知化合物methoxy-4′-hydroxy)-aryl-3-methy-6-hydroxybenzofuran相似，可初步推測化合物可能為3-甲基-2-芳基苯並呋喃類化合物。此外，通過h3-10和c-2、c-3和c-9，h2-2′,6′和c-2，h-4和c-3、c-8、c-9；以及h-7和c-5、c-8，c-9的hmbc相關(圖-3)可進一步證實化合物為3-甲基-2-芳基苯並呋喃類化合物。化合物的骨架得到確認後，其餘的取代基團，酚羥基取代在c-6位可通過酚羥基氫(δh10.62)和c-5(δc118.7)、c-6(δc153.2)和c-7(δc100.2)的hmbc相關確定；甲氧基取代在c-4′可通甲氧基氫(δh3.83)和c-4′(δc160.2)的hmbc相關確認。甲基取代在c-5位可通過甲基氫(h3-11，δh2.30)和c-4(δc120.6)、c-5(δc118.7)和c-6(δc153.2)的hmbc相關確認。至此，本化合物的結構得到確定，並命名為：2-(4-甲氧基苯)-3,5-二甲基苯並呋喃-6-醇。其分子式為c17h16o3，具有下述結構式：

化合物命名為：2-(4-甲氧基苯)-3,5-二甲基苯並呋喃-6-醇，英文名：2-(4-methoxyphenyl)-3,5-dimethylbenzofuran-6-ol。

實施例4

重複實施例3，有以下不同點：取實施例2製備的化合物進行測定，為黃色膠狀物，確認實施例2製備的化合物為相同的芳基苯並呋喃類化合物——2-(4-甲氧基苯)-3,5-二甲基苯並呋喃-6-醇。

實施例5

對實施例1化合物進行了抗氧化活性測試，抗氧化活性以清除dpph自由基能力的大小表示；以50μg/ml為初篩濃度，測定其清除脂性自由基dpph的活性。取一塊costar96孔板，加入新鮮配製的dpph乙醇溶液(6.5×105mol/l)190μl/孔，加入待測樣品l0μl/孔，空白孔加l0μl生理鹽水，充分混勻，用封板膜封板後室溫下避光靜置30分鐘，於uv2401分光光度計上測定儀上測定各孔吸光度值，測定波長為517nm；樣品對脂性自由基dpph清除率按下式計算:

dpph清除率(％)＝(a空白-a樣品)/a空白×100％

a空白：空白對照組吸光度值；a樣品：加樣品組吸光度值。

樣品平行5次檢測，計算半數清除濃度ic50測定結果為3.96μg/l，表明化合物具有良好的抗氧化活性。

實施例6

化合物的延長香料保質期效果測試：

把實施例1和2所得任一芳基苯並呋喃類化合物添加到捲菸調香用香精中，添加量為0.01％，0.02％和0.05％，觀察其質變情況。結果表明：對照香精的保質期僅為16個月，添加0.01％，0.02％和0.05％的本發明化合物後，其保質期可分別延長到其保質期可分別延長到22個月、28個月和35個月，說明本發明化合物具有很好的延緩香精中香氣成分的氧化，具有延長其保質期的功效。而且感官評吸結果表明，添加該化合物不影響捲菸抽吸品質。