维生素素（Vitexin）和异维生素素（Isovitexin）对抗羟基氧化（OOH）自由基的抗氧化能力：一项比较性理论研究

《The Journal of Organic Chemistry》：Antioxidant Power of Vitexin and Isovitexin Against OOH Radicals: A Comparative Theoretical Investigation

羟基自由基清除、C-糖苷黄酮、量子化学计算、HAT机制、动力学常数、脂相环境、水相环境、分子结构差异、抗氧化活性比较、 Trolox参考体系

　　这项研究聚焦于两种广泛存在于多种植物和传统医学中的黄酮类化合物——vitexin（芹菜素-8-C-β-D-葡萄糖苷）和isovitexin（芹菜素-6-C-β-D-葡萄糖苷），它们在对抗羟基自由基（OOH）方面的抗氧化能力进行了理论评估。研究通过计算化学的方法，模拟了这些化合物在生理pH条件下的水溶液环境以及类似脂质的环境中可能的反应机制，揭示了它们在不同条件下的抗氧化行为及其影响因素。

Vitexin和isovitexin虽然在糖基化位置上有所不同，但它们的结构都包含七个羟基，这些羟基在抗氧化过程中可能发挥关键作用。研究发现，这两种化合物在酸碱行为上表现相似，但isovitexin在首次脱质子过程中表现出更高的pKa值（6.79 vs 7.76），这表明糖基化位置的不同对它们的酸碱平衡产生了显著影响。这种差异可以归因于两种分子在空间结构和电子特性上的区别。尽管如此，它们的脱质子顺序是一致的，依次为C7 → C4′ → C5。

在生理pH条件下（7.4），这两种化合物的物种分布有所不同。对于isovitexin，中性形式占据主导地位，而vitexin的单脱质子形式则更为丰富。这种物种分布的差异可能影响它们在不同环境下的抗氧化能力。在脂质类环境中，两种化合物主要通过氢原子转移（HAT）机制发挥抗氧化作用，而在水溶液中，vitexin的抗氧化反应则主要涉及HAT和单电子转移（SET）机制，而isovitexin则更倾向于HAT和自由基加合物形成（RAF）机制。

研究计算了这两种化合物在不同环境下的反应速率常数，其中vitexin的速率常数为1.45 × 103 M?1 s?1，而isovitexin的速率常数为4.78 × 103 M?1 s?1。虽然isovitexin的抗氧化能力略高于vitexin，但两者在对抗OOH自由基方面表现出相似的活性。与常用的参考抗氧化剂Trolox相比，它们的自由基清除能力相对较低，说明其在水环境中的清除效率有限。

在不同反应机制中，HAT机制是两种化合物在水和脂质环境中主要的抗氧化路径。对于vitexin来说，在水溶液中，C7和C4′位点的氢原子转移是主要的反应路径，而isovitexin则主要在C4′位点发生HAT反应。此外，RAF机制在某些情况下也显示出一定的反应可能性，尤其是在isovitexin的单脱质子形式中，C8位点成为自由基加合物形成的主要位置。SET机制在两种化合物中都表现出较高的能量障碍，表明在生物条件下不太可能发生。

研究还通过计算化学模型，评估了不同反应路径的过渡态和活化能。结果显示，在脂质类环境中，vitexin的HAT反应在C4′位点具有最低的活化能，而在水溶液中，vitexin的HAT反应在C7位点具有最低的活化能。这些结果表明，尽管两种化合物的反应路径有所不同，但它们在对抗OOH自由基时都表现出类似的反应倾向。

此外，研究还比较了vitexin和isovitexin与其他已知抗氧化剂（如isorhamnetin、quercetin、daphnetin、fisetin、galangin、scutellarin和scutellarein）在对抗OOH自由基时的反应速率常数。结果显示，vitexin和isovitexin的反应速率常数明显低于这些参考物质，表明它们的抗氧化能力相对较弱。然而，它们的反应速率常数与chrysin和apigenin相似，说明在某些情况下，它们可能具有一定的抗氧化潜力。

总体而言，这项研究通过理论计算的方法，揭示了vitexin和isovitexin在对抗OOH自由基时的抗氧化机制和能力。尽管它们的反应速率常数较低，但它们在不同环境下的反应路径和物种分布显示出一定的多样性。这些发现不仅有助于理解这两种天然C-糖基黄酮类化合物的抗氧化行为，还为后续研究其在生物体内的潜在应用提供了理论基础。