通过光氧化还原介导的 α-酮化合成的 C-α-葡萄糖酸类似物库中的相依赖抗氧化行为

《Food Chemistry》:Phase-dependent antioxidant behavior in a synthetic C- α-glucogallin analogue library by photoredox-mediated α-ketonylation

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月26日 来源:Food Chemistry 10.4

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   •光氧化还原介导的α-酮基化反应实现了向具有高度α-选择性的C-α-葡萄糖-没食子醇类似物快速接入。•酚羟基/糖基多样化修饰显著增强了抗氧化活性,远超亲本化合物葡萄糖-没食子醇。•葡萄糖-没食子醇类似物表现出相依赖的抗氧化行为,在富含脂质的体系中效果更优。•鼠李糖基酯表现出最

  
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    光氧化还原介导的α-酮基化反应实现了向具有高度α-选择性的C-α-葡萄糖-没食子醇类似物快速接入。
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    酚羟基/糖基多样化修饰显著增强了抗氧化活性,远超亲本化合物葡萄糖-没食子醇。
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    葡萄糖-没食子醇类似物表现出相依赖的抗氧化行为,在富含脂质的体系中效果更优。
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    鼠李糖基酯表现出最高活性,在加热菜籽油体系中优于BHT。
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    C-α-葡萄糖-没食子醇类似物在水相中表现出超过120小时的优异稳定性。

引言

氧化已被广泛认为是在包括食品基质和生物体在内的复杂体系中导致化学品质劣化的主要原因(Aslam & Schro?n, 2023; Chen, Li, Ge, Min, & Wang, 2022; Domínguez et al., 2022; Sies et al., 2022)。在这些体系中,氧化反应经常产生各种活性氧和活性氮物种(ROS/RNS),导致氢过氧化物的形成及其进一步转化为多种次级氧化产物。这些产物的积累会迅速损害生物分子的化学完整性和功能(Ferrer-Sueta et al., 2018; Gutiérrez-del-Río et al., 2021; Pacher, Beckman, & Liaudet, 2007; Yin, Xu, & Porter, 2011)。脂质过氧化,尤其是多不饱和脂肪酸的氧化,是食品中最具破坏性的氧化劣化过程之一。由此产生的脂质氢过氧化物不稳定,容易分解为醛类、酮类和酸类。这些降解产物会导致腐败异味的发展、营养价值降低,在严重情况下,可能在食品加工和储存过程中引发安全隐患(Hennebelle et al., 2024; Lu et al., 2025; Shahidi & Zhong, 2010)。在现有的缓解策略中,添加抗氧化剂仍然是提高氧化稳定性和延长富含脂质产品保质期的经济高效且易于实施的方法(Bayram & Decker, 2023; Yildiz, ?ztekin, & Anaya, 2025)。因此,开发适用于食品应用的有效抗氧化剂仍然是一个具有重大意义的课题。
抗氧化剂不仅常用于食品保鲜,也广泛应用于药物开发和化妆品皮肤防护(Durand, Laguerre, Bourlieu-Lacanal, Lecomte, & Villeneuve, 2025; Forman & Zhang, 2021; Lim, Kohli, Ruvolo, Kolbe, & Hamzavi, 2022)。其中,膳食抗氧化剂被认为可以保护机体免受与氧化应激相关的病理状况的侵害(Halliwell, 2024)。酚酸是抗氧化多酚的重要一类,广泛存在于人类饮食中,特别是水果、蔬菜和饮料中。据报道,其膳食摄入量超过了几种常见抗氧化剂的摄入量,包括维生素E、维生素C和β-胡萝卜素,凸显了其对维持人体氧化还原稳态的重大贡献(Manach, Scalbert, Morand, Rémésy, & Jimenez, 2004; Scalbert, Johnson, & Saltmarsh, 2005; Scalbert & Williamson, 2000)。糖基化酚酸通过天然生物合成或化学合成制备,是酚酸最重要的衍生物类别之一(de Barros Rates & Cesarino, 2023; Deng et al., 2023; Ghorai, Almounajed, Noori, & Nguyen, 2024)。与母体化合物相比,这些糖基衍生物通常表现出更低的毒性和更好的溶解度与生物利用度,使其成为食品防腐剂、治疗药物和营养保健品的理想候选者,天然产物葡萄糖-没食子醇便是典型代表(Lai et al., 2025; Ren, Barton, & Zhan, 2023; Uppumthara, Ramasamy, Abraham, Kallumpurath, & Solomon, 2025; Yang & Liu, 2014)。通常,酚酸通过苯甲酸与糖的异头羟基发生酯化反应连接到糖骨架上。然而,由此产生的糖基酯不稳定,对酶解或碱水解敏感,这可能限制其稳定性和代谢持久性。
解决O-糖苷不稳定性问题的一个公认策略是采用C-糖苷方法;该策略已成功应用于提高原型O-糖苷的稳定性、生物利用度和生物活性(Bililign, Griffith, & Thorson, 2005; Yang, Schmieg, Tsuji, & Franck, 2004; Zhang, Zhang, Wang, Qiao, & Ye, 2022)。为克服传统离子型C-糖苷化方法的局限性——该方法通常依赖超化学计量比的Lewis酸促进剂,且在不同糖苷供体之间表现出不一致的α-立体控制——我们选择了由我们课题组开发的光氧化还原催化酮基化策略,该策略利用四氟吡啶-4-基(TFPy)硫糖苷。选择该自由基方法是基于其独特的合成优势。TFPy硫糖苷供体在实验台上稳定且可规模化,可见光介导的偶联反应在温和、催化条件下进行。最重要的是,该策略提供了可靠的α-立体选择性和广泛的官能团耐受性,使其成为快速组装多样化C-糖苷类似物文库的理想且高效平台。该方法能够便捷地生成糖基自由基,与易于获得的硅烯醇醚偶联,从天然糖形成α-酮基糖苷(Li et al., 2024)。产物在温和碱性条件下发生异构化,得到β-异头物。利用该方法,我们实现了C-α/β-葡萄糖-没食子醇的便捷集体合成。随后的抗氧化评估表明,与C-β-葡萄糖-没食子醇和天然O-α/β-葡萄糖-没食子醇相比,C-α-葡萄糖-没食子醇表现出最高的抗氧化性能,在总抗氧化能力、2,2-二苯基-1-苦基肼基(DPPH)自由基清除和羟基自由基清除实验中活性分别为26–36%。这些发现表明存在显著的取代基和构型依赖性效应,并突出了C-α-葡萄糖-没食子醇作为开发抗氧化衍生物平台的巨大潜力。
受此工作的启发,我们假设可以通过调节酚基团的电子效应和糖的类型来进一步提高C-α-葡萄糖-没食子醇类似物的抗氧化性能。前者可通过改变硅烯醇醚偶联伙伴来轻松调节,后者可通过使用不同的TFPy硫糖苷自由基前体来改变(Khan et al., 2022; Wardman, 1989)。因此,本研究旨在阐明糖基和酚基部分的结构变化如何影响C-α-葡萄糖-没食子醇类似物的抗氧化行为,并鉴定适合食品相关脂质体系的理想候选物。在合理设计的指导下,借助我们高效的C-α-酮基化策略,本文报告了一种由十二种C-α-葡萄糖-没食子醇类似物组成的文库,其中包含四种糖变体和三种源自植物的多酚类硅烯醇醚。采用互补的化学实验、脂质过氧化模型和加热菜籽油体系对其抗氧化活性进行了系统评估。这一综合评估揭示了在不同条件下酚酸伴侣和糖单元对抗氧化能力的各自贡献,突显了其作为富含脂质食品基质中抗氧化添加剂的潜力。

片段摘要

材料与仪器

过氧化氢购自上海虎世化学试剂及分析仪器股份有限公司(中国上海)。菜籽油购自当地超市。其他所有试剂均购自阿达马斯试剂有限公司(中国上海)。除另有说明外,所有化学品均直接使用,未做进一步纯化。去离子水购自杭州娃哈哈集团有限公司(中国杭州)。细胞计数试剂盒-8(CCK-8, CK04)购自日本Dojindo Laboratories公司(日本熊本)。

C-α-葡萄糖-没食子醇类似物的合成

我们的研究从系统且理性地设计C-α-葡萄糖-没食子醇类似物开始(图1)。选择了三种苯乙酮来模拟植物中广泛分布的天然酚酸,即原儿茶酸、α-间苯二酚和p-羟基苯甲酸。这些苯乙酮在温和条件下通过叔丁基二甲基硅基三氟甲磺酸酯(TBSOTf)在酚羟基和酮基位点进行硅化,得到相应的硅烯醇醚。在

结论

总之,我们开发了一种可规模化的光氧化还原策略,获得了一种由十二种C-α-葡萄糖-没食子醇类似物组成的文库,这些类似物由四种常见单糖骨架和三种具有不同电子特性的代表性多酚伴侣构建而成。这些目标化合物通过酰化TFPy硫糖苷与多硅烯醇醚的光氧化还原偶联组装而成。重要的是,其异头选择性被证明高度依赖于糖骨架。半乳糖基、甘露糖基和

CRediT作者贡献声明

张晓林:撰写——审阅与编辑、撰写——初稿、可视化、验证、项目管理、方法论、调查研究、数据整理、概念设计。李胜豪:撰写——审阅与编辑、撰写——初稿、可视化、验证、方法论、调查研究、数据整理。孙兴春:撰写——审阅与编辑、方法论、数据整理。钟侃:撰写——审阅与编辑、方法论、数据整理。曹宏志:撰写——审阅与编辑,

利益冲突声明

作者声明不存在任何已知的可能影响本文所报告工作的财务利益竞争或个人关系。

致谢

我们感谢南洋理工大学(RG3/25、RG107/23)和卫生部(NMRC-IRG, MOH-001738)提供的强有力的资金支持。我们同样感谢中国海洋大学和山东省自然科学基金(2024CXGC10615)的财政支持。
张晓林|李胜豪|孙兴春|钟侃|曹宏志|蔡超|丁翰|刘学伟
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