浅析甲氧羰基丙烯酸-6-L抗坏血酸酯的合成及抗氧化活性

浅析甲氧羰基丙烯酸-6-L抗坏血酸酯的合成及抗氧化活性

黄华军刘超徐娟李荀林海丹

广东出入境检验检疫局技术中心黄华军刘超徐娟李荀林海丹

摘要：目的：探索甲氧羰基丙烯酸-6-L抗坏血酸酯的合成方法以及其清除羟自由基、超氧阴离子的抗氧化活性。方法：本研究中以马来酸酐作为主要原料，直接采用酯化法进行甲氧羰基丙烯酸-6-L抗坏血酸酯的合成。结果：利用直接酯化法，采用摩尔比为1：1的马来酸酐和甲醇在特定温度下进行反应能够得到一定量的马来酸单甲酯，且产率较高；甲氧羰基丙烯酸-6-L抗坏血酸酯对于羟自由基、超氧阴离子自由基的清除有着较好的效果。结论：甲氧羰基丙烯酸-6-L抗坏血酸酯是一种具有潜力的食品用抗氧化剂，具有推广价值。

关键词：甲氧羰基丙烯酸-6-L抗坏血酸酯；L抗坏血酸钠；合成；抗氧化维生素C是一种用途广泛的具有还原剂性质的添加剂，首先作为一种人体所必须的营养元素广泛的应用的医药、保健等方面【1】，同时因为其强效的抗氧化特性还应用于食品、化妆品、水产畜牧养殖等工业领域当中。但是VC还有着相应的缺点，其十分容易受热破坏、或者是被其他氧化剂破坏，光、微量的重金属物质、具有荧光性的物质都能导致VC发生氧化。同时，VC几乎不能溶于油，所以其应用受到了很大的限制。现代科学致力于提高VC的稳定性以及促使其能够溶于油相当中。本研究通过修饰VC中的部分分子，合成甲氧羰基丙烯酸-6-L抗坏血酸酯，并通过进一步的抗氧化实验证实VC清除羟自由基、超氧阴离子自由基的效果。合成出来的新物质既能够保留L-抗坏血酸钠的特性，同时还能够溶于油相。对比单纯的VC具有更好的稳定性，其是一种新型的、多功能的食品添加剂。

1资料1.1材料与仪器本次实验中使用到的材料有：L-抗坏血酸、甲醇、马来酸酐、磷酸氢二钾、EDTA、无水乙醇、乙酸乙酯、浓度为98%的硫酸、磷酸二氢钾、浓度为30%的过氧化氢、Tris、FeSO4、盐酸等等，所有的试剂均为市售且都是国产试剂。

本次实验中使用的仪器有：美国VARIAN公司进口的核磁共振波谱仪、背景普析通用仪器公司生产的型号为TU-1810PC的紫外可见光光度计、河南巩义市英峪予华仪器生产企业生产的循环水式真空泵、上海雅荣生化设备仪器有限公司生产的旋转蒸发器、上海精密科学仪器公司生产的分光光度计、上海雷磁仪器厂生产的PH计、恒温振荡器等。

1.2实验方法1.2.1马来酸单甲酯的制作由于酯化反应受到空间位阻的影响非常大，随着醇分子中烷基的体积不断增加，酯化反应的速度回越来越慢【2】。因此，试验中不同的醇应当制定不一样的实验计划，根据不同的需要设定不同的反应温度、反应物的配合比例。将1：1摩尔比的马来酸酐与甲醇放入容量为100ml的锥形瓶当中，控制水浴的温度在40℃，搅拌将马来酸酐完全溶解，之后将温度上升到60℃进行保温反应，反应持续的时长为2.5h。

1.2.2合成甲氧羰基丙烯酸-6-L抗坏血酸酯甲氧羰基丙烯酸-6-L抗坏血酸酯的合成采用的是直接酯化法。首先向装有20ml的锥形瓶当中加入摩尔比为2.5：1的VC以及0.015mol的马来酸单甲酯。室温下搅拌1h之后观察VC是否全部溶解，溶解完毕后将其放入到恒温振荡器当中，控制温度在25摄氏度左右进行32小时的反应。待反应完毕后，将恒温振荡器中的反应体系倒入50g的碎冰中快速搅拌。冰块完全融化之后用容量为40ml的乙酸乙酯对反应体系进行萃取，萃取分为三次进行。

在第三次萃取时乙酸乙酯应当呈现为基本无色的状况，然后将乙酸乙酯层合并，使用无水的Na2SO4对反应体系进行干燥处理并过液。使用旋转蒸发器进行旋转蒸发，压强在0.08-0.09MPa之间、温度在33-35℃之间，直到试剂的重量不再发生改变，液体呈现黄色粘稠状。

1.2.3测定方式1.2.3.1首先是对马来酸单甲酯的酯化率进行测定，测定每半小时实施一次。加入清水20ml，指示剂为浓度为0.1%的酚酞溶液，利用1mol/L的氢氧化钠溶液将指示剂滴定到为红色，对氢氧化钠溶液的体积消耗过程进行记录分析，计算出马来酸单甲酯的酯化率。

1.2.3.2其次是甲氧羰基丙烯酸-6-L抗坏血酸酯对羟自由基的清除效果的测定。参照相关研究的方法【3】，首先稀释邻二氮菲无水乙醇溶液到5mmol/L的浓度，取溶液1.2ml并加入浓度为0.2mmol/L的磷酸盐缓冲液0.8ml。在混合均匀之后继续加入浓度为5mmol/L的硫酸亚铁溶液和浓度为15mmol/L的EDTA溶液，体积均为1.2ml，添加后立刻混合均匀，并加入1.2ml的蒸馏水作为体积补充液。最后加入浓度为0.1%的过氧化氢溶液1.6ml，反应溶液进行37℃的保温1h，并在536nm处对吸光度进行测定。

依照上述方法，加入浓度为5mmol/L的邻二氮菲无水乙醇溶液1.2ml，加入浓度为0.2mmol/L的磷酸盐缓冲液0.8ml，混合均匀后再加入浓度为5mmol/L的硫酸亚铁溶液1.2ml，加入浓度为15mmol/L的EDTA溶液和不同浓度的VC溶液以及酯样品。最后加入浓度为0.1%的过氧化氢溶液1.6ml以及蒸馏水体积补充液。羟自由基的清除效果计算公式为：(%)(-)/(-)100%536536536536E?A处理A对照A空白对照A对照?1.2.3.3最后是甲氧羰基丙烯酸-6-L抗坏血酸酯对超氧阴离子的清除效果的测定，同样参照相关研究中的方法【4】，首先用浓度在50mmol/L的Tris-HCL缓冲溶液4.5ml，加入去离子水4.2ml。两者混合均匀之后在25℃的水浴中保温20min，同时将浓度为3mmol/L的邻苯三酚溶液0.3ml以同样的水浴温度进行预热，然后将两者混合。立即倒入比色杯中，在325nm处进行A值的测定，每过30s测定一次，持续5min。计算出对照溶液随着时间变化其吸光度的变化率即F0。同样的依照上述方法在添加邻苯三酚之前加入不同浓度的VC溶液和酯样品，容量为4.2ml，混合均匀后于25℃的水浴中保温20Min，取出后在加入邻苯三酚溶液。两者混合均匀后立即倒入比色杯中，在325nm处进行A值的测定，每过30s测定一次，持续5min，计算出溶液随时间变化其吸光度的变化率FX。样品溶液对超氧阴离子的清除率为：%/100%00?F?FF?X清除率（）（）2结果2.1反应的时间和温度对马来酸单甲酯酯化率的影响试验中得出，随着时间的延长以及温度的逐渐升高，VC的酯化率也在不断的上升。在不同的温度条件下，反应时长达到2.5h时，酯化率的上升趋势并不明显。在60℃的温度环境下反应时长达到2.5h时，酯化率可以达到最高91.86%。而实验中甲醇溶液产生的位阻较小，其与马来酸酐之间的反应非常顺利。

反应温度较低时，反应的速度也会变慢；适当的提高温度可以让反应加速进行，但是需要掌握“度”，一旦温度过高二者会形成二酯，得到的产率会下降。

3讨论3.1甲氧羰基丙烯酸-6-L抗坏血酸酯的制备条件由于VC的耐热性不强，很容易受热被氧化破坏，所以要求反应的温度不能过高，但是温度过低也不利于反应的进行。

所以，VC的酯化反应一般选择在室温条件下进行，温度在25-26℃之间时，反应进行的较为顺利且VC的氧化速度较慢；当温度上升到30℃时，其氧化会加速，反应体系的发色发生改变、产率下降。且马来酸单甲酯的空间位阻大会对反应的速率产生影响，因此需要适当的调整VC和马来酸单甲酯之间的摩尔比例，以提高反应的速率和产率。通过实验，在室温25-26摄℃之间、反应时长为32h时，选择2.5：1的摩尔比例较为恰当。

3.2甲氧羰基丙烯酸-6-L抗坏血酸酯对羟自由基的清除作用羟自由基会造成组织的脂过氧化以及多糖解聚的活性氧，其清除率是反应某种物质抗氧化性能的重要指标。能够生成羟自由基的试验体系有多种，本研究当中使用的是Fenton反应，其原理是邻二氮菲和二价的铁离子能够结合生成红色的络合物，在536nm处会呈现最大的吸收峰值。在加入过氧化氢溶液之后，二价的铁离子被羟自由基氧化，成为三价的铁离子，从而使溶液的最大吸收峰值消失。因此，抗氧化剂对羟自由基的清除能力越强，那么体系中536处的吸收值会越高。实验发现VC、VC酯均有清除羟自由基的作用，但是VC酯的作用要明显优于VC，两者清除羟自由基的EC50值分别是5.58mmol/L和4.39mmol/L。

3.3甲氧羰基丙烯酸-6-L抗坏血酸酯超氧阴离子的清除作用超氧阴离子自由基是导致食品氧化变质以及油脂产生腐败的重要原因，是一种具有强破坏性的自由基。邻苯三酚在碱性环境下会发生氧化，产生超氧阴离子自由基以及中间物质。本文的研究中使用邻苯三酚自氧化方法对VC酯清除自由基的性能进行测定。可以知道开始测定时，VC酯对超氧自由基的清除能力较VC稍差，但是随着浓度增加，其清除能力还会变强，性能也会超过VC。VC和VC酯的EC50值分别是0.1mmol/L以及0.09mmol/L。所以，甲氧羰基丙烯酸-6-L抗坏血酸酯对于超氧阴离子自由基有着较好的清除作用。

参考文献：[1]何莉斌，宁正祥.甲氧羰基丙烯酸-6-L-抗坏血酸酯的合成及抑菌活性的研究[J].中国食品添加剂202008，（5）：77-80.[2]何莉斌，宁正祥，李娜等.甲氧羰基丙烯酸-6-L抗坏血酸酯的合成及抗氧化活性研究[J].食品工业科技，2009，（2）：265-267.[3]郑大贵，祝显虹，周安西等.一锅法合成反-β-正烷氧羰基丙烯酸-6-L-抗坏血酸酯及其性能研究[J].化学研究与应用，2014，（10）：1639-1644.[4]何莉斌，宁正祥，李娜等.顺-β-甲氧羰基丙烯酸-6-L-抗坏血酸酯的合成及在猪油中抗氧化性能的研究[J].现代食品科技，2008，24（10）：992-994.9