選択されたフェノール酸の抗酸化活性-フェリック還元抗酸化力アッセイと構造的特徴のQSAR解析

Antioxidant Activity of Selected Phenolic Acids-Ferric Reducing Antioxidant Power Assay and QSAR Analysis of the Structural Features.

• Maciej Spiegel
• Karina Kapusta
• Wojciech Kołodziejczyk
• Julia Saloni
• Beata Żbikowska
• Glake A Hill
• Zbigniew Sroka

抄録

フェノール酸は天然に存在する化合物であり、その抗酸化活性や抗ラジカル活性が知られている。我々は、芳香環の水酸化およびメトキシル化のモデルが異なる22種類のフェノール酸のセットの抗酸化力について、実験的および理論的研究を提示する。この特性を評価するために鉄還元抗酸化力アッセイを用いた。2,3-ジヒドロキシ安息香酸が最も強力な抗酸化力を示したが、モノヒドロキシル化構造とメトキシル化構造は最も低い活性を示した。また、密度汎関数法を用いた包括的な構造活性評価により、化合物のトポロジー、共鳴安定化、分子内水素結合の影響を明らかにした。その結果、2つ以上の水酸基が相互に位置していることが重要な因子であることが明らかになった。最後に、定量的な構造活性関係アプローチを用いて、化合物のトポロジーにのみ関連する特徴を用いて、化合物の構造に対する抗酸化活性の依存性を記述する重線形回帰モデルを構築した。その結果、学習セットとテストセットの決定係数はそれぞれ0.9918と0.9993であり、リーブオンアウトのQ2値は0.9716であった。また、今回のモデルは、ここで実験的に試験されていないフェノール酸の活性を予測するために使用された。

Phenolic acids are naturally occurring compounds that are known for their antioxidant and antiradical activity. We present experimental and theoretical studies on the antioxidant potential of the set of 22 phenolic acids with different models of hydroxylation and methoxylation of aromatic rings. Ferric reducing antioxidant power assay was used to evaluate this property. 2,3-dihydroxybenzoic acid was found to be the strongest antioxidant, while mono hydroxylated and methoxylated structures had the lowest activities. A comprehensive structure-activity investigation with density functional theory methods elucidated the influence of compounds topology, resonance stabilization, and intramolecular hydrogen bonding on the exhibited activity. The key factor was found to be a presence of two or more hydroxyl groups being located in or position to each other. Finally, the quantitative structure-activity relationship approach was used to build a multiple linear regression model describing the dependence of antioxidant activity on structure of compounds, using features exclusively related to their topology. Coefficients of determination for training set and for the test set equaled 0.9918 and 0.9993 respectively, and Q2 value for leave-one-out was 0.9716. In addition, the presented model was used to predict activities of phenolic acids that haven't been tested here experimentally.