其他間位苯環二取代基效應

前述實驗中發現 aniline 衍生物與 ABTS^●+反應時，必須是間位化合物 才會有加成物的生成，接下來我們進一步探討稠環芳香族二取代基化合 物是否有這種效應，所研究比較的對象為 1,8-diaminonaphthalene 及 1,5-diaminonaphthalene (圖 4-57)，前者的兩個-NH2官能基相對位置如同 1,3-benzenediamine，後者的兩個-NH2官能基則分隔較遠。

圖 4-57 (A) 1,8-diaminonaphthalene；(B) 1,5-diaminonaphthalene 之結構 結果一如預期，兩種 diaminonaphthalene 化合物都具有將 ABTS^●+還 原成 ABTS 的能力(圖 4-58)，但是只有 1,8-diaminonaphthalene 反應液有 加成物 (m/z 671)，印證要形成加成物，反應物的兩個官能基需要處在間 位。至於 1,8-diaminonaphthalene 和 1,5-diaminonaphthalene 反應液的 VESI-MS 圖中都有顯現 m/z 313，推測這是 diaminonaphthalene 的縮和聚 合物。

圖 4-58 2.5×10^-4 M ABTS^●+加入 1.25×10^-4 M 不同化合物反應之 VESI-MS 質譜圖：(A)添加前；(B) 添加 1,3-Bis(aminomethyl)benzene；(C) 添加 1,8-diaminonaphthalene；(D) 添加 1,5-diaminonaphthalene

以 HPLC 分析 ABTS^●+與 1,8-diaminonaphthalene 反應液，在滯留時間 5.55、6.88、12.81、20.25 分有化合物流出(圖 4-59)，在滯留時間 20.25 分的訊號很小且隨反應時間增加而減少；滯留時間 5.55 分的訊號強度則 是隨反應時間增加而增加，另外反應一開始在滯留時間 12.81 分有一根明 顯的波峰產生，但隨反應時間增加，訊號強度就越來越小。

圖 4-59 ABTS^●+與 1,8-diaminonaphthalene 隨時間反應之層析圖

將這些析出液收集以 VESI-MS 分析，顯示滯留時間 6.88 分是 ABTS；

滯留時間 12.81 分是 m/z 671(圖 4-60)，此為 ABTS^●+與

1,8-diaminonaphthalene 的加成物，若是 1,5-diaminonaphthalene，則沒有 這種加成物的生成。另外在滯留時間 5.55 及 20.25 分這兩個化合物則無 法從 MS 圖中判斷。

圖 4-60 ABTS^●+與 1,8-diaminonaphthalene 反應經 HPLC 分離收集液之 MS 圖： RT= (A) 5.55、(B) 6.88、(C) 12.81、(D) 20.25min。

至於應用 UV-Vis 觀測 1,8-diaminonaphthalene 與 ABTS^●+反應的變化，

則並沒有發現明顯的變化(圖 4-61)。

圖 4-61 ABTS^●+與 1,8-diaminonaphthalene 反應隨時間變化之 UV 圖 有關取代基對反應途徑影響的研究，最後探討的是

1,3-bis(aminomethyl)benzene 與 ABTS^●+的反應，觀察將 benzenediamine 的-NH2官能基改成-CH2NH2時，氮上的未鍵結電子對無法與苯環上的電 子形成非區域化(delocalized)的影響。結果顯示

1,3-Bis(aminomethyl)benzene 不但無法將 ABTS^●+還原成 ABTS，也不會與 ABTS^●+反應生成加成物，進一步以 UV-Vis 分析反應液，確認 VESI-MS 實驗所得結果(圖 4-62)。

圖 4-62 ABTS^●+與 1,3-Bis(aminomethyl)benzene 反應隨時間變化之 UV 圖

綜合所有測試的化合物與 ABTS^●+反應的結果(表 4-1、表 4-2)，顯現 具有間位二取代基苯環子結構的化合物，若取代基為推電子基或中、弱 拉電子基，與 ABTS^●+反應時會形成加成物。我們進一步檢視數種已知具 有這種子結構的抗氧化劑，驗證這項此結論。所檢視的為三種常見的抗 氧化劑 catechin hydrate、epicatechin 及 chrysin，三者都具有 m-benzenediol 結構。從 VESI-MS 質譜圖來看，這三種化合物都會還原 ABTS^●+成 ABTS 符合它們已知的抗氧化特性，另外雖然訊號強度不強，但也如預期的觀 察到加成物的產生(圖 4-63)，符合我們實驗的結論。另外質譜圖顯示 catechin hydrate 及 epicatechin 會產生[M-H2]⁺ (m/z 289)，而 chrysin 則是產 生[M+H]⁺ (m/z 255)。

圖 4-63 2.5×10^-4 M ABTS^●+及 1.25×10^-4 M 不同苯環取代基化合物反應之 質譜圖：(A)反應前(ABTS^●+)；(B) ABTS^●+加入 catechin hydrate；(C) ABTS^●+

加入 epicatechin；(D) ABTS^●+加入 chrysin

從表 4-2 的 VESI-MS 的結果來看，若取代基為中、弱推電子基或中、

弱拉電子基，與 ABTS^●+反應時會形成加成物，且 ABTS^●+不會還原成 ABTS，推測是因為苯二取代基搶 H⁺，使得第一當量的 ABTS^●+沒有還原 成 ABTS，且可以形成加成物，另外苯二取代基化合物都會有[M+H]⁺的 訊號，因此從 VESI-MS 中 ABTS^●+(m/z 514)的 EIC 來看，無法判斷是否 有衰退的跡象，但是從 UV-Vis 中 ABTS^●+的吸收值是隨時間增加確實是 有衰退的現象，所以推測 ABTS^●+與苯二取代基化合物是有反應的，只是 反應時間較慢且不會還原成 ABTS。

表 4-1 苯二取代基化合物結構

1,2-benzenediol 1,3-benzenediol 1,4-benzenediol MW 110.11

1,2-aminophenol 1,3-aminophenol 1,4-aminophenol MW 109.13

1,2-benzenediamine 1,3-benzenediamine 1,4-benzenediamine MW 108.14

3-methoxyaniline 3-aminoacetanilide 3-methylaniline MW 123.15 MW 150.18 MW 107.15

Aniline Phenol 3-nitroaniline MW 93.13 MW 94.11 MW 138.12

3-aminoacetophenone 3-chloroaniline 4-chloroaniline MW 135.16 MW 127.57 MW 127.57

3-bromoaniline Chrysin

MW 172.02 MW 254.24

Epicatechin 1,3-bis(aminomethyl)benzene

MW 290.27 MW 136.19

Catechin hydrate 1,8-diaminonaphthalene

MW 290.27 MW 158.20

1,5-diaminonaphthalene MW 158.20

表 4-2 苯二酚取代基種類與位置對反應途徑的影響

4-chloroaniline 弱  

3-bromoaniline 弱  

其他類型

1,3-bis(aminomethyl)benzene   1,8-diaminonaphthalene   1,5-diaminonaphthalene  

抗氧化劑

1,2-benzenediol 反應時，1,2-benzenediol 會依序與兩當量 ABTS^●+反應失 去 2 個 H 原子形成 benzoquinone。相反的，1,3-benzenediol 則無法生成 1,3-benzoquinone，而是生出加成物(m/z 623)，這個加成物可能來自 1,3-benzenediol(MW 110)與 ABTS^●+(m/z 514)縮和失去 H 原子，產物直接 是 [M+ABTS-H]⁺離子，而在質譜圖中顯現 m/z 623 離子訊號。也有可能 縮和反應產物是失去 H₂，然後再游離時生成質子化離子