苯的衍生物與 ABTS ● + 反應的相關研究

由於 phenolic antioxidants 被廣泛應用在食品、製藥、化工產業上，

因此也發展出很多方式來分析對活性上的影響，藉由其化合物消除自由 基的能力來定義此化合物的活性。近年科學家以 ABTS^●+與許多不同種酚 類化合物反應，探討抗氧化能力，2003 年 Arts 等人¹以 ABTS^●+分析 1,3-benzenediol、1,2-benzenediol 及 1,4-benzenediol 三種同分異構物的抗 氧化能力，結果發現 1,3-benzenediol 的抗氧化能力比 1,2-benzenediol 及 1,4-benzenediol 小，但是 trolox equivalent antioxidant capacity(TEAC)卻是 最大的，後續發現光譜圖 ABTS^●+與 1,3-benzenediol 反應 10 秒後在波長 550 nm 左右生成一個未知的 peak，然後隨反應時間消失後又在波長 470 nm 生成另一個未知 peak，如圖 2-3。

圖 2-3ABTS^●+與 1,3-benzenediol 反應 30 秒內之光譜圖變化 ¹

2004 年 Nenadis 等人針對 benzenediol 之三種同分異構物探討消除自 由基能力的差異與結構的關係¹⁸，其中 ABTS^●+與 1,3-benzenediol 反應的 結果與 Arts 的結果有些許不同，如圖 2-4，Nenadis 的結果是在 500 nm 左右有新 peak 的產生，且隨時間增加而增加，另外也沒有提到有產生第 二個新生成物。

圖 2-4ABTS^●+與 1,3-benzenediol 反應 0-10 秒及 1-6 分鐘之光譜變化圖¹⁸

2013 年 Bendary 等人探討酚類與苯胺類化合物對消除自由基能力的 影響¹⁹，其中有探討 benzenediol、benzenediamine 及 aminophenol 消除 ABTS^●+能力的比較，其中也推測鄰位及對位的 benzenediol、

benzenediamine 及 aminophenol 與 ABTS^●+反應會產生的化合物，推測 1,2-benzenediol 與 ABTS^●+反應會生成 1,2-benzoquinone(圖 2-5)，但是並 未對間位的苯二取代基化合物多作探討。

圖 2-51,2-benzenediol 與 ABTS^●+反應之反應機制 ¹⁹

從上述的研究中，2017 年本實驗室探討了 benzenediol、

benzenediamine 兩者的同分異構物與 ABTS^●+反應的反應機制³，藉由 VESI-MS 線上即時偵測可直接看反應變化，研究發現 ABTS^●+與

1,3-benzenediol 反應後，除了 ABTS^●+(m/z 514)轉換成 ABTS(m/z 515)的 訊號，另外也會新生成 m/z 380 及 623 的訊號；而 ABTS^●+與 1,2-benzenediol 反應則會有 1,2-benzoquinone 質子化(m/z 109)的訊號；ABTS^●+與

1,4-benzenediol 反應就沒有任何特別的訊號生成。

ABTS^●+與 1,3-benzenediamine 反應後除了 ABTS^●+(m/z 514)轉換成 ABTS(m/z 515)的訊號，還有 1,3-benzenediamine (m/z 109)的訊號，且也

新生成 m/z 619、621 的訊號；ABTS^●+與 1,2-benzenediamine 反應則是另 會生成 1,2-benzenediamine 的縮和聚合物(m/z 211)；ABTS^●+與

1,4-benzenediamine 則是會生成一個中間產物(m/z 108)，這些都是先前用 光譜分析無法得到的結果。

2006 年 Osman 等人也探討了 ABTS^●+與 polyphenols 反應產生共價加 成物的分離和結構解析²⁰，以 1,3,5-trihydroxybenzene (phloroglucinol)與 ABTS^●+反應，藉由 LC-MS 測定可以發現 ABTS^●+與 phloroglucinol 反應，

除了本身 ABTS (m/z 515)，還有 m/z 639、381、396、244 的訊號生成，

Osman 推測出反應途徑有兩種(圖 2-6)，一分子 ABTS^●+會從多酚化合物 得到電子(或得到氫原子)，使得多酚化合物形成 semiquinone radical，然 後 semiquinone radical 會再與另一分子 ABTS^●+反應形成加成物，其加成 物因不穩定而降解成其他產物，且有兩種途徑，一種途徑是會降解成圖 2-6 中的加成物Ⅱp，並釋放出 benzothiazolium 離子(X)，benzothiazolium 離子(X)已知是不穩定的，容易經歷水解和氧化以形成化合物(Y)。另一種 途徑則是降解成圖 2-6 中的加成物Ⅲ_p，並釋放出

3-ethyl-6-benzothiazolinone imine (ABTS^●+的另一種降解產物)，而 Osman 將 ABTS^●+分別與 phloroglucinol 反應後，從 LC-MS 的結果顯示，反應途 徑皆傾向為途徑一。

圖 2-6ABTS^●+與 phloroglucinol 反應之反應機制 ²⁰

2014 年 Liu 等人利用 HPLC-ESI/MS QQQ 測定來自 Hypericum perforatum L 的 flavonols 清除能力²¹，並且觀察反應加成物的特徵，當 flavonols 與 ABTS^●+反應後會生成加成物，且加成物也會有兩種降解途徑 (圖 2-7)，其中途徑二的降解產物(A-4)會受到 retro-Diels–Alder (RDA)裂 解形成圖中的 A-6，又或者 ring B fragment 形成圖中的 A-9。VESI-MS

技巧延伸至探討苯環取代對 ABTS^●+反應之影響，過去研究利用 ABTS^●+

探討抗氧化能力，許多酚類化合物皆有良好的抗氧化能力，因此將酚類 化合物與 ABTS^●+反應，在許多研究中發現反應後不只是 ABTS^●+還原成 ABTS，在間位的苯環取代有可能會有新生成物的產生，例如

1,3-benzenediol、1,3-benzenediamine，因此可以進一步的探討苯環二取代 與 ABTS^●+反應，透過 VESI-MS 線上即時偵測獲取資訊，探討反應機制，

並且可藉由 HPLC 分離，進一步確認生成物物質，可與先前文獻中對於 1,3-benzenediol、1,3-benzenediamine 與 ABTS^●+反應的反應機制比較。

圖 2-7Flavonols 與 ABTS^●+反應加合物的斷裂機制及其降解途²¹