辣椒素酯(8-甲基-6-壬烯香草酯)是在甜椒中发现的没有辣味的物质。同辣椒素类似,辣椒素酯也有多种同系物,被称为辣椒素酯类物质。辣椒素酯类物质同辣椒素相比,没有辛辣气味,具有更低的细胞毒性,在化学预防、抗氧化活性、减少体脂、抗菌作用等方面,辣椒素酯类物质表现出类似甚至更加优秀的生物活性。辣椒素酯类物质被认为是辣椒素在食品保健、医药方面的具有潜力的替代品。因此,研究辣椒素酯类物质的合成方法及其抗氧化活性具有重要的现实意义。本论文中,研究并比较了三种不同的辣椒素酯类物质合成路线。(1)从香草醛出发,经历保护羟基、还原、酰化、脱去羟基保护等4个步骤合成辣椒素酯类物质。(2)以香草醇和脂肪酸为反应模板,通过一步反应制备辣椒素酯类物质,考察了不同路易斯酸对此酯化反应的催化效果。(3)使用活性更高的酰卤与香草醇反应制备辣椒素酯类物质,合成了不同烷基链长度的八种辣椒素酯类物质:乙酸香草醇酯、丙酸香草醇酯、丁酸香草醇酯、戊酸香草醇酯、己酸香草醇酯、庚酸香草醇酯、辛酸香草醇酯、癸酸香草醇酯。研究发现通过硅烷保护香草醛上羟基的做法经四步合成产物的过程虽能合成更高产率的产物,但由于该过程第四步脱羟基保护过程中酸的作用,对产物起到了分解作用,导致产物不易分纯。实验还发现采用FeCl3、CsCO3等作为催化剂催化香草醇与羧酸合成辣椒素酯类物质的产率较低,且副反应产物的种类较多。通过对香草醇与酰氯发生酰化反应的条件的优化,发现香草醇与不同酰氯以摩尔比2:1混合后,在氮气保护下,以吡啶作为溶剂,经过磁力搅拌反应4-5 h能较为高效的合成产物。并通过红外光谱(IR)、核磁共振(NMR)对产物进行了结构表征。本文还研究了辣椒素酯类物质的抗氧化活性。考察了辣椒素酯类物质对DPPH自由基的清除能力、辣椒素酯类物质对油脂的氧化抑制作用,并重点研究了在水包油体系中该类物质对油脂的氧化抑制作用。(1)DPPH自由基作为一种稳定自由基,在一些有机溶剂如乙醇中表现出紫色或深紫,并能被有供氢能力的抗氧化物质吸收使颜色渐渐褪去。而在这个过程中,吸光度值也相应地逐渐减小直至消失为止。研究表明,辣椒素酯类物质具有较强的自由基清除能力,在一定的范围内与时间、浓度呈正的线性关系,它们的清除能力随烷基链的增长逐渐增加,而后又逐渐减减弱。(2)辣椒素酯类物质对油脂氧化的抑制作用,从时间及辣椒素酯类物质结构方面进行了研究,研究结果表明,辣椒素酯类物质能有效地抑制氢过氧化物的形成,它们的抗氧化效率与辣椒素酯类物质侧链的长度相关。根据油脂氧化过程中共轭二烯氢过氧化物吸光值的改变,测定辣椒素酯类物质和BHT对大豆油氧化抑制率随时间变化的结果。对油脂的氧化抑制实验表明,辣椒素酯类物质能有效地抑制氢过氧化物的形成,它们的抗氧化效率与辣椒素酯类物质侧链的长度相关。(3)研究辣椒素酯类物质在水包油体系中的抗氧化活性实验表明,八种辣椒素酯类物质在水包油乳液中均具有很好的抗氧化活性。它们的抗氧化活性从乙酸香草醇酯到己酸香草醇酯逐渐增强,而侧链更长的产物呈现出对油脂氧化的抑制能力变弱的趋势。本文还采用杂化密度泛函B3LYP结合6-31G(d)基组的方法,对辣椒素酯类分子的结构及其抗氧化活性进行了研究。计算结果表明辣椒素酯类分子中的OH解离焓随着碳链的增长,有先增加后减小的趋势。具体来看,从乙酸香草醇酯到己酸香草醇酯中的OH解离焓是逐渐增加的过程,OH解离焓的值从77.5 kcal/mol增大到79.3 kcal/mol。其后随碳链增加是逐渐减小的过程,OH解离焓的值从79.3 kcal/mol减小到77.1 kcal/mol。而相应的辣椒树酯类分子的抗氧化活性则是先减小再增加的过程,这与我们计算得到的自由能势能面和抗氧化实验结果是一致的。