基于蘆丁單體中黃酮的結構修飾及生物活性應用研究

趙丹丹 蔡莊紅 曾繁強 賀李鑫

摘 要： 黃酮類化合物在自然界的植物中廣泛存在，該類化合物種類繁多的同時藥用價值也有很多，比如能降低血管的脆性、改善血管的通透性、降低血脂和膽固醇、用于防治老年高血壓和腦溢血的向天果、槐米中的蘆丁和陳皮中的陳皮苷等等。作為我國醫藥工業提取的主要原料之一的蘆丁，其單體中黃酮類配合物有抑制血小板聚集、降壓、降血脂等多種藥理作用。通過概述黃酮類化合物的理化性質、提取與分離及顯色反應等，期望獲得生物利用度、降低細胞毒性并且可以作為臨床藥物的新型黃酮類衍生物。

關鍵詞： 蘆丁 新型衍生物 黃酮類化合物 結構修飾

中圖分類號： R587文獻標識碼： A文章編號： 1679-3567（2024）04-0070-03

基金項目：2024年度河南省高等學校重點科研項目“基于蘆丁單體中黃酮的結構修飾及生物活性應用研究”（項目編號：24B150018）；鄭州市社科聯2023課題“‘雙碳背景下鄭州推進工業企業綠色轉型研究”（項目編號：ZSLX20230503）；河南應用技術職業學院2023年度校級課題“綠色技術創新驅動下有機污染物萃取裝置的關鍵技術開發及應用研究”（項目編號：2023-KJ-58）。

Application Research on the Structural Modification and Bioactivity of Flavonoids in Rutin Monomer

ZHAO Dandan CAI Zhuanghong ZENG Fanqiang HE Lixin

Henan Technical Institute， Zhengzhou， Henan Province， 450042 China

Abstract： Flavonoid compounds are widely found in plants in nature. There are many kinds of the compound with many medicinal properties， such as reducing the fragility of blood vessels， improving the permeability of blood vessels and reducing blood lipids and cholesterol， as well as the fructus swietenia macrophylla， rutin in locust rice and hesperidin in dried tangerine peel for preventing and treating hypertension and cerebral hemorrhage in the elderly. Rutin is one of the main raw materials extracted by the pharmaceutical industry in China， and flavonoid complexes in its monomer have a variety of pharmacological effects such as inhibiting platelet aggregation， reducing blood pressure and reducing blood lipid. This paper summarizes the physicochemical properties， extraction， separation and color reaction of flavonoid compounds， hoping to obtain new flavonoid derivatives that can improve bioavailability， reduce cytotoxicity and be used as clinical drugs.

Key Words： Rutin； New derivatives； Flavonoids； Structural modification

黃酮類化合物在各個植物中都廣泛存在，有文獻記載大約有20%的藥物中都含有黃酮類化合物[1]，由此可以看出黃酮類化合物資源之豐富，并且黃酮類化合物的種類也有很多，不同種類其性質也有所不同，除了其在鎮靜、抗突變、消炎、清熱解毒、降壓、抗菌等方面的作用外，黃酮類化合物在抗氧化、抗癌、抑制一些酶功能的表達等方面也具有顯著的效果[2-3]。同時由于黃酮類化合物能增加冠脈流量，所以其在防治實驗性心肌梗塞、急性心肌缺血、冠心病、心絞痛和高血壓等方面也有廣泛的應用。隨著對黃酮類化合物的不斷研究，其越來越多的作用被人們發現并應用，特別是在化妝品、醫藥、食品等領域，但是不少問題也隨之而來，如結構不同的黃酮類化合物，表現出的性質也不同，有些黃酮類化合物的溶解性又比較差，因此對黃酮類化合物的研究很有必要。通過對其結構和性質的研究，有望改進其性質，從而更好地研發更多符合人們需求的藥物[4]。

1 黃酮類化合物概述

黃酮類化合物泛指通過中央三碳原子，將兩個具有酚羥基的苯環相互連結而成的一系列化合物[5]。黃酮類化合物的作用也很多，如抗氧化、抗炎、抗致癌、調節關鍵細胞酶功能等等，這也使其被認為是各種營養保健品、藥物和化妝品中不可或缺的成分。黃酮類化合物未來發展涉及的領域也很廣，如黃酮類化合物的分離、表征以及分子對接和生物信息學知識等[6]。本文通過蘆丁單體提取黃酮，進而對蘆丁單體中黃酮的結構進行修飾以及生物活性進行研究。

2 蘆丁概述

蘆丁是一種天然的黃酮衍生物，又名蕓香苷、維生素P，其在蕎麥、槐米、水果（如葡萄、蘋果等）、蔬菜（如胡蘿卜等）和飲料（如茶、酒等）以及一些藥用植物中廣泛存在，其化學名稱為5，7，3′，4′-四羥基-3-蕓香糖黃酮[7]，其常為黃色或黃綠色粉末或極細針晶，提取方法有很多，如堿溶酸沉法、熱水提取法等。蘆丁單體中黃酮類配合物有降壓、降血脂、抑制血小板聚集等多種藥理作用，但是因為其水溶性差和生物利用度低，所以在臨床上的應用會受到一定限制。很多人通過對羥基進行修飾使其生成醚和酯等方式來提高其溶解度、生物利用性和生物活性。

3 黃酮類化合物的理化性質

3.1 黃酮類化合物的性狀

黃酮類化合物主要是結晶或粉末狀，由于受到發色團共軛系統、助色團和離子化的影響進而使其展現出不同的顏色，如由于發色團共軛系統的影響，交叉共軛系統完整的黃酮（醇）、查爾酮會顏色更深，而交叉共軛系統不完整的異黃酮顏色就比較淡，交叉共軛系統中斷二氫黃酮（醇）、黃烷醇等則顯示出無色；對于助色團只有黃酮（醇）7、4′位引入助色團才會顏色加深，其他則影響不大；離子化影響主要表現在顏色會隨pH不同而改變，像花色素（苷）。

3.2 黃酮類化合物的溶解性

黃酮類化合物一般難溶于水而易溶于有機溶劑。不同種類的黃酮類化合物其在水中溶解度也有差異，平面性強的分子和非平面性分子在水中溶解度會有所不同，像黃酮、黃酮醇等平面性強的分子會比二氫黃酮以及二氫黃酮醇等非平面性分子更難溶于水，這主要是平面性強的分子會因為其分子排列更緊密，進而使分子間作用力更大，從而更難溶于水。物質存在的方式也會對黃酮類化合物在水中溶解度有影響：如果羥基被甲基化后，其脂溶性就會增加，水溶性則會越低；反之如果羥基越多，其水溶性就會越大，脂溶性則會越低。

3.3 黃酮類化合物的酸堿性

黃酮類化合物大多都具有酚羥基，這也是其顯酸性的主要原因，根據其酚羥基中氫離子電離強度不同，其酸性強度也不同，而利用其酸性的不同來進行提取、分離及鑒定工作。黃酮類化合物呈現堿性主要是因為其化合物中γ-吡喃酮上的1位氧原子有未共用的電子對，可以吸收溶液中的氫離子，進而呈現堿性。

3.4 黃酮類化合物的顯色反應

3.4.1 還原反應

黃酮類化合物的還原反應有很多。其中最常用來鑒定黃酮類化合物的顏色反應是鹽酸-鎂粉（或鋅粉）反應，其顯色會隨著黃酮類化合物的種類不同而不同，如對于二氫黃酮、黃酮、黃酮醇、二氫黃酮醇和苷類化合物顯色多為橙紅到紫紅和少部分的藍色或綠色，且顏色會隨B環上的OCH3或-OH增多而加深，而異黃酮類基本不顯色等等。鈉汞齊還原反應中不同的黃酮類化合物其產物顏色也不同，如黃酮、異黃酮等會顯紅色，黃酮醇類會顯黃色到淡紅色等[8]。

3.4.2 絡合反應

絡合反應主要包括AlCl3、鋯鹽-杞櫞酸和FeCl3這三種反應。AlCI3反應可用于定量或定性分析，在紫外燈下多數黃酮類化合物會顯黃色熒光但7，4′-二羥基和4′-羥基黃酮醇會顯天藍色熒光，這常被用來鑒別7，4′-二羥基和4′-羥基黃酮醇。鋯鹽-杞櫞酸反應常用來鑒別黃酮類化合物中是否有3-OH，在加入鋯鹽生成黃色絡合物后再加入杞櫞酸，如果黃色不褪去就有3-OH，反之則無[9]。FeCl3反應則是用來判斷黃酮類化合物是否含有酚羥基，而且會根據酚羥基數目位置不同呈現紫、綠、藍等顏色。

3.4.3 堿性試劑顯色反應

在堿液中不同種類的黃酮化合物會顯示出不同的顏色，黃酮類在氫氧化鈉水溶液中會產生黃到橙色。二氫黃酮類會在堿性條件下開環，所以二氫黃酮在冷堿液中會呈現黃色到橙色，熱堿液中則呈深紅或紫紅色。查耳酮、橙酮在堿液中會顯紅或紫紅色。黃酮醇類由于通空氣3-OH被氧化，所以會在堿液中會先呈黃色后轉為棕色。

4 黃酮類化合物的提取與分離

4.1 黃酮類化合物的提取

4.1.1 乙醇或甲醇提取法

在乙醇或甲醇提取法中，不同濃度的乙醇或甲醇提取的物質也不同。如對于游離黃酮一般用高濃度的醇（如90%～95%）提取，而對于黃酮苷類一般用60%左右濃度的醇提取[10]。

4.1.2 熱水提取法

熱水提取法是利用所提取物質溶于熱水后，遇乙醇等溶劑能沉淀，進而得到所需物質的方法。對于黃酮類化合物其一般僅限于提取黃酮苷類，所以當提取的原料中含有較高的黃酮苷類物質時可以采用這種方法。這種方法需要考慮的因素有很多，如加入的水量以及其溫度、時間等。但這種方法的工藝具有成本低、基本不會對環境造成污染的優勢，比較適合大規模工業化生產，但是其提取出的產品雜質較多。

4.1.3 超臨界萃取技術

作為近10年才發展起來的一種新型技術超臨界流體萃取法，其工作原理主要是在低溫、高壓等條件下利用超臨界流體的特性得到所需的組分，然后通過改變其溫度、壓力等條件使所需成分和萃取劑分離，進而得到產品的方法[11]。超臨界萃取由于其效率高、沒有有機溶劑殘留、溶劑不易造成污染等特征，成為了一種較廣泛使用的藥物提取、分離手段。

4.1.4 堿提酸沉法

黃酮類化合物本身顯弱酸性，這也是堿提酸沉法的前提，堿提酸沉法是將酚羥基黃酮經過堿性水或堿性稀醇（如50%的乙醇）浸出后酸化沉淀析出，或利用有機溶劑萃取。常用的堿性水溶液為飽和石灰水、5%碳酸鈉或稀氫氧化鈉溶液等。

4.2 黃酮類化合物的分離

由于黃酮類化合物的種類多種多樣，每個種類的性質也會有所不同，所以其分離的原料也會有所差異，例如：根據其極性的不同，利用其分配原理或者吸附能力的差異來分離；或者根據其酸性強弱，利用pH梯度來進行沉淀分離；亦或者根據其某些特殊的結構，利用其不同的金屬鹽絡合能力來分離等等[12]。

5 結語

目前，雖然發現了黃酮類化合物的多種作用，但是對其的研究仍然有不足之處。黃酮類化合物現在被發現的種類多達8 000多種，而且隨著對其的深入研究，越來越多的黃酮類化合物將被發現，對于如何將這些化合物分類繼而進一步應用于生產中也是任重道遠的任務。雖然對其完全了解還有很長一段路程，但是由于其本身具有的抗氧化、抗炎以及抗腫瘤等生理功效，還是使黃酮類化合物成為科研工作者在食品、保健品以及藥品等領域的研究熱點，應用前景依然十分廣泛。

參考文獻

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