黃酮類化合物天然藥物化學

黃酮類化合物天然藥物化學第1頁/共27頁黃酮類化合物Flavonoids第五章天然藥物化學NatureMedicinalchemistry

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黃酮類化合物是一類低分子天然植物成分,廣泛存在于蔬菜、水果和藥用植物中,毒副作用小,是目前人們比較關(guān)注的一類化合物。這一類化合物有共同的母核C6－C3－C6

。有很多藥用植物的主要活性成分都是黃酮類,包括黃酮,異黃酮,黃酮醇等。最初,黃酮類的粗制品僅在染料方面應(yīng)用,在上世紀20年代,國外把槲皮素,蘆丁用于臨床后,才開始引起人們的關(guān)注?，F(xiàn)已有數(shù)百種不同類型的黃酮類化合物在植物中發(fā)現(xiàn).第4頁/共27頁一概述1定義是指兩個具有酚羥基的苯環(huán)（A、B環(huán)）通過中央三碳原子相互連接而成的一系列化合物第5頁/共27頁2分布分布廣泛、多存在于高等植物中以及羊齒類植物中，苔類植物中為數(shù)不多，藻類、微生物、細菌中未發(fā)現(xiàn)有其存在。即有游離的，又有結(jié)合型存在。天然黃酮化合物中以黃酮醇類最為多見。3分類根據(jù)三碳鏈的氧化程度以及其連接方式可將其分為黃酮類、黃酮醇、二氫黃酮類、二氫黃酮醇類、異黃酮、二氫異黃酮、查耳酮等14類，另外還有少數(shù)黃酮類的分類較復(fù)雜，應(yīng)根據(jù)具體情況進行分類。苷類中的糖的種類繁多，連接方式復(fù)雜。第6頁/共27頁4生物活性黃酮類化合物廣泛存在自然植物中,有多種生物學活性,近年來國內(nèi)外學者對其頗為重視,從中藥和多種植物中分離得到了多種黃酮類化合物。下面就黃酮類化合物藥理作用研究情況作一概述。1抗腦缺血作用1.1槲皮素(quercetin,Qu)和蕓香苷(rutoside,Ru)Qu和Ru是植物中廣泛分布的2種黃酮類化合物,Ru是Qu的衍生物。Qu能延長腎上腺素對氣管的擴張作用,臨床上曾用來治療支氣管炎。第7頁/共27頁1.2金絲桃苷(Hyp)Hyp也系Qu的衍生物,其有較強局部鎮(zhèn)痛作用,其作用機制與鈣拮抗有關(guān),目前肯定了缺血性腦損傷與細胞內(nèi)鈣超負荷有關(guān)Hyp對缺血性腦損傷有很好的保護作用,其作用與抑制缺血致腦細胞凋亡、鈣拮抗、抗自由基和抑制NO生成有關(guān),其關(guān)鍵環(huán)節(jié)是阻斷腦缺血后腦細胞Ca2+內(nèi)流。1.3

葛根總黃酮(TFP)及葛根素(Pue)

Pue是TFP的主要單體成分之一,TFP及Pue可增加大腦血流量,顯著降低貓腦血管阻力,對金黃地鼠局部腦微血管血流及微循環(huán)障礙有明顯改善作用。提示TFP對腦缺血損傷有一定保護作用。

第8頁/共27頁1.4燈盞花素(erigeronbreviscapus,EB)EB系從云南燈盞花全草中分離的一種黃酮類化合物,又名野黃芩苷元。研究表明EB能顯著增加大鼠大腦中動脈梗塞區(qū)腦組織的局部血流量,降低腦梗塞面積,并對缺血再灌腦組織內(nèi)的水過氧化物酶活性有明顯抑制作用,即抑制缺血腦組織內(nèi)中性粒細胞的粘附浸潤。1.5

銀杏葉總黃酮(totalflavonidofginkgo,TFG)

TFG有抗心腦缺血作用第9頁/共27頁2抗心肌缺血藥2、1金絲桃苷(Hyp)Hyp10mg·kg-1iv可抑制缺血與再灌所致的家兔左室內(nèi)壓及變化速率、心電圖、血漿肌酸磷酸激酶、乳酸脫氫酶和心肌Ca2+,Mg2+,Na+

含量的變化,Hyp10,100μmol·L-1可降低缺血再灌所致離體大鼠心肌MDA含量的增高。Hyp100mg·kg-1可明顯抑制阿霉素所致小鼠心肌MDA的升高。鈣絡(luò)合劑EGTA和鈣內(nèi)流增強劑A23187可分別增強和拮抗Hyp的作用,100,200μmol·L-1Hyp可顯著減少再灌注離體大鼠心臟MDA的產(chǎn)生,提示Hyp對缺血再灌心肌的保護作用可能與抗自由基及鈣拮抗有關(guān)。第10頁/共27頁2.2水飛薊賓(silygin,Sil)

Sil是從水飛薊中提取的黃酮類化合物,1、3×10-3mol·L-1Sil可增加新生鼠心肌細胞對缺氧、缺糖的心肌細胞損傷的促進作用,在麻醉大鼠拮扎冠狀動脈致急性心肌梗塞及再灌損傷模型和自發(fā)性高血壓大鼠模型上均能顯著縮小心肌梗死范圍和降低心率失常的發(fā)生,提示Sil對心肌缺血損傷有保護作用。

2.3木犀草素(luteolin,Lut)

Lut系白毛夏枯草中提取的黃酮化合物,有鎮(zhèn)咳、祛痰、降壓等作用。有研究表明10mg·kg-1Lutiv可顯著增加冠狀動脈的血流量并降低冠狀動脈血管阻力,并能對抗垂體后葉素引起冠脈血流量下降,結(jié)果提示,Lut對心肌缺血損傷可能有保護作用。第11頁/共27頁2.4沙棘總黃酮(TFH)TFH系從沙棘的果實中提取的黃酮類化合物,TFH對急性心肌缺血損傷有一定保護作用，其作用可能與抗自由基有關(guān)。2.5其它銀杏葉總黃酮、葛根素、黃豆苷元等能顯著降低心腦血管阻力和心肌耗氧量及乳酸的生成,對心肌缺氧損傷有明顯保護作用。三七可使冠脈血流量增加,提高心肌營養(yǎng)性血流量,降低心肌耗氧量,改善冠心病患者供血、供氧,恢復(fù)心肌耗氧和供氧之間的平衡,其有效成分為黃酮苷,從三七中提取的黃酮苷能顯著擴張冠狀動脈。第12頁/共27頁3抗心律失常作用

沙棘總黃酮50,100mg·L-1可顯著延長離體大鼠缺氧性心律失常出現(xiàn)時間,提高室顫閾值,延緩房室傳導,減慢心率,減弱心肌收縮力和對抗由缺氧引起心率減慢及心肌收縮力減弱的作用。50mg·L-1TFH可輕度延長離體豚鼠右房功能不應(yīng)期,明顯對抗烏頭堿誘發(fā)豚鼠右房節(jié)律失常作用,表明TFH有一定抗心律失常作用。另有研究表明苦參總黃酮也有抗心律失常作用,其作用性質(zhì)也類似于奎尼丁。其它一些黃酮化合物也有類似的抗心律失常作用,如甘草黃酮(主要為甘草素和異甘草素)能對抗烏頭堿誘發(fā)的心律失常。第13頁/共27頁4抗自由基作用

大多數(shù)黃酮類化合物都有較強的抗自由基作用,蕓香苷(Ru)、槲皮素(Qu)及異槲皮苷200，250μmol·L-1清除超氧陰離子(O-2)和羥自由基(·OH)作用強于標準的自由基清除劑VitE;金絲桃苷可抑制心腦缺血及紅細胞自氧化過程中的MDA產(chǎn)生,顯著提高大鼠血漿、腦組織中SOD和GSH2Px等抗氧化酶的活性,通過ESR技術(shù)證明Hyp可直接抑制腦缺血過程中氧自由基(OFR)的形成,TFA能顯著抑制·OH對DNA的損傷作用,燈盞花素在1mg·L-1時能抑制H2O2

所致的溶血,在1～10mg·L-1間呈量效關(guān)系;其它一些黃酮化合物如甘草黃酮、沙刺總黃酮、艾納香二氫黃酮等均有清除自由基或抗脂質(zhì)過氧化作用。第14頁/共27頁5鎮(zhèn)痛作用金絲桃苷、蕓香苷及槲皮素等有良好的鎮(zhèn)痛作用,其作用機制與Ca2+拮抗有關(guān),尤其是Hyp不僅在多種全身鎮(zhèn)痛模型上有作用,而且在兔隱神經(jīng)放電、兔耳K+皮下滲透等局部致痛模型上更有良好的局部鎮(zhèn)痛作用,其作用機制與嗎啡和阿司匹林皆不同,系一新型的鎮(zhèn)痛藥。銀杏葉總黃酮(TFG)也有良好的鎮(zhèn)痛作用,皮下注射TFG20,80mg·kg-1可顯著減少小鼠扭體數(shù)和延長小鼠熱板舔足潛伏期,側(cè)腦室注射TFG也有明顯的延長小鼠舔足潛伏期的作用,結(jié)果提示TFG有明顯的鎮(zhèn)痛作用,其作用可能有中樞機制的參與。第15頁/共27頁6肝保護作用水飛薊賓的保肝作用已被藥理實驗證明,研究表明Sil的保肝作用與抑制腫瘤壞死因子(TNF)有關(guān),有資料表明Sil可顯著抑制肝勻漿中MDA的產(chǎn)生。臨床資料表明Sil對中毒性肝損害、急慢性肝炎、肝硬化等也有良好的治療作用。目前含有Sil的水飛薊黃酮類化合物———水飛薊素已廣泛用于急性肝炎、肝硬化的治療;艾納香總黃酮(CBS)對四氯化碳CCl4)、撲熱息痛、硫化乙酰胺所致大鼠肝損傷有顯著的保護作用,對CCl4、多種自由基致原代培養(yǎng)肝細胞損傷也有顯著的保護作用,有研究表明CBS的保護作用可能與其自由基清除有關(guān);甘草類黃酮(flavonoidsofGlycyrrhiza,Fg)ig給藥可明顯抑制小鼠肝臟MDA增高和還原性谷胱甘肽的耗竭,其作用呈一定的量效關(guān)系,電鏡檢查表明Fg可保護乙醇所致肝細胞超微結(jié)構(gòu)的損傷;其它一些黃酮化合物如淫羊藿黃酮、黃芪素、黃芪苷能抑制肝組織脂質(zhì)過氧化、提高小鼠肝臟SOD活性,減少肝組織脂褐素形成,提示對肝臟有保護作用;田基黃總黃酮也有降酶、改善肝功能的作用;黃芩苷對阿霉素引起的肝脂質(zhì)過氧化有保護作用。第16頁/共27頁7對消化性潰瘍的保護作用研究表明金絲桃苷對大鼠急性胃粘膜損傷有明顯的保護作用,并認為其保護作用與Ca2+拮抗有關(guān),研究表明Hyp在20～80mg·kg-1呈劑量依賴性抑制小鼠胃粘膜損傷作用,并發(fā)現(xiàn)其作用與抗氧化和促進NO合成有關(guān)。作用機制也是與抗氧化和促進NO合成有關(guān)。此外,研究發(fā)現(xiàn)銀杏葉總黃酮在多種消化潰瘍模型上對胃潰瘍損傷有顯著的保護作用。第17頁/共27頁8抗病毒、抗腫瘤作用近年來有關(guān)黃酮類化合物抗病毒、抗腫瘤作用研究報道較多。發(fā)現(xiàn)黃酮類化合物2Flavopiridol可使人乳腺癌細胞停滯于G1期,其機制為抑制周期依賴激酶(CDK2和CDK4)。發(fā)現(xiàn)從綠茶葉中提取的黃酮類化合物茶多酚可引起人鼻咽癌細胞株CNE2細胞DNA損傷并誘導細胞凋亡。亦有研究表明槲皮素(Qu)能通過抑制促進腫瘤細胞生長的蛋白質(zhì)活性而抑制腫瘤的生長。另有研究表明Qu與高溫聯(lián)合應(yīng)用可顯著抑制白血病細胞的生長,誘導腫瘤細胞的凋亡。其機理可能與影響蛋白激酶C,cAMP信息傳遞有關(guān)。黃芩苷元通過抑制DNA拓撲異構(gòu)酶的活性而抑制肝癌細胞的增殖反應(yīng),誘導KIM21細胞發(fā)生凋亡。金絲桃、黃菊葵、映山紅中的Hyp能抑制腦腫瘤細胞中葡萄糖氧化利用,黃芩素可通過抑制腦腫瘤黃嘌呤氧化酶而抑制腦瘤的生長。第18頁/共27頁金雀異黃素可抑制動物腫瘤生長,對人體皮膚癌、乳腺癌生長也有抑制,其機制可能與提高機體免疫能力、抗氧化和抑制血管增生有關(guān),美國已將金雀異黃素作為抗癌治療藥物列入臨床研究發(fā)展計劃。大豆異黃酮也有抗腫瘤作用的研究報道。從菊花、樟芽菜中分別分離得到的黃酮單體化合物對HIV病毒有較大的抑制作用,大豆素、染料木苷,雞豆黃素A的對HIV病毒也有一定的抑制作用。此外,還有大量研究表明黃酮類化合物有降壓、降血脂、抑制血小板聚集等多種藥理作用,說明黃酮類化合物確有多種生物學活性,并且該類化合物種類繁多,在植物中廣泛存在,毒性較低,應(yīng)是今后新藥開發(fā)研究中一個值得重視的資源,有很大的開發(fā)利用前景。第19頁/共27頁二理化性質(zhì)1性狀多為結(jié)晶性固體，少為無定型粉末；顏色與結(jié)構(gòu)有關(guān)；光學活性可用于區(qū)別不同類型的化合物。2溶解性結(jié)構(gòu)不同，差異較大3酸堿性酸性：7，4，－2OH＞7或4，－OH＞一般酚－OH＞5－OH堿性：烊鹽鑒別4顯色反應(yīng)⑴還原試驗第20頁/共27頁A鹽酸－鎂粉（鋅粉）R.多數(shù)黃酮、黃酮醇、二氫黃酮、二氫黃酮醇類顯橙紅－紫紅色，少數(shù)顯紫－藍色；查耳酮、橙酮、兒茶素陰性。B四氫硼鈉（鉀)R.二氫黃酮專屬性反應(yīng)⑵金屬鹽類試劑的絡(luò)合反應(yīng)鋁鹽鉛鹽鋯鹽鎂鹽氯化鍶⑶硼酸顯色反應(yīng)第21頁/共27頁⑷堿性試劑反應(yīng)三提取分離1提取⑴溶劑提取法⑵堿提酸沉法⑶炭粉吸附法2分離⑴柱色譜法（硅膠、聚酰胺、葡聚糖凝膠）⑵梯度pH法⑶根據(jù)分子中某些特定官能團進行分離第22頁/共27頁四結(jié)構(gòu)鑒定1色譜法在黃酮類化合物中的應(yīng)用⑴紙色譜雙向分離鑒定⑵硅膠薄層色譜分離鑒定⑶聚酰胺薄層色譜分離鑒定2紫外及可見光譜的應(yīng)用⑴甲醇溶液中的光譜特征⑵加入診斷試劑后引起的位移及其意義31H-NMR的應(yīng)用⑴A環(huán)質(zhì)子⑵B環(huán)質(zhì)子⑶C環(huán)質(zhì)子⑷6，8－CH3質(zhì)子⑸乙酰氧基第23頁/共27頁413C-NMR的應(yīng)用⑴骨架類型的判斷⑵取代圖式的確定方法⑶O－糖苷中糖的連接位置⑷分子內(nèi)苷鍵及糖的連接位置5MS的應(yīng)用⑴EI-MS⑵FD-MS6結(jié)構(gòu)鑒定中應(yīng)注意的問題⑴Wessely-Moser沖重排⑵6，8位取代確定⑶B環(huán)的取代基圖式⑷立體化學第24頁/共27頁五應(yīng)用實例1從中藥柴胡中分離得的山奈苷經(jīng)酸水解后用PPC檢出有鼠李糖，該苷及其苷元的UV光譜數(shù)據(jù)如下山奈苷山奈苷元MeOH265345267367NaOMe265388276422AlCl3275399270424AlCl3/HC