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斑蝥类化合物及其衍生物的基本概况和研究进展_杜洪飞

斑蝥类化合物及其衍生物的基本概况和研究进展_杜洪飞
斑蝥类化合物及其衍生物的基本概况和研究进展_杜洪飞

收稿日期:2014-04-01修回日期:2014-04-19*重庆市科委科技平台与基地建设

(科研院所创新能力建设)项目(cstc2012pt-kyys10004):中药新产品开发研究能力提升建设,负责人:唐安明;重庆市科委科技平台与基地建设(科研院所创新能力建设)项目(cstc2012pt-kyys10001):重庆市GLP 中心能力提升建设,负责人:杨大坚。**

通讯作者:刘晓玲,博士,主要研究方向:中药产品的二次开发研究。

斑蝥类化合物及其衍生物的基本概况和研究进展*

杜洪飞,曾瑶波,张

毅,刘晓玲**

(重庆市中药研究院重庆

重庆

400065)

摘要:本文概述了三大经典代表斑蝥类化合物的来源和物化性质,综述了其合成策略和基本合成

路线。随后着重综述了斑蝥素和去甲斑蝥素及其衍生物的基本概况,及其近年来在抗肿瘤方面的研究进展,特别是其与抗癌机理密切相关的特异性结合酶,丝/苏氨酸蛋白磷酸酯酶(PP )中PP1、PP2A 和PP2B 的抑制活性和选择性的构效关系。总结了斑蝥类新型生物活性小分子的设计和发展方向。

关键词:斑蝥素去甲斑蝥素Diels-Alder 反应磷酸酯酶抑制活性结构修饰

doi:10.11842/wst.2014.04.034

中图分类号:R285.5

文献标识码:A

1代表性斑蝥类化合物的结构和来源

依据化学结构的特性,把含有7-氧杂双环

[2.2.1]庚烷-2,3-二甲酸酐母核结构的化合物称为斑蝥类化合物。其中斑蝥素(Cantharidin ,CTD )、去甲斑蝥素(Norcantharidin ,NCTD )和单甲斑蝥素(Palasonin ,PLN )为斑蝥类化合物的经典代表(图1)。1810年,法国化学家Pierre Jean Robiquet 从昆虫斑蝥Lyttavesicatoria or Spanish fly 中首次分离得到斑蝥素。1914年,Gadamer [1]证实了斑蝥素的结构和性质。斑蝥素是广泛存在于1500多种斑蝥体内的一种天然防御性毒素,常温下为无色无味固体。分子式为C 10H 12O 4,熔点为218℃。化学名:外型,(2S ,3R )-2,3-二甲基-7-氧杂双环[2.2.1]庚烷-2,3-二甲酸酐。单甲斑蝥素

[2~4]

分子式为C 9H 10O 4。化学名:(2S )或(2R )-2-甲基-7-氧杂双环[2.2.1]庚烷-2,3-二甲酸酐,也是一种自然界存在的斑蝥类化合物,其中(S )-(-)-单甲斑蝥素来源于喜马拉雅山

的豆科植物紫矿树Butea frondosa (syn.Butea

monosperma ),主要用于驱虫;而(R )-(+)-单甲斑蝥素来源于两种南非斑蝥(Hycleus-oculatus and H.

tinctus )干燥的昆虫体的提取物。

去甲斑蝥素[5]相对斑蝥素而言,结构简化,少了2,3位的甲基。分子式为C 8H 8O 4,化学名:7-氧杂双环[2.2.1]庚烷-2,3-二甲酸酐,是一种人工合成的斑蝥类化合物。2斑蝥类化合物及其衍生物的研究概况2.1

斑蝥类化合物的合成设计

斑蝥类化合物基本结构为7-氧杂双环[2.2.1]-庚烷-2,3-二羧酸酐,一般通过呋喃环与马来酸酐

的狄尔斯-阿尔德(Diels-Alder )环合反应获得氧环为外型的7-氧杂-2-降冰片烯立体结构,然后进一步催化氢化还原烯键得到。其衍生物则通过反应原料或者产物基本结构上的进一步修饰来合成。合成衍生物的主要目的是改造其特性,比如增加溶解度和生物利用度,增强生物活性和减低毒性等。三个斑蝥类化合物代表的合成设计为通过Diels-Alder 反应,即环合加成呋喃与二甲基、单甲基或者无取代的马来酸酐,然后10%钯碳催化氢化(H 2,10%Pd/C ,THF )还原化合物的双键而得到(图2)。

Diels-Alder 环合反应是一个可逆反应,双烯体和亲双烯体的结构特性决定了反应的方向(正反应

或逆反应),而中间产物7-氧杂-2-降冰片烯的热稳定性是关键。斑蝥素和单甲斑蝥素的合成是原料呋喃与双甲基马来酸酐和柠康酸酐环合反应后,直接在钯碳的催化下氢化得到的。而在斑蝥素和单甲斑蝥素的环合反应中呋喃是一个差的双烯体原料,常规的环合反应条件(乙醚、氯仿、苯和甲苯作为溶剂,常温或回流)都得不到预计的产物,所以常规的环合条件不能合成斑蝥素和单甲斑蝥素,有文献报导不同路线设计和反应条件的尝试和探索研究。

最早在1950年代,美国科学家Stork G 等[6]和Schenk G O 等[7]报导了基于线性合成策略的路线,选用不同的双烯体和亲双烯体进行Diels-Alder 环合反应。Stork 以呋喃和1,4-二羧酸二甲酯-2-丁炔为原料,经过11步反应得到斑蝥素。而Schenk 以1,4-丁二烯和二甲基马来酸酐为原料环合得到六元环骨架,然后再经过6步反应,在六元环上成功引入氧桥,合成斑蝥素。虽然两者的反应步骤有长

有短,但是其中有的步骤反应条件太过苛刻,实际操作困难,不适于大规模生产。

1976年,美国科学家Dauben W G 等[8]在Deils-Alder 环合反应中引入超高压技术,使得斑蝥素和单甲斑蝥素的合成工艺变得简单可行。斑蝥素的合成[9]两步即可实现(图3),首先以呋喃和硫原子修饰过的二甲基马来酸酐为原料,在15Kbar 的压力下经过Diels-Alder 反应得到斑蝥素母核7-氧杂-2-降冰片烯,外型化合物经Raney Ni 加氢还原,消除硫原子,同步还原双键,分离纯化后得到斑蝥素。这两步反应的条件温和,操作简单,斑蝥素的合成在步骤大大减少情况下,产率达到63%,产量上也可以规模化扩大。唯一的不足是7-氧杂-2-降冰片烯的外型(exo )/内型(endo )的比例为85/15,需要经过分离才能得到单一构型的化合物。再者,(±)单甲斑蝥素[10]也已经通过此技术比较大规模的合成获得,单一构型的产物则通过与(S )-(-)-α-甲基苯胺反应,生成酰亚胺后分离得到。

去甲斑蝥素的合成相对于斑蝥素容易很多,

图2斑蝥素、去甲斑蝥素和单甲斑蝥素合成的狄尔斯-阿尔德反应和催化氢化反应

图1斑蝥素、去甲斑蝥素和(±)-单甲斑蝥素化学结构

1929年由Diels 和Alder 设计完成[5],而且反应条件改进后在无水乙醚和温和的温度条件下,反应的

产率可达97%[11](图4)

。2.2斑蝥素及其衍生物的研究与发展现状

斑蝥素是斑蝥体内的一种防御性的剧毒天然

产物[12,13]

,具有重要的药用价值和其他多种用途,如除草、抑菌和杀虫。医药上有消肿破瘀、解毒、消炎、抗癌、通经、杀虫等功效,主治症瘕、恶疮、闭经、疥

癣、原发性肝癌、贲门癌、食道癌、消化道肿瘤等症。

特别对肝癌而言,斑蝥素不仅对腹水肝癌和原发性肝癌有一定的抑制作用,而且有升高白细胞、不抑制免疫系统等优点,但是斑蝥素对泌尿系统有较大副作用。斑蝥素的安全使用范围非常窄,0.14mg 能诱发皮肤起泡,10mg 可产生严重中毒或致死,临床使用起来必须非常小心,直接口服使用的风险大。

自20世纪80年代以来国内外针对斑蝥类化合物的生理和生化研究非常多,但是具体的作用机理

并不是很清楚。直到1992年,Li Y M 等[14]的研究表明斑蝥素和其酸酐环衍生物与蛋白磷酸酯酶2a (PP2A )有很强的结合,PP2A 被定义为斑蝥素的特异结合蛋白。PP2A 是一种丝/苏氨酸蛋白磷酸酯酶(PP ),包括PP1、PP2A 和PP2B 等[15],而且PP1与PP2A 的相似度很高,一般认为斑蝥素是PP1和PP2A 的小分子抑制剂,且其选择性PP2A/PP1=10,对PP2B 作用弱[16]。尽管斑蝥素衍生物被认为是PP2A 选择性抑制剂研究发展的主要方向,但其却受到斑蝥素原料来源斑蝥的资源紧缺的影响和全合成条件的限制,实际研究中基于斑蝥素衍生物的研究和发展受到很大的限制,研究不充分,产品种类少。

后续研究还发现斑蝥虫体内除游离斑蝥素之

图4

去甲斑蝥素的合成路线

图3斑蝥素超高压合成路线

外,还存在大量的结合斑蝥素和其他斑蝥素衍生物。其中结合斑蝥素[17,18]主要有斑蝥酸钙、斑蝥酸镁等,并且有实验结果证明斑蝥体内抑制肿瘤细胞生长的关键物质是结合斑蝥素而非游离斑蝥素[19]。目前临床上已经开发了斑蝥酸钠(Sodium Cantharidi-nate,CTD-Na)作为抗肿瘤的药物,与其他抗癌产品协同使用[20]。另据报道,斑蝥的有效成份除斑蝥素外,尚有一种结构未知的羟基斑蝥素[21],即羟基斑蝥胺(Hy-droxyCantharidin,HCT)也是一种开发的抗癌药物。Nakatani T等[22,23]从大斑斑蝥MylabrisPhalerata PALL.分离到多种低溶度的酰亚胺类斑蝥素衍生物,包括甲基斑蝥胺,1-羟甲基斑蝥胺,3种甲基斑蝥胺的二聚体(分别连接一个3或4或5亚基团)和3种斑蝥素酸酐上的氧原子被碱性氨基酸(L-赖氨酸,L-鸟氨酸,L-精氨酸)取代的衍生物。甲基斑蝥胺(N-Methylcantharidinimide,NMC)作为斑蝥酰亚胺类代表化合物是研究发展中早期开发的减毒持效的抗癌新药产品[24],属于重庆市中药研究院在20世纪80年代研发的新药产品之一,目前临床上主要使用其片剂。同类研究中,Hill T A等[25]的研究最为出色,把强碱吗啉引入斑蝥素结构中产生比斑蝥素更强的抗癌活性。又例如碱性杂环分子与CTD的缩合

产物以及通过二硫键连接的二聚体都是不错的探索研究[26]。未来希望通过CTD与目标功能化的伯胺分子反应得到新的斑蝥酰亚胺衍生物和其开环衍生物,开辟斑蝥类抗癌化合物的新方向。研究表明:斑蝥素及其衍生物中以斑蝥素的毒性最大,斑蝥酸钠次之,而羟基斑蝥胺和甲基斑蝥胺的毒性很小(见图5)。

2.3去甲斑蝥素及其衍生物的研究与发展现状

去甲斑蝥素为斑蝥素2,3位甲基被氢取代后的斑蝥类产物,它保持了一定的抗肿瘤活性[27]和独特的升高白细胞功能[28],可以拮抗环磷酰胺所致的白细胞下降,其升高白细胞机理是通过刺激骨髓细胞DNA合成,促进白细胞从骨髓释放到循环系统。在抗癌的同时可以升高白血球,这在抗癌药物中是不多见的。而且相对斑蝥素而言,去甲斑蝥素的毒性也大大降低,对泌尿系统刺激副作用基本消除。去甲斑蝥素的丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酯酶活性为IC50,PP1=(10.3±1.37)μM,IC50,PP2A=(2.69±0.15)μM和斑蝥素的酶活性为IC50,PP1=(7.7±0.78)μM,IC50,PP2A=(0.99±0.12)μM。从以上数据可以看出,去甲斑蝥素和斑蝥素对PP1都有类似的中等抑制活性,但对PP2A的抑制活性去甲斑蝥素比斑蝥素弱,PP2A/PP1的选择性去甲

图5斑蝥素及其主要衍生物结构

斑蝥素也不及斑蝥素[29]。对去甲斑蝥素衍生物的研究中发现,在牺牲PP2A的抑制活性情况下,着重体现PP1的抑制活性而产生有选择性的PP1抑制剂。目前认为去甲斑蝥素的抗肿瘤作用机制大致归纳为以下3个方面[30]:①抑制癌细胞DNA及蛋白质合成;②影响癌细胞线粒体的呼吸抑制素和溶酶体酶、环苷酸磷酸二酯酶等;③主要是诱导细胞凋亡,但是抑制PP活性和选择性PP2A/PP1都比斑蝥素相对差一些。目前市场上已有去甲斑蝥素片和去甲斑蝥酸钠注射剂等产品。

由于合成相对简单容易,去甲斑蝥素衍生物的研究成为了近年来斑蝥类化合物衍生物研究热点[31,32]。研究针对去甲斑蝥素结构改造的位点较斑蝥素多,衍生物的设计和合成种类相对也多。一般把结构改造的位点总结为两大类:一类以7-氧杂双环[2.2.1]庚烷为核心,包括1,4位衍生物、2,3位衍生物、5,6位衍生物和7位衍生物;另一类以酸酐环为核心,包括酸酐环上羰基的修饰、酰亚胺替代酸酐环类和酸酐环开环两方向,如去甲斑蝥素、去甲基斑蝥酸酯、去甲基斑蝥酰亚胺和金属配合物等。

曾文南等[31]和Carlos E等[32]对斑蝥类化合物及其衍生物的设计合成和生物活性进行了大量研究,其结构与丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酯酶(PP1,PP2A,PP2B)的抑制活性和选择性之间相关性基本归纳为以下5点,研究中发现的酶选择性最好的衍生物结构一并列举如下(图6)。

①建立丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酯酶选择性中心概念和相互作用模型[33]。酸酐环或者开环后二羧酸根是必须的活性结构中心,开环后单酯、双酯、单酰胺和酰胺衍生物的活性都降低。②7-氧桥键对产生强PP1和PP2A抑制活性是必不可少的,可能是氧原子与PP1和PP2A形成氢键的缘故;但有一个特例,7-硫桥和酰亚胺结构[34]对PP2A活性很差,但中等PP1抑制活性是发展PP1抑制选择性衍生物的希望之一。③1-C或4-C上引入单一取代基,PP 活性减低;1-C和4-C上都引入取代基,PP活性消失。1-C上引入具有绝对构型的手性基团[33],PP2B 抑制活性增强,而且1S-构型的PP2B选择性最高,只对PP2B有活性,对PP1和PP2A没有活性。④2-C和3-C上甲基取代[25]产生强PP1和PP2A抑制活性和高PP2A选择性(PP2A/PP1),对PP2B没有活性。⑤5,6-C之间可以是饱和或未饱和键,5-C或

图6斑蝥类磷酸酯酶抑制剂活性中心及其代表性选择性抑制剂结构

6-C上引入疏水取代基团,有利于PP2B的抑制活性,对PP1和PP2A的活性则没有影响。

3结束语

斑蝥类化合物及其衍生物的大量研究表明,斑蝥素结构中2,3位甲基对PPs的抑制活性特别是选择性的影响非常大;且虽然近年来去甲斑蝥素类化合物的研究很多,却没有生物活性很突出的衍生物出现;因此基于斑蝥素的衍生物研究将是斑蝥类化合物研究的发展方向,其中酶抑制活性的特异性和选择性将是研究的重点。为了充分开展基于斑蝥素物研究,更加有效地设计和开发新斑蝥类化合物,必须充分发挥Diels-Alder环合反应的潜能,注重高压条件下环合反应在斑蝥素合成中的实际运用,实现斑蝥素全合成的大规模生产,彻底解决斑蝥原料紧缺的问题。同时,把发现酶特异性抑制剂作为重点目标,同步加强斑蝥素类化合物的制剂研究,通过增加溶解度,增加给药方式和途径,提高生物利用度。

参考文献

1Gadamer V J.Die Konstitution des kantharidins.Arch Pharm,1914, 252(6-8)∶609~632.

2Raj R K,Kurup P A.Isolation and characterization of palasonin, an anthelmintic principle of seeds of Butea frondosa.Indian J Chem,1967,5(2)∶86~87.

3Fietz O,Dettner K,Gorls H,et al.(R)-(+)-palasonin,a cantharidin-related plant toxin,also occurs in insect hemolymph and tissues.J Chem Ecol,2002,28(7)∶1315~1327.

4Mebs D,Pogoda W,Schneider M,et al.Cantharidin and deme-thylcantharidin(Palasonin)content of blister beetles(Coleoptera: Meloidae)from Southern Africa.Toxicon,2009,53(4)∶466~468.

5Diels O,Alder K.Synthesis in the hydroaromatic series.II.Cantharidin.

Chem Ber,1929,62(3)∶554~562.

6Stork G,van Tamelen E E,Friedman L J,et al.Cantharidin.A stereospecific total synthesis.J Am Chem Soc,1951,73(9)∶4501~ 4501.

7Schenck G O,Wirtz R.EineweitereSynthese des Cantharidins.

Naturwissenschaften,1953,40(22)∶581~581.

8Dauben W G,Krabbenhoft H https://www.docsj.com/doc/e610095542.html,anic reaction at high pressure.

Cycloadditions with furans.J Am Chem Soc,1976,98(7)∶1992~1993.

9Dauben W G,Kessel C R,Takemura K H.Simple,effcient total synthesis of cantharidin via a high-pressure Diels–Alder reaction.

J Am Chem Soc,1980,102(22)∶6893~6894.

10Dauben W G,Lam J Y L,Guo Z R.Total synthesis of(-)-palasonin and(+)-palasonin and related chemistry.J Org Chem,

1996,61(14)∶4816~4819.

11陈柯良,彭宗根,高丽梅,等.7-氧杂双环[2.2.1]庚-2,3-二甲酸衍生物的合成及其抗HIV活性.合成化学,2009,17(3)∶309~311.

12李晓飞,陈祥盛,国兴明.昆虫斑蝥素的研究与利用.山地农业生物学报,2004,23(2)∶169~175.

13殷幼平,靳贵晓.芫菁体内斑蟊素的合成、转移和生物学功能.

昆虫学报,2010,53(11)∶1305~1313.

14Li Y M,Casida J E.Cantharidin-binding protein:identification as protein phosphatise2A.Proc Natl Acad Sci USA,1992,89(24)∶11867~11870.

15McCluskey A,Sim A T R,Jennette A,et al.Serine-threonine protein phosphatase inhibitors:development of potential therapeutic strategies.J Med Chem,2002,45(6)∶1151~1175.

16Honkanen R E.Cantharidin,another natural toxin that inhibits the activity of serine/threonine protein phosphatases types1and2A.

FEBS Letters,1993,330(3)∶283~286.

17李晓飞,陈祥盛,王雪梅,等.芫菁体内斑蝥素的含量及存在形式.昆虫学报,2007,50(7)∶750~754.

18王正益,张振凌,张广强,等.斑蝥不同部位微量元素的研究.中国中药杂志,1990,15(10)∶24~25.

19李晓飞,曹嵩,娄方明,等.芫菁体内结合斑蝥素对胃癌SGC-7901细胞增殖的抑制作用.天然产物研究与开发,2013,25(7)∶963~966.

20郭舜民,齐一萍,林绥,等.斑蝥酸钠的合成.海峡药学,2009,21(1)∶88~89.

21侯一斌.斑蟊的气相色谱/质谱和气相色谱/付立叶变换红外光谱分析.药物分析杂志,1990,10(5)∶268~271.

22Nakatani T,Konishi T,Miyahara K,et al.Three novel cantharidin-related compounds from the Chinese blister beetle,Mylabrisphalerata Pall.Chem Pharm Bull,2004,52(7)∶807~809.

23Nakatani T,Jinpo K,Noda N.Cantharimide dimers from the Chinese blister beetle,Mylabrisphalerate Pallas Chem Pharm Bull, 2007,55(1)∶92~94.

24董环文,刘超美,何秋琴,等.斑蝥素及其衍生物的合成及结构修饰的研究进展.2008,26(2)∶97~102.

25Hill T A,Stewart S G,Sauer B,et al.Heterocyclic substituted cantharidin and norcantharidin analogues-synthesis,protein phosphatase(1and2A)inhibition,and anti-cancer activity.Bioorg Med Chem Lett,2007,17(12)∶3392~3397.

26Kok S H L,Chui C H,Lam W S,et al.Induction of apoptosis on carcinoma cells by two synthetic cantharidin analogues.Int J Mol Med,2006,17(1)∶151~157.

27刘飞,黄树模,王广生.去甲斑蝥素抗癌作用的分子机理研究.南通医学院学报,1991,11(4)∶285~287.

28王广生,董成,张贺忠,等.去甲斑蝥素升高白细胞作用的研究.药学通报,1987,22(9)∶517~519.

29Stewart S G,Hill T A,Gilbert J,et al.Synthesis and biological evaluation of norcantharidin analogues:Towards PP1selectivity.

Bioorg Med Chem,2007,15(23)∶7301~7310.

30刘健,高建辉,刘晓秋.斑蝥素及其衍生物的研究进展.中药材, 2003,26(6)∶453~455.

31曾文南,卢懿.斑蝥素及其衍生物的合成与活性研究进展.有机化学,2006,26(5)∶579~591.

32Carlos E,Puerto G,Leonor Y,et al.Cantharidin-Based small molecules as potential therapeutic agents.Chem Biol Drug Des, 2013,82(5)∶477~499.

33Baba Y,Hirukawa N,Sodeoka M.Optically active cantharidin

analogues possessing selective inhibitory activity on Ser/Thr protein phosphatase2B(calcineurin):Implications for the binding mode.

Bioorg Med Chem,2005,13(17)∶5164~5170.

34McCluskey A,Keane M A,Walkom C C,et al.The first two cantharidin analogues displaying PP1selectivity.Bioorg Med Chem Lett,2002,12(3)∶391~393.

Basic Knowledge and Research Progress on Cantharidin-based Molecules

Du Hongfei,Zeng Yaobo,Zhang Yi,Liu Xiaoling

(Chongqing Academy of Chinese Materia Medica,Chongqing400065,China)

Abstract:This study was aimed to summarize main-bone structure of cantharidin-based small molecules and facts about three typical candidates including its origin,physical-chemical properties and general synthetic approaches. Basic chemical and pharmacological information as well as development of anti-cancer activities,which were related to cantharidin,norcantharidin and their analogues were reviewed,especially the relationship between the structures and their inhibitory activity and selectivity of serine-threonine protein phosphatases PP1,PP2A and PP2B in cancer treatment.The designs and developments of new biological cantharidin-based small molecules were also reviewed. Keywords:Cantharidin,norcantharidin,Diels-Alder reaction,phosphatase inhibitory activity,structure modification

(责任编辑:张丰丰张志华,责任译审:王晶)

杂环化合物

第十八章杂环化合物 教学要求 1.了解杂环化合物的分类、命名。 2.掌握重要的五元、六元及稠环杂环化合物的结构和性质。如:呋喃、噻吩、吡咯、喹啉(斯克奥浦合成)。 3.了解嘧啶及嘌呤的结构。 4.了解生物碱的一般概念。 杂环化合物是指组成环的原子中含有除碳以外的原子(杂原子——常见的是N、O、S等)的环状化合物。 杂环化合物不包括极易开环的含杂原子的环状化合物,例如: 本章我们只讨论芳香族杂环化合物。 杂环化合物是一大类有机物,占已知有机物的三分之一。杂环化合物在自然界分布很广、功用很多。例如,中草药的有效成分生物碱大多是杂环化合物;动植物体内起重要生理作用的血红素、叶绿素、核酸的碱基都是含氮杂环;部分维生素,抗菌素;一些植物色素、植物染料、合成染料都含有杂环。 第一节杂环化合物的分类和命名 一、分类

二、命名 杂环的命名常用音译法,是按外文名词音译成带“口”字旁的同音汉字。 当环上有取代基时,取代基的位次从杂原子算起依次用1,2,3,… (或α,β,γ…)编号。 如杂环上不止一个杂原子时,则从O、S、N顺序依次编号。编号时杂原子的位次数字之和应最小。 第二节五元杂环化合物 含一个杂原子的典型五元杂环化合物是呋喃、噻吩和吡咯。含两个杂原子的有噻唑、咪唑和吡唑。本节重点讨论呋喃、噻吩和吡咯,简单介绍一下噻唑、咪唑和吡唑。 一、呋喃、噻吩、吡咯杂环的结构 呋喃、噻吩、吡咯在结构上具有共同点,即构成环的五个原子都为sp2杂化,故成环的五个原子处在同一平面,杂原子上的孤对电子参与共轭形成共轭体系,其π电子数符合休克尔规则(π电子数 = 4n+2),所以,它们都具有芳香性。

黄酮类化合物药理作用的研究进展_曹纬国

西北植物学报2003, 23( 12): 2241—2247 Acta Bot . Boreal .-Occident. Sin. 文章编号: 1000-4025( 2003) 12-2241-07 黄酮类化合物药理作用的研究进展 曹纬国1, 2,刘志勤1,邵云1,陶燕铎* ( 1 中国科学院西北高原生物研究所,西宁 810001; 2中国科学院研究生院 ,北京 100031) 摘要:总结黄酮类化合物在药理作用方面的研究近况,在阐述黄酮类化合物的生物活性、药理作用的同时,结合结构分析和作用机制,揭示与其部分活性相关的构效关系,并对黄酮类化合物药理作用的研究提出进一步的展望. 关键词:黄酮类化合物;药理作用;构效关系 中图分类号: Q 946. 8文献标识码: A A progress in pharmacological research of flavonoids C AO Wei -g uo1, 2 , LIU Zhi -qin1 , SHAO Yun1 , T AO Yan-duo* ( 1 No rthw est Institute of Plateau Biology, Chinese Acad emy of Sciences , Xining 810001, China; 2 Graduate Sch ool of the Ch i-nes e Academy of Sciences, Beijing 100031, China) Abstract: This paper summa rizes the recent status of flav o noid co mpounds in pha rmaco logica l research. Ex pa tiating bioactiv ity and pha rm acolog ical functio ns of flav o noid com pounds, the thesis po sts some struc-ture-activity relatio nship of flav onoid com po und co ncerning structure analysis and m echa nism of actio n, and bring s fo rw ard prospect about its pharmacological functio n research. :;;- Key words flav onoids compounds pha rmaco logica l effect structure activity relationship *通讯联系人. Co rrespond ence to: T AO Yian-ze. 黄酮类化合物( flav onoids com po unds)是植 物次生代谢产物,广泛地存在于自然植物中,以游离态 或与糖结合为苷的形式存在,不仅数量种类繁多,而且 结构类型复杂多样,表现出多种多样的药理活性,能 防治心脑血管系统的疾病和呼吸系统的疾病,具有抗 炎抑菌,降血糖,抗氧化,抗辐射,抗癌,抗肿瘤以及增 强免疫能力等药理作用.近年来,黄酮类化合物的研究 进入了一个新的层次,随着对其构效关系的深入研究, 发现了部分药理作用的作用机制,为其在医药、食品 领域的应用提供了理论依据,加快了黄酮类化合物的 开发利用. 1 黄酮类化合物的功能结构 黄酮类化合物是一类多酚化合物( poly pheno lic 收稿日期: 2003-01-20;修改稿收到日期: 2003-07-07 基金项目:中国科学院生命科学与生物技术局十五预研项目作 者简介:曹纬国( 1978- ) ,男,汉族,在读硕士研究生.

黄酮类化合物

黄酮测定的研究进展 简要:黄酮类化合物(Flavonoids),又称生物黄酮(Bioflavon-oids)或植物黄酮,是植物在长期自然选择过程中产生的一些次级代谢产物,黄酮类化合物有着广泛的生物活性和多种药理活性,比如抗氧化、抗炎、抗诱变、抗肿瘤形成与生长等,特别是近年来关于黄酮在心血管、脑血管、肿瘤等方面的研究已经比较深入,此外黄酮类物质还有低毒性的特点,因此长期以来一直是天然药物和功能性食品研究开发的热点[1]。 关键词:黄铜,含量,测定方法,研究进展 前言:黄酮类物质是植物光合作用产生的一种天然有机物。植物界中分布广泛,主要分布于芸香料、唇形科、豆科、伞形科、银杏科、菊科等。根据化学方法定义黄酮类物质为含一个共同的苯基苯并二氢吡喃环结构,有一个或多个羟基取代基,包括其衍生物。在食物中,黄酮类物质一般以酯类、醚类或配糖类衍生物及混合物的形式存在,共有5000 多种化合物。对于哺乳动物,只能通过饮食获取黄酮物质,这些食物包括水果、蔬菜、谷物、坚果、茶及红酒。在日常膳食中,黄酮类物质通常表现为具有抗氧化性的羟基衍生物形态,显示出多种生物活性,对于一些疾病,例如癌症和心血管疾病,胃和十二指肠的病理性失调,以及病毒和细菌感染的预防和治疗。此外,类黄酮还被发现有广泛的药物特性,包括抗氧化性、抗过敏、抗病毒及预防糖尿病,对肝和胃的保护,抗病原体及抗瘤活性。除在医药工业上已广泛应用其生理活性外,目前也将黄酮类物质作为功能食品的添加剂[2] 。 (一)测定黄铜的几种方法 1 紫外分光光度法 紫外分光光度法具有重复性好、准确、简便、易掌握、不需要复杂的仪器设备, 加之所需试剂便宜易得, 因此该方法应用于测定植物中黄酮含量最为广泛[ 3]。 1.1 直接测定法 大多数黄酮类化合物分子中存在桂皮酰基和苯甲酰基组成的交叉共轭体系, 其MeOH 谱200 nm~400 nm的区域内存在两个主要的紫外吸收带, 峰带I(300 nm~400nm)和峰带Ⅱ( 220 nm~280 nm)[ 4]。 1.2 比色法 向供试样品中加入显色剂后测定吸光度以测定其含量, 这种方法称为比色法。黄酮类化合物分子中若具有3- 羟基、5- 羟基或邻二酚羟基, 易于与金属盐类如铝盐、锆盐、锶盐、镁盐等反应, 生成有色金属络合物。常用于黄酮类化合物含量测定的金属盐试剂有Al(NO3)3、A1Cl3等,这些络合物作用在光

天然酚类化合物及其保健作用

天然酚类化合物及其保健作用 酚类化合物是一族结构中含有酚的化合物,广泛存在于植物食品中,由于其羟基取代的高反应性和吞噬自由基的能力而有很好的抗氧化活性。研究发现多酚类化合物可以延缓肿瘤的发作,抑制肿瘤的形成,提高认知功能,抑制低度脂蛋白LDL氧化及抑制血小板凝集等功能。这些功能都与其抗氧化性能有关。 人体内的自由基反应对人的病理、衰老机理的研究发现反应性氧(ROS,包括超氧阴离子O2-,羟基自由基·OH、过氧化物自由基ROO·和烷氧基自由基RO·等)在体内起着很不利的作用,与机体老化及许多疾病有关。ROS在体内主要氧化脂肪、蛋白、核酸等细胞组成成分,进而引起一系列生理、病理反应。 脂质氧化反应是一个自由基介导的链反应,由高反应活性自由基如·OH从多不饱和脂肪酸双键相邻的亚甲基吸收-活泼氢而引发(反应式1)。 脂肪酸烷基自由基R·很快与O2反应形成过氧化自由基ROO·(反应式2),ROO·可从脂肪酸继续吸收活泼氢,使脂质氧化反应继续进行(反应式3)。 低密度脂蛋白LDL是人体血浆中主要的携带胆固醇的蛋白质,除富含胆固醇外,还含大量的亚油酸、花生四烯酸等不饱和脂肪酸,这些成分极易被氧自由基氧化而形成过氧化物。被氧化的LDL不能结合到LDL受体上,而是与巨噬细胞清除受体结合,形成泡沫细胞,引起动脉粥样硬化等心血管疾病。 相对于脂质而言,蛋白质和核酸较不易受自由基的攻击。蛋白质的氨基酸组成与蛋白质对ROS的敏感性有很大关系。 ROS对蛋白质的改性作用会影响其被细胞内蛋白水解酶的降解。ROS引起的蛋白质氧化可能是许多炎症反应的原因。 由氧化反应引起的核酸的改性则明显改变细胞功能,有潜在致癌性。ROS攻击DNA会引起广泛的DNA损伤,包括碱基的修饰,产生无碱基位点、碱基删除、移码、DNA解链、DNA-蛋白质交联及染色体重排等。大量的研究认为ROS在癌症的引发和发展中起了重要的作用。 多酚类化合物的抗氧化作用机理 机体有多种抗氧化防御系统,抗氧化剂主要是通过终止自由基链反应而清除自由基保护机体的。α-育酚(TOH)是生物膜中维持稳定性不可缺少的抗氧化成分,以此为例说明抗氧化剂的作用机理:当TOH的酚基团遇到过氧自由基ROO·时,反应形成生育酚自由基TO·和氢过氧化物。 该反应速率常数k3为8×104mol/s。因为链传递反应速度常数k2约10~102mol/s,远低于k3,故TOH与ROO·自由基反应的速度比RH与ROO·反应速度快约104倍。因此仅需少量即可起到有效的终止自由基链反应作用。 酚类是极好的氢或电子供体,由于形成的酚类游离基中间体的共振非定域作用和没有适合分子氧进攻的位置,比较稳定,不会引发新的游离基或者由于链反应而被迅速氧化,所以是很好的抗氧化剂。 植物中存在的天然酚类化合物谷物种子大米是亚洲主要的谷物食品,水稻壳甲醇提取物的抗氧化性能很强,从中分离并鉴定出了一种抗氧化成分异牡荆黄基类黄酮,具有独特的C -糖基结构,抗氧化能力与生育酚相当。 黑米种子即使经过长时间储存仍维持发芽力,故推测其色素物质可能有抗氧化作用。经大规模分离纯化,分离出了抗氧化色素花青素-3-0-β-D-葡萄糖苷(C3G)及dele phinidin-3-0-β-D-葡萄糖苷及花葵素-3-0-β-D-葡萄糖苷,这三种花色素型抗氧化剂在酸性条件下均呈强抗氧化活性,而C3G在中性和碱性条件下也有抗氧化性。在其

第十六章 杂环化合物

第十七章 杂环化合物 (heterocyclic Ring compounds ) 一、教学目的和要求 1.掌握杂环化合物的分类和命名。 2.掌握五元单杂环、六元单杂环化合物的化学性质。 3.理解杂环化合物的结构与芳香性。 4.理解吡咯、吡啶的结构与性质的关系。 二、教学重点与重点 重点:杂环化合物、甾体化合物结构特征与命名(俗名)。 难点:杂环化合物的结构。 三、教学方法和教学学时 (1)教学方法:以课堂讲授为主,结合必要的课堂讨论。教学手段以板书和多媒体相结合。 (2)教学学时:4学时 四、教学内容 1、杂环化合物 (1)杂环化合物概述 (2)吡咯及其衍生物 (3)吡啶及其衍生物 (4)吲哚及其衍生物 (5)苯并吡喃及其衍生物 (6)嘧啶和嘌呤及其衍生物 2、生物碱 (1)生物碱概述 (2)生物碱举例 五、总结、布置作业 17.1 几种基本杂环 (分类和命名) 杂环化合物定义 :杂环化合物是指环比较稳定、含杂原子的环状化合物,包括芳香性杂环和非芳香杂环。 杂环化合物的种类很多,有单环,也有与芳香环或其他杂环并联成的稠杂环。环上的杂原子可以是一个、两个或更多个,而且可以是相同的或是不同的。一般最常见的杂环是五元或六元环。 根据1980年中国化学会颁布的有机化学命名原则,杂环化合物的命名按外文名称音译,并以一口字旁表示是环状化合物。以下是几种常见的杂环化合物的结构与名称。 O S N S N N N H H 呋喃 噻吩 吡咯 噻唑 咪唑 Furan Thiophene Pyrrole Thiazole Imidazole N O N N N N N N

吡啶 吡喃 哒嗪 嘧啶 吡嗪 Pyridine Pyran Pyridazine Pyrimidine Pyrazine H N O N N N N 吲哚 苯并呋喃 嘌呤 N N N 喹啉 异喹啉 吖啶 17.2 几种重要杂环化合物的结构 吡咯、吡啶 、呋喃、噻吩 ----C 、N 、O 、S 皆为 SP2 杂化 ,符合休克尔规则,有芳香性。但根据具体情况的不同,有的是富电子芳杂环,有的是缺电子芳杂环。 1. 1. 五元杂环 吡咯的共轭体系及比例模型如下: 吡咯是富电子芳杂环。 2. 2. 六元杂环 吡啶的共轭体系及比例模型如下: 吡啶是缺电子芳杂环。 富电子芳杂环与缺电子芳杂环因为结构特点的不同而表现出不同的化学 性质,其中亲电取代反应的差异尤为明显。

黄酮类化合物生物活性的研究进展_王慧

黄酮类化合物生物活性的研究进展 王 慧 (山东博士伦福瑞达制药有限公司,山东 济南 250101) 摘 要:黄酮类化合物是广泛存在于自然界的一类多酚化合物,有许多潜在的药用价值。现就黄酮类化合物抗肿瘤、抗心血管疾病、抗氧化抗衰老、抗菌抗病毒、免疫调节等作用的研究进展作一综述,以期为开发利用该类药物提供参考。关键词:黄酮类化合物;生物活性;综述文献 中图分类号:R282.71 文献标识码:A 文章编号:1672-979X (2010)09-0347-04 收稿日期:2010-05-31 作者简介: 王慧(1974-),女,山东临沭人,主管药师,从事质量控制工作 E-mail : wanghui0602@https://www.docsj.com/doc/e610095542.html, Progress in Bioactivity of Flavonoids WANG Hui (Shandong Bausch & Lomb Freda Phar. Co., Ltd., Jinan 250101, China ) Abstract: Flavonoids are polyphenols widely found in nature and they have many potential medicinal values. This paper reviews the progress in anti-tumor, anti-cardiovascular disease, anti-oxidation and anti-aging, antibacterial and antivirus, immunological regulation of flavonoids, which can provide the references for the development and utilization of flavonoids. Key Words: flavonoids; bioactivity; review 黄酮类化合物是一类低分子植物成分,具有C6-C3-C6 基本构型,为植物体多酚类代谢物。主要分为黄酮及黄酮醇类、二氢黄酮及二氢黄酮醇类、黄烷醇类、异黄酮及二氢异黄酮类、双黄酮类,以及查尔酮、花色苷等[1]。黄酮类化合物独特的化学结构使其对哺乳动物和其它类型的细胞有重要的生物活性。黄酮类化合物有高度的化学反应性,例如清除生物体内的自由基;又有抑制酶活性、抗肿瘤、抗菌、抗病毒、抗炎症、抗过敏、抗衰老、抗心血管疾病糖尿病并发症等药理作用,且无毒无害。黄酮类化合物还是茶及黄芩、银杏、沙棘等众多中草药的活性成分。因此受到广泛关注,研究进展很快。1 黄酮类化合物的理化性质 黄酮类化合物多为晶体且有颜色,少数如黄酮苷类为无定形粉末,除二氢黄酮、二氢黄酮醇、黄烷及黄烷醇有旋光性外,余者则无。黄酮类化合物的溶解度因结构及存在状态(苷或苷元、单糖苷、双糖苷或三糖苷)不同而有差异,一般游离态苷元难溶于水,易溶于甲醇、乙醇、乙酸乙酯、乙醚等有机溶剂。其中,黄酮、黄酮醇、查儿酮等平面型分子因堆砌较紧密,分子间引力较大,故更难溶于水;而二氢黄酮及二氢黄酮醇等系非平面型分子,排列不紧密,分子间引力较小,有利于水分子进入,水溶解度稍大[2]。 2 黄酮类化合物的生物活性2.1 抗肿瘤活性 黄酮类对多种肿瘤细胞有明显的抑制作用,主要表现在抑制细胞增殖、诱导细胞凋亡、干预信号转导、影响细胞 [11] Denyer S P, Baird R M. Guide to microbiological control in pharmaceuticals and medical devices[M].2nd ed. Boca Raton: CRC Press, 2006: 325-326. [12] Mao k, Masafumi U, Takeshi K, et al Evaluation of acute corneal barrier change induced by topically applied preservatives using corneal transepithelial electric resistance in vivo [J].Cornea , 2010, 29(1): 80-85. [13] Noecker R. Effects of common ophthalmic preservatives on ocular health[J]. Adv Ther , 2001, 18: 205-215. [14] Kostenbauder H B. Physical factors influencing the activity of antimicrobial agents// Block S S. Disinfection, Sterilization and Preservation[M]. 3rd ed. PhiladelpHia: Lea and Febiger, 1983: 811-828. [15] Berry H, Michaels I. The evaluation of the bactericidal activity of ethylene glycol and some of its monoalkyl ethers against Bacterium coli [J]. J Pharm Pharmacol , 1950, 2: 243-249.

第十一章 杂环化合物和生物碱

第十一章 杂环化合物和生物碱 一、学习要求 1.掌握杂环化合物的分类和命名 2.掌握五元杂环、六元杂环和稠杂环的结构和性质 3.掌握生物碱的基本概念及分类 4.了解生物碱的一般性质、提取方法及重要的生物碱 二、本章要点 (一)杂环化合物的分类和命名 1.杂环化合物的概念 由碳原子和非碳原子所构成的环状有机化合物称为杂环化合物,环中的非碳原子称为杂原子,最常见的杂原子有氧、硫、氮等。 2.杂环化合物的分类 按环的数目不同,可分为单杂环和稠杂环两大类。单杂环按环的大小不同又可分为五元杂环和六元杂环。稠杂环通常由苯与单杂环或单杂环与单杂环稠合杂环化合物而成。 3.杂环化合物的命名 杂环化合物的命名比较复杂,目前我国常使用“音译法”,即按英文的读音,用同音汉字加上“口”字旁命名: O 1 2 3 45 5 43 2 1 S 5 432 1N 543 2 1 N S 543 2 1N N H 5432 1N N H 呋喃 噻吩 吡咯 噻唑 吡唑 咪唑 (furan ) (thiophene ) (pyrrole ) (thiazole ) (pyrazole ) (imidazole ) 6 54 32 1 O N N 1 2 3456 N N 1 2 3456 N N 1 2 3456 6 54 3 2 1 N 吡啶 哒嗪 嘧啶 吡嗪 吡喃(pyridine ) (pyridazine) (pyrimidine) (pyrazine) (pyran)

环上有取代基的杂环化合物的名称是以杂环为母体,并注明取代基的位置、数目和名称。杂原子的编号,除个别稠杂环外,一般从杂原子开始编号,环上有不同不同杂原子时,按O 、S 、NH 和N 的顺序编号;某些杂环可能有互变异构体,为区别各异构体,需用大写斜体“H ”及其位置编号标明一个或多个氢原子所在的位置。例如: 2,4-二羟基嘧啶 2-氨基-6-氧嘌呤 4H -吡喃 2H -吡喃 此外,还可以将杂环作为取代基,以官能团侧链为母体进行命名。例如: N ,N-二乙基-3- 4-嘧啶甲酸 3-吲哚乙酸 2-呋喃甲醛 吡啶甲酰胺 (二)含氮六元杂环 1.吡啶的结构 1 2345 6 7 8 9 N N N N H 2N O H N N OH OH 1 23 4 56 O 1 2 34 56 1 2 3 45O 6 1 2 1 CHO O CON(C 2H 5)2 N 2 34 56 COOH 6 5432 1 N N CH 2COOH N H 12 3 456 7 N .. 6 8 75 43 2 110 98 76 5321 6 58 7 654321 H N N N N N N 8 7 65 432 N 7 4 32 1H N 喹啉 异喹啉 吲哚 吖啶 嘌呤 ( quinoline) (isoquinoline) (indole) (acridine) (purine)

多酚类化合物

多酚类化合物 多酚类化合物又称黄酮类,由40多种化学成分组成,具有抗氧化、强化血管壁、促进肠胃消化、降低血脂肪、与增加身体抵抗力,并防止动脉硬化、血栓形成的作用;还能利尿、降血压、抑制细菌与癌细胞生长,及帮助消化。 简介 多酚类是指一组植物中化学物质的统称,因具有多个酚基团而得名。多酚在一些植物中起到了呈现颜色的作用,如秋天的叶子。 功效 多酚类化合物多酚类化合物对人体健康的重要越来越受 科学界的关注。葡萄酒中含有许多有益健康的非酒精成分,包括白藜芦醇和多种类黄酮成分,这些强力抗氧化物都属于多酚类化合物,对冠心病有良好的防治作用。 多吃蔬菜、水果有益健康,而蔬果的抗氧化作用主要就来自其中所含的多酚类物质。 另一类富含多酚物质的饮料是茶,多喝茶也有预防肿瘤和冠

心病的作用。含有多酚物质的豆类食品则有防治乳癌和骨质疏松的作用。 共同特点 多酚化合物的共同特点是具有良好的抗氧化活性,能与维生素C 、E和胡萝卜素等其他抗氧化物在体内一起发挥抗氧化功效,清除有害人体健康的坏分子——自由基。 种类 多酚物质的种类很多,结构各异,其生物利用率、抗氧化性及对人体的影响也有差异。多酚类物质按结构大致可分为类黄酮、芪、酚酸和木酚素。目前科学界已经分离鉴定出八千多种多酚类物质。 常见多酚类化合物 儿茶素 儿茶素在茶叶、银杏、罗布麻、槟榔存在,表儿茶素在茶叶、银杏、越橘、贯叶连翘等中存在。它们具有止泻、保肝、降低胆固醇、抗炎等方面的作用。茶多酚是茶叶中儿茶类成分和其他多酚类成分,如花青素、黄酮类成分、酚酸等成分的总称,占茶叶的10%~20%。在未经过发酵的绿茶中儿茶素类成分含量最高,可达25%,主要以儿茶素、表儿茶素、没食子酚儿茶素(Gallocatechin)、表没食子酚儿茶素(Epigallocatechin),经过发酵的茶叶如红茶、乌龙茶等主要含有上述多酚的缩合物、茶黄素(Theaflavins)、花青素

茶叶中多酚类物质

化学与生命科学系化学专业09级年论文 茶叶中多酚类物质的研究 摘要茶多酚是一种高效、天然安全的抗氧化剂,目前它在油脂、食品、医药、日化、轻化、化妆品、保健等诸多方面已有广泛应用,并被专家誉为21世纪将对人类健康产生巨大影响的化合物。茶多酚具有很强的生物学活性,除了抗氧化、清除自由基、抑制致癌物引起的突变外,还可以抑制细胞增殖、诱导细胞凋亡和阻遏细胞周期等,是一种很有前途的抗癌药物。本文对茶叶中的多酚类物质的成分和作用进行了综述,介绍了茶叶中多酚类物质的种类和含量,茶多酚的抗氧化、清除自由基、抗癌特性以及其生物活性和药理作用的研究进展和应用前景作一综述,为茶多酚的进一步开发利用提供参考。 关键词茶叶;茶多酚;生物学活性;应用 茶叶在世界上约有30多个国家种植,是仅次于水而被广泛消费的饮料。茶叶作为中华民族的传统保健饮料已有四五千年的历史,喝茶有助于健康的理念已被广大人民群众所接受,喝茶可以预防一些疾病也被流行病学所证明。 今天,它已成为主要的经济作物,茶叶作为一种天然饮料在国内乃至国际市场占有非常重要的地位,它与咖啡、可可并称三大饮料。过去人们认为喝茶有助于健康是因为茶中含有维生素和一些微量元素,但这一看法并不全面。饮茶有利于人体健康,这与其特定的化学成分分不开的。近年来,随着研究的深入,逐步揭明茶叶中多酚类、咖啡碱、脂多糖等均具有一定的药理效应。其中茶多酚的研究最为关注,这是因为它具有显著的抗氧化性和极强的清除自由基能力。目前,有关茶多酚的提取分离及开发应用的研究报道较多,已引起国内外学者的极大兴趣。由于当前茶叶市场出现了中低档茶滞销的问题,茶叶加工过程中产生的大量茶灰,茶末无法利用,茶多酚的开发利用不仅可以缓解这一矛盾,还可以使之变废为宝,创造更高价值。 随着科学的发达,现已知茶叶中含有化学物质达500种左右。

银杏叶黄酮类化合物的提取研究进展

银杏叶黄酮类化合物的提取研究进展 银杏树Ginkgo biloba L.又称白果树、公孙树,是我国古老的树种之一,具有“活化石”的美称。由于其生长规律特殊,抗病能力强而受到国内外的重视。有关银杏叶的有效成分及疗效的研究日益受到重视,已开发出保健品、化妆品、药品等多达100多种,形成国际市场上销售额20多亿美元的新兴产业。银杏叶的化学成分有黄酮类、萜类、内酯类、酚酸类以及生物碱、聚异戊二烯等化合物。黄酮类为银杏叶的主要有效成分之一,含量随品种、产地、树龄、不同的采摘时间而不同。黄酮类化合物优异的抗氧化、抗病毒、防治心血管疾病、增强免疫力等作用而受世人瞩目。 药学研究表明,有38种银杏黄酮类化合物从银杏叶中分离出来,其中黄酮类化合物主要有3类:黄酮(醇)及其昔28种:如槲皮黄酮等;黄烷醇类:如儿茶素等4种;双黄酮:如白果双黄酮等6种(儿茶素)。 1 银杏叶黄酮的提取分离 1.1 溶剂提取法目前国内外掀起了研究开发银杏叶热。国内银杏叶常用溶剂例如乙醇、丙酮、醋酸乙酯、水以及某些极性较大的混合溶剂浸泡银杏叶进行提取,溶剂提取方法一般有:煎煮、冷浸、回流、渗施等经典方法。 1.1.1 水提取树脂分离法有关水浸提银杏黄酮苷的文献报道不多。肖顺昌等报道了用l 6倍量沸水分3次浸提银杏叶,得到的水溶液,经冷藏、分离杂质得溶液,然后用D101型吸附树脂吸附得到浓度达38%的黄酮苷。胡敏等研究水浸提银杏叶黄酮苷并用树脂精制的工艺,探讨了影响黄酮苷浸出的主要因素以及最适的精制方法,结果表明:水为提取剂,在9 0℃水溶回流浸提银杏叶2次,4h/次,经沉淀,过滤,浓缩后,用树脂精制、冷冻干燥后,制得总黄酮苷含量高的提取物、产品得率为银杏叶干重的 1.2%-1.5%。 水提取成本低,没有任何环境污染,产品安全性高,但是水对有效成分的选择性差,提取率低。

黄酮类化合物

黄酮类化合物 黄酮类化合物泛指两个具有酚羟基的苯环(A-与B-环)通过中央三碳原子相互连结而成的一系列化合物黄酮类化 合物结构中常连接有酚羟基、甲氧基、甲基、异戊烯基等官能团。此外,它还常与糖结合成苷。多数科学家认为黄酮的基本骨架是由三个丙二酰辅酶A和一个桂皮酰辅酶A生物合成而产生的。经同位素标记实验证明了A环来自于三个丙二酰辅酶A,而B环则来自于桂皮酰辅酶A[1]。1、分类:根据中央三碳链的氧化程度、B-环连接位置(2-或3-位)以及三碳链是否构成环状等特点,可将主要的天然黄酮类化合物分类:黄酮类(flavones)、黄酮醇(flavonol)、二氢黄酮类(flavonones)、二氢黄酮醇类(flavanonol)、花色素类(anthocyanidins)、黄烷-3,4二醇类(flavan-3,4-diols)、双苯吡酮类(xanthones)、查尔酮(chalcones)和双黄酮类(biflavonoids)等十五种。另外,还有一些黄酮类化合物的结构很复杂,其中包括榕碱及异榕碱等生物碱型黄酮。2、理化性质:天然黄酮类化合物多以苷类形式存在,并且由于糖的种类、数量、联接位置及联接方式不同可以组成各种各样黄酮苷类。组成黄酮苷的糖类包括单糖、双糖、三糖和酰化糖。黄酮苷固体为无定形粉末,其余黄酮类化合物多为结晶性固体。黄酮类化合物不同的颜色为天然色素家族添加

了更多色彩。这是由于其母核内形成交叉共轭体系,并通过电子转移、重排,使共轭链延长,因而显现出颜色。黄酮苷一般易溶于水、乙醇、甲醇等级性强的溶剂中;但难溶于或不溶于苯、氯仿等有机溶剂中。糖链越长则水溶度越大。黄酮类化合物因分子中多具有酚羟基,故显酸性。酸性强弱因酚羟基数目、位置而异。3、显色:1.盐酸-镁粉(或锌粉) 反应为鉴定黄酮类化合物最常用的颜色反应,反应机理现在认为是因为生成了阳碳离子缘故[1]。2.四氢硼钠(NaBH4)是对二氢黄酮类化合物专属性较高的一种还原剂,产生红~紫色。而与其它黄酮类化合物均不显色。3. 黄酮类化合分子中常含有下列结构单元,故常可与铝盐、铅盐、锆盐、镁盐、锶盐、铁盐等试剂反应,生成有色络合物。与1%三氯化铝 或硝酸铝溶液反应,生成的络合物多为黄色(λmax=415nm),并有荧光,可用于定性及定量分析。4、黄酮对身体的好处黄酮广泛存在自然界的某些植物和浆果中,总数大约有4千 多种,其分子结构不尽相同,如芸香苷、橘皮苷、栎素、绿茶 多酚、花色糖苷、花色苷酸等都属黄酮。不同分子结构的黄酮可作用于身体不同的器官,如山楂--心血管系统,兰梅-- 眼睛,酸果--尿路系统,葡萄--淋巴、肝脏,接骨木果--免疫系统,平时我们可以通过多食葡萄、洋葱、花椰莱、喝红酒、多饮绿茶等方式来获得黄酮,作为身体的一种补充。 黄酮的功效是多方面的,它是一种很强的抗氧剂,可有效清

甘蔗多酚类物质研究进展

doi :10.13570/https://www.docsj.com/doc/e610095542.html,ki.scc.2015.03.023甘蔗多酚类物质研究进展 唐云仙,杨丽涛1,2*,杨柳2,廖芬2,李杨瑞1,2 (1.广西大学农学院/亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室,南宁530005;2.广西农业科学院/中国农业科学院 甘蔗研究中心/农业部广西甘蔗生物技术与遗传改良重点实验室/广西甘蔗遗传改良重点实验室,南宁530007)摘要:综述了甘蔗多酚类物质的成分、分布、代谢、降低酚害途径及遗传改良调节PPO 等的研究进展。 关键词:甘蔗;多酚;褐变;遗传改良;研究进展 中图分类号:S566.1文献标识码:B 文章编号:1007-2624(2015)03-0062-03 植物多酚是广泛存在于植物体内(果实、皮、根和叶中)的多羟基酚类化合物的总称,又称鞣质、单宁[1]。目前人们对茶多酚、苹果多酚、葡萄多酚等进行的研究比较多,因为植物多酚具有抗肿瘤、抗氧化、抑菌、抗病毒等多种生理功能,而这些酚类物质的含量较其他酚类物质多。研究人员在农业、林业、食品、医药等领域对植物多酚进行了基础应用研究,也获得一些成效,如在医药、食品、保健品及日用化学品等方面的广泛应用[2]。多酚类物质又是组织培养中褐变的主要底物,为了减少褐变,研究者对多酚进行了很多研究,希望能通过各种途径来减少褐变的发生,从而提高组织培养的成活率。甘蔗是一类多酚含量很高的植物,甘蔗组织培养中褐变主要发生在外植体,愈伤组织的继代、悬浮细胞培养以及原生质体的分离与培养中也经常发生。本文就前人在甘蔗组织培养中的一些研究及甘蔗多酚的结构、代谢、降低酚害途径进行概述。 1甘蔗品种和组织的多酚含量 甘蔗同某些食用植物如大豆、茶叶等一样,含有对人体有益的具抗氧化作用的多酚类化合物。甘蔗中含有的多酚类化合物是在酶的作用下自然形成的肉桂酸和黄酮类的前身衍生出来的,其分子结构包含了一个独特的共振电子体系,该结构具有一个重要特征是pH 敏感性[3]。Saska 等研究发现甘蔗中的多酚类物质多集中在生长点周围的蔗梢部分,其中分子量≥5000的高分子多酚类物质在蔗叶占33%,蔗梢占37%,去梢后的蔗茎仅占30%,可见蔗梢虽仅为蔗茎的小部分,但多酚类化合物比蔗茎含量还丰富,且相对集中;还测得甘蔗生长点、梢部汁、去梢蔗茎汁三部分的压榨汁多酚类物质含量分别为:1536mg/kg 、2668mg/kg 、553mg/kg [4]。多酚类是蔗糖颜色的主要组成成分之一,甘蔗中的多酚类物质含有C 6-C 3-C 6的碳骨架,同时在苯环上都具有两个以上的羟基,属水溶性色素,最为常见的有3类:即花青素、花黄素、儿茶素[5]。孙晓雪通过HPLC-UV 初步分析,发现甘蔗梢在60%乙醇洗脱时得到的表儿茶素最多(约占56%),其组分中还含有儿茶素、儿茶酚、绿原酸、没食子酸[6]。 Duarte-Almeida 用大孔树脂提取蔗汁中的酚类物质,并釆用反相高效液相色谱-二极管阵列检测器对酚类物进行分离鉴定,结果鉴定出蔗汁中主要含有麦黄酮、毛地黄酮、芹菜苷元、咖啡酸、芥子酸和羟基肉桂酸6种酚类物质,之后他们进一步利用HPLC 分离和鉴定了不同品种的甘蔗混合汁、糖浆、糖膏和高级化糖中的黄酮类化合物(芹菜素、木犀草素和麦黄酮衍生物)和苯丙素类化合物(咖啡酸、绿原酸和香豆酸)的含量[7-8]。植物显红、蓝、紫色是花色素造成的,花色素易受酶、酸、碱或加热作用的影响。霍汉镇提到蔗汁中的鞣质是儿茶素的缩合物,因为鞣质受氧化酶作用并与铁反应而使得甘蔗压榨汁呈暗绿色,甘蔗中原有的色素物质如黄酮类化合物的芹菜素、木犀草素和小麦黄素使之显黄色。在甘蔗中还发现花色素类中的天竺葵花色素、矢车菊花色素,它们分别含有4个-OH 、5个-OH 。酚酸类化合物分子量较小,在甘蔗中发现的酚酸类化合物主要有苯甲酸的衍生物,如奎尼酸、莽草酸等;有肉桂酸(苯丙烯酸)的衍生物,如咖啡酸、香豆酸、阿魏酸;还有含两个苯环的化合物,如绿原酸[9]。 2甘蔗多酚的代谢 甘蔗是一种体内含多酚类物质较高的作物,尤其是甘蔗幼嫩茎尖和嫩叶鞘部位含量更高[10]。在甘蔗茎尖组织培养时,细胞在茎尖组织和继代过程中受到破坏,细胞内的多元酚类化合物被氧化,对细胞有害的褐色醌类物质形成速度加快,在茎尖组织上聚集大量的醌类物质,使甘蔗组织变褐色,这种褐化物在培养基中收稿日期:2014-12-18 基金项目:广西科学研究与技术开发计划项目:甘蔗脱毒健康种苗繁育技术示范(桂科攻1222009-1B )。 作者简介:唐云仙(1990-),女(壮族),广西北海人,硕士研究生,主要研究方向:作物生理与代谢调控。 通信作者:杨丽涛,女,教授,研究方向:植物生态生理和分子生物技术,E-mail :liyr@https://www.docsj.com/doc/e610095542.html, 中国糖料,2015,37(3):62-64综述62

第十五章杂环化合物

第14章杂环化合物 杂环化合物是由碳原子和非碳原子共同组成环状骨架结构的一类化合物。这些非碳原子统称为杂原子,常见的杂原子为氮、氧、硫等。前面已经学过的内酯、内酰胺、环醚等化合物都是杂环化合物,但是这些化合物的性质与同类的开链化合物类似,因此都并入相应的章节中讨论。本章将主要讨论的是环系比较稳定、具有一定程度芳香性的杂环化合物,即芳杂环化合物。 杂环化合物的种类繁多,数量庞大,在自然界分布极为广泛,许多天然杂环化合物在动、植物体内起着重要的生理作用。例如:植物中的叶绿素、动物血液中的血红素、中草药中的有效成分生物碱及部分苷类、部分抗生素和维生素、组成蛋白质的某些氨基酸和核苷酸的碱基等都含有杂环的结构。在现有的药物中,含杂环结构的约占半数。因此,杂环化合物在有机化合物(尤其是有机药物)中占有重要地位。 第一节分类和命名 一、杂环化合物的分类 芳杂环化合物可以按照环的大小分为五元杂环和六元杂环两大类;也可按杂原子的数目分为含一个、两个和多个杂原子的杂环,还可以按环的多少分为单杂环和稠杂环等。见表14-1。 表14-1 有特定名称的杂环的分类、名称和标位 14-1

二、杂环化合物的命名 (一)有特定名称的稠杂环14-2

杂环化合物的命名比较复杂。现广泛应用的是按IUPAC(1979)命名原则规定,保留特定的45个杂环化合物的俗名和半俗名,并以此为命名的基础。我国采用“音译法”,按照英文名称的读音,选用同音汉字加“口”旁组成音译名,其中“口”代表环的结构。见表14-1。 (二)杂环母环的编号规则 当杂环上连有取代基时,为了标明取代基的位置,必须将杂环母体编号。杂环母体的编号原则是: 1.含一个杂原子的杂环 含一个杂原子的杂环从杂原子开始编号。见表14-1中吡咯、吡啶等编号。 2.含两个或多个杂原子的杂环 含两个或多个杂原子的杂环编号时应使杂原子位次尽可能小,并按O、S、NH、N 的优先顺序决定优先的杂原子,见表14-1中咪唑、噻唑的编号。 3.有特定名称的稠杂环的编号有其特定的顺序 有特定名称的稠杂环的编号有几种情况。有的按其相应的稠环芳烃的母环编号,见表14-1中喹啉、异喹啉、吖啶等的编号。有的从一端开始编号,共用碳原子一般不编号,编号时注意杂原子的号数字尽可能小,并遵守杂原子的优先顺序;见表14-1中吩噻嗪的编号。还有些具有特殊规定的编号,如表14-1中嘌呤的编号。 4.标氢 上述的45个杂环的名称中包括了这样的含义:即杂环中拥有最多数目的非聚集双键。当杂环满足了这个条件后,环中仍然有饱和的碳原子或氮原子,则这个饱和的原子上所连接的氢原子称为“标氢”或“指示氢”。用其编号加H(大写斜体)表示。例如: N N H O O 1H-吡咯2H-吡咯2H-吡喃4H-吡喃 若杂环上尚未含有最多数目的非聚集双键,则多出的氢原子称为外加氢。命名时要指出氢的位置及数目,全饱和时可不标明位置。例如: 14-3

黄酮类化合物提取分离纯化及其活性的研究进展

黄酮类化合物提取分离纯化及其活性的研究进展姓名常姣专业微生物学 摘要文章综述了黄酮类化合物的结构特征及提取、分离纯化技术介绍了黄酮类化合物的生物活性,并对其开发利用进行了展望。旨在为黄酮类化合物的研究、开发以及应用提供参考。 关键词黄酮;提取;分离纯化;生物活性 民以黄酮类化合物也称黄碱素, 是广泛存在于自然界的一大类化合物, 在植物体内大多与糖结合成甙的形式存在, 也有部分以游离状态的甙元存在。由于最先发现的黄酮类化合物都具有一个酮式羰基 结构, 又呈黄色或淡黄色, 故称黄酮[ 1]。 目前对天然黄酮类化合物的提取方法较多,如溶剂提取法、微波提取法、超声波提取法、酶解法、超临界流体萃取法、双水相萃取分离法及半仿生提取法等, 每种方法都有它各自的优点和点。用上述方法提取的黄酮类化合物仍然是一个混合物, 不仅是含有其它杂质的粗品, 而且是几种黄酮类成分的混合物, 需进一步分离纯化, 常用的方法有柱层析法、重结晶法、铅盐沉淀法和高效液相色谱法等。 黄酮类化合物具有降低血管脆性及异常的通透性、降血脂、降血压、抑制血小板聚集及血栓形成、抗肝脏病毒、抗炎、抗菌、解栓、抗氧化、清除自由基、抗衰老、抗癌、防癌、降血糖、镇痛和免疫等生理活性[ 2-5]。这些生理活性已被关注,对该类化合物的研究成为医药界的热门课题。人体自身不能合成黄酮类化合物而只能从食物中摄取,因此多年来科学家都在积极研究探讨从植物体中分离 纯度高、活性强的黄酮类化合物[6]。 1黄酮类化合物的理化性质 黄酮类化合物是以2-苯基色原酮为母核而衍生的一类通过三碳链相互连接而成的大多具有基本碳 架的一系列化合物,且母核上常有羟基、甲氧基、甲基、异戊烯基等助色取代基团。黄酮类化合物多为晶体固体,多数具有颜色,少数(如黄酮苷类)为无定形粉末,除二氢黄酮、二氢黄酮醇、黄烷及黄烷醇有旋光性外,其余则无旋光性) 黄酮类化合物的溶解度因结构及存在状态(苷或苷元、单糖苷、双糖苷或三糖苷)不同而有很大差异) 一般游离态苷元难溶于水,易溶于甲醇、乙醇、乙酸乙酯、乙醚等有机溶剂) 其中,黄酮、黄酮醇、查儿酮等平面型分子,因堆砌较紧密,分子间引力较大,故更难溶于水;而二氢黄酮及二氢黄酮醇等,因系非平面型分子,故排列不紧密,分子间引力降低,有利于水分子进入,水中溶解度稍大。 2黄酮类化合物的提取分离及纯化 黄酮类化合物在花、叶、果等组织中多以苷元的形式存在,而在根部坚硬组织中,则多以游离苷元形式存在。因此,不同来源、部位、种类黄酮提取所采取的方法不同[6]。分离黄酮类化合物的方法很多,根据黄酮类化合物与混入其他化合物的极性不同可采用溶剂萃取法,根据黄酮化合物在酸性水中难溶、碱性水中易溶的特点可采用碱提酸沉法等。 2.1溶剂法 2.1.1 热水提取法

黄酮类化合物的生理功能

黄酮类化合物的生理功能 黄酮类化合物广泛存在于植物中,实际上存在于植物的所有部分,包括根、心材、树皮、叶、果实和花中,光全作用中约有2%的碳源被转化成类黄酮。早在30年代人们就发现了黄酮类化合物具有维生素C样的活性,曾一度被视为是维生素P。至今法国与俄罗斯仍继续称黄酮类化合物为维生素P。Pratt等人研究了黄酮类化合物的抗氧化性质,认为黄酮是作为一级抗氧化剂而起作用的,它们具有显著的抗氧化性能。黄酮抗油脂过氧化的作用早在60年代就已经被证实了。80年代以来,对黄酮类化合物的研究逐渐转向其清除自由基的能力、抗衰老及对老年病的防治功效上。 黄酮类化合物中含有消炎、抑制异常的毛细血管通透性增加及阻力下降、扩张冠状动脉、增加冠脉流量、影响血压、改变体内酶活性、改善微循环、解痉、抑菌、抗肝炎病毒、抗肿瘤具有重要生物活性的化合物,有很高的药用价值。中草药含黄酮类化合物的很多,已经证明类黄酮是许多中草药的有效成份。例如满山红中的杜鹃素、小叶枇杷中的小叶枇杷素、矮地茶中的槲皮苷、铁包金中的芦丁、白毛夏枯草和青兰中的木犀草素、红管药中的槲皮素、葛根中的黄豆苷与葛根素、毛冬青与银杏叶中的黄酮醇苷、黄芩中的抗菌成分黄芩素和解热有效成分黄芩苷等。此外,还有很多中草药富含黄酮类成分,如槐米、陈皮、射干、红花、甘草、蒲黄、枳实、芫花、金银花、菊花、山楂、淫羊藿、桎木和地锦等。除了药用价值外,其中的部分黄酮类化合物(特别是来源自药食两用的中草药)显然可应用在功能性食品。 黄酮和黄酮醇是植物界分布最广的黄酮类化合物,广泛存在于食用蔬菜及水果中,在沙棘、山楂、洋葱等中含量较高,茶叶、蜂蜜、果汁、葡萄酒中含量丰富。椐估计人体每天从食物中摄入这类物质可达1g,产生有益的生理作用。黄酮类化合物无显著毒性,大鼠对槲皮素的经口LD50为10~50g/kg ,小鼠一次口服15g/kg,观察7d无一死亡。临床病人摄取芦丁2.25g持续7d或60mg/d连续5年,均无任何副反应。在其他一系列大剂量、长时间的动物试验中,均未发现有致癌性。显性致死试验、细胞姐妹染色体试验、微核试验证明槲皮素类衍生物无致突变作用。 黄酮类化合物的生理功能可概括为: ⑴调节毛细血管的脆性与渗透性。 ⑵是一种有效的自由基清除剂,其作用仅次于维生素E。 ⑶具有金属螯合的能力,可影响酶与膜的活性。 ⑷对维生素C有增效作用,似乎有稳定人体组织内维生素C的作用。 ⑸具有抑制细菌和抗生素的作用,这种作用使普通食物抵抗传染病的能力相当高。 ⑹在两方面表现有抗癌作用,一方面是对恶性细胞的抑制(即停止或抑制细胞的增长),另一方面是从生化方面保护细胞免受致癌物的损害。 尽管对黄酮类化合物的看法尚有矛盾的方面,但它目前仍被应用来防治下列一些疾病: ⑴毛细血管的脆性和出血。 ⑵牙龈出血。 ⑶眼的视网膜内出血。

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