植物药黄酮苷类化合物的分离及其构效关系研究进展

【关键词】  植物药；黄酮苷；综述

黄酮类化合物是广泛存在于自然界的一大类化合物,是色原烷的衍生物,其特点是具有C6-C3-C6的基本骨架,并可根据中间吡喃环的不同氧化水平和两侧A、B环上连接的各种取代基而分为不同的黄酮类型,如黄酮、黄酮醇、二氢黄酮、二氢黄酮醇、查尔酮、二氢查尔酮、异黄酮、二氢异黄酮、花色素、黄烷醇、双黄酮、橙酮等。实验证明,其具有广泛的生理和药理活性(包括抗病毒、抗癌、抗氧化、抗炎、抗衰老等)。因此,对该化合物的研究已成为国内外医药界研究的热门话题,是一类具有广泛开发前景的天然药物。笔者现就对黄酮类化合物的分离及构效关系作系统概述。

　　1  提取分离

　　1.1  提取
   
　　黄酮苷类化合物多存在于植物的花、叶、果等组织中,一般可用丙酮、乙酸乙酯、乙醇、水或某些极性较大的混合溶剂进行提取,其中用得最多的是甲醇-水(1∶1)或甲醇。一些多糖苷类则可以用沸水提取。常用的提取方法有：煎煮法、冷浸法、回流、渗漉等经典方法。刘氏[1]对银杏叶总黄酮水浸提法作了研究,采取正交设计实验,确定了最佳水浸提条件。煎煮法常用的溶剂为水,煎煮次数为2～3次；冷浸常用溶剂为95%乙醇、甲醇和水。郭氏[2]运用超声技术提取黄酮苷是目前比较新的提取方法,此方法大大缩短了提取时间,提高了有效成分的提出率及药材的利用率。

　　1.2  分离纯化

    黄酮苷类的分离方法主要用各种柱层析法。①聚酰胺柱层析法：聚酰胺对各种黄酮苷类有较好的分离效果,其层析容量较大,适合于制备性分离,洗脱剂常用水-甲醇,也有用水-乙醇和甲醇-氯仿。②硅胶柱层析法：此法的应用范围最广,不仅可以分离黄酮苷,也可以分离各种黄酮苷元。③葡聚糖凝胶柱层析：它主要靠分子筛作用分离黄酮苷类,在洗脱时,一般按分子量的大小顺序洗出柱体。李氏等[3]从夏至草乙醇提取物的乙酸乙酯部位中,利用Sephadex柱色谱从中分离出2个黄酮类化合物。杨氏等[4]利用Sephadex LH-20柱色谱对分蘖葱头进行分离纯化,分得4个黄酮苷类化合物,其中一个为新的黄酮类化合物。戴氏[5]利用Sephadex LH-20从烈香杜鹃中分得8个黄酮单体。④大孔吸附树脂：它是一种不含交联基团的、具有大孔结构的高分子吸附剂,多为白色球状颗粒。大孔吸附树脂本身由于范德华力或氢键的作用具有吸附性,又具有网状结构和很高的比表面积,而有筛选性能,是一类不同于离子交换树脂的吸附和筛性能相结合的分离材料。黄酮的提取分离,精制纯化常用此技术。曹氏等[6]在研究大孔树脂吸附纯化沙棘籽渣总黄酮的条件及参数中,发现2101大孔树脂对沙棘籽渣总黄酮的吸附性能最好。潘氏等[7]选择10种大孔吸附树脂,比较其对葛根黄酮的吸附率与解吸率,筛选较优的葛根黄酮吸附剂。研究结果表明,AB-8树脂较宜于葛根黄酮的提纯,经AB-8树脂吸附分离后,提取物中黄酮含量提高近1倍。⑤HPLC法：应用HPLC法分离黄酮苷类化合物的报道较多。邬氏等[8]对18种黄酮及黄酮苷类化合物在C8、C18和CN 3种固定相上的梯度洗脱、RP-HPLC法分离做了研究,结果表明,C18柱基本可以对植物黄酮苷元和配基实现分离,但对极性大的苷部分洗脱出慢峰,总洗脱时间增长和分离效果不太理想,而C8填料极性介于C18和CN二者之间,因而对黄酮苷类的分离比较理想,峰形和分离度也最好。还有离心薄层层析法、制备性薄层层析法、纸层析法和超临界流体色谱分离等。

　　2  药理活性与结构的关系

    黄酮类化合物大量存在于植物界,实验证明具有很多药理活性,如抗氧化、抗炎、抗肿瘤、抗HIV作用等。它在不同碳位上发生羟基或甲氧基取代,即成为各种类黄酮色素,有不同的理化性质,它也可以与糖相连形成苷而具有其他药理活性。故不同的化学结构产生不同的药理作用,而目前对这方面即构效关系的研究还不多,而了解黄酮类化合物的构效关系对从自然界中寻找黄酮先导化合物和进行结构改造或修饰,以及对创制新药都具有重要意义。

　　2.1  抗氧化作用的构效关系

    黄酮类物质在抗氧化反应中,不仅可以清除引发链反应的活性自由基和起催化作用的金属离子,还能直接捕捉链传递阶段的过氧自由基,阻断链反应,是很好的预防型和阻断型抗氧化剂。其抗氧化的作用机制是通过酚羟基与自由基反应生成共振稳定的半醌式自由基结构,从而终止自由基链式反应,其反应式可表达为[9]：[flavone-OH]＋R.―→[flavone-O.]＋RH。影响黄酮类抗氧化活性的结构因素有很多,其中主要包括：羟基取代模式和位置；羟基成苷甲基化；C2、C3位双键；C环电子性质等。

　　2.1.1  羟基的位置 

　　黄酮类化合物抗氧化性取决于羟基的位置和羟基化程度。大量研究表明,B环上的羟基是黄酮类物质抗氧化、清除自由基的主要活性部位。当B环酚羟基数目相同时,含邻二酚羟基黄酮的抗氧化活性明显优于B环含间二酚羟基的黄酮,如槲皮素和芦丁的抗氧化活性显著高于结构类似的桑色素[10],它的主要结构差别仅在B环上的酚羟基取代方式：槲皮素和芦丁是邻二酚羟基,桑色素是间二酚羟基。前者自由基可借形成分子内氢键得以稳定,而且它还可共振形成邻苯醌,这使自由基更加稳定[11]。

　　2.1.2  羟基的数目 

　　黄酮类化合物分子中酚羟基数目越多,抗氧化性越强。其一,可与活性自由基结合的氢原子也越多。其二,羟基中氧原子的pπ共轭效应具有强烈的斥电子作用,使得与活性自由基反应后生成的黄酮自由基更稳定。生成的自由基越稳定,对该化合物的抗氧化活性也越强。其三,由于羟基的数目增多,形成的氢键的数量增加,抗氧化活性明显增强。Husain等[12]通过各物质清除H2O2在紫外光照射下光解产生的羟自由基的结果显示,清除自由基活性与B环上羟基数目直接相关,随B环上羟基数目的增加而增加,特别是C3羟基尤为重要。但当B环酚羟基数目增加到一定量时,抗氧化活性不再随酚羟基数目的增加而增大[13]。

　　2.1.3  C2、C3双键的作用 

　　具有色原酮结构的黄酮2-3位上不饱和双键。关于此双键的作用存在分歧,但大多数人认为△2(3)双键的存在延长了A、B环的共轭体系,使苯氧自由基更加稳定。特别是对于4′位和7位羟基,△2(3)双键的存在使该位置上的自由基参与了更长的共轭体系,整个分子通过π键移动形成共振,从而大大增强了稳定性。当双键氢化后,这种延长的共轭体系被打断,相应的抗氧化活性也会有不同程度的下降。

　　2.1.4  C环性质的影响 

　　除了△2(3)双键和3-羟基,4-羰基以外,C环的电子性质也是影响黄酮抗氧化活性的因素。总的来说,当C环表现为供电子的性质时,会使A、B环羟基活性升高,反之,则会使之削弱。

　　2.1.5  羟基成苷 

　　许多实验表明,一般7位氧糖苷和6,8位碳糖苷对活性不利[14-15],Cholbi等[16]用四氯化碳诱发大鼠肝微粒体脂质过氧化实验中,100 μmoL的木犀草素抑制率为72.7%,而在6,8位碳糖苷物Isooreientin和Orientin的抑制率分别为37.3%和43.7%,这表明在羟基旁连接上大体积的糖取代基,由于空间位阻的影响将导致这些羟基抑制效力下降。而3位羟基的甲基化、糖基化对活性的影响不大,因为C3是醇羟基,其与酚羟基相比较稳定,不易失电子,可增加化合物的水溶性而对抗氧化活性意义不大。