基本信息
- 项目名称：
- 羧甲基槲皮素的合成
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 槲皮素是一种具有多种生物活性的黄酮类化合物，但是由于其水溶性和脂溶性均很差，因此它的生物利用度很低。羧甲基槲皮素是一种槲皮素的衍生物，其以槲皮素母核为基础，引入羧甲基，改善了槲皮素的水溶性和脂溶性，理论上有利于其生物利用度的提高。
- 详细介绍：
- 目前众多槲皮素水溶性衍生物仅考虑在水中的溶解度，而忽略了脂溶性的同步提高。脂溶性的提高有利于提高对生物膜的通透性。同时，相对于传统水溶性衍生物的硫酸基和磷酸基，羧甲基的钠盐解离常数很小，更有利于通过生物膜。 许多文献报道槲皮素具有抗氧化、抗菌、抗肿瘤等多重生物活性，但其口服生物利用度很低，原因是其水溶性和脂溶性均很差。造成这一现象的原因主要是槲皮素存在分子内氢键。槲皮素在羧甲基化后，分子内氢键削弱，同时还引入了可成盐的羧基，使其水溶性和脂溶性均得以提高。另外羧甲基化后形成的苯氧乙酸片段也有抗菌作用，理论上可以加强槲皮素的抗菌活性。 槲皮素是一种黄酮醇类化合物。90年代以来，有关槲皮素抗肿瘤、抗炎、抗血小板聚集、抗氧自由基、扩血管、抗菌、抗病毒等作用陆续引起学者们的关注，并在研究领域取得了一定进展。更重要的是，槲皮素及其衍生物对动物毒性较小。据文献报道，大鼠LD50为10-50 g/kg；小鼠一次口服槲皮素15 g/kg，观察7天无一死亡。临床上，槲皮素目前出现在一些复方口服制剂中，这些药物主要用于心脑血管疾病和糖尿病的治疗。 然而，由于槲皮素水溶性较差，生物利用度较低，于是有些学者开始关注槲皮素水溶性衍生物的开发。目前，国内外关于水溶性槲皮素的文献主要是抗凝、心血管保护、抗肿瘤方面的活性研究。通过对大量相关文献比较发现，这些衍生物的活性与槲皮素原形类似。这说明槲皮素的衍生化并未使其活性做出较大改变。在国内外研究中出现的水溶性槲皮素品种主要是7-槲皮素硫酸酯和4',7-槲皮素二硫酸酯，槲皮素磷酸酯的相关文献较少。这些衍生物的特点是成盐后水溶性有所增强，且溶解的分子几乎全部以负离子形式存在。由于生物膜表面也带负电，这些衍生物的通透性都不是很理想。正因为如此，目前相关文献的研究几乎都是分子水平。 目前槲皮素硫酸酯的合成方法主要是浓硫酸酯化法，在低温下主要得到单硫酸酯，温度的提高会增加二硫酸酯的含量，但同时也提高槲皮素分解产物的量。这种合成方法收率较低且产生大量废酸。有国外文献报道槲皮素4'-槲皮素硫酸酯的合成方法：槲皮素先用苄基保护，再与三氧化硫在DMF中反应，催化氢化脱保护后得到产品。这种方法虽比较环保，但步骤繁琐。 目前尚未检索到槲皮素羧甲基衍生物相关文献，说明本课题有很强的创新性。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 许多文献报道槲皮素具有抗氧化、抗菌、抗肿瘤等多重生物活性，但其口服生物利用度很低，原因是其水溶性和脂溶性均很差。造成这一现象的原因主要是槲皮素存在分子内氢键。槲皮素在羧甲基化后，分子内氢键削弱，同时还引入了可成盐的羧基，使其水溶性和脂溶性均得以提高。另外羧甲基化后形成的苯氧乙酸片段也有抗菌作用，理论上可以加强槲皮素的抗菌活性。
科学性、先进性及独特之处
- 目前众多槲皮素水溶性衍生物仅考虑在水中的溶解度，而忽略了脂溶性的同步提高。脂溶性的提高有利于提高对生物膜的通透性。同时，相对于传统水溶性衍生物的硫酸基和磷酸基，羧甲基的钠盐解离常数很小，更有利于通过生物膜。
应用价值和现实意义
- 羧甲基槲皮素这一衍生物理论上可以提高槲皮素的生物利用度，将槲皮素的药用价值充分开发出来。目前已经有一些槲皮素的复方制剂用于心脑血管疾病及糖尿病的治疗，羧甲基槲皮素的研发有望开发出疗效更强的药物。
学术论文摘要
- 目的 通过对槲皮素的羧甲基化，增大其水溶性和脂溶性。 方法 将槲皮素在碱性条件下与氯乙酸钠反应，制得羧甲基槲皮素。利用HPLC、IR、NMR、MS技术对产物的纯度进行测定并进行结构表征。 结果 产物总收率90%（以槲皮素计），重结晶后产物纯度98%，与目标结构相同。 结论 羧甲基槲皮素合成方便，产率高，纯度高，其在弱碱性水溶液中的溶解度较槲皮素有明显提高。
获奖情况
- 尚未公开发表
鉴定结果
- 无
参考文献
- J.V. Formica, W. Regelson. Review of the biology of quercetin and related bioflavonoids [J]. Food Cosmet. Technol., 1995, 33(12): 1061–1080. 秦晓蓉, 张铭金, 高绪娜等. 槲皮素抗菌活性的研究[J]. 化学与生物工程, 2009, 26(4): 55-59.
同类课题研究水平概述
- 槲皮素是一种黄酮醇类化合物。90年代以来，有关槲皮素抗肿瘤、抗炎、抗血小板聚集、抗氧自由基、扩血管、抗菌、抗病毒等作用陆续引起学者们的关注，并在研究领域取得了一定进展。更重要的是，槲皮素及其衍生物对动物毒性较小。据文献报道，大鼠LD50为10-50 g/kg；小鼠一次口服槲皮素15 g/kg，观察7天无一死亡。临床上，槲皮素目前出现在一些复方口服制剂中，这些药物主要用于心脑血管疾病和糖尿病的治疗。 然而，由于槲皮素水溶性较差，生物利用度较低，于是有些学者开始关注槲皮素水溶性衍生物的开发。目前，国内外关于水溶性槲皮素的文献主要是抗凝、心血管保护、抗肿瘤方面的活性研究。通过对大量相关文献比较发现，这些衍生物的活性与槲皮素原形类似。这说明槲皮素的衍生化并未使其活性做出较大改变。在国内外研究中出现的水溶性槲皮素品种主要是7-槲皮素硫酸酯和4',7-槲皮素二硫酸酯，槲皮素磷酸酯的相关文献较少。这些衍生物的特点是成盐后水溶性有所增强，且溶解的分子几乎全部以负离子形式存在，而生物膜表面也带负电，因此这些衍生物对生物膜的通透性都不是很理想。正因为如此，目前众多相关文献中的研究几乎都局限于分子水平。 目前槲皮素硫酸酯的合成方法主要是浓硫酸酯化法，在低温下主要得到单硫酸酯，温度的提高会增加二硫酸酯的含量，但同时也提高槲皮素分解产物的量。这种合成方法收率较低且产生大量废酸。有一国外文献报道一种新型水溶性槲皮素衍生物——4'-槲皮素硫酸酯的合成方法：槲皮素先用苄基保护，再与三氧化硫在DMF中反应，催化氢化脱保护后得到产品。这种方法虽比较环保，但步骤繁琐。 目前尚未检索到槲皮素羧甲基衍生物相关文献，说明本作品有很强的创新性。
