槲皮素金屬配合物的研究進展

李 婷，胡曉榮，郝 陽

（成都理工大學材料與化學化工學院，四川 成都610051）

槲皮素（Quercetin，Que），化學名3，3′，4′，5，7－五羥基黃酮，廣泛存在于植物界，具有降血壓、調(diào)血脂、擴張冠狀動脈、抗血小板聚集、抗炎、抗過敏、抗氧自由基和抗心律失常等多種生物活性及藥理作用[1～4］，其分子結構見圖1。

圖1 槲皮素的分子結構Fig.1 Molecular structure of quercetin

以槲皮素為先導化合物，對其進行結構修飾或改造，可制得一系列具有相關活性的衍生物。槲皮素結構具有較高的超離域度、完整的大π鍵共軛體系、強配位氧原子與合適的空間構型，且具有3′，4′－二羥基和4－羰基－5－羥基，可作為金屬離子的良好螯合配合體，與金屬離子螯合成穩(wěn)定的五元環(huán)或六元環(huán)[5］，形成穩(wěn)定的配合物。研究表明，許多有機分子配體與金屬配合形成配合物后，其活性明顯增強。近年來，對槲皮素金屬配合物的研究逐漸增多，為槲皮素的開發(fā)利用及新藥研制開辟了新的途徑[6］。

作者在此綜述了槲皮素金屬配合物的合成及其在分析檢測中的應用研究進展。

1 槲皮素金屬配合物的合成

1.1 國內(nèi)合成進展

1.1.1 主族元素

槲皮素具有腎上腺素以及抗病毒、抗氧化、清除自由基等作用，是目前已知的功效最強的化療藥物之一[7］。硒是人和動物必需的微量元素之一，是人體紅細胞谷胱甘肽過氧化酶的組成成分，具有較強的保護正常細胞和抗腫瘤作用[8］。無機生物化學研究證實，金屬配合物的生物活性大都高于配體本身，但不良反應都小于配體本身[9，10］。趙義等[11］首先從槐米中提取蘆丁，進一步酸水解制得槲皮素，用乙醇溶解后加入硒酸銨，水浴攪拌回流后抽濾、洗滌、干燥，合成了槲皮素－硒配合物，其分子結構見圖2。

圖2 槲皮素－硒配合物的分子結構Fig.2 Molecular structure of quercetin－selenium complex

鍺是一種具有良好保健作用及多種生物學活性的微量元素，有機鍺化合物具有清除體內(nèi)自由基等多種功效。謝偉玲等[12］通過優(yōu)化實驗條件，制備了配合比（Que∶Ge）分別為1∶1和1∶2的兩種配合物QueGe和QueGe2，并采用紫外光譜、紅外光譜、核磁共振、元素分析、高效液相色譜、電化學方法對配合物的結構進行了表征，同時研究了槲皮素及其配合物的抗氧化活性。結果表明，兩種配合物均比槲皮素具有更強的清除自由基活性，這對開發(fā)具有保健功能的新型鍺化合物具有重要意義。

林天樂等[13］采用UV和IR分析手段，研究酸性和中性條件下，槲皮素與Al（Ⅲ）在甲醇溶劑中形成配合物的構型、反應配比及配體分子中各個配位點的配位能力大小及優(yōu)先配位順序。結果表明：在酸性介質中，槲皮素與Al（Ⅲ）所形成配合物的反應配比為1∶1，其配位點為3－羥基－4－羰基，配位構型中心為Al（Ⅲ）與1個槲皮素分子形成五元環(huán)四配位的配合物；在中性介質中發(fā)生兩步配位反應：第一步配位反應發(fā)生在3－羥基－4－羰基配位點，其反應配比為1∶2，配位構型為中心Al（Ⅲ）與2個槲皮素分子形成2個五元環(huán)四配位的配合物；第二步配位反應發(fā)生在3′，4′－二羥基配位點，其反應配比為2∶1，2個Al（Ⅲ）分別在上述2個配位點與1個槲皮素分子形成五元環(huán)四配位構型的配合物。

1.1.2 副族元素

鋅在人體內(nèi)作為多種酶的組成成分，與組織呼吸、三大營養(yǎng)物質和核酸的代謝密切相關，能促進生長發(fā)育，提高機體免疫力，維護皮膚健康，促進傷口愈合。吳春等[14］合成了槲皮素－鋅配合物，發(fā)現(xiàn)該配合物中槲皮素和鋅匹配并兼有甚至強化了槲皮素和鋅的藥理活性，一方面提高了槲皮素的水溶性，另一方面能清除亞硝酸鈉、阻斷亞硝銨的合成并明顯降低血清谷丙轉氨酶含量。

夏玉明等[15］合成了槲皮素－銅配合物并用黃嘌呤氧化酶化學法測定其活性[16］，發(fā)現(xiàn)該配合物具有血清超氧化物歧化酶（SOD）活性，表明槲皮素與體內(nèi)必需微量元素銅之間有協(xié)同關系。

周晶等[17］采用熒光光譜法研究了槲皮素－銅配合物與DNA的相互作用。結果表明，槲皮素－銅配合物與DNA作用時，能夠插入DNA的堿基對之間，存在插入鍵合模式，影響了DNA分子的內(nèi)部構型，抑制了DNA分子的進一步遺傳與復制，從而抑制癌細胞的惡性生長，達到抗癌效果[18］。為提高槲皮素的抗氧化性、降低毒副作用，周晶等[19］還合成了槲皮素的Cd（Ⅱ）和Sc（Ⅲ）配合物。研究表明，配合物對超氧陰離子自由基的清除率明顯高于槲皮素。

余燕影等[20］合成了槲皮素－鉻（Ⅲ）配合物并采用紅外光譜、紫外光譜、熱分析及元素分析等方法對其結構進行表征，確定配合物的分子式為[Cr（C15H9O7）2Cl·H2O］·7H2O（圖3），具有比槲皮素更強的清除自由基活性，且對氧化作用的穩(wěn)定性更好。

圖3 槲皮素－鉻（Ⅲ）配合物的分子結構Fig.3 Molecular structure of quercetin－Cr（Ⅲ）complex

1.1.3 稀土元素

稀土金屬具有抗癌、抗炎、殺菌、鎮(zhèn)痛、治燒傷等生物活性[21，22］，且稀土金屬離子具有空軌道，可接受槲皮素提供的電子對，從而形成配合物，不僅可以降低稀土元素的毒性，還可以提高配合物的生理活性。董樹國等[23］將氯化鑭與槲皮素以摩爾比1∶3在80℃、pH值為9的條件下反應5h成功得到槲皮素－鑭配合物，并利用紫外可見光譜、紅外光譜對槲皮素－鑭配合物的配位點進行了判斷。

丁冶春等[24］合成了槲皮素的Pr和Tb配合物，通過元素分析、質譜、摩爾電導、紅外光譜、紫外光譜確定了配合物的組成和結構，同時采用噻唑藍（MTT）比色法測定了配體及配合物對HepG2肝癌細胞株的抗腫瘤活性。結果表明，配合物的組成分別為PrC15H8O7Cl10·6H2O、TbC15H8O7Cl2·6H2O，配合物對 HepG2肝癌細胞株的抗腫瘤活性強于配體。

范小娜等[25］合成了槲皮素－銪配合物、槲皮素－鏑配合物；胡雅瓊等[26］合成了槲皮素－釓配合物，并就配合物和配體對HepG2肝癌細胞株的抗腫瘤活性進行了研究。結果表明，配合物較配體更抑制HepG2細胞的增殖，且對細胞增殖的抑制效果顯著增強。

1.2 國外合成進展

Mancuso等[27］合成了槲皮素－鈰配合物和槲皮素－硒配合物等，這些配合物可用于抗癌藥物的合成。Ferrer等[28］合成了槲皮素－釩配合物[VO（Que）2EtOH］n（Que VO），通過順磁共振對其進行表征，并研究了其磁性和穩(wěn)定性。結果表明，槲皮素－釩配合物可刺激I型骨生長，對磷酸酯酶（ALP）有抑制作用，可刺激磷酸激酶（EPK），具有抗骨腫瘤的作用，能促進成骨細胞的分裂、增殖。

Bravo等[29］研究發(fā)現(xiàn)，在乙醇溶液中，槲皮素與金屬離子反應得到兩種類型的配合物：[M（Que）Cl2（H2O）2］[M＝Mn（Ⅱ）、Co（Ⅱ）］、[M（Que）2Cl2］·2H2O[M＝Cd（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）］，通過元素分析、傳導率測定、磁化率測定、IR、UV、電子順磁共振光譜對其進行了表征。

Bukhari等[30，31］合成了槲皮素的鈷和銅配合物。發(fā)現(xiàn)，槲皮素－銅配合物和槲皮素－鈷配合物的抗氧化活性比槲皮素強；并通過元素分析、紫外光譜、氫譜、熱重分析、差示掃描量熱法和紅外光譜等對其進行了表征，其中槲皮素－鈷配合物的分子結構見圖4。

圖4 槲皮素－鈷配合物的分子結構Fig.4 Molecular structure of quercetin－Co（Ⅱ）complex

Levchenko等[32］合成的槲皮素－金配合物對NADH和含甲烷的甲醇具有活性，是1mol甲醇附有2mol NADH的氧化劑，而其它黃酮的金配合物則無此活性。

Shukla等[33］合成了槲皮素－釩配合物[VO（Que）2］。研究發(fā)現(xiàn)，槲皮素－釩配合物在鏈脲佐菌素誘導糖尿病小鼠的實驗中，顯示出胰島素增加的趨勢；通過模擬胰島素的促細胞分裂劑勢能、測定腺嘧啶脫氧核苷的吸收作用、對Ⅱ型糖尿病的試驗顯示，槲皮素－釩配合物可作為胰島素的提升劑，且沒有任何毒性。槲皮素－釩配合物的分子結構見圖5。

圖5 槲皮素－釩配合物的分子結構Fig.5 Molecular structure of quercetin－vanadium complex

Anna等[34］合成了槲皮素－鉻丙酸鹽配合物，并通過DPPH實驗，在甲醇水溶液中比較了槲皮素、鉻（Ⅲ）和槲皮素－鉻丙酸鹽配合物的抗輻射活性。體外研究顯示，槲皮素∶鉻（Ⅲ）為3∶1和1∶1的槲皮素－鉻丙酸鹽配合物較槲皮素的抗輻射活性顯著增強。

研究表明，槲皮素可減少鼠大腸平滑肌淋巴液膜對鈣離子的滲透，但不影響細胞內(nèi)部的鈣離子。Davidovskaya等[35］合成了槲皮素－鋁配合物，發(fā)現(xiàn)鋁可增大Kaliran誘導收縮的強度，槲皮素－鋁配合物能夠進入淋巴液通道，并改變Ca（Ⅱ）的滲透。

2 槲皮素金屬配合物在分析檢測中的應用

2.1 分光光度法分析

周含英等[36］研究了鎵與槲皮素的顯色反應。在表面活性劑 Triton X－100存在下，于pH＝4.5的HAc－NaAc緩沖溶液中，鎵與槲皮素形成了1∶2的黃色絡合物，最大吸收波長為446nm，表觀摩爾系數(shù)為7.46×104L·mol－1·cm－1，線性范圍為1.7×10－8～6.0×10－7g·mL－1，檢出 限為 1.7×10－8g·mL－1。該法已成功用于中草藥中鎵的測定。

另外，吳光進等[37］測定了鋁錫合金中的錫；王獻科等[38］測定了人參、枸杞、大蒜和煙塵中的微量鍺。

張淑敏等[39，40］采用紫外分光光度法研究了鐵、鉬與槲皮素的配位條件、配位比和配位常數(shù)，為中成藥的研制及藥理分析提供了理論依據(jù)。

2.2 熒光分析

槲皮素具有大π鍵共軛體系，與金屬離子形成配合物后在一定條件下能產(chǎn)生熒光。孫雪花等利用槲皮素與鋯形成穩(wěn)定熒光配合物的性質，以槲皮素為標樣，建立了一種測定銀杏葉中槲皮素的熒光分光光度法，該方法靈敏度高，線性范圍寬，重現(xiàn)性好，操作簡便。

朱榮秀等[41］研究了 Lu（Ⅲ）、Y（Ⅲ）、Sc（Ⅲ）、Gd（Ⅲ）、La（Ⅲ）等幾種L＊－L發(fā)光型稀土離子與槲皮素－TOPO（TX－100）－SDS組成的體系的熒光特性、影響因素及分析應用。于最佳條件下，測定上述稀土離子的最低檢測限可達0.01mg·L－1，并探討了TOPO（TX－100）－SDS對Lu－槲皮素二元體系的增敏機理，采用多點增量標準加入法測定了合成重稀土混樣中的镥。

另外，曾恚恚等[42，43］利用熒光分光光度計測定了合金樣中的鋯、鉿，趙錦端等[44］測定了復雜地質樣品中的微量鈮。

汪瀾等[45］研究了槲皮素－鈷（Ⅱ）－核酸三元體系。發(fā)現(xiàn)，槲皮素與鈷的二元絡合物與變性小牛胸腺DNA（ctDNA）結合后熒光增強，并且強度與DNA濃度成正比，并由此建立了熒光法測定DNA的分析方法，該方法快速、靈敏、準確。

2.3 極譜分析

在一定pH值條件下，采用單掃描示波極譜法可獲得槲皮素－金屬配合物的吸附波，測得配合物的組成、條件形成常數(shù)β。周清海等[46］測定了鋁箔、鋁絲和鋁鋅礦中的微量鎵，以及血清、醋酸鈉中的鈣[47］；張成志[48］測定了鉛基軸承合金中的鉍；李南強等[49］測定了硫酸鋅試劑中的痕量銦。

3 結語

到目前為止，國內(nèi)外共合成35個槲皮素金屬配合物，其中主族5個：Mg、Al、Ca、Se、Pb；副族16個：Sc、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Mo、Ag、Cd、Pt、Au、Hg；稀土金屬14個：La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu。

槲皮素金屬配合物是一類很有前途的藥物，但其確切的分子結構以及生物活性的作用方式還有待于進一步的研究。槲皮素金屬配合物研究的深入將有利于天然藥物的研制開發(fā)，通過對其生物活性和藥理作用的篩選，可望獲得高效低毒的新藥。此外，槲皮素作為分析試劑應用前景十分廣闊，相關研究意義重大。

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