槲皮素五乙酸酯的合成及表征*

劉秋偉，孫明劍，翟廣玉

（鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 藥學(xué)院，河南 鄭州 451100）

前 言

流行病學(xué)和營(yíng)養(yǎng)學(xué)家認(rèn)為：槲皮素是一種最有希望應(yīng)用于疾病的預(yù)防和治療的天然化合物[1]。槲皮素（quercetin，化學(xué)名：2-（3,4- 二羥基苯基）-3,5,7-三羥基-4H-1-苯并吡喃-4-酮）是一個(gè)典型的類黃酮，普遍存在于人們的膳食物質(zhì)中[2]，如蔬菜（西蘭花、洋蔥、韭菜等）、水果（蘋果、香蕉、柑橘等）、飲料（茶葉、紅酒等），以及中草藥（銀杏葉、槐米、三七等）中。槲皮素具有多方面的生理活性，抗癌[3～4]、降血壓[5～6]、降糖[7]、抗病毒[8]、預(yù)防和治療心腦血管疾病[9]、抗炎[10]、抗氧化[11]等。

槲皮素的分子結(jié)構(gòu)

由于槲皮素的分子結(jié)構(gòu)使得它的水溶較差，生物利用度較低，為了改善這種情況，人們已經(jīng)制得了許多水溶性較好，生物利用度提高的槲皮素金屬配合物[12]、槲皮素包合物、槲皮素酯類、酰胺類、醚類等[13]。作者合成了槲皮素五乙酸酯，為槲皮素衍生物的有效利用奠定了基礎(chǔ)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

400MHz超導(dǎo)核磁共振儀（DMSO-d6或CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo)，德國(guó)Bruker公司）；UV-2550型紫外-可見分光光度計(jì)（日本島津公司）；ZQ24000/2695四級(jí)桿LC/MS聯(lián)用儀（美國(guó)Waters公司）；IS10型紅外光譜儀（美國(guó)尼高力公司，KBr壓片）；RE-52AA型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（上海亞榮生化儀器廠）；HJ-3恒溫磁力加熱攪拌器（常州翔天實(shí)驗(yàn)儀器廠）；SHZ-D（III）循環(huán)水式多用真空泵（天津華鑫儀器廠）；ZW-3紫外分析儀（鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司）。必要的有機(jī)合成玻璃儀器。

槲皮素（自制，純度：98%）；其他試劑均為分析純。

1.2 槲皮素五乙酸酯的合成

根據(jù)參考文獻(xiàn)[14]有改動(dòng)，稱取 302mg（1mmol）的槲皮素，溶于20mL二甲基甲酰胺（DMF）中，加入5mL乙酸酐，磁力攪拌器攪拌0.5h，使其充分溶解后，加入2滴濃硫酸，控制溫度65℃，回流2h，TLC板監(jiān)測(cè)反應(yīng)進(jìn)程確保反應(yīng)完全。靜置過夜，加入60mL蒸餾水，攪拌2h，有大量固體析出。抽濾，水洗濾餅至中性，經(jīng)甲醇/氯仿重結(jié)晶，收率63.4%。

2 結(jié)果與討論

2.1 紫外可見光譜

各類黃酮均具有特征的紫外吸收光譜，不同類型的黃酮化合物由于分子中共軛體系和羥基數(shù)目、位置和存在形式不同，使其紫外-可見吸收光譜明顯發(fā)生變化并有一定的規(guī)律。一般來說，黃酮的紫外光譜在220～400nm有兩個(gè)吸收帶，處于300～400nm區(qū)域的吸收帶稱帶Ⅰ，220～280nm為帶Ⅱ，取代基的性質(zhì)、位置和數(shù)目決定吸收帶的波長(zhǎng)范圍、強(qiáng)度和譜形。黃酮的分子可視為有兩個(gè)生色團(tuán)組成，一個(gè)為A環(huán)的苯甲?；硪粋€(gè)為B環(huán)的肉桂?；?，二者互相影響，但是帶Ⅰ主要與肉桂酰生色團(tuán)有關(guān)，帶Ⅱ與苯甲酰生色團(tuán)有關(guān)[15]。

槲皮素由A、B、C三個(gè)環(huán)組成，沿氧1到碳4畫一條直線，可以把槲皮素分為兩部分，左側(cè)為苯甲?；糠?，右側(cè)為肉桂?；糠帧ｉ纹に氐淖贤夤庾V也可以解析為兩部分。在長(zhǎng)波區(qū)375nm吸收帶，為肉桂酰基生色團(tuán)產(chǎn)生，為帶Ⅰ，屬于π→π*（B環(huán)）電子躍遷；在短波區(qū)255nm吸收帶，由苯甲酰生色團(tuán)產(chǎn)生，為帶Ⅱ，屬于n→π*（A環(huán)）電子躍遷[16]。

圖1 黃酮的紫外光譜主要吸收帶Fig.1 The main UV absorption band of flavonoids

圖2 槲皮素和槲皮素五乙酸酯的紫外光譜Fig.2 UV spectra of quercetin and quercetin pentaucetate

槲皮素五乙酸酯的峰Ⅰ從372nm移動(dòng)到297nm，藍(lán)移了75nm；峰Ⅱ從256nm移動(dòng)到251nm，藍(lán)移了5nm。槲皮素形成槲皮素五乙酸酯后，特征吸收峰發(fā)生了藍(lán)移，這可能是由于形成槲皮素五乙酸酯后，空間結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，這種立體障礙因素破壞了原來槲皮素的共軛關(guān)系，故使帶Ⅰ、Ⅱ發(fā)生不同程度的藍(lán)移。

2.2 紅外光譜分析

紅外光譜是記錄有機(jī)分子吸收紅外光后產(chǎn)生化學(xué)鍵振動(dòng)而形成的吸收光譜，有機(jī)化合物都有其特征吸收峰，是判斷官能團(tuán)，分子結(jié)構(gòu)的重要依據(jù)。槲皮素分子中有羥基、羰基、苯環(huán)，主要官能團(tuán)紅外吸收歸屬[17]：ν-OH3408.74cm-1；νc=o1663.10cm-1；苯環(huán)骨架振動(dòng)頻率νc=c1610.89cm-1；苯環(huán)的特征吸收峰分別是：1610.89cm-1、1168.97cm-1、1014.70cm-1。

圖3 槲皮素的紅外光譜Fig.3 The IR spectrum of quercetin

由圖3可知，槲皮素五乙酸酯中ν-OH峰明顯減弱，說明槲皮素的五個(gè)羥基已經(jīng)發(fā)生了反應(yīng)，νc=o位于1776cm-1，是槲皮素碳4羰基和乙酸酯羰基峰，峰強(qiáng)度明顯增大，并且向高波數(shù)移動(dòng)。1199.0cm-1是νC-O伸縮振動(dòng)吸收峰，吸收峰變寬、增強(qiáng)，這是槲皮素引入5個(gè)乙?；鸬摹＆蚦-o位于1124cm-1、苯環(huán)骨架吸收峰數(shù)值上基本沒有變化。

圖4 槲皮素五乙酸酯的紅外光譜Fig.4 The IR spectrum of quercetin pentaacetate

由圖4可知，槲皮素五乙酸酯的特征吸收峰：νC-H（-CH3），2936.0cm-1，甲基吸收峰；νC=O，1776.0cm-1，羰基、酯羰基吸收峰；νC-O，1199.0cm-1，酯鍵吸收峰。

槲皮素和槲皮素五乙酸酯的紅外吸收數(shù)據(jù)比較見表1。

表1 槲皮素和槲皮素五乙酸酯的紅外吸收數(shù)據(jù)比較Table 1 The infrared absorption data of quercetin and quercetin pentaacetate

2.3 氫譜分析

氫譜是鑒定有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)類型、確定取代基的位置和進(jìn)行結(jié)構(gòu)研究的有效方法。槲皮素1H-NMR譜中每個(gè)氫原子的歸屬。從圖5上可知，在δ6～8ppm范圍內(nèi)有多個(gè)黃酮類化合物的特征質(zhì)子峰信號(hào)，對(duì)這些質(zhì)子信號(hào)之間耦合關(guān)系的分析，可以進(jìn)一步判斷槲皮素分子羥基的取代類型。槲皮素羥基的信號(hào)分別是，δ-OH12.48（A環(huán)碳5羥基上的氫）、δ-OH10.77（A環(huán)碳 7羥基上的氫）、δ-OH9.58（C環(huán)碳 3羥基上的氫）、δ-OH9.35（B環(huán)碳4’羥基上的氫）、δ-OH9.29（B環(huán)碳3’羥基上的氫）。槲皮素有5個(gè)亞甲基信號(hào)，δH7.66（B環(huán)碳 2’上的氫）、δH7.53（B環(huán)碳6’上的氫）、δH6.88（B環(huán)碳 5’上的氫）、δH6.39（A環(huán)碳 8上的氫）、δH6.17（A環(huán)碳 6 上的氫）[19～21]。

圖5 槲皮素的氫譜Fig.5 The1H-NMR spectrum of quercetin

槲皮素五乙酸酯中的 5-OH、7-OH、3-OH、4'-OH、3'-OH上面的氫信號(hào)全部消失，說明這五個(gè)位置上的氫已經(jīng)被取代。同時(shí)，2.34有甲基強(qiáng)峰出現(xiàn)，積分值為15個(gè)氫，可以推測(cè)該化合物被五個(gè)乙?；〈?/p>

圖6 槲皮素五乙酸酯的氫譜Fig.6 The1H-NMR spectrum of quercetin pentaacetate

為了便于觀察，把槲皮素和槲皮素五乙酸酯的氫譜數(shù)據(jù)匯總于表2，通過表,2看得更清楚。

表2 槲皮素和槲皮素五乙酸酯的氫譜Table 2 The1H-NMR data of quercetin and quercetin pentaacetate

2.4 質(zhì)譜分析

質(zhì)譜是記錄分析樣品受一定能量沖擊產(chǎn)生離子，而后在磁場(chǎng)中按質(zhì)量和電荷之比（m/z）順序進(jìn)行分離并通過檢測(cè)器表達(dá)的圖譜。質(zhì)譜可以直接給出相對(duì)分子質(zhì)量，進(jìn)而利用碎片離子獲得一些結(jié)構(gòu)特征的信息[22，23]。槲皮素的相對(duì)分子質(zhì)量是302，一個(gè)乙酰基（CH3-CO-）的式量是43，五個(gè)乙?；?3×5=215，所以槲皮素五乙酸酯的式量是：302+215-5=512。槲皮素五乙酸酯加一個(gè)氫離子：m/z=513.1[M+1]+；1022.7是兩個(gè)槲皮素五乙酸酯聚合體的分子離子峰。在圖7上可以清楚地看到這些數(shù)據(jù)，從而確定新的產(chǎn)物即為槲皮素五乙酸酯。

圖7 槲皮素五乙酸酯的質(zhì)譜Fig．7 The mass spectrum of quercetin pentaacetate

3 結(jié)論

槲皮素與乙酸酐反應(yīng)，得到槲皮素五乙酸酯，收率63.4%。經(jīng)過光譜分析，結(jié)果顯示：紫外光譜中兩個(gè)特征吸收峰均發(fā)生藍(lán)移，可能是形成新化合物之后共軛體系發(fā)生變化的影響；紅外光譜中ν-OH峰極弱，幾乎消失，且 νc=o位于 1776cm-1，增強(qiáng)，并且藍(lán)移，這可能是引入乙酰基后，與乙酰基的羰基作用后的結(jié)果；νc-o位于 1199.0cm-1，增強(qiáng)、變寬，這是引入乙?；?，酯基的碳氧伸縮振動(dòng)的結(jié)果。核磁共振氫譜中 3-OH、5-OH、7-OH、3′-OH、4′-OH 上面的氫全部消失，且出現(xiàn)五組乙?；募谆澹毁|(zhì)譜中質(zhì)荷比與目標(biāo)化合物相對(duì)分子質(zhì)量完全吻合，由上述光譜分析得以確認(rèn)該化合物即為槲皮素五乙酸酯，這為槲皮素酯類衍生物的進(jìn)一步研究提供了依據(jù)。

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