槲皮素五乙酸酯的合成及表征*

刘秋伟，孙明剑，翟广玉

（郑州工业应用技术学院 药学院，河南 郑州 451100）

前 言

流行病学和营养学家认为：槲皮素是一种最有希望应用于疾病的预防和治疗的天然化合物[1]。槲皮素（quercetin，化学名：2-（3,4- 二羟基苯基）-3,5,7-三羟基-4H-1-苯并吡喃-4-酮）是一个典型的类黄酮，普遍存在于人们的膳食物质中[2]，如蔬菜（西兰花、洋葱、韭菜等）、水果（苹果、香蕉、柑橘等）、饮料（茶叶、红酒等），以及中草药（银杏叶、槐米、三七等）中。槲皮素具有多方面的生理活性，抗癌[3～4]、降血压[5～6]、降糖[7]、抗病毒[8]、预防和治疗心脑血管疾病[9]、抗炎[10]、抗氧化[11]等。

槲皮素的分子结构

由于槲皮素的分子结构使得它的水溶较差，生物利用度较低，为了改善这种情况，人们已经制得了许多水溶性较好，生物利用度提高的槲皮素金属配合物[12]、槲皮素包合物、槲皮素酯类、酰胺类、醚类等[13]。作者合成了槲皮素五乙酸酯，为槲皮素衍生物的有效利用奠定了基础。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

400MHz超导核磁共振仪（DMSO-d6或CDCl3为溶剂，TMS为内标，德国Bruker公司）；UV-2550型紫外-可见分光光度计（日本岛津公司）；ZQ24000/2695四级杆LC/MS联用仪（美国Waters公司）；IS10型红外光谱仪（美国尼高力公司，KBr压片）；RE-52AA型旋转蒸发仪（上海亚荣生化仪器厂）；HJ-3恒温磁力加热搅拌器（常州翔天实验仪器厂）；SHZ-D（III）循环水式多用真空泵（天津华鑫仪器厂）；ZW-3紫外分析仪（巩义市予华仪器有限责任公司）。必要的有机合成玻璃仪器。

槲皮素（自制，纯度：98%）；其他试剂均为分析纯。

1.2 槲皮素五乙酸酯的合成

根据参考文献[14]有改动，称取 302mg（1mmol）的槲皮素，溶于20mL二甲基甲酰胺（DMF）中，加入5mL乙酸酐，磁力搅拌器搅拌0.5h，使其充分溶解后，加入2滴浓硫酸，控制温度65℃，回流2h，TLC板监测反应进程确保反应完全。静置过夜，加入60mL蒸馏水，搅拌2h，有大量固体析出。抽滤，水洗滤饼至中性，经甲醇/氯仿重结晶，收率63.4%。

2 结果与讨论

2.1 紫外可见光谱

各类黄酮均具有特征的紫外吸收光谱，不同类型的黄酮化合物由于分子中共轭体系和羟基数目、位置和存在形式不同，使其紫外-可见吸收光谱明显发生变化并有一定的规律。一般来说，黄酮的紫外光谱在220～400nm有两个吸收带，处于300～400nm区域的吸收带称带Ⅰ，220～280nm为带Ⅱ，取代基的性质、位置和数目决定吸收带的波长范围、强度和谱形。黄酮的分子可视为有两个生色团组成，一个为A环的苯甲酰基，另一个为B环的肉桂酰基，二者互相影响，但是带Ⅰ主要与肉桂酰生色团有关，带Ⅱ与苯甲酰生色团有关[15]。

槲皮素由A、B、C三个环组成，沿氧1到碳4画一条直线，可以把槲皮素分为两部分，左侧为苯甲酰基部分，右侧为肉桂酰基部分。槲皮素的紫外光谱也可以解析为两部分。在长波区375nm吸收带，为肉桂酰基生色团产生，为带Ⅰ，属于π→π*（B环）电子跃迁；在短波区255nm吸收带，由苯甲酰生色团产生，为带Ⅱ，属于n→π*（A环）电子跃迁[16]。

图1 黄酮的紫外光谱主要吸收带Fig.1 The main UV absorption band of flavonoids

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

槲皮素五乙酸酯的峰Ⅰ从372nm移动到297nm，蓝移了75nm；峰Ⅱ从256nm移动到251nm，蓝移了5nm。槲皮素形成槲皮素五乙酸酯后，特征吸收峰发生了蓝移，这可能是由于形成槲皮素五乙酸酯后，空间结构发生了改变，这种立体障碍因素破坏了原来槲皮素的共轭关系，故使带Ⅰ、Ⅱ发生不同程度的蓝移。

2.2 红外光谱分析

红外光谱是记录有机分子吸收红外光后产生化学键振动而形成的吸收光谱，有机化合物都有其特征吸收峰，是判断官能团，分子结构的重要依据。槲皮素分子中有羟基、羰基、苯环，主要官能团红外吸收归属[17]：ν-OH3408.74cm-1；νc=o1663.10cm-1；苯环骨架振动频率νc=c1610.89cm-1；苯环的特征吸收峰分别是：1610.89cm-1、1168.97cm-1、1014.70cm-1。

图3 槲皮素的红外光谱Fig.3 The IR spectrum of quercetin

由图3可知，槲皮素五乙酸酯中ν-OH峰明显减弱，说明槲皮素的五个羟基已经发生了反应，νc=o位于1776cm-1，是槲皮素碳4羰基和乙酸酯羰基峰，峰强度明显增大，并且向高波数移动。1199.0cm-1是νC-O伸缩振动吸收峰，吸收峰变宽、增强，这是槲皮素引入5个乙酰基引起的。νc-o位于1124cm-1、苯环骨架吸收峰数值上基本没有变化。

图4 槲皮素五乙酸酯的红外光谱Fig.4 The IR spectrum of quercetin pentaacetate

由图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，酯键吸收峰。

槲皮素和槲皮素五乙酸酯的红外吸收数据比较见表1。

表1 槲皮素和槲皮素五乙酸酯的红外吸收数据比较Table 1 The infrared absorption data of quercetin and quercetin pentaacetate

2.3 氢谱分析

氢谱是鉴定有机化合物的结构类型、确定取代基的位置和进行结构研究的有效方法。槲皮素1H-NMR谱中每个氢原子的归属。从图5上可知，在δ6～8ppm范围内有多个黄酮类化合物的特征质子峰信号，对这些质子信号之间耦合关系的分析，可以进一步判断槲皮素分子羟基的取代类型。槲皮素羟基的信号分别是，δ-OH12.48（A环碳5羟基上的氢）、δ-OH10.77（A环碳 7羟基上的氢）、δ-OH9.58（C环碳 3羟基上的氢）、δ-OH9.35（B环碳4’羟基上的氢）、δ-OH9.29（B环碳3’羟基上的氢）。槲皮素有5个亚甲基信号，δH7.66（B环碳 2’上的氢）、δH7.53（B环碳6’上的氢）、δH6.88（B环碳 5’上的氢）、δH6.39（A环碳 8上的氢）、δH6.17（A环碳 6 上的氢）[19～21]。

图5 槲皮素的氢谱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上面的氢信号全部消失，说明这五个位置上的氢已经被取代。同时，2.34有甲基强峰出现，积分值为15个氢，可以推测该化合物被五个乙酰基所取代。

图6 槲皮素五乙酸酯的氢谱Fig.6 The1H-NMR spectrum of quercetin pentaacetate

为了便于观察，把槲皮素和槲皮素五乙酸酯的氢谱数据汇总于表2，通过表,2看得更清楚。

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

2.4 质谱分析

质谱是记录分析样品受一定能量冲击产生离子，而后在磁场中按质量和电荷之比（m/z）顺序进行分离并通过检测器表达的图谱。质谱可以直接给出相对分子质量，进而利用碎片离子获得一些结构特征的信息[22，23]。槲皮素的相对分子质量是302，一个乙酰基（CH3-CO-）的式量是43，五个乙酰基是43×5=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个氢离子：m/z=513.1[M+1]+；1022.7是两个槲皮素五乙酸酯聚合体的分子离子峰。在图7上可以清楚地看到这些数据，从而确定新的产物即为槲皮素五乙酸酯。

图7 槲皮素五乙酸酯的质谱Fig．7 The mass spectrum of quercetin pentaacetate

3 结论

槲皮素与乙酸酐反应，得到槲皮素五乙酸酯，收率63.4%。经过光谱分析，结果显示：紫外光谱中两个特征吸收峰均发生蓝移，可能是形成新化合物之后共轭体系发生变化的影响；红外光谱中ν-OH峰极弱，几乎消失，且 νc=o位于 1776cm-1，增强，并且蓝移，这可能是引入乙酰基后，与乙酰基的羰基作用后的结果；νc-o位于 1199.0cm-1，增强、变宽，这是引入乙酰基后，酯基的碳氧伸缩振动的结果。核磁共振氢谱中 3-OH、5-OH、7-OH、3′-OH、4′-OH 上面的氢全部消失，且出现五组乙酰基的甲基峰；质谱中质荷比与目标化合物相对分子质量完全吻合，由上述光谱分析得以确认该化合物即为槲皮素五乙酸酯，这为槲皮素酯类衍生物的进一步研究提供了依据。

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