黄酮类稀土金属配合物的研究进展

张齐雄 施伦勇 刘衍季 曹 蓓

西南大学药学院2009级药学专业，重庆 400715

黄酮类稀土金属配合物的研究进展

张齐雄 施伦勇 刘衍季 曹 蓓

西南大学药学院2009级药学专业，重庆 400715

黄酮类化合物是一类重要的中药有效成分，现代研究表明稀土金属在生物医药领域也有很大的应用前景。稀土配合物的合成主要是集中在将具有特定生物活性的配体与稀土离子配合，以期达到更好的生物活性。现对近年来黄酮类稀土金属配合物的合成方法和生物活性进行综述，为今后的黄酮类稀土金属配合物的深入研究提供理论支持。

黄酮类；稀土金属；配合物；合成；生物活性

黄酮类化合物是广泛存在于自然界的一大类化合物，具有抗菌、抗病毒、抗肿瘤、抗自由基、抗炎、抗过敏和解痉等多种生物活性[1-3]。黄酮结构中的超离域度、大π键共轭体系、孤对电子的氧原子以及空间结构都有利于配合物的形成。稀土金属也具有抗癌、抗炎、杀菌、镇痛、治烧伤等生物活性[4-5]，且稀土金属离子具有空轨道，可接受黄酮类配体提供的电子对，从而形成配合物。黄酮类化合物主要有黄酮类，黄酮醇类，异黄酮类、其他黄酮类等。本研究主要结合文献对黄酮类稀土金属配合物的合成与生物活性进行汇总。

1 研究概况

对黄酮类稀土金属配合物的大量研究主要集中在二氢黄酮类（柚皮素），黄酮醇类配体（芦丁、槲皮素、桑色素），黄酮苷类（黄芩苷、橙皮苷）。而与黄酮类配合的稀土金属(Ⅲ)则主要集中在镧（La）、钪（Sc）、钇（Y）、镱（Yb）、铈（Ce）、铽（Tb）、铕（Eu）、镨（Pr）、钐（Sm）、钕（Nd）、钆（Gd）、镝（Dy）。黄酮类化合物与稀土金属配位可以发生在以下3个部位：（1）3位羟基与邻位羰基；（2）4位羰基与5位羟基；（3）B环中的两个邻羟基。对于生物活性研究，大都集中在抗菌、抗炎抗过敏、清除自由基、抗肿瘤等方面。

2 黄酮类稀土配合物合成与表征

2.1 二氢黄酮类稀土配合物的合成与表征

王慧玲[6]用稀土硝酸盐合成得到了柚皮素与La、Dy、Sm、Eu的配合物，并通过元素分析及摩尔电导率、1H-NMR谱、红外光谱、热重分析等方法推断了4种配合物的分子式和结构式，结果表明4种配合物均为2︰1配合，且配合物中均含有2分子的配位水，n 分子的结晶水（Dy、Sm，n=1；La、Eu，n=2.5，0.5）。

2.2 黄酮醇类稀土配合物的合成与表征

吴锦秀等[7]合成了芦丁-La、芦丁-Pr、芦丁-Gd、芦丁-Dy 4种芦丁稀土配合物，并通过红外光谱、元素分析、热重-差热分析和摩尔电导率等方法对其进行了表征，4种稀土芦丁配合物 NamRELCln·6H2O（L=C27H29O16，RE=La、Pr，n=10，m=8；RE=GD，n=7，m=5；RE=Dy，n=5，m=3）；丁冶春等[8]合成了稀土离子Tb的芦丁配合物，通过元素分析、核磁共振氢谱、摩尔电导、红外光谱、紫外光谱，确定了配合物的组成和结构，结果表明，配合物的组成为Na5TbLCl7·6H2O（L=C27H29O16）。

董树国等[9]将氯化镧与槲皮素以固定摩尔比例1︰3，在80℃、pH 9条件下反应5 h成功得到槲皮素-La配合物，并利用紫外可见光谱、红外光谱对槲皮素-La配合物的配位位置做出了判断；刘海燕等[10]在无水乙醇、pH 7条件下合成得到了Eu的槲皮素配合物，同样对其红外光谱、紫外光谱、荧光光谱进行了研究，但两人都未能对其络合比例进行确定，故未能得到配合物的结构式；丁冶春等[11]合成了稀土离子Pr、Tb的槲皮素配合物，通过元素分析、质谱、摩尔电导、红外光谱、紫外光谱确定了配合物的组成和结构，结果表明，配合物的组成分别为 PrC15H8O7Cl10·6H2O、TbC15H8O7Cl2·6H2O；周晶等[12]采用金属醋酸盐和槲皮素在醋酸钠、无水乙醇条件下得到黄色粉末的槲皮素-Sc配合物，由元素分析、热分析以及红外光谱数据可以确定配合物的化学组成分别为ScL3·6H2O。

关于桑色素与稀土金属离子配合物的报道较少，1993年张金桐等[13]用乙醇溶解桑色素后，按Ln︰Morin=1︰2的摩尔比混合，在吡啶环境中反应2 h，加水加热，变清后，静置3～4 d得到桑色素稀土配合物，在通过红外光谱、紫外光谱、核磁共振谱、萤光光谱、差热-热重分析、X射线四圆衍射和摩尔电导等手段对配合物进行了表征。结合元素分析数据确定其化学组成为 Ln（C15H10O7）2Cl3（Ln=La，Ce，Pr，Nd，Eu）。配合反应均发生在桑色素的5OH和4CO之间，Cl-也在配位内界。

而Elzbieta Woznicka等[14]用乙醇加热溶解桑色素，加入稀土的氯化物或硝酸化物后，采用甲醇︰水（1︰1），用NaOH调节 pH 4～5，60℃反应 1 h，得到 Ln（C15H9O7）3·nH2O（Ln=La，Sm，Gd，n=6；Ln=Ce，Pr，Nd，Eu，n=8），并通过紫外光谱、红外光谱、核磁共振、质谱、元素分析等方法确定了这7个桑色素与稀土金属的配合物结构式，发现桑色素与La，Pr，Nd，Sm，Eu的配合物位置发生在桑色素上的3OH和4CO之间，而Ce和Gd配合物则是发生在5OH和4CO之间。7种配合物均含有结晶水，则是与桑色素中的羟基形成氢键结合上去。

2.3 黄酮苷类稀土配合物的合成与表征

天然黄酮类化合物多以苷类形式存在，而关于黄酮苷类稀土金属配合物的报道非常少，主要集中在O-苷类。王学军等[15]将黄芩苷溶解于吡啶中，加入 Y（NO3）3·6H2O，Ce（NO3）3·6H2O，得到的产物通过红外光谱确定了配合反应发生在4CO和5OH之间，由元素分析仪和EDTA滴定法测定出产物的分子量，从而得到产物结构式。在相同的条件下将黄芩苷和其它稀土元素如镧、镱、钕、镨、钐等发生反应，但是从目标产物的红外、紫外光谱和元素分析中未发现特征的变化，所以未能得到黄芩苷和这些稀土元素的配合物。

张力等[16]采用碱提酸沉法从桔子皮中提取橙皮苷，并以橙皮苷化合物为配体与La3+配位，合成出橙皮苷-La配合物。利用红外光谱仪（KBr压片），对橙皮苷及其配合物进行了结构表征。同样，其红外数据只能提供出金属配合位置4CO和5OH，作者未对配合物的分子量及其结构式进行有效的测定。李英杰[17]对合成得到的橙皮苷-Yb和橙皮苷-Nb进行了红外测定，结果发现仍是在4CO和5OH之间发生配位反应。

上述研究说明，4CO和5OH，4CO和3OH是黄酮类稀土金属离子发生配位的主要位置，原因是4位羰基氧具有很强的配位能力，依据具体反应条件决定是与5OH还是与3OH进行配位反应；另外，反应条件的专属性使得稀土金属离子与黄酮类化合物的配位反应呈现不规则性。上述结果的不同，说明了反应条件是影响黄酮类与稀土金属的配位反应的主要因素，这也从另一个方面说明了黄酮类稀土金属配合物的多样性和研究的必要性。

3 黄酮类稀土配合物生物活性的研究进展

黄酮类化合物分子中心的α、β不饱和吡喃酮是其具有各种生物活性的关键，C7位羟基糖苷化和C2、C3位双键氢化则会引起黄酮类化合物的生物活性降低，A、B、C 三环的各种取代基则决定了其特定的药理活性[18-20]，到目前为止，人们对黄酮类化合物的构效关系进行了较系统性研究，而对于黄酮类稀土金属配合物的生物活性研究报道较少，现综述如下。

3.1 抗菌活性

由吴锦绣等[7]对 La，Pr，Sm，Eu，Gd，Dy稀土芦丁配合物的抑菌实验得到这六种配合物具有选择性抗菌活性，而且大大优于单独的稀土氯化物和芦丁，并在无机稀土离子抑菌无效的低浓度时亦有效，这一点也和文献[21]相符合，可能原因是配合物一方面可以和菌的转移核糖核酸（tRNA）中的磷酰基键合[22]，抑制其核酸酶；另外一方面配合物的分子量和共轭效应增强后，脂溶性增强，穿膜能力增强使得生物生长代谢所需的关键成分流失。

3.2 抗炎抗过敏活性

关于黄酮类化合物抗炎抗过敏活性的报道较多，初步探究发现黄酮类化合物的亲脂性可抑制脂氧化酶，是抗氧化必需的[23]。而黄酮类稀土金属配合物由于金属的吸电子能力，使得配体的电子云发生改变，亲脂性增强使得稀土配合物的抗菌活性强于黄酮类化合物。

高水花等[24]合成得到La，Nd，Sm，Gd的4种芦丁（Rutin）稀土配合物，并通过小鼠扭体测试法和小鼠耳廓肿胀法对镇痛、抗炎作用进行了初步的研究，发现芦丁与稀土元素形成配合物后，其镇痛作用明显增强，抗炎作用则是Rutin-Nd组＞Rutin-Gd组＞Rutin-Sm组＞Rutin-La组。另有王君等[25]合成了槲皮素的11种稀土配合物，实验结果表明，配合物的抗炎活性大大优于配体槲皮素。

镇痛活性增强原因可能是稀土元素和钙竞争生物大分子结合位点；抗炎活性的增强，可能是改变了芦丁在体内的活性，大大提高了芦丁的被吸收能力，抗炎性增强，反之，槲皮素的吸收又促进了稀土离子的抗炎性，从而保持了较强的抗炎活性[26]，但具体机制有待进一步研究。

3.3 清除自由基的作用

超氧离子是人体内的氧代谢产物，它在体内过量积累会引发许多疾病。超氧化物歧化酶（SOD）对超氧离子有催化歧化作用，以此来维持机体的正常运行；而通过对配体的修饰、改造可以合成出与天然酶活性中心结构相似的模拟化合物，用来模拟酶的结构和功能。

在对于黄酮类稀土金属配合物清除自由基的作用方面，汪宝堆[27]将合成得到柚皮素与La、Dy、Sm、Eu的配合物进行了抗超氧自由基、抗羟基自由基活性的研究，随着浓度的增大，配体及配合物对O2-、OH的清除能力逐渐加强，但清除能力的增加程度越来越小。

3.4 抗肿瘤活性

许多研究都表明，黄酮类化合物与稀土金属同样具有抗肿瘤活性。黄酮类金属配合物的抗肿瘤有两种机制：（1）黄酮类金属配合物与其他抗癌金属配合物相似，可通过插入到DNA的碱基对之间，破坏其碱基堆积力，影响DNA分子的内部构型，抑制DNA分子的进一步遗传和复制[28-31]；（2）黄酮类对金属离子的螯合作用以及黄酮类金属配合物的清除自由基的能力，有助于保护DNA免收自由基的破坏[32]。

谭君[33]研究认为，槲皮素与稀土元素配合物能诱导肿瘤细胞凋亡，抑制Survivin蛋白表达，激活Caspase-3的活性。宋玉民[34]研究发现稀土芦丁配合物能与人血清白蛋白（HAS）和牛血清白蛋白（BSA）结合形成新的复合物，配合物与肽链之间主要通过氢键和范德华力形成配位键，使蛋白质肽链先伸展后收缩，说明稀土黄酮类稀土金属配合物对白蛋白的构象和分子能级都有明确的作用，从而起到一定的抗肿瘤作用。

4 展望

一方面据国外研究[35-37]，黄酮和异黄酮类化合物在防治骨质疏松症方面有直接或间接的作用，另一方面有报道称稀土离子有可能通过对导致骨质疏松症的两种主要细胞：成骨细胞和破骨细胞的分化以及功能表达的影响来干预骨细胞的功能以及骨重建过程[38]。基于以上分析，将具有抗骨质疏松作用的黄酮以及异黄酮类化合物与稀土离子组装成配合物，并做出该方面的研究，这将打破黄酮类稀土金属配合物仅作用于抗菌抗肿瘤等方面的局限性，开拓黄酮类稀土配合物用于防治骨质疏松症的新领域。

虽然我国作为利用中药最为广泛的国家和世界公认的“稀土王国”，但我国近年来有关的文献特别是在黄酮类稀土金属配合物确切的分子结构、药代动力学等方面鲜见报道，配合物的药理活性研究只是一些初步结果，动物整体、分子水平特别是基因水平几乎是空白。相信对黄酮类稀土金属配合物，甚至整个中药有效成分的金属配合物加以更深层次的研究，将对中药新药开发、中医药现代化以及稀土的医学开发利用产生深远的影响。

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Research progress on flavonoids rare-earth metal compound

ZHANG Qixiong SHI Lunyong LIU Yanji CAO Bei
College of Pharmaceutical Sciences, Southwest University, Chongqing 400715,China

The flavonoids are important kinds of effective components of traditional Ch inese medicine, rare-earth metal also have a huge application prospect of the biological medicine field. In order to improve the bioactivities and decrease the inorganic metal salt's toxicity, a major method is synthesizing the compounds of rare-earth ions with flavonoids which have particular bioactivities.This paper overviews the research of synthesis and bioactivity of flavonoids rare-earth metal compounds， to offer some reference for further study of this kind of compounds.

Flavonoids;Rare-earth metal;Complex;Synthesis;Bioactivity

O614.33

A

2095-0616（2012）07-54-04

西南大学本科生科技创新基金重点项目（1129001）。

2012-03-09）