药用植物异黄酮类化学成分及其药理作用的研究进展

张 恒，涂红英，熊思蕾，刘彩虹，杨 蒂，韩 越，王雄龙，何 卿*，欧阳文1，*

1.湖南中医药大学药学院，湖南 长沙 410208；2.湖南省普通高等学校中药现代化研究重点实验室，湖南 长沙 410208；3.湖南时代阳光药业股份有限公司，湖南 永州 410116；4.湖南中医药大学附属第二中西医结合医院，湖南 浏阳 410300；5.浏阳市中医医院，湖南 浏阳 410300

异黄酮类化合物是黄酮类化合物中的一种，其结构母核为3-苯基色原酮，可结合α 和β 雌激素受体，并模拟雌激素对靶器官的作用，从而在某些激素依赖性疾病中发挥健康益处[1]。

由于各类中药中异黄酮类化合物具有良好的生理活性，如葛花异黄酮具有降脂活性[2]、黑豆异黄酮具有抗氧化活性[3]、补骨脂异黄酮具有抗骨质疏松活性[4]等，从而引起了医疗界的广泛关注[5]。 相关文献[6-7]指出，异黄酮类化合物在维持身体健康和治疗机体障碍等方面具有明显的作用，应进一步扩大开发该类化合物的临床研究。 本文主要从化学结构、核磁共振数据、药理作用等方面对新报道的异黄酮类化合物进行综述，以期为其进一步研究与开发提供参考依据。

1 化学成分

自2013—2022 年来，国内外从天然药物中报道了42 个新型的异黄酮类化合物，这类化合物来源于各类药材，如夹竹桃科的络石藤、苋科的土牛膝、豆科的粉葛等。 具体结构见图1，相关信息详见表1。

表1 近十年新发现的异黄酮化合物相关信息

图1 近十年新发现的异黄酮化合物结构

从上述分离鉴定的42 种新异黄酮类结构来看，C-4'、C-7 上极易发生-OH 取代。 母核上除含有常见的羟基、甲氧基、亚甲二氧基等取代基外，结构的新颖点主要体现在：（1）含有异戊烯基取代，如化合物 3、7、9、10、12、23、24、31、32、34、35、36、37、38、39及40。 有些化合物中，异戊烯基还与相邻的羟基环合成吡喃环或呋喃环，如化合物7、34、36、37、38、39。化合物31、32 中有两个异戊烯基连接，以直链单萜取代在异黄酮母核上。 异戊烯基取代会增强异黄酮类化合物的亲脂性，可以促进化合物对生物膜及靶蛋白的交互作用，提高化合物的药理活性。 伍宇娟等[35]研究表明，在黄酮类化合物中，异戊烯基化会使其脂溶性和对生物膜的亲和力增加、肠道吸收能力增加，继而提高生物利用度。 （2）异黄酮类化合物常糖苷化，如化合物1、2、7、8、17、18、19、25、28、29、30、33、41、42。 在分得的多种异黄酮苷中，单糖苷到三糖苷均有，最常见的糖是β-D-葡萄糖，糖环中以吡喃糖常见，也有一定的呋喃糖环存在，其中化合物18、19 中是以呋喃糖碳苷类存在，结构比较特殊。糖苷类异黄酮一般是极性较高的水溶性化合物，因此，其通常很难被肠上皮细胞吸收，具有较弱的药理作用[1]。 （3）双异黄酮结构，如化合物5 是由两分子异黄酮衍生物通过C-O-C 键聚合而成的，研究表明双黄酮类化合物的抗氧化、抗炎及抗肿瘤作用优于单黄酮类化合物[36]。

2 核磁共振氢谱数据

取代基对异黄酮母核上氢原子化学位移将产生一定的影响，通过总结不同取代基所产生的规律变化，即可为探究新的异黄酮类化合物提供参考。

在异黄酮结构母核中，H-2 由于受到1-位氧原子和4-位碳基的影响，其化学位移比一般芳氢的化学位移要大，是氢谱最有特征的数据之一，《中药化学》[37]或《天然药物化学》[38]教材描述其通常以一个尖锐的单峰出现在δ7.60～7.80，如用DMSO-d6作溶剂测定时，该质子还可出现在δ8.50～8.70 处。通过分析新分离的异黄酮氢谱H-2 数据，发现并不是所有异黄酮都符合这一规律，存在一定的偏差，详见表2。新异黄酮H-2 的化学位移区间在7.69～8.51 ppm 之间，而不是教材普遍认定的7.60～7.80 ppm。 当测定溶剂为DMSO-d6时，化合物2、4、8、25、28、29、30 的δH-2也并不像教材上描述的在8.50～8.70 ppm 之间，而是都小于8.50 ppm。 当测定溶剂为CDCl3时，以上新异黄酮δH-2相对较小，在7.69～8.01 ppm 之间，同样与教材上描述的规律存在一定的差异。 进一步文献查阅得知，大豆异黄酮类化合物，如大豆素[39]、大豆苷[40]、染料木素[39]、染料木苷[40]、大豆黄苷[40]、葛根素[41]等异黄酮δH-2同样小于8.50 ppm。

表2 部分新异黄酮H-2 的化学位移值

化合物在做核磁共振实验时，DMSO-d6、CDCl3、CD3OD 为常用测定溶剂，当使用DMSO-d6时，δH-2值略为偏大，为了便于异黄酮类结构的解析，建议在教材描述异黄酮的特征δH-2时，修改为通常以一个尖锐的单峰出现在δ8.0 左右，δ7.70～8.50 之间。

3 核磁共振碳谱数据

不同于氢谱数据，由于取代基与异黄酮母核上的碳原子是直接相连的关系，因此，碳谱数据所涵括的信息更加直接。 在碳谱中，取代基具有位移效应，不同取代基所产生的位移效应也有差别，一般对碳谱中α-C、β-C、γ-C 的化学位移值影响较为明显，尤以直接相连的α-C 变化最大，但位移效应对γ-C以上的碳原子所产生的化学位移值变化很小。 通过比较不同取代基对某一位点的碳原子化学位移所产生的影响，可探讨异黄酮类化合物结构母核上碳原子的化学位移变化规律。

化合物13、14、15 的碳谱数据见表3。 比较化合物13 和14，二者的差别为C-4' 上的取代基不同，化合物13 为甲氧基取代，而化合物14 为羟基取代，因此，化合物13 的δC-4'明显增大，相邻位点上的C-3' 与C-5' 的化学位移值也有一定的变化，C-2'和C-6'的化学位移变化很小。 同样，对比化合物14和15，两者的区别在于化合物15 的C-8 上多一个甲氧基取代，因此，化合物15 的δC-8比化合物14 要高35.3 ppm，相邻位点上的C-7 与C-9 的化学位移值变化分别为7.4、8.0 ppm，而C-6 与C-10 的化学位移值变化相对较小，分别为1.9、1.5 ppm。

表3 新异黄酮化合物13、14 和15 碳谱数据（δ ppm）

《天然药物化学》[38]教科书中异黄酮结构母核上的C-2、C-3、C-4 的化学位移值分别在149.8～155.4、122.3～125.9、174.5～181.0 ppm 之间，这是判断异黄酮类化合物骨架类型的方法之一。 近期报道的异黄酮化合物一般均符合《天然药物化学》教材上的规律，但仍有个别的化合物化学位移值超过该区间，例如化合物6 的C-3 化学位移值为114.9 ppm，远低于化合物13 的122.5 ppm。 其原因可能是化合物6的甲氧基取代在B 环的C-3'，由于异黄酮为芳香环结构，甲氧基等传递电子的能力更强些，从而影响到更远的C-3 化学位移值的变化。

4 药理作用

4.1 抗肿瘤作用

新发现的异黄酮具有显著的抗肿瘤活性。 ALQUDAH 等[11]研究发现，化合物4 可以以剂量依赖的方式诱导HL-60 癌细胞凋亡，并在浓度40 μmol·L-1时达到30%的最大抑制率。

LUO 等[30]从刺桐中分离出一新异黄酮(±)Ery-sectin A（38）并测试了其对急性白血病HL-60、肝癌SMMC-7721、肺癌A-549、乳腺癌MCF-7 和结肠癌SW-480 人类肿瘤细胞系的细胞毒性，结果表明，该新异黄酮对HL-60、SMMC-7821、A-549 及SW-480 细胞系具有中度细胞毒性， 在40 μmol·L-1时对MCF-7 细胞系显示无细胞毒性。

ITO 等[32]从Derris scandens 分离出4 种新异黄酮derriscandenon D（36）、derriscandenon E（37）、derriscandenon F（38）、derriscandenon G（39），并使用人肺癌细胞系A549、结直肠癌细胞系Colo205、表皮样癌细胞系KB 和人急性淋巴细胞白血病细胞系NALM-6测定这些化合物的细胞活性。 结果表明，37 对A549、KB 和NALM-6 细胞系，38 对NALM-5 细胞系具有良好的抗癌活性。 其中，37 和38 显著降低KB 细胞的活力，IC50值分别为2.7、12.9 μmol·L-1。此外，37 和38 降低了KB 细胞的线粒体膜电位，强烈下调细胞系KB 和NALM-6 的细胞活力，分别达到2.7、0.9 μmol·L-1的IC50值，线粒体膜电位的破坏可能抑制细胞增殖、降低细胞活力，提示细胞凋亡。

4.2 抗氧化作用

YANG 等[10]采用DPPH 自由基清除试验对毛果鱼藤中分离出的新异黄酮化合物3 进行抗氧化活性评估，结果表明3 具有显著的抗氧化活性，对DPPH 自由基和超氧自由基的清除活性IC50分别为（9.01±1.71）、（229.48±3.12） μmol·L-1。 Al-QUDAH等[11]从Gynandriris sisyrinchium 的含水甲醇部位中提取得到的化合物4 和5 对DPPH 自由基具有一定的消除作用，IC50分别为51.7、26.7 μg·mL-1，相比于化合物4，化合物5 为双黄酮类异黄酮，其独特的异黄酮二聚体结构可能是其抗氧化活性升高的一个重要原因。 MA 等[20]从野葛花中分离的化合物17 具有中等的抗氧化活性，其消除DPPH 自由基的IC50为（42±4.2） μg·mL-1。LAI 等[27]采用H2O2诱导H9c2 心肌细胞的氧化损伤模型， 结果表明新异黄酮28、29、30 均对该氧化损伤模型具有一定的保护作用，其EC50分别为0.16、0.04、0.07 nmol·L-1。

4.3 抑菌作用

QI 等[16]从木瓜榕根中分离得到的11 对多种陆生病原菌如四属微球菌、蜡样芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌和黄曲霉菌等具有良好的抗菌活性，对5 种病原菌的MIC 值分别为5.20、2.60、10.40、1.30、5.20 μmol·L-1。

4.4 抗病毒作用

研究表明[18]，化合物13、14、15 对烟草花叶病毒（tobacco mosaic virus, TMV）具有一定的抑制作用，13 和14 显示出较高的抗TMV 活性，抑制率分别为36.8%和33.6%，相比于阳性药物宁南霉素30.5%的抑制率要高，化合物15 的抑制率比阳性药物稍低，为28.4%。

4.5 抗脂质代谢作用

WANG 等[28]从补骨脂种子的乙酸乙酯提取物中分离出两种新的异黄酮化合物31 和32，对二酰基甘油酰基转移酶（DGAT1）显示出显著的抑制活性，IC50值分别为64.9、77.5 μmol·L-1。

4.6 降糖作用

Dalhancei A（41）和Dalhancei B（42）是LI 等[34]从黄檀树皮80%甲醇提取物中分离出的两种新异黄酮化合物，实验结果表明41 和42 在16.22 mmol·L-1时对酪氨酸酶的抑制活性较弱，抑制率分别为42.23%±0.18%和45.68%±0.17%；41 对α-葡萄糖苷酶的抑制活性较弱，在5.41 mmol·L-1时的抑制率为43.72%±0.22%，42 对α-葡萄糖苷酶抑制活性优于41，在浓度为（0.90±0.18） mmol·L-1时抑制率可达到50%。

4.7 其他作用

SUN 等[21]从葛根的水提取物中分离得到了两种新异黄酮3'-methoxyneopuerarin A（18）和3'-methoxyneopuerarin B（19），并评估了化合物18 和19 对HepG2细胞的肝保护作用，结果显示18 及19 均有统计学上显著的保肝作用。 KUMARIHAMY 等[33]从豆科植物Psorothamnus schottii 根的乙醇提取物中分离出一新异黄酮，命名为schottin（40），研究表明化合物40 对氯喹敏感（D6）和抗氯喹（W2）恶性疟原虫株表现出中等的抗疟原虫活性。

5 总结

近年来，异黄酮类化合物因其具有良好的药理作用而成为学术界的研究热点[42]，尤其是围绕大豆异黄酮做了一系列的研究，包括其提取分离方法的优化[43]、抗氧化机制的探索[44]、生物转化过程研究[45]以及大豆异黄酮的应用[46]等。

目前，国外对新发现的异黄酮类化合物的研究相对较广，而国内对于新异黄酮类化合物的研究多集中在分离与结构鉴定方面，对于其药理活性方面的研究不多。 本文从化学结构、核磁共振数据、药理作用等方面对以上异黄酮类化合物进行综述。 在异黄酮类化合物中，C-4'、C-7 上极易发生-OH 取代，并发现了几个具有特色取代基的异黄酮类型，不同的取代基结构将导致异黄酮类化合物不同的药理作用，如在黄酮类化合物中，异戊烯基化会使其肠道吸收能力增强而提高生物利用度。 通过对异黄酮类化合物的核磁共振数据进行分析，对其氢谱数据的研究表明，《中药化学》《天然药物化学》等教材上对于异黄酮结构母核上δH-2的描述存在一定的偏差，教材上描述δH-2通常以一个尖锐的单峰出现在7.60～7.80、8.50～8.70 ppm，而笔者对以上异黄酮类化合物的研究发现δH-2的单峰通常出现在δ8.0 左右，δ7.70～8.50 之间，为教材的内容修订提供了数据参考。对新异黄酮化合物碳谱数据的分析发现，取代基的位移效应对取代位点及邻近位点的化学位移值影响较为明显，且不同取代基对化学位移值的影响也存在一定规律，熟练掌握该规律将有利于对未知的异黄酮类化合物进行结构解析。

综上，本文对新异黄酮类化合物的化学结构进行了归纳梳理，分析探讨了异黄酮类化合物氢谱及碳谱的核磁共振数据，总结了新异黄酮类化合物的药理作用，为异黄酮类化合物的进一步研究与开发提供了数据参考与理论支撑。