香豆素及其衍生物的应用研究进展

香豆素及其衍生物的应用研究进展

香豆素是广泛存在于自然界中的一种内酯类化合物, 在芸香科和伞形科植物中存在最多,其次是豆科、兰科、木樨科、茄科和菊科植物, 少数来自微生物。香豆素的母核为苯骈A- 吡喃酮, 90%以上的香豆素7- 位有羟基和醚基。根据环上取代基及其位置的不同, 香豆素分为简单香豆素、呋喃香豆素、吡喃香豆素等等。由于香豆素及其衍生物具有抗肿瘤、降血压、抗菌等多方面的活性以及良好的光学特性等优点, 被广泛应用于各个领域。极具特色的优良特性,受到了国内外学者的关注, 其应用研究已成为热点。1 香豆素及其衍生物在各个领域中的应用

1. 1 医药领域

香豆素及其衍生物具有明显的生物活性, 对人体具有抗氧化、降血糖、抗骨质疏松、抗高血压、抗凝血、抗菌、抗癌等多种药理作用; 最新研究发现, 香豆素及其衍生物还具有神经保护、抗高尿酸血症、保肝等生物活性。其中抗凝血作用的研究最为成熟, 在治疗血拴方面, 临床用药有苄丙酮香豆素(华法令)、醋硝香豆素、新抗凝( sintrom) 和双香豆素。它们的共同结构是4- 羟基香豆素, 作用和用途也相似, 通过抑制凝血因子在肝脏的合成起到抗凝血作用, 仅是所用剂量、作用快慢和维持时间长短不同而已。其中,华法令在胃肠道吸收快而完全, 在国内外应用最为广泛; 小剂量苄丙酮香豆素钠对风湿性心脏病合并左心房血栓患者进行抗凝溶栓治疗, 临床效果较好。在骨科上, 华法令治疗马舟骨病, 缓慢持久、用法简便、价廉和有效的解毒方面优于其他抗凝剂; 通过曲克芦丁香豆素片在骨科上的应用观察, 发现香豆素具有抗凝血及抗血小板聚集的作用, 能较好地针对肿胀的成因, 起到很好的消肿作用。另外, 在治疗晚期前列腺癌方面, 新双香豆素对己烯雌酚导致显著高凝固状态形成血栓栓塞的现象有一定的减轻作用。香豆素类衍生物也是重要的医药中间体, 如4-羟基香豆素, 是一类抗厌氧菌类药物, 是用于生产双香豆素、新抗凝, 华法林等抗凝血药物。7 - 羟基- 4- 甲香豆素能松弛奥狄氏括约肌, 具有较强的解痉、镇痛作用, 同时也能温和、持续地促进胆汁分泌,加强胆囊收缩和抗菌作用, 具有明显的利胆作用, 用于利胆药物的合成。7- 乙酰氧基- 4- 甲基香豆素是人工合成具有抗艾滋病病毒活性的香豆素类化合物calanolides的重要中间体, 用于生产抗过敏药色甘酸钠。

1. 2 香料领域

香豆素类衍生物使产品在使用时能散发出芳香气味。在洗涤剂中作为增香剂使用, 因其能掩盖喹啉、碘仿和酚类等气息而作为定香剂, 在电镀、橡胶、塑料等制品中可作为赋香剂和除臭剂; 香豆素类衍生物给人以新鲜、清新的感觉, 增加了产品的附加功能, 受到人们的青睐。随着不断的深入研究发现, 在食品和化妆品行业中, 含有的香豆素类化合物的调味剂和增香剂对人体有一定副作用。此外, 香豆素对人类的肝脏也有危害。因此香豆素类衍生物在食品和化妆品中的应用将受到严峻挑战。

1. 3 染料领域

由于香豆素荧光染料具有极高的荧光效率和Stokes位移大等优异的特点, 成为近几年来有机荧光染料研究的重点之一。香豆素类荧光染料是荧光染料中重要品种(表1), 主要用作荧光溶剂染料、荧光有机颜料和激光染料, 具有发射强度高、色泽鲜艳、荧光强烈等特点。1. 4 分析领域

香豆素类荧光因为苯并吡喃酮结构, 具有荧光量子产率高、Stokes位移大、光稳定性好等优点, 是荧光传感器分子设计中的优秀候选荧光团。以香豆素为基础的荧光传感器在阳离子(表2) (碱和碱土金属离子, 过渡金属离子)、阴离子和中性分子(表3)的识别检测中得到广泛应用。其中, 由于阴离子半径大、电子云密度低、溶剂化强烈和几何构型多样等因素, 使得阴离子荧光传感器的设计并不如阳离子荧光传感器那样受到人们的关注。

最新研究发现, 将几种香豆素类新基质(如香豆素、3- 羟基香豆素、3- 氨基香豆素、3 - 羧基香豆素和4- 甲基- 7- 羟基香豆素)应用于多糖和糖蛋白的检测时, 每个激光点照射样品均能产生较强的质谱信号, 且谱图重现性更好, 为MALDI TOF- MS(基质辅助激光解吸附电离/飞行时间质谱技术)分析多糖和糖蛋白提供了更多可以选择的新基质。

1. 5 农业领域

对蛇床子素的开发利用是香豆素类衍生物在农业上应用的一个成功范例, 对菜青虫、小菜蛾低龄幼虫等害虫具有触杀作用。香豆素类的花椒毒素还具有光活化毒特性, 在光照下对害虫杀伤力成几倍甚至上千倍的提高。目前, 香豆素类衍生物以杀鼠剂在农业上的应用十分突出, 通过多次筛选探索, 确定了以新一代抗凝血杀鼠剂。杀鼠灵、杀鼠迷、溴敌

隆、氟鼠灵与溴鼠灵(化学结构见图1)是我国主要使用的5种4 - 羟基香豆素类杀鼠剂, 以及呋杀鼠灵、氯杀鼠灵、鼠得克等。抗凝血类杀鼠剂由于广谱、高效、毒性相对较低、不易引起2 次中毒且有特效解毒药, 对人、畜安全, 使用方便等特点, 广泛应用于野外和室内杀鼠工作。尤其能有效地防治小家鼠和对第一代抗凝血杀鼠剂产生抗性的鼠种, 是鼠害防治的优良杀鼠剂。另外4- 苯氧基香豆素被开发利用作为除草剂, 用来控制单子叶年生、多年生和水生植物的生长。继续从香豆素类衍生物中寻找对农业害虫、病原菌有活性的物质, 从而开发低毒、高效、低残留的生物农药是一个十分具有前景的研究领域。

2 展望

香豆素类衍生物在医药、农业、染料行业均应用广泛, 在化学分析中也有着重要的用途。另外香豆素具有特殊的香气, 在香烟、橡胶及塑料制品中作为增香剂; 但在化妆品、食品行业中应用逐渐受到限制, 需要进一步研究从香豆素类衍生物中寻找新的香型替代品。在自然界, 具有生物活性的香豆素类化合物较多, 在此基础上, 进一步研究其构效关系, 对其进行成和设计合成类似物, 通过筛选找出新衍生物, 从而开发出高效低毒的药物。其中天然抗H IV活性香豆素类化合物的发现为抗艾滋病药物的研究开辟了一个新的领域。另外以香豆素类为基础研究出具有高灵敏度、高选择性、光稳定性好和溶解性可调等优点的荧光传感器仍是值得关注的课题。香豆素类衍生物的多方面特性, 在各领域中不断被开发利用, 显示出其巨大的应用潜力。