全 文 ：· 386 · 药学学报 Acta Pharmaceutica Sinica 2009, 44 (4): 386−389



芒柄花素磺化物的合成、溶解性能及降脂保肝活性
王秋亚 1, 2, 孟庆华 1#, 张尊听 1*, 田振军 3, 刘 辉 3
(1. 陕西师范大学药用资源与天然药物化学教育部重点实验室, 化学与材料科学学院, 陕西 西安 710062;
2. 渭南师范学院化学化工系, 渭南 714000; 3. 陕西师范大学体育学院, 陕西 西安 710062)
摘要:以芒柄花素为先导化合物, 利用磺化反应合成了具有降脂保肝活性的水溶性新化合物芒柄花素-3′-磺
酸钠，通过 IR、NMR、元素分析对其结构进行了表征。采用紫外分光光度法测定了芒柄花素-3′-磺酸钠的溶解
度和正辛醇/水分配系数；采用高脂饮食诱导大鼠高脂模型，进行了降脂保肝的药理活性试验。实验结果表明芒
柄花素-3′-磺酸钠不仅具有良好的水溶性，而且具有好的降脂保肝活性。
关键词: 芒柄花素; 芒柄花素-3′-磺酸钠; 降脂; 保肝
中图分类号: R916.2 文献标识码: A 文章编号: 0513-4870 (2009) 04-0386-04
Synthesis, solubility, lipids-lowering and liver-protection activities
of sulfonated formononetin
WANG Qiu-ya1, 2, MENG Qing-hua1, ZHANG Zun-ting1*, TIAN Zhen-jun3, LIU Hui3
(1. Key Laboratory of the Ministry of Education for Medicinal Resources and Natural Pharmaceutical Chemistry, School of
Chemistry and Materials Science, Shaanxi Normal University, Xi’an 710062, China; 2. Department of Chemistry and Chemical
Engineering, Weinan Teachers College, Weinan 714000, China; 3. Sport Institute, Shaanxi Normal University, Xi’an 710062, China)

Abstract: A water-soluble compound, sodium formononetin-3′-sulfonate with good lipid-lowering and
liver-protection activities was synthesized. It was synthesized by sulfonation reaction, and its structure was
characterized by IR, NMR and elemental analyses. The solubility of sodium formononetin-3′-sulfonate in water
and n-octanol/water partition coefficient were determined by UV spectrophotometry. The lipid-lowering and
liver-protection activities of sodium formononetin-3′-sulfonate were tested by using rat’s high fat model induce
by feeding with high fat food. The results showed that sodium formononetin-3′-sulfonate not only had
favorable water solubility but also had good lipid-lowering and liver-protection activities.
Key words: formononetin; sodium formononetin-3′-sulfonate; lipid-lowering; liver-protecting

异黄酮化合物芒柄花素 (formononetin, 7-羟基- 4′-
甲氧基异黄酮), 广泛分布于甘草、葛根、降香檀、
紫穗槐、红三轴草等豆科植物中[1−4], 具有抗肿瘤、
抗菌、解痉挛、降血脂、抗心律不齐、改善雌激素水
平 [ 5 , 6 ]、抗脂质过氧化和抑制螺旋杆菌等药理活
性[7, 8]，临床还被用作利尿剂。但由于异黄酮分子结

收稿日期: 2008-11-18.
基金项目: 教育部科学技术研究重点项目 (107138); 渭南师范学院
2008 科研资助项目 (08YKZ006).
*通讯作者 Tel: 86-29-85303940, Fax: 86-29-85303774,
E-mail: zhangzt@snnu.edu.cn
#该作者现在陕西中医学院工作.
构的限制, 溶解性差, 导致在体内吸收和代谢方面存
在多种问题, 如生物利用度不高、服用量大、体内
吸收缓慢、7～15 天才能见效[9, 10]、无法制成注射剂。
为了开发新型水溶性异黄酮类药物, 作者曾利用磺
化反应合成了大豆苷元-3′-磺酸钠[11]、单甲氧基大豆
苷元-3′-磺酸钠[12]、双甲氧基大豆苷元-3′-磺酸钠[13]
及尼泊尔鸢尾苷元-3′-磺酸钠[14], 并对其药理活性进
行了研究。本文以芒柄花素为先导化合物, 利用磺化
反应合成了水溶性化合物芒柄花素-3′-磺酸钠 (合成
路线图 1), 通过IR、NMR、元素分析对其结构进行
了表征，此外测定了芒柄花素-3′-磺酸钠的溶解度和
DOI:10.16438/j.0513-4870.2009.04.006
王秋亚等: 芒柄花素磺化物的合成、溶解性能及降脂保肝活性 · 387 ·



Scheme 1 Synthetic route of sodium formononetin-3′-sulfonate

正辛醇/水分配系数, 并进行了降脂保肝的药理活性
试验。溶解度和正辛醇/水分配系数及药理活性实验
结果表明: 芒柄花素-3′-磺酸钠具有良好的水溶性 ,
能够显著降低高脂大鼠血清和肝脏中胆固醇含量 ,
降低肝酶活性, 具有良好的降脂保肝作用。修饰改性
的芒柄花素-3′-磺酸钠不仅克服了芒柄花素水溶性差
的弊端, 而且为进一步开发降脂保肝新药提供了理
论依据。

结果与讨论
1 溶解度与正辛醇/水分配系数的测定
药物吸收的前提是在吸收部位呈溶解状态，故水
溶性是吸收的先决条件。在芒柄花素的分子结构中引
入磺酸根，其水溶性得到了很大改善，芒柄花素-3′-
磺酸钠在水中的溶解度为 4.09，正辛醇/水分配系数
也由 1.82 降低到−1.99（表 1）。通常，小分子盐型药
物在体液中有良好的溶解性，一般经细胞间的水性通
道透过生物膜。芒柄花素-3′-磺酸钠具有良好的水溶
性，使其可开发成注射剂型的新药。
2 药理活性实验结果
2.1 肝组织的脂质和形态学变化
光镜下观察，正常组大鼠肝细胞基本无异常变
化，肝细胞内无脂滴堆积，模型组肝组织增大，颜色
发白发黄。肝细胞存在不同程度水肿和坏死，多数肝
细胞内可见大量的脂滴脂泡，肝小叶结构紊乱，肝细
胞空泡样变性、融合。芒柄花素磺酸钠组肝细胞内脂
滴和脂泡减少，和模型组比较有明显改善，颜色也趋
于正常对照组。
2.2 芒柄花素-3′-磺酸钠对大鼠肾脏、睾丸脂肪垫重
和肝指数的影响
经过高脂膳食后，B 组中大鼠肾脏脂肪垫和睾丸
脂肪垫重量明显增加。给予芒柄花素-3′-磺酸钠后, D
组大鼠肾脏脂肪垫和睾丸脂肪垫重显著低于 B 组,
肝指数也显著低于B组, 说明芒柄花素磺酸钠可减少
脂肪堆积（表 2）。

Table 2 The detection results of the weight of renal, testis
adipose pad and liver index in rats of each group
Group
Weight of adipose
pad /g
Weight of testis
adipose pad /g
Liver index
A 1.6 ± 0.68 1.8 ± 0.29 0.25 ± 0.056
B 3.2 ± 0.25* 2.7 ± 0.43* 0.34 ± 0.049*
C 1.3 ± 0.72# 1.9 ± 0.28# 0.22 ± 0.015#
D 2.2 ± 0.47**# 2.0 ± 0.54**# 0.26 ± 0.044#
E 2.2 ± 0.67**# 1.8 ± 0.57**# 0.28 ± 0.053
n = 8. *P < 0.01, **P < 0.05 vs normal group (A); #P < 0.05 vs
model group (B)

2.3 芒柄花素-3′-磺酸钠对大鼠血清脂质的影响
由表 3 可见，大鼠连续给予高脂饲料后，B 组血
清中 TC、TG、LDL-C 含量明显增加，HDL-C 明显
降低, 说明高血脂模型己经形成, 给予芒柄花素-3′-磺
酸钠后与 B 组相比, D 组 TC 降低 (P < 0.01), HDL-C
升高 (P < 0.05)，LDL-C 降低 (P < 0.05)，表明芒柄
花素-3′-磺酸钠对高脂大鼠血脂具有明显的降脂效
果。

Table 3 The detection results of TC, TG, HDL-C and LDL-C in
rat serum of each group
Group TC/mmol·L−1 TG/mmol·L−1 HDL-C/mmol·L−1 LDL-Cmmol·L−1
A 0.97 ± 0.20 0.55 ± 0.26 0.91 ± 0.39 0.26 ± 0.06
B 2.64 ± 0.50* 0.70 ± 0.18 0.49 ± 0.24 0.46 ± 0.24*
C 1.02 ± 0.19# 0.54 ± 0.09 0.64 ± 0.09 0.18 ± 0.66#
D 1.55 ± 0.39*# 0.52 ± 0.08 0.73 ± 0.27**# 0.19 ± 0.09**#
E 1.54 ± 0.58*# 0.54 ± 0.16 0.67 ± 0.23 0.24 ± 0.14*#
n = 8. *P < 0.01, **P < 0.05 vs normal contrasting group (A);
#P < 0.05 vs model group (B)

2.4 芒柄花素-3′-磺酸钠对大鼠肝酶活性的影响
谷丙转氨酶（ALT）和谷草转氨酶（AST）的增
高是肝脏功能受到损害的间接表现, 也是传统判定
肝功能损害的指标之一。通过表 4 可看出，本实验的
模型组谷丙转氨酶和谷草转氨酶明显增高，加芒柄花

Table 1 The solubility and n-octanol/water partition coefficient of formononetin and sodium formononetin-3′-sulfonate
n-Octanol / water partition coefficient
Compd.
Solubility
/g·(100 g H2O)−1 Cw /mg·L−1 Co /mg·L−1 Kow lgKow
Formononetin No soluble 47.12 3 089.48 65.57 1.82
Sodium formononetin-3′-sulfonate 4.09 4 375.58 45.08 0.009 0 −1.99

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素-3′-磺酸钠后与模型组比较，D 组 ALT 和 AST 显著
降低 (P < 0.05)，趋向正常，说明芒柄花素-3′-磺酸钠
具有好的保肝活性。

Table 4 The detection results of hepatic enzymes activities in
rats of each group
Group ALT/U·L−1 AST/U·L−1 ALP/U·L−1 GGT/U·L−1
A 70.00 ± 24.54 136.16 ± 33.16 95.16 ± 19.12 1.00 ± 0.63
B 113.66 ± 40.65** 148.66 ± 29.20** 162.83 ± 33.55** 2.00 ± 0.89
C 48.66 ± 19.89# 74.16 ± 15.91# 95.83 ± 31.01# 1.17 ± 0.75
D 49.83 ± 18.51#** 83.00 ± 22.61#** 123.83 ± 30.57# 1.33 ± 0.95
E 51.50 ± 6.71# 82.00 ± 25.46# 119.33 ± 36.87# 1.67 ± 0.81
n = 8. *P < 0.01, **P < 0.05 vs normal group (A); #P < 0.05 vs
model group (B)

结论
以异黄酮类天然药物单体芒柄花素为先导化合
物, 利用磺化反应合成了水溶性新化合物芒柄花素-
3′-磺酸钠, 并采用 IR、NMR、元素分析对其结构进
行了表征。此外, 采用紫外分光光度法测定了芒柄花
素-3′-磺酸钠的溶解度和正辛醇/水分配系数。实验结
果证明: 在芒柄花素的分子结构中引入磺酸根, 其水
溶性得到了很大改善, 能够克服芒柄花素水溶性差
所带来的弊端。降脂保肝药理活性试验表明: 芒柄花
素-3′-磺酸钠能够显著降低高脂大鼠血清和肝脏中胆
固醇含量, 降低肝酶活性, 具有良好的降脂保肝作
用。水溶性新化合物芒柄花素-3′-磺酸钠的合成为开
发注射剂型的降脂保肝新药提供了理论依据。

实验部分
Nicolet 170SX FT-IR 红外光谱仪 (KBr 压片);
Bruker AM-300 超导核磁共振仪；PE-2400 元素分析
测量仪；东芝Toshiba-TBA-120FR全自动生化分析仪;
紫外-可见分光光度计 (北京普析 TU-1810); 芒柄花
素 (陕西慧科植物开发有限公司); 其他化学试剂均
为市售分析纯。
1 芒柄花素-3′-磺酸钠的合成
称取 3.0 g 芒柄花素置于 25 mL 烧瓶中, 加入 12
mL 浓 H2SO4 在 50 ℃水浴下反应 1 h, 倒入 100 mL
饱和 NaCl 水溶液中, 析出白色沉淀, 静置 2 h, 过滤,
再用饱和 NaCl 水溶液洗沉淀至中性, 将滤出的沉淀
物用 100 mL 水溶解, 称取 4.0 g NaCl 固体加入溶液
中, 出现混浊, 加热溶解, 静置过夜, 析出白色固体。
重复盐析 3次, 得白色针状晶体, 100 ℃真空干燥, 产
率 79.8%。该化合物易溶于水, mp 305 ℃ (分解)。IR
(KBr) ν (cm−1): 3 440.2, 1 653.0, 1 497.6, 1 462.3,
1 371.0, 1 265.1, 1 192.1, 1 095.4, 1 022.3。1H NMR
(DMSO-d6, 300 MHz) δ: 8.31 (1H, s, H-C2), 7.88 (1H,
s, H-C2′), 7.98 (1H, d, J = 8.4 Hz, H-C6′), 7.04 (1H, d,
J = 8.4 Hz, H-C5′), 7.49 (1H, d, J = 8.8 Hz, H-C5), 6.96
(1H, d, J = 8.8 Hz, H-C6), 6.90 (1H, s, H-C8), 3.80 (s,
3H, C4-OCH3)。13C NMR (DMSO-d6, 100 MHz) δ:
175.07 (C-4), 163.15 (C-7), 157.93 (C-8a), 156.30
(C-2), 153.66 (C-4), 134.88 (C-3), 131.69 (C-5),
129.45 (C-1), 127.66 (C-3), 123.62 (C-6), 123.48
(C-4a), 116.95 (C-6), 115.74 (C-2), 112.20 (C-5),
102.65 (C-8), 56.31 (-CH3)。元素分析结果 (%, 计算
值): C 51.93 (51.69), H 3.01 (2.90)。
2 溶解度与正辛醇/水分配系数的测定
按照文献[15]方法, 分别建立了芒柄花素和芒柄
花素-3′-磺酸钠工作曲线, 测定了芒柄花素-3′-磺酸钠
在水中的溶解度。另外, 分别测定了芒柄花素和芒柄
花素-3′-磺酸钠达到平衡时在正辛醇相中的浓度 Co
(mg·L−1) 和在水相中的浓度 Cw (mg·L−1)，根据正辛
醇/水分配系数 Kow = Co/Cw 求得了芒柄花素和芒柄花
素-3′-磺酸钠的 Kow 值及 lgKow 值。
3 药理活性实验
3.1 实验动物及分组
选用 SD 雄性大鼠 50 只 (陕西省中医研究院实验
动物中心, 动物质量合格证号: 陕医动证字 08-004号),
8 周龄, 体重 180～220 g, 动物室内温度 20～29 ℃,
相对湿度 40%～55%, 大鼠自由饮水、进食, 分笼饲
养，每笼 5 只。实验动物购回正常喂养 1 周后, 随机
分为 5 组，即正常对照组（A）、模型组（B）、正常
对照组加芒柄花素磺酸钠（C）、模型组加芒柄花素
磺酸钠（D）和模型组加辛伐他汀 (E)，每组 10 只。
3.2 模型复制及标本制作
实验动物 A 组和 C 组喂普通饲料；其余各组均
喂高脂饲料。高脂饲料配方：大鼠标准饲料中添加
1.0%胆固醇，0.35%胆酸钠，5.0%猪油，0.61%丙基
硫氧嘧啶；前 3 天按 700 ku·kg−1 的总剂量分 3 次给
予维生素 D 灌胃。从第 4 周开始 A、B、C 三组每天
灌服生理盐水 20 mL·kg−1，D 组每天灌服芒柄花素磺
酸钠 67.5 mg·kg−1，用蒸馏水稀释为 2 mL 灌胃。E 组
每只每天灌服辛伐他汀 9 mg·kg−1，用蒸馏水稀释为 2
mL 灌胃。实验期间大鼠自由进水摄食，第 8 周末禁
食 12 h。
3.3 检测方法
3.3.1 肝组织的脂质和形态学变化测定 切取肝组
织用冰生理盐水冲洗，滤纸吸干后，中性甲醛固定,
常规石蜡包埋、切片、HE 染色，光镜下观察肝组织
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形态学变化。
3.3.2 大鼠肾脏、睾丸脂肪垫重和肝指数的测定 各
组实验大鼠麻醉后，开腹快速取出肝脏、肾脏脂肪垫
和睾丸脂肪垫，立即置于生理盐水中冲洗淤血，滤纸
吸干，电子天平称重。
3.3.3 大鼠血清脂质的测定 各组实验大鼠麻醉后,
腹主动脉取血, 放入离心管中用冷冻高速离心机3 000
r·min−1 离心 20 min 制备血清。大鼠血清中胆固醇
(TC)、甘油三酯 (TG)、高密度脂蛋白-胆固醇 (HDL-C)
和低密度脂蛋白-胆固醇 (LDL-C) 的活性在全自动
生化分析仪上采用一步酶法、二步酶法和胆固醇酯酶
氧化酶法检测。
3.3.4 大鼠肝酶活性 (ALT、AST、ALP 和 GGT) 的
测定 各组实验大鼠麻醉后, 腹主动脉取血, 离心取
上清液, 在全自动生化分析仪上采用一步酶法、二步
酶法和胆固醇酯酶氧化酶法测定肝谷丙转氨酶
(ALT)、谷草转氨酶 (AST)、碱性磷酸酶 (ALP) 和
谷氨酰氨基转移酶 (GGT)。
3.4 统计学处理
数据采用均数±标准差表示，统计学处理采用
SPSS 12.0 统计软件包分析。t 检验，显著性水平采用
P < 0.05 和 P < 0.01 水平。
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