1,4-二咖啡酰奎宁酸

产品名称: 1,4-二咖啡酰奎宁酸
英文名: 1,4-Dicaffeoylquinic acid
中文别名: 1,4-二咖啡酰奎尼酸
英文别名:
Cas 号: 1182-34-9
产品编码:BP1860
分子式: C₂₅H₂₄O₁₂
分子量: 516.455
来源: Lonicera japonica Thunb.
物理性状:
化合物类型: 苯丙素类(Phenylpropanoids)

纯度: 95%~99%
分析方法: HPLC-DAD or/and HPLC-ELSD
鉴定方法: 质谱（Mass）, 核磁（NMR）
包装: 棕色小玻璃瓶，按客户需求包装。
存储: 贮存在避光密闭容器中，冷藏或者冷冻长期保存。
样品溶液最好临用新配。如果需要提前配制的话，最好分成独立包装冷冻保存（-20℃以下），临用前再取出解冻，通常可以保存2周。

可以满足克级以上大量需求，详情请咨询。

提供相关图谱和分析方法指导，可以提供包括色谱柱，标准品和分析方法在内的含量测定整体服务包，价格优惠。

1,4-二咖啡酰奎宁酸的HPLC图谱

储存条件：短期保存 2~8℃，长期保存 -20 ~ -80℃

引言/概述

天然产物作为药物发现的源泉，在人类与疾病的漫长斗争中扮演着不可替代的角色。在众多具有生物活性的天然化合物中，咖啡酰奎宁酸（Caffeoylquinic acids, CQAs）及其衍生物因其广泛存在于日常饮食（如咖啡、水果、蔬菜）及多种药用植物中，且展现出多样的药理活性而备受关注。1,4-二咖啡酰奎宁酸（1,4-Dicaffeoylquinic acid, 1,4-diCQA），作为二咖啡酰奎宁酸家族的重要成员，其独特的化学结构和显著的生物活性，尤其是在抗病毒领域，使其成为天然产物药理学研究的一个热点。

1,4-二咖啡酰奎宁酸，化学名为1,4-二-O-咖啡酰奎尼酸，是一种由一分子奎宁酸与两分子咖啡酸通过酯键结合而成的酚酸类化合物。其结构特征在于咖啡酰基分别连接于奎宁酸的1位和4位羟基上。这种特定的酰化模式赋予了它不同于单咖啡酰奎宁酸（如绿原酸）或其他位置异构体（如3,5-二咖啡酰奎宁酸）的独特理化性质和生物活性谱。

从历史渊源来看，咖啡酰奎宁酸类化合物的研究最早可追溯到19世纪对绿原酸的发现。然而，对二咖啡酰奎宁酸，特别是其抗病毒活性的深入探索，则是在20世纪80年代至90年代，随着人类免疫缺陷病毒（HIV）的全球性蔓延而加速的。早期研究发现，某些植物提取物，如从金银花（Lonicera japonica）和菊科植物中分离得到的成分，具有抑制HIV逆转录酶和整合酶活性的能力。随后的化学与药理学研究证实，1,4-二咖啡酰奎宁酸正是这些活性的关键贡献者之一。

本综述旨在全面、系统地梳理1,4-二咖啡酰奎宁酸的研究进展。文章将从其化学结构与理化性质出发，探讨其植物来源与提取技术，重点阐述其在抗HIV及其他疾病领域的药理活性，深入剖析其与CCR5、CXCR4、HIV整合酶、Nef、Tat蛋白等关键靶点的分子作用机制。同时，结合现代药物化学与药代动力学理论，对其成药性进行客观评价，并展望其在临床转化中的潜在应用与挑战。通过本文，我们期望为从事天然产物化学、药理学及抗病毒药物研发的研究人员提供一个全面而深入的参考。

化学结构与理化性质

1,4-二咖啡酰奎宁酸的化学结构是其一切生物活性的基础。其核心骨架为奎宁酸（Quinic acid），一个含有四个羟基和一个羧基的环己烷多羟基酸。在1,4-二咖啡酰奎宁酸分子中，奎宁酸的1位和4位羟基分别与一分子咖啡酸（Caffeic acid）通过酯键相连。咖啡酸是一种羟基肉桂酸，其结构包含一个儿茶酚（邻苯二酚）基团和一个丙烯酸侧链。因此，1,4-二咖啡酰奎宁酸分子中富含酚羟基和共轭双键体系，这些是其抗氧化、螯合金属离子以及与生物大分子相互作用的关键结构单元。

从立体化学角度看，奎宁酸环上的多个手性中心赋予了该分子特定的三维构象。1,4-二咖啡酰奎宁酸与它的同分异构体，如3,4-、3,5-和4,5-二咖啡酰奎宁酸，在空间结构上存在差异。这种差异直接影响了它们与不同靶点蛋白的结合亲和力与选择性。例如，研究表明，3,5-二咖啡酰奎宁酸对HIV整合酶具有更强的抑制活性，而1,4-二咖啡酰奎宁酸则在抑制HIV进入方面表现出独特优势，这归因于其特定的酰基空间排布。

在理化性质方面，1,4-二咖啡酰奎宁酸表现出典型的酚酸类化合物特征。其分子量为516.4550 g/mol。根据计算机辅助预测，其脂水分配系数（LogP）为1.1817，表明其具有一定的亲脂性，但总体偏向亲水。拓扑极性表面积（TPSA）高达211.2800 Ų，这主要归因于分子中大量的羟基和羧基。高TPSA值通常预示着该分子具有良好的水溶性（预测水溶性为0.5847 mg/mL），但同时也意味着其跨膜渗透能力较差，特别是难以穿透血脑屏障（预测血脑屏障渗透性为低）。这一特性决定了其在体内的分布和药代动力学行为。此外，酚羟基的存在使其具有弱酸性，在碱性条件下易解离，而在酸性条件下相对稳定。其紫外吸收光谱特征主要来源于咖啡酰基的共轭体系，通常在325 nm附近有强吸收峰，这为其检测和定量分析提供了便利。

植物来源与提取方法

1,4-二咖啡酰奎宁酸在自然界中分布广泛，但并非主要次生代谢产物，其含量通常低于常见的绿原酸（3-咖啡酰奎宁酸）。它主要存在于菊科（Asteraceae）、忍冬科（Caprifoliaceae）、旋花科（Convolvulaceae）等植物中。

主要的植物来源包括：
1. 金银花（Lonicera japonica Thunb.）：作为传统清热解毒中药，金银花是研究最深入的1,4-二咖啡酰奎宁酸来源之一。其花蕾中富含多种咖啡酰奎宁酸类化合物，1,4-二咖啡酰奎宁酸是其中的活性成分之一。
2. 菊科植物：多种菊科植物，如艾叶（Artemisia argyi）、茵陈蒿（Artemisia capillaris）、甜叶菊（Stevia rebaudiana）、紫锥菊（Echinacea purpurea）等，均被报道含有1,4-二咖啡酰奎宁酸。
3. 咖啡属植物：虽然咖啡豆中主要含有绿原酸，但在咖啡的叶和果实中也能检测到微量的二咖啡酰奎宁酸，包括1,4-异构体。
4. 其他植物：如牛蒡（Arctium lappa）、蒲公英（Taraxacum officinale）等常见药食两用植物中也存在该化合物。

提取方法的选择直接关系到目标化合物的得率、纯度和活性保持。鉴于1,4-二咖啡酰奎宁酸对热和光敏感，且易被氧化，提取过程通常需要温和条件。

传统提取方法：
- 溶剂提取法：最常用的方法。通常采用乙醇-水或甲醇-水混合溶剂（如50%-80%乙醇）进行加热回流或冷浸提取。酸化溶剂（如加入少量甲酸或乙酸）有助于提高酚酸类化合物的提取效率并抑制其解离。该方法操作简单，但选择性差，提取物中含有大量杂质。
- 水提法：成本低，但提取效率通常低于醇提，且易引入大量多糖、蛋白质等水溶性杂质。

现代提取与纯化技术：
- 超声辅助提取（UAE）：利用超声波的空化效应破坏植物细胞壁，加速溶剂渗透和目标成分溶出。该方法具有提取时间短、温度低、效率高的优点，特别适用于热敏性成分。
- 微波辅助提取（MAE）：利用微波能对极性分子（如水）的选择性加热，使细胞内部快速升温，压力增大导致细胞破裂，从而释放内容物。效率高，但需注意控制温度以防化合物降解。
- 酶辅助提取（EAE）：使用纤维素酶、果胶酶等水解植物细胞壁，破坏其结构屏障，从而提高目标成分的溶出率。该方法条件温和，环保，但成本相对较高。

纯化策略：
粗提物中1,4-二咖啡酰奎宁酸的含量通常较低，需要进一步的分离纯化。
- 液-液萃取：利用不同溶剂（如乙酸乙酯、正丁醇）对目标物和杂质溶解度的差异进行初步分离。
- 大孔吸附树脂色谱：是分离纯化酚酸类化合物的经典方法。通过选择合适型号的树脂（如HPD-100、AB-8）和梯度洗脱条件（乙醇-水），可以有效富集目标成分。
- 制备型高效液相色谱（Prep-HPLC）：是获得高纯度（>98%）1,4-二咖啡酰奎宁酸最有效的手段。通常采用反相C18色谱柱，以乙腈-水（含少量酸）为流动相进行等度或梯度洗脱。

药理活性研究

1,4-二咖啡酰奎宁酸的药理活性研究主要集中在其抗病毒、抗氧化、抗炎等方面，其中抗HIV活性是最受关注的核心领域。

抗HIV活性

这是1,4-二咖啡酰奎宁酸最具代表性的药理活性。大量体外研究表明，该化合物能够作用于HIV生命周期的多个环节，展现出多靶点抑制的特性。

1. 抑制HIV进入：HIV进入宿主细胞需要其包膜糖蛋白gp120首先与细胞表面的CD4受体结合，随后与辅助受体（共受体）CCR5或CXCR4相互作用。1,4-二咖啡酰奎宁酸被证实能够直接与gp120结合，诱导其构象变化，从而阻断gp120与CD4和/或辅助受体的结合。更重要的是，它还能直接与CCR5和CXCR4受体结合，作为这些趋化因子受体的拮抗剂，阻止病毒-细胞膜的融合过程。这种双重作用机制（靶向病毒包膜和宿主受体）使其在抗HIV进入抑制剂中具有独特优势。
2. 抑制HIV整合酶（IN）：HIV整合酶负责将病毒cDNA整合到宿主细胞基因组中，是病毒复制不可或缺的酶。1,4-二咖啡酰奎宁酸能够抑制整合酶的链转移和3'端加工活性。其作用机制被认为是其分子中的儿茶酚基团能够螯合整合酶活性位点所需的二价金属离子（如Mg²⁺），从而干扰酶的功能。此外，它也可能与整合酶蛋白的特定氨基酸残基结合，形成非竞争性抑制。
3. 抑制HIV调控蛋白：
   • Nef蛋白：Nef蛋白在维持病毒高滴度复制和免疫逃逸中起关键作用。研究表明，1,4-二咖啡酰奎宁酸可以抑制Nef介导的MHC-I分子下调，从而可能恢复被感染细胞被免疫系统识别和清除的能力。
   • Tat蛋白：Tat蛋白是HIV转录的反式激活因子，对病毒基因表达至关重要。1,4-二咖啡酰奎宁酸能够抑制Tat蛋白的活性，可能通过干扰Tat与TAR RNA元件的结合，从而抑制病毒转录的启动和延伸。

其他药理活性

1. 抗氧化活性：作为多酚类化合物，1,4-二咖啡酰奎宁酸是有效的自由基清除剂和金属离子螯合剂。其分子中的邻苯二酚结构能够提供氢原子，中和活性氧（ROS）和活性氮（RNS），从而保护细胞免受氧化应激损伤。其抗氧化能力通常强于单咖啡酰奎宁酸（如绿原酸）。
2. 抗炎活性：1,4-二咖啡酰奎宁酸能够抑制多种促炎介质的产生，如通过抑制核因子κB（NF-κB）信号通路，减少肿瘤坏死因子α（TNF-α）、白细胞介素-6（IL-6）和一氧化氮（NO）的释放。这与其抗氧化活性密切相关，因为氧化应激是炎症反应的重要驱动因素。
3. 保肝活性：在多种肝损伤模型中，1,4-二咖啡酰奎宁酸显示出保护作用。其机制可能涉及抗氧化、抗炎以及抑制肝星状细胞活化，从而减轻肝纤维化。
4. 抗糖尿病活性：一些研究表明，1,4-二咖啡酰奎宁酸能够抑制α-葡萄糖苷酶活性，延缓碳水化合物的吸收，从而有助于控制餐后血糖。此外，它还可能通过改善胰岛素敏感性来发挥抗糖尿病作用。
5. 抗菌活性：对某些细菌和真菌也表现出一定的抑制作用，但其抗菌谱和效力通常弱于专门的抗生素。

作用机制与分子靶点

1,4-二咖啡酰奎宁酸的药理活性源于其与多个分子靶点的相互作用，呈现出典型的“多靶点药物”特征。其核心作用机制可归纳为以下几个方面：

1. 抗HIV的多靶点机制

这是其研究最深入、机制最清晰的领域。

• 靶点：CCR5和CXCR4趋化因子受体
• 机制：1,4-二咖啡酰奎宁酸通过其分子中的咖啡酰基和奎宁酸骨架，与CCR5和CXCR4受体的胞外环或跨膜结构域结合。这种结合可能诱导受体构象变化，使其无法被HIV gp120识别和结合，从而阻断病毒进入。分子对接和突变研究推测，其与CCR5的结合位点可能与天然趋化因子（如MIP-1α）或小分子拮抗剂（如Maraviroc）的结合位点有重叠或别构效应。

• 意义：同时靶向两种主要的HIV共受体，理论上可以覆盖更广泛的病毒嗜性（R5和X4嗜性病毒），克服单一共受体拮抗剂可能导致的病毒嗜性转换问题。

• 靶点：HIV-1 gp120包膜糖蛋白

• 机制：1,4-二咖啡酰奎宁酸可以直接结合到gp120的保守区域，特别是CD4结合位点或共受体结合位点附近的区域。这种结合稳定了gp120的闭合构象，阻止其在与CD4结合后发生必要的构象重排，从而无法暴露共受体结合位点，最终抑制膜融合。表面等离子体共振（SPR）实验证实了其与gp120的直接结合。

• 靶点：HIV-1整合酶（IN）

• 机制：其抑制整合酶活性的机制被认为是“金属离子螯合”和“蛋白结合”的双重作用。分子中的邻苯二酚基团是高效的金属螯合剂，可以竞争性地夺取整合酶活性位点（LEDGF/p75结合口袋附近）的Mg²⁺辅因子，从而抑制酶的催化活性。此外，它也可能直接与整合酶的氨基酸残基（如Lys、Arg）形成氢键或π-π堆积作用，干扰其与病毒DNA底物的结合。

• 靶点：Nef和Tat调控蛋白

• 机制：对于Nef，1,4-二咖啡酰奎宁酸可能通过干扰Nef与细胞信号分子（如PAK2）或内吞机制相关蛋白的相互作用，从而阻断Nef介导的MHC-I分子从细胞表面内吞和降解。对于Tat，它可能通过与Tat蛋白的碱性区域结合，竞争性地抑制Tat与TAR RNA的结合，或者干扰Tat招募正性转录延伸因子b（P-TEFb）的能力。

2. 抗炎与抗氧化的分子基础

• 靶点：NF-κB信号通路
• 机制：1,4-二咖啡酰奎宁酸可以通过抑制IκB激酶（IKK）的活性，阻止IκBα的磷酸化和降解，从而使NF-κB二聚体（p50/p65）被滞留在细胞质中，无法进入细胞核启动促炎基因的转录。这直接导致了TNF-α、IL-6、COX-2和iNOS等炎症介质的表达下调。
• 靶点：Keap1-Nrf2-ARE通路
• 机制：作为亲电性分子，1,4-二咖啡酰奎宁酸（或其氧化产物）可以修饰Keap1蛋白上的半胱氨酸残基，导致Nrf2从Keap1上解离并稳定化。Nrf2随后进入细胞核，与抗氧化反应元件（ARE）结合，启动一系列抗氧化酶（如HO-1、NQO1、SOD、CAT）的基因表达，从而增强细胞的抗氧化防御能力。

成药性评价与药代动力学

将1,4-二咖啡酰奎宁酸从天然活性成分推向临床药物，必须对其成药性（Drug-likeness）和药代动力学（ADME）特性进行严格评估。

成药性评价

根据Lipinski的“五规则”（Rule of Five）等经典成药性准则，1,4-二咖啡酰奎宁酸的表现如下：
- 分子量：516.4550 Da，略大于500 Da的阈值。
- LogP：1.1817，远小于5，亲脂性适中。
- 氢键供体：分子中含有多个酚羟基和羧基，氢键供体数量（>5）超出规则限制。
- 氢键受体：同样数量众多（>10），超出规则限制。

因此，1,4-二咖啡酰奎宁酸在Lipinski规则上存在“违规”，特别是分子量偏大和氢键供体/受体过多。这通常预示着其口服生物利用度可能较低。然而，天然产物中不乏此类“规则外”的成功药物。其他重要的成药性参数还包括：
- TPSA：211.28 Ų，远高于140 Ų的阈值，表明其跨膜渗透性差，特别是难以穿透血脑屏障。
- 水溶性：0.5847 mg/mL，属于中等偏低水溶性。
- hERG抑制：预测为“否”，表明其心脏毒性风险较低。
- Ames试验：预测值为0.0，提示其致突变性风险低。

综合来看，1,4-二咖啡酰奎宁酸具备一定的成药性基础（低毒、无hERG抑制），但其在口服吸收和生物利用度方面面临巨大挑战。

药代动力学特征

目前关于1,4-二咖啡酰奎宁酸体内药代动力学的直接研究相对有限，但基于其结构类似物（如绿原酸、3,5-二咖啡酰奎宁酸）的研究可以推断其大致特征：

1. 吸收（Absorption）：口服吸收差。由于其分子量大、极性高，难以通过被动扩散穿过肠道上皮细胞。它可能主要依赖肠道转运蛋白（如单羧酸转运蛋白MCTs）进行吸收，但效率不高。大部分口服的1,4-二咖啡酰奎宁酸会直接进入结肠。
2. 分布（Distribution）：由于其高极性和与血浆蛋白（尤其是白蛋白）的高结合率，其分布容积可能较小，主要局限于血浆和细胞外液。低血脑屏障渗透性使其难以进入中枢神经系统。
3. 代谢（Metabolism）：这是其体内处置的关键环节。
   • 肠道代谢：在肠道中，它可能被酯酶水解，释放出咖啡酸和奎宁酸。咖啡酸可进一步被肠道菌群代谢为苯丙酸、苯乙酸等简单酚酸。
   • 肝脏代谢：吸收进入体内的部分，主要在肝脏经历II相代谢，如与葡萄糖醛酸、硫酸或甲基结合，形成水溶性更强的结合物，便于排出。
   • 肠道菌群代谢：未被吸收的部分进入结肠，被肠道菌群广泛代谢，生成多种低分子量酚酸代谢物，这些代谢物可能具有独特的生物活性。
4. 排泄（Excretion）：主要以代谢产物的形式通过尿液和胆汁排泄。原型药物的排泄量可能很低。

关键挑战：极低的口服生物利用度是限制1,4-二咖啡酰奎宁酸临床应用的最大瓶颈。其药理活性可能更多地依赖于其在肠道局部的作用（如调节肠道菌群、抗氧化）或由其在体内产生的活性代谢物所介导。

临床应用前景与展望

尽管面临药代动力学的严峻挑战，1,4-二咖啡酰奎宁酸独特的药理活性谱，特别是其多靶点抗HIV机制，依然为其临床应用开辟了充满希望的前景。

潜在应用领域

1. 抗HIV治疗：这是最核心的应用方向。
   • 作为HIV进入抑制剂：鉴于其能同时靶向gp120和CCR5/CXCR4，1,4-二咖啡酰奎宁酸或其衍生物有潜力开发成新型的HIV进入抑制剂，特别是作为预防性杀微生物剂（Microbicide），用于阴道或直肠给药，以阻断HIV的性传播。这种局部给药方式可以规避口服生物利用度低的问题。
   • 作为多靶点联合疗法的组成部分：其抑制整合酶、Nef和Tat的活性，使其可以与现有的逆转录酶抑制剂、蛋白酶抑制剂等联用，形成多靶点、多环节的联合治疗方案，有望降低耐药性的产生，并可能清除潜伏的病毒库。
2. 抗炎与抗氧化相关疾病：利用其强大的抗炎和抗氧化活性，可探索其在慢性炎症性疾病（如炎症性肠病、关节炎）、代谢性疾病（如非酒精性脂肪性肝病、糖尿病并发症）以及神经退行性疾病（如阿尔茨海默病，尽管其BBB渗透性低，但可通过活性代谢物或纳米递送系统发挥作用）中的应用。
3. 作为先导化合物：1,4-二咖啡酰奎宁酸的化学结构为药物化学家提供了良好的修饰平台。通过对其分子中的酚羟基、羧基或双键进行结构修饰，旨在：
   • 提高代谢稳定性：如将易水解的酯键替换为酰胺键或醚键。
   • 改善口服生物利用度：如前药设计，将极性基团暂时屏蔽，提高膜渗透性。
   • 增强靶点选择性：通过构效关系（SAR）研究，优化其与特定靶点（如CCR5 vs. CXCR4，或整合酶）的结合能力。

面临的挑战与未来研究方向

1. 药代动力学优化：如何克服其低口服生物利用度是首要问题。未来的研究应聚焦于：
   • 新型药物递送系统：如脂质体、纳米粒、磷脂复合物等，以提高其口服吸收或实现靶向递送。
   • 结构修饰：如前所述，通过药物化学手段设计更稳定、更易吸收的衍生物或前药。
2. 体内药效验证：目前绝大多数活性数据来自体外实验。需要建立合适的动物模型（如HIV感染的人源化小鼠模型、炎症性肠病模型等），系统评价其体内药效、药代动力学和毒性。
3. 构效关系（SAR）的深入阐明：需要系统合成一系列1,4-二咖啡酰奎宁酸的类似物，结合分子对接、分子动力学模拟和生物活性测试，精确解析其与不同靶点（CCR5、整合酶、Nef等）结合的关键结构要素，为理性药物设计提供指导。
4. 作用机制的全面解析：其对Nef和Tat的抑制机制尚不完全清楚，需要更深入的分子和细胞生物学研究。此外，其体内活性是否主要依赖于其代谢产物，也需要通过代谢组学和药代动力学-药效学（PK-PD）关联研究来阐明。

结语

1,4-二咖啡酰奎宁酸，这一源自自然界的酚酸类化合物，以其独特的化学结构和多靶点的生物活性，特别是其在抗HIV领域的巨大潜力，向我们展示了天然产物在药物发现中的永恒价值。它通过同时作用于病毒进入、整合和调控等多个环节，以及对宿主免疫调节的影响，为应对HIV感染这一全球性挑战提供了新的思路。

然而，从“天然活性成分”到“临床药物”的跨越，道路依然漫长且充满挑战。其固有的理化性质缺陷——特别是低口服生物利用度——是制约其发展的核心瓶颈。未来的研究必须将现代药物化学、药剂学与深入的分子药理学研究紧密结合，一方面通过结构修饰和递送技术创新来“扬长避短”，另一方面通过系统生物学方法全面揭示其体内作用网络和活性代谢物。

对1,4-二咖啡酰奎宁酸的研究，不仅是对一个具体化合物的探索，更是对天然产物药物研发范式的一次实践。它提醒我们，在追求“单一靶点、高亲和力”的现代药物设计理念之外，那些源自自然进化的、具有“多靶点、弱相互作用”特征的天然产物，依然蕴藏着治疗复杂疾病的巨大智慧。我们有理由相信，随着研究的不断深入和技术手段的进步，1,4-二咖啡酰奎宁酸及其衍生物终将在人类对抗疾病，特别是艾滋病的斗争中，找到属于自己的一席之地。