产品名称: 香草酸
英文名: Vanillic acid
中文别名:
英文别名: 4-Hydroxy-3-methoxybenzoic acid
Cas 号: 121-34-6
产品编码:BP1430
分子式: C8H8O4
分子量: 168.148
来源: Prod. of alkaline oxid. of chlorite-treated woodpulp. Isol. in free state from various higher plants
物理性状: Powder
化合物类型: 酚类（Phenols）
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。
可以满足克级至公斤级大量需求，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，对照品和分析方法在内的含量测定整体服务包，价格优惠。
香草酸的核磁图谱
香草酸的HPLC图谱
储存条件：短期保存 2~8℃，长期保存 -20 ~ -80℃
66.76
1.59
-1.19
3.42
4.27
5.68
低
80.87
1.54
是
否
否
否
有
无
0.0
是
否
是
否
香草酸（Vanillic acid），化学名4-羟基-3-甲氧基苯甲酸，是一种广泛存在于自然界的苯甲酸衍生物，CAS号为121-34-6。作为一种重要的植物次级代谢产物，它不仅是许多食用植物、香料（如香草豆）和水果中关键的呈味物质，也在传统药用植物如当归（Angelica sinensis）的根部中被发现。长期以来，香草酸因其温和的香气和风味，主要被视为一种安全的食品添加剂和香料成分。然而，随着现代药理学研究的深入，其超越调味功能的广泛生物活性逐渐被揭示，使其成为天然产物药理学研究领域的一个热点分子。
现代研究表明，香草酸展现出多方面的药理潜能，包括显著的抗炎、抗菌、抗氧化、神经保护、抗肿瘤及心血管保护等活性。其中，其抑制核因子-κB（NF-κB）信号通路活化的能力，被认为是其发挥核心抗炎作用的关键分子基础。NF-κB是调控炎症反应、细胞增殖与凋亡的核心转录因子，其异常活化与慢性炎症、自身免疫性疾病、癌症等多种病理过程密切相关。因此，香草酸作为NF-κB的天然抑制剂，具有重要的干预价值。
特别值得关注的是，香草酸在对抗氧化应激损伤方面表现出明确的效应。氧化应激是机体活性氧（ROS）产生与清除失衡导致的一种状态，是衰老、神经退行性疾病（如阿尔茨海默病、帕金森病）、代谢综合征、动脉粥样硬化等疾病的共同病理基础。香草酸能够通过激活以核因子E2相关因子2（NRF2，由NFE2L2基因编码）为核心的细胞防御系统，上调一系列抗氧化酶和Ⅱ相解毒酶的表达，从而增强细胞的抗氧化能力，保护其免受氧化损伤。这一机制使其在预防和治疗氧化应激相关疾病方面展现出广阔前景。
本文旨在对香草酸的化学特性、天然来源、药理活性、分子作用机制、成药性特征及临床应用潜力进行系统性的综述，以期为该天然产物的深度开发和利用提供科学参考。
香草酸的化学结构相对简单，是苯甲酸的一个羟基甲氧基取代衍生物，其系统命名为4-羟基-3-甲氧基苯甲酸。其分子式为C8H8O4，分子量为168.15 g/mol。在结构上，苯环的对位（4号位）连接一个羟基（-OH），间位（3号位）连接一个甲氧基（-OCH3），而羧基（-COOH）则连接在苯环的1号位。这种邻位甲氧基对位羟基的取代模式，是其发挥生物活性的重要结构基础，既影响了其电子分布和氢键形成能力，也决定了其与特定生物靶点的相互作用。
从理化性质来看，香草酸通常表现为白色至微黄色的针状结晶或结晶性粉末。其熔点在210°C左右。在成药性相关参数方面，其脂水分配系数（LogP）约为1.59，表明其具有一定的亲脂性，但整体仍偏向于亲水。其拓扑极性表面积（TPSA）为66.76 Ų，反映了分子中极性基团（羧基、羟基、甲氧基中的氧原子）所占的表面积比例。香草酸微溶于冷水，但易溶于热水、乙醇、乙醚等有机溶剂，其计算的水溶性约为3.42 mg/mL。这些性质共同影响了其在生物体内的吸收、分布和代谢过程。
香草酸结构中的酚羟基使其具备提供氢质子的能力，是其主要抗氧化活性的化学基础。它可以通过直接清除自由基（如DPPH自由基、ABTS自由基阳离子）或螯合金属离子来发挥抗氧化作用。此外，其羧基和酚羟基也使其易于形成氢键，参与和多种酶或受体的相互作用。
香草酸在植物界中分布广泛，既是游离酸的形式存在，也常以苷类（如香草酸葡萄糖苷）或与其他分子酯化的形式存在。
主要植物来源：
1. 香料与食用植物：最为人熟知的来源是香草豆（Vanilla planifolia），但其在豆中的含量并非最高。它广泛存在于多种日常饮食中，如全谷物（燕麦、玉米）、水果（猕猴桃、草莓）、蔬菜（番茄、橄榄）、坚果以及茶叶、葡萄酒、啤酒等发酵产品中。
2. 药用植物：在传统医学体系中应用的许多植物富含香草酸。例如，中药当归的根部含有较高含量的香草酸，这与其补血活血、调经止痛的功效可能相关。此外，在灵芝、穿心莲、积雪草等多种药用植物中也有检出。
3. 其他来源：香草酸也是木质素生物降解的产物之一，因此在一些木材加工副产品或微生物发酵液中也能发现。
提取与分离方法：
从植物材料中获取香草酸通常遵循天然产物化学的常规流程。
1. 溶剂提取法：最常用的初步提取方法。根据原料性质和后续工艺，可选择不同极性的溶剂，如甲醇、乙醇、丙酮或水（尤其是热水）。超声辅助提取和微波辅助提取能显著提高提取效率和缩短时间。
2. 分离纯化：粗提物经过滤、浓缩后，需进一步分离纯化。常采用的方法包括：
* 液-液萃取：利用香草酸在不同极性溶剂中的分配系数差异进行富集。
* 柱层析色谱：是获得高纯度香草酸的关键步骤。常使用硅胶、反相C18填料或大孔吸附树脂作为固定相，以不同比例的有机溶剂（如石油醚-乙酸乙酯、甲醇-水）进行梯度洗脱。
* 结晶法：利用香草酸在特定溶剂（如热水）中溶解度的温度差异进行重结晶，是获得高纯度结晶的经典方法。
* 现代制备技术：高速逆流色谱（HSCCC）和制备型高效液相色谱（Prep-HPLC）因其高分辨率和高回收率，已成为实验室规模制备高纯度香草酸标准品或进行深入生物学研究的有力工具。
随着绿色化学理念的普及，超临界CO2萃取等环境友好型技术也在探索中，但其成本相对较高。
大量体外和体内研究证实，香草酸具有多样化的药理活性，使其在多个疾病防治领域展现出潜力。
1. 抗氧化活性
这是香草酸被研究最广泛的活性之一。在化学水平，它能有效清除DPPH、ABTS、超氧阴离子、羟自由基等多种自由基。在细胞和动物模型中，香草酸能显著减轻由过氧化氢（H2O2）、百草枯、辐射等外源性刺激诱导的氧化损伤。例如，在肝细胞、神经元、心肌细胞等模型中，香草酸预处理能提高细胞存活率，降低脂质过氧化产物丙二醛（MDA）水平，同时提升内源性抗氧化物质如谷胱甘肽（GSH）的含量。
2. 抗炎活性
香草酸通过抑制NF-κB通路，能有效下调多种促炎介质的表达。在脂多糖（LPS）诱导的巨噬细胞（如RAW 264.7）炎症模型中，香草酸能剂量依赖性地抑制一氧化氮（NO）、前列腺素E2（PGE2）的产生，以及诱导型一氧化氮合酶（iNOS）、环氧合酶-2（COX-2）的蛋白表达。同时，肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-6（IL-6）、IL-1β等细胞因子的分泌也受到显著抑制。在角叉菜胶或弗氏完全佐剂诱导的大鼠足爪肿胀、关节炎等体内炎症模型中，香草酸也表现出良好的抗炎效果。
3. 抗菌活性
香草酸对多种细菌和真菌具有抑制作用。研究表明，它对金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌等常见病原菌，以及白色念珠菌等真菌均有一定的抑制效果。其抗菌机制可能涉及破坏微生物细胞膜完整性、干扰能量代谢或抑制生物膜形成等。
4. 神经保护活性
基于其强大的抗氧化和抗炎特性，香草酸在神经系统疾病模型中显示出保护作用。在阿尔茨海默病模型中，它能减轻β-淀粉样蛋白诱导的神经毒性，改善记忆和认知功能缺陷。在帕金森病模型中，它能保护多巴胺能神经元免受MPTP/MPP+等神经毒素的损伤。在脑缺血/再灌注损伤模型中，香草酸能缩小脑梗死面积，减轻神经功能缺损。
5. 心血管保护活性
香草酸对心血管系统具有多重益处。它能改善高脂饮食诱导的动脉粥样硬化，减少动脉斑块形成，其机制与降血脂、抗氧化、抑制血管内皮炎症反应有关。此外，它还能减轻心肌缺血/再灌注损伤，改善心脏功能。
6. 抗肿瘤活性
一些研究提示香草酸对某些癌细胞系（如乳腺癌、肝癌、结肠癌细胞）具有增殖抑制和促凋亡作用，但其抗肿瘤活性通常弱于其结构类似物（如香草醛），且具体机制和体内有效性仍需更多研究证实。
香草酸的多重药理活性源于其对细胞内关键信号通路的调控，其核心作用机制围绕抗氧化应激和抗炎两大主线展开。
1. 激活NRF2/ARE抗氧化防御通路（核心机制）
这是香草酸对抗氧化损伤的最重要分子机制。核因子E2相关因子2（NRF2）是调控细胞氧化还原平衡的主转录因子。在静息状态下，NRF2与其抑制蛋白Keap1结合于细胞质中，并被泛素化降解。当受到氧化应激或香草酸等亲电化合物刺激时，Keap1的构象发生改变，释放NRF2。NRF2随后易位至细胞核，与抗氧化反应元件（ARE）结合，启动一系列细胞保护基因的转录。
香草酸已被证实能有效激活NRF2。其下游靶基因包括：
* 抗氧化酶：超氧化物歧化酶（SOD1， SOD2）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPX1）。这些酶构成第一道防线，直接清除超氧阴离子、过氧化氢等ROS。
* Ⅱ相解毒酶：血红素加氧酶-1（HMOX1）是其中最重要的代表之一。HMOX1催化血红素降解为胆绿素、一氧化碳和铁离子，胆绿素及其还原产物胆红素是强效的内源性抗氧化剂。此外，还包括谷胱甘肽S-转移酶（GST）、醌氧化还原酶1（NQO1）等，它们共同促进有毒亲电物质和氧化产物的代谢解毒。
通过这一通路，香草酸系统性增强了细胞抵御氧化和亲电物质攻击的内在能力。
2. 抑制NF-κB炎症通路
NF-κB是炎症反应的“总开关”。在TNF-α、IL-1β或LPS等刺激下，其抑制蛋白IκB被磷酸化降解，使得NF-κB（通常为p65/p50二聚体）活化并进入细胞核，启动促炎基因转录。香草酸能够抑制IκB的磷酸化和降解，从而阻止NF-κB的核转位。这导致下游一系列促炎介质，如iNOS、COX-2、TNF-α、IL-6、IL-1β等的表达受到抑制。值得注意的是，NRF2的激活与NF-κB的抑制之间存在“对话”（crosstalk），活化的NRF2可以通过多种方式负向调控NF-κB信号，香草酸可能同时作用于这两个关键节点，形成协同的抗炎抗氧化网络。
3. 其他潜在靶点与通路
除了上述核心通路，研究还提示香草酸可能通过其他机制发挥作用，例如：
* 激活AMPK通路：AMPK是细胞能量代谢的感受器，其激活可促进脂肪酸氧化、抑制炎症，香草酸可能通过激活AMPK参与其代谢调节和心血管保护作用。
* 调节MAPK通路：丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）家族（如ERK， JNK， p38）参与细胞应激、增殖和凋亡的调控，香草酸对其活性的调节可能影响其细胞保护或抗增殖效应。
* 线粒体功能调节：作为抗氧化剂，香草酸可能通过稳定线粒体膜电位、减少线粒体ROS产生来保护线粒体功能。
尽管香草酸生物活性广泛，但其能否开发成为药物或功能性成分，还需系统评估其成药性（Drug-likeness）和药代动力学（PK）特性。
成药性参数分析：
根据提供的参数，香草酸展现出一些有利的成药性特征：
* 分子量（168.15）：远小于500 Da，符合Lipinski“五规则”对口服药物分子量的要求，有利于跨膜吸收。
* LogP（~1.59）：介于1-3之间，表明其具有适中的亲脂性，既能保证一定的膜渗透性，又不会因脂溶性过高而导致分布或代谢问题。
* TPSA（66.76 Ų）：小于140 Ų，有利于细胞渗透和口服吸收。
* 水溶性（~3.42 mg/mL）：属于微溶，但足以在胃肠道形成吸收所需的浓度。
* 安全性初步预警：hERG抑制为“否”，提示其潜在的心脏毒性（诱发长QT综合征）风险较低。Ames试验结果为0.0，初步表明其在本试验条件下无致突变性，但需更完整的遗传毒性测试确认。
* 血脑屏障（BBB）透过性：标注为“低”。这对于中枢神经系统疾病的治疗是一个挑战，意味着原型药物进入大脑的效率可能有限。这提示未来若开发神经保护药物，可能需要通过结构修饰（制备前药）或使用递药系统来改善其BBB穿透能力。
药代动力学研究：
动物和有限的人体研究提供了香草酸PK特性的初步认识：
* 吸收：口服后可在胃肠道被吸收，但其吸收速率和程度受剂型、食物等因素影响。其适中的LogP有利于被动扩散吸收。
* 分布：吸收后广泛分布于全身，但如前述，进入中枢神经系统的量可能较少。其与血浆蛋白的结合率数据尚不完整。
* 代谢：香草酸在体内主要经历结合反应。其酚羟基和羧基极易与葡萄糖醛酸或硫酸结合，形成相应的葡萄糖醛酸苷或硫酸酯结合物。这是酚酸类化合物典型的代谢消除途径，也是其体内半衰期通常较短的主要原因。
* 排泄：代谢产物主要通过肾脏随尿液迅速排出体外。原型药物在尿中也有少量检出。
总体而言，香草酸表现出典型的酚酸类化合物PK特征：口服可吸收，但首过效应明显，代谢迅速，半衰期短，生物利用度可能不高。这为其作为药物开发带来了挑战，但也为其作为膳食补充剂或功能性食品成分的安全性提供了依据（不易在体内蓄积）。
香草酸作为一种安全、来源广泛的天然活性分子，其临床应用开发可从多个维度进行探索：
1. 作为膳食补充剂或功能性食品成分
这是最直接、最易实现的转化路径。利用其抗氧化、抗炎特性，可将其开发用于辅助改善慢性低度炎症状态、延缓衰老、增强机体抗氧化防御能力。可添加于特医食品、运动营养品或日常保健产品中。
2. 作为先导化合物进行结构优化
针对其成药性短板（如BBB穿透性低、代谢快、生物利用度不高），药物化学家可以香草酸为母核进行结构修饰。例如，通过酯化、酰胺化或制备前药来掩蔽其羧基或酚羟基，以提高其脂溶性、BBB穿透性或代谢稳定性，从而开发出更具潜力的新型药物分子。
3. 在特定疾病辅助治疗中的应用前景
* 神经退行性疾病：尽管BBB透过性是个障碍，但其强大的NRF2激活能力对阿尔茨海默病、帕金森病等具有明确病理意义。研究可聚焦于开发能促进其入脑的纳米递药系统（如脂质体、聚合物纳米粒），或寻找其能透过BBB的活性代谢产物。
* 代谢性疾病与心血管疾病：在糖尿病、非酒精性脂肪肝、动脉粥样硬化等与氧化应激和炎症密切相关的疾病中，香草酸可通过口服发挥全身性保护作用，具有辅助治疗潜力。
* 炎症性肠病（IBD）：口服后可在肠道局部达到较高浓度，直接作用于肠道黏膜，其抗炎和抗氧化作用可能对缓解溃疡性结肠炎、克罗恩病等症状有益。
4. 联合用药
香草酸可能与其他药物（如常规抗炎药、化疗药）产生协同效应，降低后者用量或副作用。例如，其抗氧化特性可能保护正常细胞免受化疗药物的氧化损伤。
挑战与未来研究方向：
* 深入的作用机制研究：需在更复杂的疾病动物模型和更精细的细胞信号网络层面，阐明其多靶点作用的协同关系。
* 系统的临床前与临床评价：目前缺乏高质量的人体临床试验证据。未来需要开展规范的药代动力学、安全性和有效性的临床研究。
* 生物利用度提升策略：开发新型制剂技术（如固体分散体、环糊精包合物、纳米晶体、自微乳系统等）以提高其溶解度和口服生物利用度，是推动其应用的关键。
* 来源与可持续生产：除了植物提取，探索利用微生物发酵或合成生物学技术高效、绿色地生产香草酸，也是保障其大规模应用的重要方向。
香草酸，这一源自日常饮食和传统草药的简单酚酸，凭借其广泛的植物来源、良好的安全性和多方面的药理活性，已从单纯的调味剂跃升为天然产物药理学研究中的重要对象。其核心价值在于能够通过激活NRF2介导的内源性抗氧化防御系统和抑制NF-κB驱动的炎症反应，从根源上干预氧化应激与慢性炎症这一对相互关联的病理核心。尽管在成药性上面临着代谢迅速、血脑屏障透过性低等挑战，但这些并未掩盖其作为功能性成分、先导化合物或辅助治疗剂的巨大潜力。
未来的研究应致力于深化其分子机制网络的理解，通过现代药剂学和药物化学手段克服其药学缺陷，并最终通过严谨的临床研究验证其在人类疾病防治中的确切效果。香草酸的研究范例充分表明，自然界中蕴藏着无数结构简单却功能强大的分子，它们不仅是探索生命过程的工具，更是开发新型预防和治疗策略的宝贵源泉。随着多学科交叉融合的深入，香草酸有望在营养干预、疾病预防和辅助治疗领域发挥更重要的作用，为人类健康事业贡献其独特价值。
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