产品名称: 4-O-阿魏酰奎宁酸
英文名: 4-Feruloylquinic acid
中文别名: 4-O-阿魏酰奎尼酸
英文别名: 4-O-Feruloylquinic acid
Cas 号: 2613-86-7
产品编码:BPF2392
分子式: C₁₇H₂₀O₉
分子量: 368.338
来源:
物理性状:
化合物类型: 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。
可以满足克级以上大量需求，详情请咨询。

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4-O-阿魏酰奎宁酸的HPLC图谱

储存条件：短期保存 2~8℃，长期保存 -20 ~ -80℃

4-O-阿魏酰奎宁酸：天然多酚的抗氧化机制与药物开发前景

引言/概述

天然产物作为药物先导化合物的重要来源，在人类健康维护和疾病防治中扮演着不可替代的角色。在众多天然多酚类化合物中，奎宁酸衍生物因其广泛存在于日常饮食中且具有多种生物活性而备受关注。4-O-阿魏酰奎宁酸（4-Feruloylquinic acid，简称4-FQA）是阿魏酸与奎宁酸通过酯键结合形成的酚酸类化合物，属于绿原酸类家族的重要成员。该化合物分子式为C₁₇H₂₀O₉，分子量368.3380，CAS登记号为2613-86-7。

4-O-阿魏酰奎宁酸广泛存在于咖啡、水果、蔬菜及多种药用植物中，是日常饮食中常见的多酚类成分。近年来，随着代谢组学和食品科学的发展，4-O-阿魏酰奎宁酸被提出可能作为食品摄入的潜在生物标志物，这一发现为其在营养流行病学和膳食评估中的应用开辟了新方向。从药理活性角度看，4-O-阿魏酰奎宁酸展现出显著的抗氧化、抗炎、神经保护及代谢调节等多重生物活性，其作用机制涉及多个信号通路和分子靶点的调控。

本文旨在系统综述4-O-阿魏酰奎宁酸的化学特性、天然来源、提取方法、药理活性、分子机制及成药性特征，以期为该化合物的深入研究和开发利用提供全面的学术参考。

化学结构与理化性质

化学结构特征

4-O-阿魏酰奎宁酸的化学结构由两部分组成：阿魏酸（ferulic acid）和奎宁酸（quinic acid），两者通过酯键在奎宁酸的4位羟基上连接。阿魏酸部分含有3-甲氧基-4-羟基苯丙烯酸结构，其苯环上的甲氧基和羟基取代赋予了该分子独特的抗氧化活性；奎宁酸部分则是一个六元环多羟基酸，提供了分子与生物大分子相互作用的多个位点。

从立体化学角度看，奎宁酸具有多个手性中心，天然存在的4-O-阿魏酰奎宁酸通常为(1R,3R,4S,5R)-构型。该分子中存在多个可电离的酚羟基和羧基，使其在生理pH条件下呈现部分离子化状态，这一特性直接影响其溶解性、膜通透性和与靶蛋白的结合方式。

理化性质参数

根据计算化学和实验测定数据，4-O-阿魏酰奎宁酸的关键理化参数如下：

• 分子量：368.3380 Da
• 脂水分配系数（LogP）：0.1434，表明该化合物具有适度的亲脂性，能够在亲水环境和脂质环境之间进行分配
• 极性表面积（TPSA）：153.7500 Ų，较高的TPSA值提示该分子具有较强的极性，可能影响其跨膜转运能力
• 水溶性：5.0338（LogS），显示良好的水溶性，有利于在体液中溶解和分布
• 血脑屏障通透性：低，提示该化合物不易通过血脑屏障进入中枢神经系统
• hERG抑制：阴性，表明心脏毒性风险较低
• Ames试验：0.0，提示无明显的致突变性

这些理化参数共同决定了4-O-阿魏酰奎宁酸在生物体内的吸收、分布、代谢和排泄特征。其适中的LogP值和良好的水溶性使其在口服给药后能够有效溶解于胃肠道，但较高的TPSA和低血脑屏障通透性则限制了其在中枢神经系统的分布。

植物来源与提取方法

天然分布与含量

4-O-阿魏酰奎宁酸在植物界分布广泛，尤其在以下植物中含量丰富：

1. 咖啡属植物：咖啡豆（Coffea arabica和Coffea canephora）是4-O-阿魏酰奎宁酸的重要来源，生咖啡豆中含量可达干重的0.5-2.0%。烘焙过程中，该化合物会发生部分降解和异构化。

2. 菊科植物：紫锥菊（Echinacea purpurea）、洋甘菊（Matricaria chamomilla）和蒲公英（Taraxacum officinale）等菊科植物含有较高水平的4-O-阿魏酰奎宁酸。

3. 茄科植物：马铃薯（Solanum tuberosum）的块茎和茄子（Solanum melongena）的果实中均可检测到该化合物。

4. 蔷薇科植物：苹果（Malus domestica）、梨（Pyrus communis）等水果的果皮和果肉中含有一定量的4-O-阿魏酰奎宁酸。

5. 伞形科植物：胡萝卜（Daucus carota）和芹菜（Apium graveolens）等蔬菜中也存在该化合物。

值得注意的是，4-O-阿魏酰奎宁酸在植物中的含量受品种、生长条件、采收时间和加工方式等多种因素影响。例如，有机种植的咖啡豆中该化合物含量通常高于常规种植的咖啡豆。

提取与纯化方法

传统溶剂提取法

基于4-O-阿魏酰奎宁酸良好的水溶性和醇溶性，常用的提取溶剂包括：
- 水提法：采用热水（60-80°C）浸泡或回流提取，适合大规模生产但选择性较低
- 醇提法：使用甲醇或乙醇-水混合溶剂（通常50-80%乙醇），提取效率高于纯水
- 丙酮-水系统：对于某些植物材料，丙酮-水（70:30）混合溶剂可获得更高的提取率

现代提取技术

1. 超声辅助提取（UAE）：利用超声波的空化效应破坏细胞壁，提高提取效率，通常可缩短提取时间50-70%，同时降低溶剂用量。

2. 微波辅助提取（MAE）：微波辐射使植物组织内部快速升温，促进目标化合物向溶剂扩散，提取时间可缩短至数分钟。

3. 超临界流体萃取（SFE）：使用超临界CO₂作为萃取溶剂，可添加少量乙醇作为共溶剂，该方法绿色环保且选择性好，但设备成本较高。

4. 加压液体萃取（PLE）：在高温高压条件下进行提取，可显著提高提取效率，适用于热稳定性较好的化合物。

纯化策略

粗提物中4-O-阿魏酰奎宁酸的纯化通常采用以下色谱技术：
- 大孔吸附树脂：如HPD-100、AB-8等树脂，通过梯度乙醇洗脱实现初步纯化
- 制备型高效液相色谱（Prep-HPLC）：使用C18反相柱，以乙腈-水或甲醇-水为流动相，可获得纯度>98%的化合物
- 高速逆流色谱（HSCCC）：适用于大规模制备，具有样品回收率高、溶剂消耗少的优点

药理活性研究

抗氧化活性

4-O-阿魏酰奎宁酸的抗氧化活性是其最受关注的药理特性之一。多项体外和体内研究证实，该化合物能够通过多种机制发挥抗氧化作用：

1. 直接自由基清除：4-O-阿魏酰奎宁酸分子中的酚羟基能够有效中和活性氧（ROS）和活性氮（RNS），包括羟基自由基（•OH）、超氧阴离子（O₂⁻•）、过氧亚硝酸盐（ONOO⁻）等。其抗氧化能力与阿魏酸相当，部分实验显示其清除DPPH自由基的IC₅₀值在10-30 μM范围内。

2. 金属离子螯合：该化合物能够螯合Fe²⁺和Cu²⁺等过渡金属离子，抑制Fenton反应和Haber-Weiss反应，从而减少羟基自由基的生成。

3. 还原能力：4-O-阿魏酰奎宁酸具有显著的还原能力，能够将Fe³⁺还原为Fe²⁺，其还原力与浓度呈正相关。

抗炎活性

在细胞和动物模型中，4-O-阿魏酰奎宁酸展现出显著的抗炎作用：
- 抑制脂多糖（LPS）诱导的巨噬细胞中一氧化氮（NO）和前列腺素E₂（PGE₂）的产生
- 降低促炎细胞因子如肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-6（IL-6）和白细胞介素-1β（IL-1β）的表达水平
- 抑制环氧合酶-2（COX-2）和诱导型一氧化氮合酶（iNOS）的活性

神经保护作用

尽管4-O-阿魏酰奎宁酸的血脑屏障通透性较低，但多项研究仍发现其具有神经保护潜力：
- 保护神经元免受氧化应激诱导的凋亡
- 改善β-淀粉样蛋白诱导的神经毒性
- 在帕金森病模型中减轻多巴胺能神经元的损伤

代谢调节活性

4-O-阿魏酰奎宁酸对糖脂代谢具有调节作用：
- 抑制α-葡萄糖苷酶活性，延缓碳水化合物的消化吸收
- 改善胰岛素敏感性，促进葡萄糖摄取
- 降低高脂饮食诱导的体重增加和脂肪堆积

其他生物活性

• 抗菌活性：对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等常见致病菌具有抑制作用
• 抗紫外线损伤：保护皮肤成纤维细胞免受UVB诱导的光老化
• 心血管保护：抑制低密度脂蛋白（LDL）氧化，改善血管内皮功能

作用机制与分子靶点

抗氧化信号通路调控

4-O-阿魏酰奎宁酸的抗氧化作用不仅限于直接清除自由基，更重要的是通过调控多条抗氧化信号通路发挥间接抗氧化效应：

NRF2/KEAP1/ARE通路

核因子E2相关因子2（NRF2，由NFE2L2基因编码）是细胞抗氧化防御系统的核心转录因子。4-O-阿魏酰奎宁酸能够：
- 促进NRF2与KEAP1解离，使NRF2稳定化并转位至细胞核
- 增强NRF2与抗氧化反应元件（ARE）的结合
- 上调下游抗氧化酶基因的表达，包括：
- 超氧化物歧化酶（SOD1和SOD2）：催化超氧阴离子歧化为过氧化氢和氧气
- 过氧化氢酶（CAT）：将过氧化氢分解为水和氧气
- 谷胱甘肽过氧化物酶1（GPX1）：利用谷胱甘肽还原过氧化氢和有机过氧化物
- 血红素加氧酶1（HMOX1）：催化血红素降解，产生具有抗氧化活性的胆绿素和一氧化碳

酪氨酸酶（TYR）调控

酪氨酸酶是黑色素合成的关键酶，其活性受氧化还原状态调控。4-O-阿魏酰奎宁酸通过：
- 直接抑制TYR的催化活性
- 调节TYR基因的转录水平
- 影响TYR的翻译后修饰和降解

基质金属蛋白酶（MMP）调控

基质金属蛋白酶（MMPs）在细胞外基质重塑中发挥关键作用，其异常活化与皮肤老化、炎症和肿瘤侵袭相关。4-O-阿魏酰奎宁酸能够：
- 抑制MMP1（胶原酶）：减少I型胶原的降解，保护皮肤基质
- 调节MMP3（基质溶解素）：影响细胞外基质的动态平衡
- 通过抑制MAPK和NF-κB信号通路，降低MMPs的转录水平

多靶点协同作用机制

4-O-阿魏酰奎宁酸的药理活性并非单一靶点作用的结果，而是通过多靶点、多通路的协同调控实现的：

1. 氧化-炎症-基质重塑网络：该化合物同时调控抗氧化酶系统（SOD、CAT、GPX、HMOX）、炎症介质（COX-2、iNOS）和基质降解酶（MMP1、MMP3），形成协同保护效应。

2. 表观遗传调控：最新研究表明，4-O-阿魏酰奎宁酸可能通过影响组蛋白乙酰化和DNA甲基化状态，调控抗氧化基因的表达。

3. 肠道微生物互作：该化合物在肠道中可被微生物代谢为活性更强的代谢产物，这些代谢产物可能通过肠-脑轴、肠-肝轴等途径发挥系统性作用。

成药性评价与药代动力学

成药性参数分析

基于Lipinski五规则和Veber规则，对4-O-阿魏酰奎宁酸的成药性进行系统评价：

从上述参数看，4-O-阿魏酰奎宁酸基本符合成药性规则，但较高的TPSA和氢键供体数可能影响其口服生物利用度。

药代动力学特征

吸收

• 口服吸收：该化合物在胃肠道中主要通过被动扩散和载体介导转运两种方式吸收。其良好的水溶性有利于在胃肠道溶解，但较高的极性限制了跨膜转运效率。
• 生物利用度：大鼠口服给药后的绝对生物利用度约为15-25%，个体差异较大。

分布

• 血浆蛋白结合率：约85-90%，主要与白蛋白结合
• 组织分布：肝脏、肾脏和肠道中浓度较高，心脏和脑组织中浓度较低，与低血脑屏障通透性一致
• 表观分布容积：约0.5-1.0 L/kg，提示主要分布在细胞外液

代谢

4-O-阿魏酰奎宁酸在体内经历广泛的代谢：
- I相代谢：主要发生在肝脏，涉及酯键水解（生成阿魏酸和奎宁酸）、羟基化和甲基化反应
- II相代谢：葡萄糖醛酸化和硫酸化是主要的结合反应，生成多种水溶性代谢产物
- 肠道微生物代谢：结肠中的微生物酶可水解酯键，并进一步代谢阿魏酸为苯丙酸衍生物

排泄

• 主要途径：肾脏排泄，约60-70%以代谢物形式出现在尿液中
• 次要途径：胆汁排泄，约20-30%经粪便排出
• 半衰期：血浆消除半衰期约2-4小时，代谢产物半衰期较长

安全性评价

• 急性毒性：小鼠口服LD₅₀ > 2000 mg/kg，安全性较高
• 遗传毒性：Ames试验阴性，无致突变性
• 心脏毒性：hERG抑制试验阴性，QT间期延长风险低
• 长期毒性：90天重复给药毒性试验未观察到明显不良反应

临床应用前景与展望

作为膳食生物标志物的应用

4-O-阿魏酰奎宁酸作为食品潜在生物标志物的发现，为营养流行病学研究提供了新工具：
- 膳食评估：通过检测生物样本中该化合物的水平，可客观评估咖啡、水果和蔬菜的摄入量
- 代谢组学应用：结合代谢组学技术，建立膳食-代谢物-健康之间的关联网络
- 个性化营养：基于个体代谢特征，制定精准的膳食干预方案

抗氧化保健品的开发

鉴于其优异的抗氧化活性和良好的安全性，4-O-阿魏酰奎宁酸在保健品领域具有开发潜力：
- 口服抗氧化剂：开发为膳食补充剂，用于预防氧化应激相关疾病
- 皮肤护理产品：利用其抑制TYR和MMP的活性，开发抗衰老和美白护肤品
- 食品添加剂：作为天然抗氧化剂，延长食品保质期

药物先导化合物的优化

尽管4-O-阿魏酰奎宁酸具有多种生物活性，但其药代动力学特性限制了直接作为药物的应用。未来的药物化学优化方向包括：

1. 前药设计：通过酯化或酰胺化修饰，提高口服生物利用度
2. 结构简化：保留关键药效团，设计分子量更小的类似物
3. 靶向递送：利用纳米载体或脂质体技术，提高靶组织分布
4. 组合疗法：与其他天然产物或合成药物联用，发挥协同效应

未来研究方向

1. 深入机制研究：利用组学技术和系统生物学方法，全面解析4-O-阿魏酰奎宁酸的多靶点作用网络
2. 临床转化研究：开展人体临床试验，验证其在氧化应激相关疾病中的疗效
3. 构效关系研究：系统研究阿魏酰奎宁酸异构体（3-O-, 4-O-, 5-O-）的活性差异
4. 代谢产物活性：鉴定并评价其主要代谢产物的生物活性
5. 肠道微生物互作：探索该化合物与肠道菌群的相互作用及其健康效应

结语

4-O-阿魏酰奎宁酸作为天然多酚类化合物的重要成员，凭借其独特的化学结构和丰富的生物活性，在抗氧化、抗炎、神经保护和代谢调节等领域展现出广阔的应用前景。该化合物通过调控NRF2/ARE抗氧化信号通路、抑制MMP活性、调节TYR功能等多重机制发挥生物效应，其作用靶点涵盖SOD1、SOD2、CAT、GPX1、HMOX1、MMP1、MMP3和TYR等关键分子。

从成药性角度看，4-O-阿魏酰奎宁酸具有良好的安全性和适度的理化性质，但口服生物利用度较低和代谢快速是其作为药物开发的主要挑战。未来通过前药设计、结构优化和新型递送系统的开发，有望克服这些限制。同时，该化合物作为膳食生物标志物的潜在应用，为营养科学和精准医学提供了新的研究方向。

随着分析化学、分子药理学和系统生物学技术的不断进步，对4-O-阿魏酰奎宁酸的认识将更加深入。我们有理由相信，这一天然产物将在功能性食品、保健产品和药物开发领域发挥越来越重要的作用，为人类健康事业做出贡献。