中文名：芥子醛
中文别名：反式-3,5-二甲氧-4-羟基肉桂醛
Product name: Sinapaldehyde
Synonym name: trans-3,5-Dimethoxy-4-hydroxycinnamaldehyde
Catalogue No.: SBP00698
Cas No.: 4206-58-0
Formula: C₁₁H₁₂O₄
Mol Weight: 208.213
Botanical Source: 
Physical Description: 
Type of Compound: 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，标准包装10mg，20mg，50mg；可以按客户需求包装。
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。

芥子醛的HPLC图谱

储存条件：短期保存 2~8℃，长期保存 -20 ~ -80℃

芥子醛：从天然产物到多靶点药理活性的系统综述

引言/概述

天然产物作为药物发现的重要源泉，在人类健康维护和疾病治疗中扮演着不可替代的角色。苯丙素类化合物广泛存在于植物界，具有结构多样性和丰富的生物活性，其中芥子醛（Sinapaldehyde）作为一种典型的甲氧基苯酚类化合物，近年来引起了研究者的广泛关注。芥子醛化学名为4-羟基-3,5-二甲氧基肉桂醛，属于羟基肉桂醛家族，是植物次生代谢途径中苯丙烷代谢的关键中间产物。

芥子醛最初从十字花科植物中分离鉴定，随后发现其在多种药用植物中均有分布。该化合物具有独特的化学结构特征，其分子中含有一个α,β-不饱和醛基团和两个甲氧基取代基，这一结构特征赋予其多种生物活性。研究表明，芥子醛具有显著的抗氧化、抗炎和抗菌活性，尤其作为选择性环氧化酶-2（COX-2）抑制剂（IC50为47.8 μM）而备受关注。此外，芥子醛对DPPH自由基的清除能力（IC50为172 μM）也显示出其作为天然抗氧化剂的潜力。

随着对天然产物药理作用机制研究的深入，芥子醛的多靶点作用特征逐渐被揭示。它不仅能够调控氧化应激相关信号通路，还能通过影响核因子E2相关因子2（NRF2）、血红素加氧酶-1（HMOX1）等关键分子发挥细胞保护作用。本文将从化学结构、植物来源、药理活性、作用机制、成药性评价及临床应用前景等方面，对芥子醛的研究进展进行系统综述，以期为该天然产物的深入研究和开发利用提供参考。

化学结构与理化性质

化学结构特征

芥子醛的化学名为(E)-3-(4-羟基-3,5-二甲氧基苯基)丙-2-烯醛，分子式为C11H12O4，分子量为208.2130 g/mol。其化学结构由三个主要部分组成：一个苯环骨架、两个甲氧基取代基（位于苯环的3位和5位）以及一个丙烯醛侧链（位于苯环的1位）。苯环上的4位羟基是重要的活性基团，参与氢键形成和电子转移反应。丙烯醛侧链中的α,β-不饱和醛结构是芥子醛发挥生物活性的关键药效团，该结构能够与生物大分子中的亲核基团发生迈克尔加成反应，从而调控多种信号通路。

芥子醛属于羟基肉桂醛类化合物，与芥子酸、芥子醇等结构类似物相比，其醛基的存在使其具有更强的化学反应活性和生物活性。从立体化学角度看，天然存在的芥子醛主要为反式构型（E构型），这种构型在热力学上更为稳定，也更容易与生物靶点发生相互作用。

理化性质参数

根据计算化学和实验测定数据，芥子醛的理化性质参数如下：

脂水分配系数：芥子醛的LogP值为1.8034，表明该化合物具有一定的亲脂性，能够较好地透过生物膜。这一特性与其在体内的吸收、分布和代谢密切相关。

极性表面积：拓扑极性表面积（TPSA）为55.7600 Ų，这一数值处于中等水平，表明芥子醛具有良好的口服吸收潜力。根据Lipinski规则，TPSA小于140 Ų的化合物通常具有较好的口服生物利用度。

水溶性：芥子醛的水溶性参数为0.4044 mg/mL，属于中等水溶性化合物。其水溶性受到分子中羟基和醛基的影响，这些极性基团能够与水分子形成氢键，但苯环和甲氧基的疏水性又限制了其在水中的溶解度。

血脑屏障通透性：预测结果显示芥子醛具有较高的血脑屏障通透性，这一特性提示该化合物可能在中枢神经系统疾病中发挥药理作用。然而，高通透性也可能带来潜在的中枢神经系统副作用，需要在药物开发中予以关注。

hERG抑制风险：hERG（human Ether-à-go-go Related Gene）钾通道抑制是药物心脏毒性的重要指标。芥子醛的hERG抑制预测结果为阴性，表明其引起心脏QT间期延长的风险较低，具有良好的心脏安全性。

遗传毒性：Ames试验结果为0.0，表明芥子醛在细菌回复突变试验中未表现出致突变性，遗传毒性风险较低。

植物来源与提取方法

植物来源分布

芥子醛在植物界中分布广泛，主要存在于被子植物中，特别是在十字花科（Brassicaceae）、芸香科（Rutaceae）、伞形科（Apiaceae）和菊科（Asteraceae）等植物家族中含量较高。以下是已报道含有芥子醛的主要植物来源：

十字花科植物：芥子醛最早从芥子（Sinapis alba）中分离鉴定，这也是其名称的由来。此外，在油菜（Brassica napus）、甘蓝（Brassica oleracea）、萝卜（Raphanus sativus）等常见十字花科蔬菜中均有发现。这些植物中的芥子醛主要存在于种子、根和叶中，是苯丙烷代谢途径的重要中间产物。

芸香科植物：柑橘类水果如橙子（Citrus sinensis）、柠檬（Citrus limon）的果皮和果汁中含有芥子醛，其含量与果实的成熟度密切相关。此外，花椒（Zanthoxylum bungeanum）等药用植物中也检测到芥子醛的存在。

伞形科植物：当归（Angelica sinensis）、川芎（Ligusticum chuanxiong）等传统中药中含有芥子醛，这些植物在中医临床中常用于活血化瘀和抗炎治疗。

菊科植物：紫锥菊（Echinacea purpurea）、蒲公英（Taraxacum officinale）等药用植物中也含有芥子醛，这些植物以其免疫调节和抗炎活性而闻名。

其他植物：在禾本科（Poaceae）的麦芽、豆科（Fabaceae）的大豆以及某些藻类中也检测到芥子醛的存在。

提取与纯化方法

芥子醛的提取方法主要基于其理化性质，常用的提取技术包括：

溶剂提取法：这是最常用的提取方法。根据芥子醛的极性特征，常采用乙醇、甲醇或乙醇-水混合溶剂作为提取剂。研究表明，70%乙醇水溶液对芥子醛的提取效率较高。提取条件通常为：料液比1:10-1:20（w/v），温度40-60°C，提取时间1-3小时。为提高提取效率，可采用超声辅助提取或微波辅助提取技术。

超临界流体萃取：超临界CO2萃取技术因其绿色环保、选择性高等优点，被用于芥子醛的高效提取。在压力20-30 MPa、温度40-50°C的条件下，添加适量乙醇作为夹带剂，可获得较高的提取率。

分离纯化方法：粗提物中的芥子醛可通过多种色谱技术进行纯化。硅胶柱层析是最常用的方法，采用氯仿-甲醇或石油醚-乙酸乙酯梯度洗脱。高效液相色谱（HPLC）可用于高纯度芥子醛的制备，常用的色谱柱为C18反相柱，流动相为甲醇-水或乙腈-水系统。此外，高速逆流色谱（HSCCC）作为一种液-液分配色谱技术，在芥子醛的分离纯化中也显示出良好的应用前景。

含量测定方法：芥子醛的定量分析主要采用HPLC-UV或HPLC-MS方法。检测波长通常设置在320-330 nm，这是芥子醛的最大吸收波长范围。近年来，近红外光谱（NIR）和拉曼光谱等快速检测技术也被应用于芥子醛的含量测定。

药理活性研究

抗氧化活性

芥子醛的抗氧化活性是其最受关注的药理作用之一。研究表明，芥子醛能够有效清除多种自由基，包括DPPH自由基、ABTS阳离子自由基、超氧阴离子自由基和羟自由基。

DPPH自由基清除能力：芥子醛对DPPH自由基的清除活性IC50值为172 μM，这一活性与其分子结构中的酚羟基密切相关。酚羟基能够向自由基提供氢原子，形成稳定的苯氧自由基，从而终止自由基链式反应。与标准抗氧化剂维生素C（IC50约20 μM）相比，芥子醛的活性较弱，但仍显示出显著的抗氧化潜力。

还原能力：在铁离子还原能力（FRAP）实验中，芥子醛表现出浓度依赖性的还原活性。其还原能力与其分子中的甲氧基取代基有关，甲氧基的给电子效应增强了酚羟基的还原活性。

细胞抗氧化活性：在细胞模型中，芥子醛能够保护HepG2、SH-SY5Y等细胞系免受氧化应激损伤。预处理芥子醛可显著降低过氧化氢（H2O2）诱导的细胞内活性氧（ROS）水平，提高细胞存活率。此外，芥子醛还能抑制脂质过氧化，降低丙二醛（MDA）含量，保护细胞膜的完整性。

抗炎活性

芥子醛的抗炎活性主要通过抑制炎症介质和炎症因子的产生来实现。

COX-2选择性抑制：芥子醛是选择性COX-2抑制剂，IC50值为47.8 μM。与传统的非甾体抗炎药（NSAIDs）相比，芥子醛对COX-2的选择性抑制意味着其可能具有更低的胃肠道副作用。分子对接研究表明，芥子醛能够与COX-2的活性位点结合，通过氢键和疏水相互作用稳定结合构象，从而抑制酶的活性。

抑制炎症因子表达：在脂多糖（LPS）刺激的巨噬细胞模型中，芥子醛能够显著降低肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-1β（IL-1β）和白细胞介素-6（IL-6）的mRNA和蛋白表达水平。这一作用与抑制核因子κB（NF-κB）信号通路的激活密切相关。

抗炎作用机制：芥子醛的抗炎作用涉及多条信号通路。除了抑制COX-2活性外，它还能抑制诱导型一氧化氮合酶（iNOS）的表达，减少一氧化氮（NO）的产生。同时，芥子醛能够激活NRF2/ARE信号通路，上调抗氧化酶的表达，从而减轻炎症反应中的氧化应激损伤。

抗菌活性

芥子醛对多种病原微生物具有抑制作用，包括革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌。

抗菌谱：研究表明，芥子醛对金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）等革兰氏阳性菌，以及大肠杆菌（Escherichia coli）、铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）等革兰氏阴性菌均有抑制作用。其最小抑菌浓度（MIC）值通常在50-200 μg/mL范围内，具体数值因菌株而异。

抗菌机制：芥子醛的抗菌活性可能与其破坏细菌细胞膜完整性有关。作为亲脂性化合物，芥子醛能够插入细菌细胞膜的脂质双层中，改变膜的流动性和通透性，导致细胞内物质外泄。此外，芥子醛的醛基能够与细菌蛋白质中的氨基发生反应，干扰蛋白质功能，从而抑制细菌生长。

协同抗菌作用：研究发现，芥子醛与某些常规抗生素（如氨苄青霉素、链霉素）联合使用时，表现出协同抗菌效应。这一发现为开发新型抗菌药物组合提供了思路，可能有助于克服细菌耐药性问题。

其他药理活性

除了上述主要活性外，芥子醛还显示出其他潜在的药理作用：

神经保护作用：在阿尔茨海默病模型中，芥子醛能够抑制β-淀粉样蛋白（Aβ）的聚集，减少神经毒性。其抗氧化和抗炎活性可能共同参与了神经保护作用。

抗肿瘤活性：初步研究表明，芥子醛对某些癌细胞系（如乳腺癌MCF-7细胞、肝癌HepG2细胞）具有增殖抑制作用，其机制可能与诱导细胞凋亡和细胞周期阻滞有关。

皮肤保护作用：芥子醛能够抑制酪氨酸酶（TYR）活性，减少黑色素生成，显示出美白护肤的潜力。同时，它还能抑制基质金属蛋白酶（MMP1、MMP3）的表达，保护皮肤胶原蛋白，延缓皮肤衰老。

作用机制与分子靶点

氧化应激相关靶点

芥子醛的抗氧化作用涉及多个分子靶点和信号通路，其中NRF2/ARE通路是最重要的调控机制。

NRF2（NFE2L2）：核因子E2相关因子2（NRF2）是细胞抗氧化应激反应的主调控因子。芥子醛能够促进NRF2与Kelch样ECH相关蛋白1（KEAP1）的解离，使NRF2稳定并转位进入细胞核。在核内，NRF2与小Maf蛋白形成异二聚体，与抗氧化反应元件（ARE）结合，启动下游靶基因的转录。

HMOX1：血红素加氧酶-1（HMOX1）是NRF2的重要靶基因之一，其编码的酶能够催化血红素降解为胆绿素、一氧化碳和游离铁。芥子醛通过激活NRF2上调HMOX1的表达，从而发挥细胞保护作用。研究表明，芥子醛处理可显著提高HMOX1的mRNA和蛋白水平。

SOD1和SOD2：超氧化物歧化酶（SOD）是体内重要的抗氧化酶，包括胞质中的SOD1和线粒体中的SOD2。芥子醛能够上调这两种酶的表达，增强细胞清除超氧阴离子的能力。这一作用部分依赖于NRF2通路的激活。

CAT和GPX1：过氧化氢酶（CAT）和谷胱甘肽过氧化物酶1（GPX1）是清除过氧化氢的关键酶。芥子醛处理可提高CAT和GPX1的活性，降低细胞内过氧化氢水平，减轻氧化损伤。

炎症相关靶点

芥子醛的抗炎作用涉及COX-2、NF-κB等多个关键靶点。

COX-2：环氧化酶-2（COX-2）是前列腺素合成的关键酶，在炎症反应中表达上调。芥子醛作为选择性COX-2抑制剂，能够直接与COX-2的活性位点结合。分子模拟研究表明，芥子醛的酚羟基与COX-2的Tyr385和Ser530形成氢键，甲氧基与Val349和Leu352发生疏水相互作用，从而稳定抑制剂-酶复合物。

NF-κB信号通路：核因子κB（NF-κB）是炎症反应的核心转录因子。芥子醛能够抑制IκB激酶（IKK）的活性，阻止IκBα的磷酸化和降解，从而抑制NF-κB的核转位。在LPS刺激的巨噬细胞中，芥子醛处理可显著降低NF-κB p65亚基的核定位，减少炎症因子的转录。

MMP1和MMP3：基质金属蛋白酶（MMPs）参与细胞外基质的降解，在炎症和组织重塑中发挥重要作用。芥子醛能够抑制MMP1和MMP3的表达，这一作用可能通过抑制NF-κB和激活蛋白-1（AP-1）信号通路来实现。

信号通路网络调控

芥子醛的药理作用并非通过单一靶点实现，而是涉及复杂的信号通路网络调控。

PI3K/Akt通路：研究表明，芥子醛能够激活磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/蛋白激酶B（Akt）信号通路，这一通路与细胞存活和抗氧化防御密切相关。PI3K/Akt的激活可以促进NRF2的核转位，增强抗氧化基因的表达。

MAPK通路：芥子醛对丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路具有调节作用。在氧化应激条件下，芥子醛能够抑制p38 MAPK和c-Jun N端激酶（JNK）的过度激活，减轻炎症反应。同时，它还能适度激活细胞外信号调节激酶（ERK），促进细胞存活。

TYR（酪氨酸酶）：酪氨酸酶是黑色素合成的关键酶。芥子醛能够抑制TYR的活性，减少黑色素生成。分子对接研究表明，芥子醛能够与TYR的铜离子配位，竞争性抑制底物酪氨酸的结合。

成药性评价与药代动力学

成药性参数分析

基于计算化学和实验数据，对芥子醛的成药性进行综合评价：

Lipinski五规则：芥子醛的分子量为208.21（<500），LogP为1.80（<5），氢键供体数为1（<5），氢键受体数为4（<10），完全符合Lipinski五规则，表明其具有良好的口服成药潜力。

生物利用度：根据Veber规则，芥子醛的TPSA为55.76 Ų（<140 Ų），可旋转键数为4（<10），预测其口服生物利用度较好。然而，醛基的存在可能导致首过代谢效应，影响实际生物利用度。

代谢稳定性：芥子醛的醛基是主要的代谢位点，可能在肝脏中被醛脱氢酶（ALDH）氧化为芥子酸，或被醛还原酶还原为芥子醇。此外，酚羟基可能发生葡萄糖醛酸化和硫酸化结合反应。这些代谢转化可能影响其体内暴露量和药效持续时间。

安全性评价：hERG抑制风险为阴性，Ames试验结果为阴性，表明芥子醛具有较好的安全性。然而，醛基的化学反应活性可能带来潜在的毒性风险，需要进一步的毒理学研究。

药代动力学特征

目前关于芥子醛药代动力学的系统研究尚不充分，但基于其理化性质和类似化合物的研究，可以推测以下特征：

吸收：芥子醛的LogP为1.80，表明其具有良好的膜通透性，口服后能够在胃肠道被有效吸收。其分子量较小，有利于被动扩散。然而，醛基可能与胃肠道中的蛋白质发生反应，影响吸收效率。

分布：高血脑屏障通透性提示芥子醛能够进入中枢神经系统，这与其神经保护作用相一致。此外，其亲脂性使其易于分布到富含脂质的组织，如肝脏、脂肪组织和脑组织。

代谢：肝脏是芥子醛的主要代谢器官。主要代谢途径包括：醛基氧化生成芥子酸、醛基还原生成芥子醇、酚羟基葡萄糖醛酸化和硫酸化结合。此外，甲氧基可能发生去甲基化反应。这些代谢产物可能具有不同的生物活性。

排泄：芥子醛及其代谢产物主要通过尿液和胆汁排泄。结合型代谢产物（如葡萄糖醛酸结合物）主要通过胆汁排泄进入肠道，部分可能被肠道菌群水解后重吸收，形成肠肝循环。

药物相互作用

芥子醛可能通过影响药物代谢酶和转运体与其他药物发生相互作用：

CYP450酶：初步研究表明，芥子醛可能对CYP450酶系具有抑制作用，特别是CYP1A1、CYP1A2和CYP2E1。这提示芥子醛与经这些酶代谢的药物合用时，可能增加药物的血药浓度，需要监测潜在的药物相互作用。

转运体：芥子醛可能影响P-糖蛋白（P-gp）等药物转运体的功能，从而影响其他药物的吸收和分布。

临床应用前景与展望

潜在治疗领域

基于芥子醛的药理活性，其在以下疾病治疗领域具有潜在应用价值：

炎症性疾病：芥子醛作为选择性COX-2抑制剂，具有开发为新型抗炎药物的潜力。与传统NSAIDs相比，其选择性抑制COX-2的特性可能降低胃肠道副作用。在类风湿关节炎、骨关节炎等慢性炎症性疾病的治疗中，芥子醛可能发挥抗炎和抗氧化双重作用。

氧化应激相关疾病：芥子醛的抗氧化活性使其在心血管疾病、神经退行性疾病、糖尿病并发症等氧化应激相关疾病的防治中具有应用前景。特别是在阿尔茨海默病和帕金森病等神经退行性疾病中，芥子醛的神经保护作用值得进一步研究。

感染性疾病：芥子醛的广谱抗菌活性，特别是对耐药菌株的抑制作用，使其成为开发新型抗菌药物的候选化合物。其与常规抗生素的协同作用为克服细菌耐药性提供了新策略。

皮肤疾病：芥子醛对酪氨酸酶的抑制作用和对MMPs的调控作用，使其在皮肤美白、抗衰老产品中具有应用潜力。此外，其抗炎活性可能对痤疮、湿疹等炎症性皮肤病有益。

药物开发策略

为将芥子醛开发为临床药物，需要解决以下关键问题：

结构优化：通过药物化学手段对芥子醛进行结构修饰，可以提高其药效和改善药代动力学性质。例如，将醛基修饰为羧酸或醇，可能提高代谢稳定性；引入氟原子等取代基，可能增强与靶点的结合亲和力。

剂型开发：针对芥子醛水溶性中等、代谢不稳定的问题，可以采用新型药物递送系统。脂质体、纳米粒、环糊精包合物等剂型可以提高芥子醛的生物利用度，延长作用时间。局部给药制剂（如乳膏、凝胶）可用于皮肤疾病的治疗。

联合用药：基于芥子醛的多靶点作用特征，与其他药物联合使用可能产生协同效应。例如，与常规抗生素联合用于抗感染治疗，与化疗药物联合用于抗肿瘤治疗。

研究展望

未来芥子醛的研究应重点关注以下方向：

深入的药理学研究：利用基因敲除动物模型和组学技术，系统阐明芥子醛的作用机制和分子靶点网络。特别是其在体内的代谢产物是否具有生物活性，以及这些代谢产物对整体药效的贡献。

临床前安全性评价：开展系统的毒理学研究，包括急性毒性、慢性毒性、生殖毒性和致癌性试验，为临床试验提供安全性数据支持。

临床试验：在完成充分的临床前研究后，开展I期临床试验，评估芥子醛在人体中的安全性、耐受性和药代动力学特征。随后进行II期和III期临床试验，验证其在特定疾病中的疗效。

天然产物资源开发：建立芥子醛的高效提取和纯化工艺，开发可持续的植物资源利用策略。同时，探索生物合成方法，通过代谢工程手段在微生物中生产芥子醛，实现规模化生产。

结语

芥子醛作为一种天然存在的甲氧基苯酚类化合物，以其独特的化学结构和多样的生物活性引起了广泛关注。本文系统综述了芥子醛的化学结构、理化性质、植物来源、提取方法、药理活性、作用机制和成药性评价等方面的研究进展。芥子醛通过调控NRF2、COX-2、NF-κB等多个分子靶点，发挥抗氧化、抗炎、抗菌等药理作用，在炎症性疾病、氧化应激相关疾病和感染性疾病的治疗中显示出潜在应用价值。

然而，芥子醛的研究仍处于早期阶段，从实验室研究到临床应用仍面临诸多挑战。其代谢不稳定性、作用机制的不完全阐明、临床前安全性数据的缺乏等问题亟待解决。未来，通过结构优化、剂型开发、联合用药等策略，有望克服这些障碍，将芥子醛开发为新型药物或功能性食品成分。

天然产物是药物发现的重要宝库，芥子醛的研究再次证明了从自然界寻找先导化合物的价值。随着研究的深入，芥子醛及其衍生物有望在人类健康领域发挥更大的作用，为疾病防治提供新的选择。我们期待在不久的将来，芥子醛能够从实验室走向临床，造福更多患者。