黄酮类化合物作为一类重要的天然产物,其广泛存在于自然界中。目前的研究证实黄酮类化合物具有多种生物活性,如抗氧化、抗菌、抗肿瘤、抗病毒、抗炎等。本论文以自然界中广泛分布的三种黄酮化合物即芹菜素、山奈酚和槲皮素为研究对象,依据前期预试结果对其进行结构修饰,分别得到了两个不同系列的黄酮衍生物,并对其进行了抗细菌、抗真菌、抗氧化和抗癌细胞增殖活性及其构效关系的研究。目的是为了寻找和发现具有更高生物活性且易于合成得到的黄酮类物质,为新的药物研发提供备选的先导化合物,同时为今后的结构优化和药物研发提供有力的理论基础。通过研究,本实验取得了以下主要成果：1.采用全合成的方法得到了26个C-7和C-8位胺甲基取代的黄酮衍生物,同时通过结构修饰的方法得到了5个C-8位胺甲基取代的黄酮衍生物和5个C-7位含有胺基的黄酮衍生物,并经过核磁共振(NMR)和质谱(ESI-MS)等手段对其结构进行了表征。通过体外抗细菌和抗癌细胞增殖活性评价,结果发现,经过结构修饰得到的黄酮衍生物,其生物活性普遍高于全合成的黄酮衍生物。结合活性实验结果和天然黄酮的分子结构特点,本论文确定后续研究采用天然黄酮芹菜素、山奈酚和槲皮素作为底物,结构修饰位点集中在8位和7位。2.采用先与二卤代烷发生O-烃基化反应,再和脂肪胺进行N-烃基化反应的方法合成了20个芹菜素的7-O位衍生物,同时通过先制备带有芳香胺基取代的卤代烷,再将其和母体黄酮在弱碱性条件下反应的方法合成了5个山奈酚的7-O位衍生物和5个槲皮素的7-O位衍生物,并通过核磁共振(NMR)和质谱(ESI-MS)等手段对其结构进行了表征。采用二倍梯度稀释法和平板转种法测定了这些化合物对2种革兰氏阳性菌(金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌)和2种革兰氏阴性菌(大肠杆菌和铜绿假单胞菌)的最小抑菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MBC)。结果显示：具有脂环链结构的衍生物的抗细菌活性普遍高于含有脂肪链的衍生物。其中芹菜素衍生物对革兰氏阳性菌较敏感,其活性都比母体化合物芹菜素的好,含脂环链的衍生物(18g-18j和19g-19j)的最小抑菌浓度(MIC)均在1.95-7.81μg/mL,最小杀菌浓度(MBC)为3.91-15.61μg/mL.而山奈酚衍生物和槲皮素衍生物对革兰氏阴性菌的敏感性略高于革兰氏阳性菌,芳香胺苯环上带有吸电子基团的衍生物21a和23a表现出最强的抑制活性,超过了阳性对照四环素而与氨苄青霉素相当。通过生长速率法评价了此类化合物对番茄灰霉病原菌、棉花枯萎病原菌、马铃薯干腐病原菌等7种植物源病原菌的体外抗真菌活性。结果显示：测试浓度为100μg/mL时,衍生物均表现出强于母体化合物的抗真菌活性。其中芹菜素衍生物中,19i的活性相对较高,而山奈酚衍生物和槲皮素衍生物中,结构中含有强吸电子基团的21c和23c显示出最强的抑制率,其中23c对苹果炭疽病原菌和番茄早疫病原菌的抑制率超过了阳性对照恶霉灵。从MTT法检测此类衍生物对人源性宫颈癌细胞(HeLa)、人源性肝癌细胞(HepG2)、人源性肺癌细胞(A549)和人源性乳腺癌细胞(MCF-7)的结果中,我们发现：在芹菜素衍生物中,具有脂环链结构的衍生物抗癌细胞增殖活性整体较好,其中化合物19j表现出最强的活性。而山奈酚衍生物和槲皮素衍生物中,结构中含有吸电子基团的23c显示出最强的抑制作用。3.通过Mannich反应得到了10个C-8位取代的胺甲基芹菜素衍生物,15个C-8位取代的胺甲基山奈酚衍生物和15个C-8位取代的胺甲基槲皮素衍生物,并通过核磁共振(NMR)和质谱(ESI-MS)等手段对其结构进行了表征。抗细菌活性结果显示：具有脂环链结构的衍生物整体活性较好,且对革兰氏阳性菌的抑制作用较高,其中化合物26o对金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌的MIC值最小为1.95μg/mL, MBC值为3.91μg/mL,与阳性对照四环素相当。体外抗7种植物源病原菌的结果表明,槲皮素衍生物整体表现出高于芹菜素衍生物和山奈酚衍生物的抑制率,且大部分含有取代基为脂环链状结构的衍生物的活性较好。采用DPPH自由基清除法测定了此类化合物的抗氧化能力,其中化合物26n的活性最强,其IC50值为93.8抗4种癌细胞增殖活性结果显示,大部分含有取代基为脂环链状结构的衍生物的活性较好,其中对于HeLa和HepG2细胞,26k的活性最强,分别为8μg/mL和6μg/mL,强于阳性对照5-氟尿嘧啶；而对A549和MCF-7细胞,活性最强的则是26o,与阳性对照5-氟尿嘧啶相当。综上所述,本论文的研究对于开发抗菌剂及寻找安全、高效的抗肿瘤先导化合物有重要意义。7-O位黄酮衍生物具有较母体化合物强的生物活性,特别是山奈酚衍生物和槲皮素衍生物。C-8位黄酮衍生物具有比母体化合物较好的生物活性,特别是具有脂环链结构的衍生物显示出很强的生物活性。这些活性黄酮衍生物可以作为抗菌剂、抗氧化剂和抗癌药物深入研究的对象。