本发明涉及医药保健产品制备技术领域，特别涉及一种既具有抗氧化、抗肿瘤等功能，又具有补铁等作用的染料木素铁螯合物及其制备方法与用途。
背景技术：
染料木素(genistein)又称金雀异黄素、染料木黄酮、5,7,4′-三羟基异黄酮，主要是从大豆、三叶草、葛根、槐花、槐角、染料木(金雀花)和广豆根等豆科植物中提取出来的活性成分，是一种天然的酪氨酸激酶和大豆代谢物，被称为植物雌激素。染料木素为异黄酮类物质中活性功能最高的一种，为单一成分，是一种非雌激素类化合物，具有雌激素及抗雌激素的双重调节作用，同时广泛应用于制药、保健品等领域。经研究发现，染料木素具有如下功效：
(一)具有雌性激素及抗雌激素性质；
(二)具有抗氧化作用；
(三)可以抑制酪氨酸蛋白激酶(ptk)的活性；
(四)可以抑制拓扑异购酶ⅱ的活性；
(五)抑制细胞周期：使细胞停止于g2/m期；诱导肿瘤细胞凋亡：通过上调相关促凋亡基因，下调相应抗凋亡基因，来促进肿瘤细胞的凋亡进而预防限制肿瘤的发生，因而具有诱发细胞程序性死亡、提高抗癌药效、抑制血管生成等作用。
有关染料木素药理活性的综述记载，染料木素具有明显的降血脂、抗癌、抗肿瘤、防治骨质疏松、抗氧化、抗动脉粥样硬化、雌激素样作用等生理活性，所以广泛应用于制药、保健品等领域，近年来染料木素已逐渐成为国内外学者研究的热点。
铁对人体十分重要，是人体造血合成血红蛋白最重要的元素，是构成血肌红蛋白、红蛋白、细胞色素的主要成分，也是人体必须的微量元素。①铁是血红蛋白的重要组成成分，参与氧的运输和存储。红细胞的功能是输送氧，每个红细胞含2.8亿个血红蛋白，每个血红蛋白分子又含四个铁离子，而这些铁离子正是一种运输体，有它们，才能携带和输送氧。②铁对人体免疫系统有影响。铁元素在人体内参与着造血，并形成血红蛋白、肌红蛋白，参与氧的携带和运输的整个过程，多种酶的活性中心也是铁。有实验证明，缺铁会让中性白细胞的杀菌能力降低，使得淋巴细胞功能受损，而这些补充铁质之后都会得到改善，特别是免疫系统。③铁还直接参与人体能量代谢。铁在人体内以很多种形式存在，生理功能也很强大，如肌红蛋白可贮存氧，血红蛋白可输送氧，细胞色素可转运电子。此外，铁还结合多种酶分解氧化物，解毒抑制细菌，释放能量，而释放能量的多少又与细胞中的铁有关，铁质越多，能量代谢就越好。而且铁还影响蛋白质以及去氧核糖核酸的造血及合成、维生素代谢。
因此，缺铁对人体造成的危害很大。缺铁会影响儿童的情绪，甚至影响儿童的社会适应能力，对于儿童和容易缺铁的女性来说，补铁更重要。
据有关资料介绍有机螯合物铁离子在体内的吸收优于无机铁离子，因此染料木素铁螯合物作为有机螯合铁离子将具有较好的体内吸收，而利于补充人体内的铁质。
然而，目前少有关于有机铁螯合物的报道。
技术实现要素：
为改善上述问题，本发明提供一种操作简单，条件温和，成本低廉适于工业化生产的染料木素铁螯合物及其制备方法与用途。本发明的染料木素铁螯合物的优点是：在乙醇等溶剂中有良好的溶解性，可以制备成片剂、胶囊、口服液、注射剂等，既具有染料木素的抗氧化、抗肿瘤等医疗保健功能，又具有补充身体内铁元素不足的作用，可广泛应用于医药产品或保健产品中，满足人们日益增长的医疗保健的需求。
本发明通过以下技术方案来实现：
如下式i所示的染料木素铁螯合物，或其药学上可接受的盐、溶剂化物或水合物：
根据本发明，当式i所示的染料木素铁螯合物为水合物时，其可以为含有11个结晶水的化合物。
优选地，当式i所示的染料木素铁螯合物为水合物时，其结构中含有的结晶水可至多取代无结晶水结构中的一个染料木素分子，构成染料木素、水与铁形成的螯合物。
作为实例，式i所示的染料木素铁螯合物选自如下化合物：
本发明还提供所述式i所示染料木素铁螯合物，或其药学上可接受的盐、溶剂化物或水合物的制备方法，包括如下步骤：
1)配制染料木素溶液；
2)配制含铁离子的溶液；
3)步骤1)与步骤2)得到的溶液反应得到所述染料木素铁螯合物。
根据本发明，步骤1)中，对配制染料木素溶液使用的溶剂没有特别限制，可溶解染料木素即可，优选为有机溶剂；当所述有机溶剂可以与水混溶时，所述溶剂还可以为有机溶剂与水形成的混合溶剂。
所述有机溶剂可以选自醇类溶剂、砜类溶剂、卤代烃类溶剂、醚类溶剂、等中的一种、两种或更多种。
例如，醇类溶剂可以选自甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、戊醇、癸醇、正十二醇、环戊醇、环己醇、苯甲醇、苯乙醇；
砜类溶剂可以选自二甲基亚砜、二甲基砜、环丁砜、2,4-二甲基环丁砜；
卤代烃类溶剂可以选自二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳；
醚类溶剂可以选自乙醚、甲基乙基醚、甲基叔丁基醚、二丙醚、二丁醚、1,4-二氧六环、四氢呋喃；
所述混合溶剂中有机溶剂的质量百分比可以是40～99％，例如使用60％乙醇、60％四氢呋喃或50％甲醇溶剂配制染料木素溶液。
优选地，所述溶剂选自乙醇、二氯甲烷、甲醇、二甲基亚砜中的一种或多种。
根据本发明，步骤1)中，在配制染料木素溶液的过程中对溶剂进行加热处理，优选在0-90℃配制，更优选在20-80℃配制，例如在55℃时配制。
根据本发明，步骤1)中，配制染料木素溶液过程中还可以加入催化剂；所述催化剂可以为氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾中的一种或多种；其用量与染料木素的摩尔比可以为(0.0001～0.5):1，优选为(0.001～0.2):1。
根据本发明，步骤2)中，对配制含铁离子的溶液使用的溶剂没有特别限制，可溶解铁源即可，例如选自有机溶剂，如醇类溶剂、砜类溶剂、卤代烃类溶剂、酮类溶剂等中的一种、两种或更多种，其中所述醇类溶剂、砜类溶剂、卤代烃类溶剂、酮类溶剂具有如上所述的定义。
作为实例性的实例，所述溶剂选自乙醇、二氯甲烷、甲醇、二甲基亚砜、丙酮中的一种或多种。
根据本发明，步骤2)中，对配制含铁离子的溶液使用的铁源没有限制，常见可用于制备含铁螯合物的化合物即可，例如含铁的无机盐，如醋酸亚铁、硝酸铁、三氯化铁、氯化亚铁、硫酸亚铁等中的一种或多种。
根据本发明，步骤3)中，染料木素溶液中染料木素与含铁离子的溶液中铁源的摩尔比可以为(1～5):5，优选为(2～4):5，例如为3.7:8、5.5:11.7或5.5:10。
步骤3)中，染料木素与铁源的反应可以在加热的条件下进行，反应温度优选为0-90℃，进一步优选控制在20-80℃。
作为实例，本发明所述染料木素铁螯合物可以采用例如如下的方法制备：
①在盛有染料木素的三口玻璃瓶中，加入溶剂及催化剂，加热搅拌，制成染料木素溶液a备用；
②将铁类化合物加入溶剂中，搅拌使之溶解制成溶液b备用；
③取一恒压滴液滤斗，加入上述溶液b，打开活塞，将b液逐滴加入到上述a液中，边加边搅拌反应，反应完毕后过滤，将滤渣干燥，制得染料木素铁螯合物。
本发明还提供所述染料木素铁螯合物，或其药学上可接受的盐、溶剂化物或水合物的用途，所述化合物可用于制备药物、保健品等；
所述药物可以为抗氧化、抗肿瘤药物或补铁药物；
所述保健品可以为具有抗氧化、抗肿瘤或补铁等作用的保健品。
本发明的有益效果：
1)本发明所述染料木素铁螯合物在乙醇等溶剂中有良好的溶解性，可以制备成片剂、胶囊、口服液、注射剂等，既具有染料木素的抗氧化、抗肿瘤等医疗保健功能，又具有补充人体铁元素的功能，可广泛使用于医药产品、保健产品中，满足人们日益增长的医疗保健的需求。
2)本发明的制备方法操作简单，反应条件温和，原料成本低廉，产品后处理简单、得到的产物摩尔收率高，可高达72％，纯度为90％以上，是一种制备染料木素铁螯合物的新方法。
附图说明
图1为本发明实施例1制备得到的染料木素铁螯合物的hplc分析图谱。
图2为本发明实施例1制备得到的染料木素铁螯合物x射线衍射图谱。
图3染料木素x射线衍射图谱。
图4为本发明实施例1硝酸铁的x射线衍射图谱。
具体实施方式
下文将结合具体实施例对本发明的化合物及其制备方法和应用做更进一步的详细说明。下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。
实施例1
①在加有1g染料木素的250ml三口玻璃瓶中，加入60％乙醇溶液及催化剂氢氧化钠，在55℃加热搅拌，制成染料木素乙醇溶液a，备用；
②将1.5g硝酸铁化合物加入装有60％乙醇溶剂的200ml烧杯中，搅拌使之溶解制成溶液b，备用；
③取一250ml的恒压滴液滤斗，加入上述溶液b，打开活塞，将b液逐滴加入到上述a液中，在55℃边滴加边搅拌反应，反应完毕后冷却到室温，过滤，将滤渣用乙醇重结晶，过滤，50℃真空干燥，制得黑紫色固体染料木素铁螯合物2.12g。
实施例2
①在加有1.5g染料木素的250ml三口玻璃瓶中，加入60％甲醇溶剂和催化剂碳酸钠，在50℃加热搅拌，制成染料木素甲醇溶液a，备用；
②将1.9g三氯化铁化合物加入装有60％甲醇溶剂的200ml烧杯中，搅拌使之溶解制成溶液b，备用；
③取一恒压滴液滤斗，加入上述溶液b，打开活塞，将b液逐滴加入到上述a液中，在55℃边滴加边搅拌反应，反应完毕后冷却到室温，过滤，将滤渣用甲醇重结晶，过滤，滤渣在50℃真空干燥，制得黑紫色固体染料木素铁螯合物2.71g。
实施例3
①在加有1.5g染料木素的250ml三口玻璃瓶中，加入四氢呋喃溶剂和催化剂碳酸氢钠，在50℃加热搅拌，制成染料木素四氢呋喃溶液a，备用；
②将1.7g三氯化铁化合物加入装有四氢呋喃溶剂的200ml烧杯中，搅拌使之溶解制成溶液b，备用；
③取一恒压滴液滤斗，加入上述溶液b，打开活塞，将b液逐滴加入到上述a液中，在55℃边滴加边搅拌反应，反应完毕后冷却到室温，过滤，将滤渣用四氢呋喃重结晶，过滤，滤渣在50℃真空干燥，制得黑紫色固体染料木素铁螯合物2.56g。
实施例4
将实施例1制备得到的化合物、染料木素及硝酸铁进行x射线衍射表征，结果分别如图2、图3和图4所示。
通过对比染料木素铁螯合物与染料木素、硝酸铁的x射线衍射波谱图可以发现，染料木素的第一和第二特征峰在产物中完全消失，硝酸铁的第一特征峰在产物中同样消失，而且在产物中只有一条明显的特征峰，可以初步认为染料木素与硝酸铁发生螯合反应。
进一步将实施例1-3得到的染料木素铁螯合物进行元素分析，结果如下表1所示：
表1染料木素铁螯合物的元素分析结果
注：在进行元素分析测定时，本化合物从理论上可以排除含有n、s二种元素，所以计算时可以排除n、s的量。
计算：分子式：[fe(c15h9o5)2﹒2h2o]﹒9h2o分子量：792
推测依据：(分子中c、h、o元素的百分含量)
c含量：mc＝12×15×2÷792×100％＝45.45％
h含量：mh＝(9×2+11×2)÷792×100％＝5.05％
o含量：mo＝(16×5×2+16×11)÷792×100％＝42.42％
计算结果表明推测结构各元素含量与螯合物元素测定结果元素含量大致相符，故螯合物的结构可初步确定。
根据hplc、x射线衍射以及元素分析结果进一步可以确认，实施例制备得到的染料木素铁螯合物结构如下：
实施例5染料木素铁螯合物的抗肿瘤活性实验
对本发明的实施例1制备的染料木素铁螯合物采用mtt法进行的初步活性测试，结果如下：
具体为对人肺癌a549细胞进行活性抑制测试，96孔板，细胞个数为5000个/孔，贴壁后药物作用时间为24h，结果如下表2：
表2
从对人肺癌a549细胞活性抑制测试结果来看，染料木素铁螯合物对其生长有抑制作用。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。