黄酮类化合物有抗炎、抗癌和心脑血管保护等多种多样的生物学活性与药理作用,在化学、生物学与药物学领域均受到广泛关注。自然界不同来源的黄酮其结构与含量差别大,难以提取和纯化,同时,各种疾病治疗也要求不断设计和开发新药物,因此,开展各种新型黄酮衍生物的合成与生物活性筛选,对进一步研发高效低毒性药物先导化合物具有重要的研究意义和潜在经济价值。鉴于Mannich碱与羧酸基团是许多天然产物和药物中的重要活性结构单位,并且直接影响药物的溶解性、体内吸收部位以及生物利用度,本文开展了系列黄酮Mannich碱和黄酮羧酸（酯）衍生物的合成及其生物活性的研究,其中一些化合物具有良好的抗癌和抗菌作用。主要研究内容简述如下:1.首先以来源丰富且廉价的天然资源二氢黄酮柚皮苷为原料,经酸水解得到柚皮素,再经I₂/吡啶氧化脱氢制得芹菜素,然后在苄基保护黄酮羟基的条件下,利用DMDO氧化获得苄基保护黄酮醇化合物,最后,用Pd/C/H₂去苄基保护制备山奈酚等黄酮类天然产物。2.以芹菜素、木犀草素、二氢杨梅素和几种黄酮醇等黄酮化合物作为反应底物,与甲醛、二级胺（六氢吡啶、吡咯烷和吗啡啉等）在酸催化下发生Mannich反应,得到18种新的黄酮Mannich碱化合物。然后,将这些Mannich碱酸化成盐,制备得到13种黄酮Mannich碱盐酸盐。再分别以Mannich碱盐酸盐化合物为底物,与一级胺类化合物（氨基硫脲,4-甲基氨基硫脲,乙醇胺,异丙醇胺,乙二胺,丙二胺等）发生胺交换反应,获得22种新型黄酮一级胺Mannich碱的化合物。3.研究考察了Mannich反应和胺交换反应的合成条件和结果,通过实验数据与量子化学理论计算相结合,深入探讨发生胺基交换过程中的S_N2反应机理,从而揭示了氢键在反应中所起的关键作用。为了仔细考察氢键的复杂作用,采用DFT方法,利用Gaussian09程序对一系列胺分子和Mannich碱及其反应过程进行计算与模拟,在分子几何构型优化基础上,求得分子轨道、频率、键能与键级、自然键轨道与电荷分布等数据,并选择部分代表性体系,采用内禀反应坐标（intrinsic reaction coordinate,IRC）分析过渡态反应路径,观察其过渡态的结构与运动变化,比较氢键参数及其在反应过程中的变化特点,计算反应的活化能,以评估反应难易和程度。理论计算的结果充分说明和解释了实验现象,从而揭示胺基交换反应中氢键所起的作用,以及氢键对参与交换的胺分子的选择规律。4.采用MTT比色法和牛津杯法对所合成的黄酮Mannich碱衍生物和黄酮类化合物分别进行了抗癌细胞活性和抗菌活性测试,通过比较和分析,探讨Mannich碱的取代与活性的一些规律。抗癌测试结果表明,（1）取代基类型和位置对黄酮衍生物抗癌活性有明显的影响,如Mannich碱中N,N-二异丙基衍生物的活性都强于N,N-二甲基;（2）末端-CH₃有利于抗癌活性的提高;（3）含有多个末端-NH₂或-OH等极性基团则不利于抗癌活性;（4）黄酮类底物中的C环C-3原子上有羟基对抗HeLa、HCC1954、MCF-7等癌细胞增殖活性有帮助,但不利于抗SK-OV-3癌细胞增殖活性,而C-2和C-3之间的双键有利于抗癌细胞增殖作用;（5）黄酮B环羟基数目与抗癌活性并无明显正相关,但是在3’与4’位同时含有-OH的分子往往抗癌活性比较好。在抗菌活性方面,考察了化合物的抗大肠杆菌、抗铜绿假单胞菌、抗金黄色葡萄球菌和抗白色念珠菌活性,结果表明,（1）分子结构上有（甲）氨基硫脲、二丙基、吡咯烷基、哌啶（氢化吡啶）基的黄酮Mannich碱具有较好的抗菌活性,而有二甲基、吗啉基的黄酮Mannich碱相比黄酮类底物其活性并无改善;（2）多数情况下,酚羟基数目的增多也有利于提高抗菌活性。5.通过Williamson醚合成法制备了系列黄酮羧酸及其甲酯衍生物,并对这些化合物分别进行了体外抗肿瘤活性与抗菌活性的测试（所选菌株和癌细胞株与上述相同）。结果表明,黄酮羧酸酯衍生物的抗癌细胞增殖活性比相应黄酮类底物更高,而黄酮羧酸衍生物在多数情况下能提高黄酮类底物的抗菌活性。