芦丁属于类黄酮，广泛存在于槐米、黄芪、葛根、陈皮等中草药中；柠檬、柑橘、樱桃、葡萄、杏、李子等水果中；以及芦笋、番茄、黄瓜等蔬菜中。芦丁归类为维生素 P，可增加毛细血管的韧性，调节其渗透性，具有调血脂、预防和治疗心脑血管疾病等作用，也可被用作药物、多种维生素制剂、 化妆品和化学工业以及动物饲料中的活性成分。
目前国内经常使用的芦丁产品有芦丁片，主要用于脆性增加的毛细血管出血症、紫癜、视网膜出血等；复方芦丁片，主要成分芦丁和维生素 C，用于脑出血、出血性肾炎、创伤性肺出血、产后出血等。虽然芦丁对许多疾病有治疗作用，但由于其水溶性差和生物利用度低，因此在临床上的应用受到一定限制。芦丁由槲皮素、葡萄糖和鼠李糖3部分组成，其结构式如下图所示，AC是苯并（γ）吡喃环结构，A环是间二酚结构，B环含有邻二酚结构，C 环上连1个含有3个羟基的葡萄糖基以及 1 个含有3个羟基的鼠李糖基，即芦丁含有4个酚羟基和6个糖苷羟基。为了使芦丁发挥预防和治疗疾病的作用，人们对芦丁的结构进行了优化修饰，主要包括对羟基修饰生成醚和酯，对羰基修饰生成羰基氧被取代的产物，对槲皮素 A、B 环修饰等。通过优化修饰获得了溶解性能好、生物利用度高、生物活性增强的芦丁衍生物。
1、羟基的修饰
羟基比较活泼，可以发生一系列反应，羟基的修饰包括酚羟基的修饰和糖苷羟基的修饰。
1.1 酚羟基的修饰
酚羟基修饰的衍生物包括曲克芦丁、芦丁磺酰胺衍生物、芦丁咪唑类衍生物、芦丁巴 比 妥酸衍生物、芦丁6-氨基青霉酸衍生物和芦丁苯并嘧啶衍生物。
①曲克芦丁又名维脑路通、维生素P4、三羟乙基芦丁，是芦丁经羟乙基化制成的半合成黄酮类化合物。曲克芦丁广泛应用于缺血性脑血管疾病的治疗，如治疗慢性静脉供血不足引起的心脑血管疾病，慢性静脉功能不全等疾病以及痔疮、微血管病变、视网膜病变等。研究发现，曲克芦丁对认知缺陷，即阿尔茨海默症、帕金森病等疾病也具有一定的保护作用。
②芦丁磺酰胺衍生物。广泛应用的抗菌磺胺类药物对肾脏有严重的毒副作用，芦丁磺酰胺衍生物具有毒副作用小，水溶性好的特点。其中活性较高的化合物有磺胺吡啶和磺胺氯哒嗪衍生物，具有与复方新诺明相同甚至更高的活性。芦丁磺酰胺衍生物体外和体内抗菌实验均显示出较好的抗菌活性，个别化合物可与考特莫唑活性相媲美。
③芦丁咪唑类衍生物。芦丁溶于甲醇，加入 1,3-二氯-2-丙醇，然后分别与咪唑或苯并咪唑反应，粗品加入异丙醇沉淀，滤过，50%乙醇洗脱，硅胶柱色谱分离可得到芦丁咪唑类衍生物。体外微生物测定显示，部分衍生物具有良好的抗真菌（念珠菌）活性和抗菌（革兰阳性菌）作用。
④芦丁巴比妥酸衍生物。芦丁在含有甲醇钠的甲醇溶液中与 1,3-二氯-2-丙醇反应后再与巴 比 妥酸反应可得到芦丁巴比妥酸衍生物。动物实验1个月后获得的数据表明，芦丁巴比妥酸衍生物可以降低胆固醇和血糖，对糖尿病的治疗很有意义。
⑤芦丁6-氨基青霉酸衍生物。研究证明芦丁具有抗菌特性，同时还能够增强其他化合物的抗菌活性。经典的青霉素水溶性较低，而芦丁6-氨基青霉酸衍生物均为水溶性化合物，对革兰阳性菌和革兰阴性菌都显示出良好的抗菌活性，类似于氨苄青霉素或氯霉素。
⑥芦丁苯并嘧啶衍生物。嘧啶衍生物具有多种药理特性，包括抗病毒、抗真菌、降血糖、利尿和抗癌作用。通过 1,1-二苯-2-苦基肼评估芦丁及其衍生物的抗氧化活性，并将结果与天然和合成抗氧化剂进行比较，研究发现芦丁苯并嘧啶衍生物在所有测试中均表现出较强的抗氧化活性，部分化合物具有清除自由基的能力，可以用作为强自由基抑制剂或清除剂。
1.2 糖苷羟基的修饰
糖苷键的修饰需要控制复杂的区域选择性和立体选择性，多采用酶促合成法。芦丁与脂肪酸的酶促酰化反应可改善芦丁的亲脂性，能增加芦丁在亲脂体系中的溶解度和稳定性。引入酰基可改变芦丁的穿透细胞膜特性、抗氧化性、抗菌性、抗炎性、抗增殖性和酶抑制活性。糖苷羟基的修饰的衍生物包括芦丁乙酸酯、芦丁六乙酸酯、芦丁六丙酸酯、芦丁琥铂酸酯、芦丁二羧酸乙烯酯、芦丁脂肪酸酯和芦丁花生四烯酸酯。
①芦丁乙酸酯。利用酶催化反应合成芦丁乙酸酯，评估相关产物的抗氧化、细胞毒活性和氧化应激能力。结果显示芦丁乙酸酯对哺乳动物细胞没有毒性，能有效减少鼠类巨噬细胞中的活性氧。酰基的插入可以更有效地高渗透鼠巨噬细胞的细胞膜，降低氧化应激以及在亲脂性介质中具有更高稳定性。
②芦丁六乙酸酯、芦丁六丙酸酯。芦丁六乙酸酯水溶性比芦丁增加了大约2倍，抗氧化活性与芦丁相当。芦丁六乙酸酯片剂比市售的芦丁片剂具有更好的溶解性。芦丁六丙酸酯的抗氧化活性与芦丁接近，但抗微生物活性、抗炎特性和亲脂性比芦丁更好，对人慢性髓原白血病 K562细胞具有抗增殖作用。实验表明，芦丁六丙酸酯可以抑制核转录因子 κB 活性并促进细胞凋亡。
③芦丁琥铂酸酯。通过在芦丁糖苷羟基上引入羧酸酯基可合成芦丁的水溶性衍生物芦丁琥铂酸酯。芦丁琥铂酸酯在水中的溶解度增加近100 倍，抗自由基能力是维生素E的 1.5 倍，可有效抑制大脑匀浆膜的脂质过氧化，可以作为自由基清除剂使用。
④芦丁二羧酸乙烯酯。通过酶催化区域选择性反应合成的芦丁二羧酸乙烯酯可用作聚合药物的单体或功能材料的前体，也可作为生物感应材料，在药物递送中发挥重要作用。
⑤芦丁脂肪酸酯。实验结果表明，脂肪酸选择性修饰芦丁分子，既能保持芦丁的抗氧化能力，也能有效地增加疏水性和在脂肪中的溶解度。随着脂肪碳原子数的增加（从C12 到C18），酯的转化率逐渐降低。芦丁脂肪酸酯在预防和治疗脂质过氧化的疾病中起着重要作用。脂肪酸链越长，其相应的芦丁衍生物对脂质过氧化的抑制作用越强，平均提高了15%。
⑥芦丁花生四烯酸酯。与芦丁相比，选择性酰化发挥了有效的抗氧化性和抗自由基特性，并在脂质/油基质中得到增强。酶抑制活性随酰化作用而增加，这可能是渗透细胞膜、疏水性增强的作用。芦丁花生四烯酸酯可通过 Ca2+-ATPase活性调节，作为钙信号通路的调节剂。通过脂肪酸的亲脂作用，芦丁花生四烯酸酯可成为丝氨酸蛋白酶抑制剂，特别是对凝血酶。
2、羰基的修饰
黄嘌呤氧化酶是嘌呤代谢的重要酶，可以直接引起痛风，还会引起癌症、糖尿病和代谢综合症等。抑制黄嘌呤氧化酶是治疗痛风、糖尿病等代谢综合症的重要方法。酶动力学研究显示，芦丁席夫碱衍生物对黄嘌呤氧化酶（XO）的IC50值为4.708～19.377 mol/L。分子模拟显示，芦丁席夫碱衍生物与氨基酸残基PHE798 相互作用，位于XO的结合位点内。抗氧化剂的结果活性表明，所有衍生物均显示出非常好的抗氧化能力。分子对接技术表明芦丁席夫碱衍生物是黄嘌呤氧化酶抑制剂。
3、芦丁金属配合物
金属离子具有显著改变芦丁化学性质的能力，金属离子会与芦丁螯合并形成金属配合物，可以用作人造金属核酸酶甚至抗肿瘤和抗菌剂。芦丁金属配合物包括芦丁锌（II）配合物、芦丁-镍 ( Ⅱ)芦、丁-铜（II）配合物、芦丁钒配合物和芦丁碱金属配合物。
研究显示显示，芦丁-锌（II）配合物对正常细胞（成纤维细胞）和BALB/c 小鼠没有细胞毒 性，但对白血病 KG1、K562和Jurkat 细胞、多发性骨髓瘤RPMI8226 细胞和黑色素瘤 B16F10 和 SK-Mel-28细胞具有体外抗氧化活性和抗细胞毒 性。芦丁-锌（II）配合物比游离芦丁具有更高的抗氧化活性，协同抗肿瘤活性可预防化疗的副作用。芦丁-镍 ( Ⅱ) 配合物具有比游离芦丁更高的自由基清除活性，可以适度插DNA，淬灭强嵌入剂溴化乙锭( EB)，并争夺插入结合位点。采用常规MTT法测定芦丁-铜（II）配合物对人子宫颈腺癌 HeLa 细胞的潜在抗增殖作用。芦丁-铜（II）配合物能明显抑制 HeLa 细胞的生长和增殖，并具有时间和剂量相关性。实验显示，芦丁钒配合物能提高配体对超氧化物和羟基自由基的抗氧化活性。与芦丁相比，芦丁钒配合物显示出更强的抗癌活性和细胞活性氧生成。它能抑制细胞生长，并导致活性氧大量形成并降低谷胱甘肽（GSH）/氧化型谷胱甘肽（GSSG）值。这些结果证明芦丁钒配合物通过氧化应激机制诱导细胞死亡，起到抗癌作用。芦丁碱金属配合物包括芦丁锂、钠、钾、铷和铯等碱金属配合物。芦丁碱金属配合物和芦丁的抗氧化和抗菌活性实验表明，芦丁铷配合物表现出最高的清除效率和最强的还原能力，芦丁钠配合物在孵育48 h后对铜绿假单胞菌和枯草芽孢杆菌具有最高的活性。