过去十年中，天然化合物因其在疾病预防和治疗中的应用、优异的生物相容性、低毒性和广泛的生物活性而在药学和生物医学研究中引起了极大的兴趣。其中，槲皮素作为一种广泛存在于水果、蔬菜和茶叶中的黄酮类化合物备受关注。它具有抗氧化、抗炎、抗病毒和抗癌等多种功效，因此在营养健康和外用皮肤病制剂方面越来越受到重视[[1], [2], [3], [4]]。从结构上看，槲皮素（图1）是一种基于C6-C3-C6骨架的多羟基黄酮醇，包含两个芳香环（A和B）以及一个中央的γ-吡酮环（C）。它含有五个羟基（位于3、3′、4′、5和7位），这些羟基参与了氢键形成、金属螯合、自由基清除和互变异构过程。这些功能基团以及其π-共轭结构使得槲皮素对溶剂极性和氢键相互作用非常敏感[[5], [6], [7]]。
槲皮素的药代动力学和生物活性受其化学结构和溶解度特性显著影响。摄入后，苷类形式在胃肠道中被水解释放出苷元，随后被吸收并代谢为各种结合衍生物。这些代谢产物具有组织特异性作用，如心血管保护、调节氧化应激和抗动脉粥样硬化作用。在皮肤病学应用中，槲皮素因能中和活性氧（ROS）和调节炎症信号通路而显示出光保护、抗衰老、促进伤口愈合和修复皮肤屏障的功效[[8], [9], [10], [11], [12]]。
尽管槲皮素具有这些潜在的应用价值，但其水溶性较低且存在明显的溶剂依赖性互变异构现象，这限制了其在制药领域的应用。尽管通常被认为是亲脂性的，但其相对较低的辛醇-水分配系数限制了其在脂质膜中的有效扩散。虽然已经探索了基于脂质的载体和胶束系统等制剂策略来提高其溶解度[13]，但对其在多种溶剂环境中的行为进行详细了解对于优化生物利用度仍然至关重要。在此背景下，包括氢键、介电效应和质子转移动力学在内的溶剂依赖性相互作用起着决定性作用。与其他多酚类化合物类似，槲皮素也会发生酮-烯醇互变异构和激发态分子内质子转移（ESIPT），这些过程对溶剂特性极为敏感，显著影响其光物理响应和结构稳定性[1,14,15]。
光谱研究表明，槲皮素的吸收和发射光谱会发生明显的溶剂诱导变化，这种现象被称为溶剂色变。这些变化是由非特异性介电相互作用和特定的溶质-溶剂氢键共同作用引起的。Kamlet–Abboud–Taft（KAT）多参数模型通过三个经验性溶剂描述符（极性/极化率（π*）、氢键供体酸度（α）和氢键受体碱度（β）提供了一个定量分析框架，用于解释这些效应[[16], [17], [18]]。此外，槲皮素的酮-烯醇互变异构涉及γ-吡酮环上3-羟基和4-酮基之间的分子内质子转移，这一过程受溶剂极性、氢键环境和pH值的强烈影响[[19], [20], [21], [22], [23], [24], [25]]。
虽然与ESIPT相关的双荧光发射现象（主要涉及3-羟基）已被充分研究，但5-羟基在替代氢键形成或稳定途径中的潜在作用仍较少被探索[[26], [27], [28]]。尽管已有研究探讨了槲皮素的光物理性质及其ESIPT相关行为，但大多数研究仅限于有限的溶剂范围或未进行系统性的溶剂参数比较。因此，本研究的主要贡献不仅在于在不同溶剂中测量光谱，还建立了一个比较性的溶剂依赖性框架，使得能够在统一的溶剂色变模型中分析烯醇和酮式互变异构体的差异响应。通过结合稳态吸收光谱和荧光光谱以及Lippert–Mataga和KAT分析方法，在十二种具有不同物理化学特性的溶剂中进行研究，从而更系统地解释了溶剂参数如何影响槲皮素中烯醇和酮式激发态之间的平衡。
与以往描述槲皮素溶剂依赖性光谱变化的报告不同，本研究使用互补的溶剂色变方法，系统地比较了槲皮素在多种溶剂中的双烯醇-酮式发射行为。为了系统地阐明溶剂效应，采用了KAT多参数溶剂色变分析和Lippert–Mataga相关性分析，并结合了偶极矩估算。此外，内在极性描述符（IPD*）用于定量评估槲皮素对溶剂环境的结构敏感性。IPD*能够捕捉激发态偶极矩随溶剂极性和氢键供体/受体能力的变化，直接揭示了极性驱动的稳定机制。结合动态溶剂色变指标（DSI），该指标整合了偶极矩变化（Δμ）、斯托克斯位移（Δν）和溶剂可及表面积（SAS），这些分子层面的描述符有助于准确解释烯醇和酮式互变异构体在多种溶剂系统中的相对稳定性和光物理响应性。总体而言，这些发现为优化基于槲皮素的递送系统提供了理论基础，增强了其光稳定性，并拓宽了其在皮肤病学和营养保健领域的应用潜力。
