黄酮类化合物

1、第七章 黄酮类化合物v黄酮类（flavonoids）化合物是广泛存在于自然界（主要植物）的一类重要的化合物，也是中药中一类重要的有效成分。v 其主要生物活性表现在：1止咳平喘祛痰杜鹃素、芫花素2扩张冠状动脉，降低血脂芦丁、橙 皮苷3利胆保肝水飞蓟素、儿茶素4抗菌消炎黄芩素、木犀草素5. 解痉大豆素、葛根苷等。6. 抑制肿瘤-牡荆素、汉黄芩素等 v黄酮类化合物在植物界主要分布在双子叶植物中。常见的科属有；芸香科、唇形科、伞形科及豆科等。 v至1979年止：国内外发表的黄酮类化合物共1674(其中苷元902个，苷722个，其它为合成产物)v至1993年止：黄酮类化合物总数超过4000个。v黄酮醇类

2、最常见、黄酮类其次、其余则较少。第一节第一节 黄酮类化合物的结构和分类黄酮类化合物的结构和分类 一基本结构 过去（1952年以前）黄酮类化合物(flavonoids)主要指基本母核为2苯基色原酮的一系列化合物；oooo123456782123456v 目前黄酮类化合物巳远远超出这个范围，泛指两个芳环（a与b）通过三个碳原子相互联结而成的一系列化合物； c6c3c6 oohv 天然黄酮类多为上述基本母核的衍生物。v 常见取代基有：oh、och3、ch3、异戊烯基等。v存在形式： 1. 游离黄酮即苷元的形式 2. 与糖结合成苷的形式 v 组成黄酮苷常见的糖有 单糖；d葡萄糖、d半乳糖、l鼠李糖、d

3、木糖、d葡萄糖醛酸等； 双糖：槐糖(glc1-2glc)、芸香糖(rh1-6glc)、新陈皮糖(rh1-2glu)、龙胆二糖(glc1-6glc)等， 叁糖：龙胆三糖(glc1-6glc1-6glc)、等，v 糖大多连结在c3oh、c7oh、c5oh。v多为氧苷。v也有c苷如；异芒果素，葛根素等。 oooohhoohhohohoohohoh异芒果素二、黄酮类化合物的分类v 根据中央三碳链的氧化程度b环(苯基)连接位置(2-或3-)三碳链是否成环等特点 可将中药中主要的黄酮类化合物分类，如表所示。黄酮类化合物的主要结构类型类型类型基本结构基本结构类型类型基本结构基本结构黄酮黄酮 二氢黄酮二氢黄酮

4、醇醇黄酮醇黄酮醇异黄酮异黄酮二氢黄酮二氢黄酮 二氢异黄二氢异黄酮酮ooohooooooohoooo查耳酮查耳酮黄烷黄烷-3,4-醇醇二氢查耳二氢查耳酮酮双苯吡酮双苯吡酮花色素花色素橙酮橙酮黄烷黄烷-3-醇醇oohoohohoooochooha+ohooho一）黄酮和黄酮醇类 黄酮类； 该类化合物中以芹菜素和木犀草素最为常见，黄芩素也是个代表性化合物。ooohohohohooohohoh芹菜素木犀草素黄酮醇类；和山奈酚广泛存在。 ooohohohohoh槲皮素二）双黄酮类；13，8双芹菜素型：银杏素、白果素ooohooohohohmeoome银杏素三）二氢黄酮及二氢黄酮醇类1二氢黄酮类；紫花杜鹃

5、甲素、甘草苷。oooho-glc甘草苷ooohch3ohch3o ch3紫花杜鹃甲素2.二氢黄酮醇类；水飞蓟素 hoooooch2ohhhohhhoch3oh水飞蓟素四）查耳酮类v查耳酮的定位与其他黄酮类化合物不同。oho2345623456oo五)异黄酮类 大豆素、大豆苷、葛根素等。豆科植物多见。 oohooh大豆素六）噢口口弄类； 硫磺菊素。定位与其它黄酮类不同。oochhoohoh23456234567硫磺菊素七)花色素类； 矢车菊素、飞燕草素。oohohohohohoh+飞燕草素八)黄烷醇类； 黄烷-3-醇的衍生物称儿茶素类，oohohohohhohh(+)儿茶素九九) )其它黄酮类其

6、它黄酮类1 1、口口山酮类；为苯骈色酮，异 芒 果 素 为碳苷。oooohhoohhohohoohohoh异芒果素v黄酮类化合物因其结构相对较简单，结构测定和全合成研究开展得也较早，是天然化学领域中研究得较成熟的一类。 第二节第二节 黄酮类化合物的理化性质黄酮类化合物的理化性质 一形态 多为结晶性固体，少数（其苷）为无定形粉末。二旋光性 游离的苷元中，除二氢黄酮、二氢黄酮醇、黄烷及黄烷醇有旋光性外，其余则无。 苷类因接有糖，故均有旋光性，且多为左旋。 三颜色 黄酮类化合物的颜色与分子中是否有交叉共轭体系及助色团（-oh、och3）数目、取代位置有关。oooooo+_+_+oo黄酮类化合物的交叉

7、共轭系统黄酮类化合物的交叉共轭系统v黄酮、黄酮醇及其苷类多呈灰黄色黄色v查耳酮多为黄色橙黄色v二氢黄酮、二氢黄酮醇几乎无色v异黄酮类为微黄色。ooohohooohohv若黄酮或黄酮醇7位或4位引入oh及och3等助色团（即供电子基）后，则促进电子转移、重排，使光被吸收的强度增加，从而使化合物、的颜色加深。v但若oh、och3引入其它位置，由于不能发生上述重排而影响较小。 四溶解度v游离苷元：难溶于水；易溶于甲醇、乙醇、醋酸乙酯、乙醚等有机溶剂及稀碱液。 苷元之间的比较 黄酮、黄酮醇、查耳酮为平面结构，堆砌较紧密，故更难溶于水。ooohohohoh平面结构二氢黄酮、二氢黄酮醇等为非平面结构，分子

8、间隙较大，故水溶性更大。ohhro非平面结构 花色素类虽为平面型结构，但它是以盐的形式存在，故具有盐的通性，水溶度较大。 o +x-离子型结构 黄酮苷元分子中，引入的羟基数目愈多，水溶性就愈大，呈正比关系。 若羟基甲基化后，水溶性相对降低，脂溶性增加。v 黄酮苷： 一般易溶于热水，甲醇，乙醇等极性溶剂中，难溶于苯、氯仿、乙醚、石油醚等低极性有机溶剂。 结糖的数目愈多，水溶性更大； 此外连接糖的位置也有关， 3羟基苷比相应的7羟基苷水溶性大och2ohhohhohhhohhoooohohohohooglcooglc五酸碱性1酸性； 黄酮类化合物由于大多数都含有酚羟基，故显示酸性。 可溶于碱性水溶

9、液、吡啶、甲酰胺以及二甲基甲酰胺中。o ho h.v其酸性的相对强弱随酚羟基数目及位置的不同而不同。 以黄酮为例:其酚羟基酸性强弱顺序依次为； 7，4-二oh 7或4oh 一般酚oh 5oh v7，4oh者可溶解于碳酸氢钠水溶液v7或4-oh者可溶解于碳酸钠水溶液v5oh者只溶于浓度较高的氢氧化钠水溶液中。v其它位酚oh者溶于氢氧化钠水溶液。2 碱性 黄酮类化合物分子中吡喃酮环上的一位氧原子，因具有一对孤对电子，表现出微弱的碱性，能与强酸生成钅羊盐。生成的盐很不稳定，加水后即可分解。 ooooh+hclh2o六显色反应v黄酮类化合物的颜色反应多与分子中的酚羟基及吡喃酮环有关。1还原反应 盐酸镁

10、粉反应：黄酮类化合物最常用鉴别方法之一。 查耳酮、橙酮、儿茶素类则无该显色反应。ohoohohohohoohoohohohohc l_+oohoohohohc l+hoohohohc l+oh-oh+mg+ hclh槲皮素花色苷元(红色，20%)双花色苷元(红色，主要产物)其反应机理两种解释； oooohhmg+hclh o +ci-o 二氢黄酮4-羟基黄烷花色苷无四氢硼钠还原反应：v属二氢黄酮和二氢黄酮醇类的专一反应。v对其它黄酮类无反应，故可作为和其它黄酮类的区别反应。 ohhohohhohhhnabh4chchchho+ohohchchch+ohohhox_h+h2ohoohoh ho2

11、、与金属盐类试剂的络合反应v铝盐、铅盐、铬盐、镁盐、锶盐、锆盐等金属盐类试剂能与具下列任一基团的黄酮类化合物反应，生成有色络合物。ooohohohoh5443铝盐：常用试剂为1%三氯化铝或硝酸铝溶液。v生成的络合物紫外灯下为黄色，max415，并有荧光，可用于定性和定量分析。 +ooo ooo alal22+锆盐枸橼酸显色反应：v用于区别黄酮类化合物分子中3或5oh的存在。oooooozr=oh2oclzrclh2ov2二氯氧锆(zrocl2)甲醇溶液。v黄色示有c3oh或c5oh存在2枸橼酸（甲醇），加水稀释v黄色不退示有c3oh 氨性氯化锶(srcl2)显色反应：v用于鉴定邻二酚羟基的反应

12、。 此反应在碱性条件下进行，与具有邻二酚羟基的黄酮类反应生成绿棕黑色沉淀。 oohoohohohohoooohoohoh+sr2+-2oh2h2o_sr三氯化铁反应：v能与几乎所有酚羟基成正反应，生成绿、兰、黑或紫色。gibbs反应：v酚羟基对位无取代活泼氢的反应。生成蓝或蓝绿色。 第三节提取和分离 一提取方法1、甲醇或乙醇提取v 高浓度的醇(90%95%)适于提苷元v 60%左右浓度的醇适于提苷2、热水提取法v 提取苷v碱水提取黄酮类成分是根据这类成分含有酚羟基，采取碱酸颠倒法处理。v药材石灰水或naco3水溶液 提取液 盐酸（hcl）酸化ph56 折出沉淀 3、碱水或碱性稀醇提取 槐花米加

13、约6 6倍量水,煮沸,在搅拌下缓缓加入石灰乳至ph8-9,ph8-9,在此phph条件下微沸20-3020-30分钟,乘热抽滤,残渣同上再加4倍量水煎1次,乘热抽滤。合并滤液在60-7060-700 0c c下,用浓硫酸调至ph=5ph=5,搅匀,静置2424小时,抽滤。沉淀物水洗至中性，6060o oc c干燥得芦丁粗品，于水中重结晶，70-8070-80o oc c干燥得芦丁纯品。例：从槐花米中提取芦丁4、系统溶剂提取法v黄酮苷 以及极性稍大的苷元可选择极性较大的溶剂进行提取。丙酮、乙酸乙酯、乙醇、甲醇、水等。 一些多糖苷类可选择沸水提取。如槐花米中提取芦丁。v苷元 选择极性较小的溶剂进行

14、提取。氯仿、乙醚等。二分离方法v 黄酮类化合物进行分离工作的主要依据；a. 极性大小不同：采用吸附或分配原理进 行分离b. 酸性强弱不同：采用ph梯度法c. 分子大小不同：采用凝胶分子筛d. 分子中某些特殊结构：采用金属络合物法 1溶剂萃取法v用醇或沸水提取液，进行浓缩除去溶剂得浸膏或浓水液，可采用不同极性的有机溶剂，极性由低至高依次分别进行萃取，根据“相似相溶原则“得到不同极性的提取物。可能使苷和苷元得以分离，不同极性的苷元之间也可能得到分离，甚至得到单体。 2. ph梯度萃取法：vph梯度萃取法适合于酸性强弱不同的黄酮苷元的分离。v利用黄酮类化合物具有酸性酚羟基的特点，能溶于碱液，在酸性条

15、件下又游离出来，能与其它杂质得以分开，达到纯化精制之目的。 v如依次用5%nahco3（萃取出7，4二oh黄酮）、5%na2co3（萃取出7或4oh黄酮）、0.2%naoh（萃取出具一般酚羟基黄酮）、4%naoh（萃取出5oh黄酮）。 3、铅盐法 在黄酮类成分的混合物中，具有邻二酚羟基的成分与无此结构的成分，可用铅盐法分离。v有邻二酚羟基的成分可被中性乙酸铅沉淀；v不具邻二酚羟基的成分可被碱式乙酸铅沉淀，据此得以分离。v脱铅：采用h2s除铅，生成硫化铅沉淀。v现常用硫酸盐或磷酸盐，或阳离子交换树脂脱铅。v用聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone,pvp)作沉淀剂。四、柱层析法

16、v分离黄酮类化合物常用吸附剂是硅胶、聚酰胺和纤维素。 1)聚酰胺柱色谱v对黄酮类化合物来说，聚酰胺是用的较多而且效果较理想的吸附剂。v吸附力大小取决于黄酮类化合物中所具有的酚羟基的数目和多少和所处的位置以及溶剂与黄酮类化合物或与聚酰胺之间形成氢键的能力的大小。 v黄酮类化合物从聚酰胺上被洗脱时有如下一些规律(含水醇洗脱剂)；1苷元相同：洗脱先后顺序一般为； 叁糖苷双糖苷单糖苷苷元2黄酮类化合物分子中酚羟基数目越多，形成氢键多，吸附力越强，难被洗脱。3母核上酚羟基数目相同： 吸附力： 间位或对位oh 邻位oh则：含邻位oh黄酮比含间位或对位oh黄酮 易被洗脱。4分子内芳香化程度越高，共轭双键多者

17、吸附力强。 吸附力： 查耳酮二氢黄酮 则：二氢黄酮比查耳酮易被洗脱5.不同类型黄酮化合物先后洗脱顺序为； 黄酮醇 黄酮二氢黄酮异黄酮v上述规律也适用于黄酮类化合物在聚酰胺薄层色谱上的行为2)硅胶柱层析v用的较广，己被传统地用于分离异黄酮、黄酮烷、二氢黄酮醇和高度甲基化了的（或乙酰化了的）黄酮和黄酮醇。氯仿甲醇混合溶剂作洗脱剂；v分离苷时，常将硅胶作为担体，水为固定相，氯仿甲醇水为流动相（移动相），属分配柱层析。 3)氧化铝柱层析v氧化铝通常在分离黄酮类化合物中用的较少，这是因为铝离子与具有4酮基5羟基或4酮3羟基结构以及邻二酚羟基结构的黄酮类化合物形成络合物而被紧紧地吸附在氧化铝柱上，难以洗脱

18、。v若没有上述结构或上述结构被甲基化，也可用氧化铝柱进行分离。例如葛根中异黄酮的分离。 4)葡聚糖凝胶(sephadex gel)柱层析v葡聚糖凝胶用于黄酮苷和苷元的分离，但机理不同表现为双重性；分离苷元时，其主要是表现吸附作用; 吸附能力的强弱与黄酮苷元所含有的酚羟基数目多少成正比。分离苷时，则主要表现出分子筛的性能; 按分子量由大至小依次洗脱。 表 以甲醇为溶剂的ve/vo(相对洗提率)黄酮类化合物取代基ve/vo芹菜素木犀草素槲皮素杨梅素山柰酚-3-鼠李糖基半乳糖-7-鼠李糖苷槲皮素-3-芸香糖苷槲皮素-3-鼠李糖苷5,7,4-三oh5,7,3,4-四oh3,5,7, 3,4-五oh3,

19、5,7, 3,4,5-六oh三糖苷双糖苷单糖苷5.36.38.39.23.34.04.95)高压液相色谱柱6)液滴逆流色谱法 三根据分子中某些特定官能团进行分离v黄酮类化合物中具有邻二酚羟基的成分与无此结构的成分，可用铅盐法分离。中性醋酸铅可沉淀具有邻二羟基黄酮类化合物；碱式醋酸铅可沉淀不具有邻二羟基黄酮类化合物。第四节黄酮类化合物的色谱检识法一、纸层析v适于分离各种类型黄酮类化合物及其苷的混合物。v混合物的鉴定要得到较好的效果常采用双向层析法。v双向纸色谱分离检识黄酮类化合物时，第一向常用“醇性“展开剂； 正丁醇醋酸水（n-buoh-hoac-h2o baw 4：1：5 ，上层）；v第二向常

20、用“水性“展开剂； 2%5醋酸水溶液。 v检识苷元常用醇性展开剂，而检识苷则常用水性展开剂。 v显色剂：大多数黄酮类化合物在紫外光下观察纸层上现出具有颜色的斑点，用氨水熏蒸这些颜色常常产生大的变化。2alcl3（甲醇） 二硅胶薄层： 甲苯甲酸甲酯甲醇（5：4：1）三聚酰胺薄层：用于分离含游离酚羟基的黄酮苷和苷元效果较好。 展开剂大多含有醇，酸或水。如氯仿甲醇、苯甲醇丁酮、甲醇乙酸水、甲醇水等。 第五节黄酮类化合物的结构测定一、利用紫外光谱测定黄酮类化合物结构v uv来测定黄酮类化合物的一般程序如下；1. 测定样品在甲醇溶液中的uv光谱。2. 测定样品在甲醇溶液中加入各种诊断 试剂后得到的uv光

21、谱。v常用的诊断试剂有；甲醇钠(naome)、醋酸钠(naoac)、醋酸钠硼酸(naoac/h3bo3)、三氯化铝(alcl3)及三氯化铝盐酸(alcl3/hcl)等。 v 上述诊断试剂的主要作用是1. 使样品生成其酚盐；2. 与样品作用生成络合物。 其结果引起样品在uv中的吸收波长发生位移，根据位移变化的大小，来判断其结构特点，从而提供重要的信息。 v大多数黄酮类化合物的紫外光谱有两个主要的吸收峰组成，v240280范围内（带 ii） a环苯酰系统引起v300400范围内（带 i） b环肉桂酰系统引起。ooab黄酮类化合物在甲醇中的紫外光谱特征1黄酮和黄酮醇 黄酮类带i：304350之间吸收

22、 黄酮醇带i：352385之间吸收第一吸收带的位置可鉴别这两类化合物的类型。 a带主要受b环影响 高度氧化的黄酮和黄酮醇的吸收波长比氧取代较少一些的黄酮和黄酮醇更向长波。尤以7位和4位更为显著，因为它使上述重排更易进行。 b环上引入羟基对黄酮类化合物uv光谱的带的影响 b带主要受a环影响 a环上的含氧取代基增加时，使带ii向红位移，而对带i无影响，或影响甚微。 a环上引入羟基或含氧基团对黄酮类化合物uv光谱带ii的影响 (见p292) 如果羟基乙酰化则酚羟基对光谱的影响便消失。2. 异黄酮，二氢黄酮和二氢黄酮醇 其uv谱特征：带强(主峰)、带弱(肩峰)3.查耳酮及橙酮类 其uv谱特征：带强(主

23、峰)、带弱(次强峰)诊断试剂在结构测定中的意义 利用诊断试剂对黄酮、黄酮醇类化合物uv光谱的影响检出羟基位置 。诊断试剂带ii带i归属 甲醇钠(naome)红移40-60nm,强度不降 示有4-oh红移50-60nm,强度下降 示有3-oh，但无4-oh320-330nm有吸收峰示有7-oh吸收峰消失如7-oh苷化诊断试剂在结构测定中的意义诊断试剂带ii带i归属醋酸钠(naoac)红移5-20nm示有7-oh在长波一侧有明显肩峰示有4-oh，但无3-或7-oh红移40-65nm,强度下降示有4-oh诊断试剂带ii带i归属醋酸钠+硼酸(naoac/h3bo3)红移12-30nm b环有邻二酚羟基

24、红移5-10nma环有邻二酚羟基，除5，6位诊断试剂alcl3/hcl 图谱与alcl3图谱比较归属三氯化铝及三氯化铝+盐酸(alcl3及alcl3/hcl)alcl3/hcl 图谱与alcl3图谱相同无邻二酚羟基结构alcl3/hcl 图谱与alcl3图谱不同可能有邻二酚羟基峰带i紫移30-40nm示b环有邻二酚羟基峰带i紫移50-65nm示a、b环可能均有邻二酚羟基诊断试剂alcl3/hcl 图谱与meoh图谱比较归属三氯化铝及三氯化铝+盐酸(alcl3及alcl3/hcl)alcl3/hcl 图谱与meoh图谱相同无3-及/或5ohalcl3/hcl 图谱与meoh图谱不同可能有3-及/

25、或5oh峰带i红移35-55nm示只有5oh峰带i红移60nm示只有3oh峰带i红移5060nm示可能3及5oh峰带i红移1720nm除5oh外，有6含氧取代利用1hnmr谱测定黄酮类化合物的结构v氢核磁共振己成为黄酮类化合物结构分析的一种重要方法。v所用溶剂有氘代氯仿(cdcl3)、氘代二甲基亚砜(dmso-d6)、氘代吡啶(c5d5n)(一)a环质子1. 5,7-二羟基黄酮类化合物h-6和h-8分别以双重峰(j=2.5hz)出现在6.95.7ppm之间。oohoho化合物h6h8黄酮黄酮醇6.2-6.0ppm(q,j=2.5hz)6.5-6.3ppm (d,j=2.5hz)2. 7-羟基黄

26、酮类化合物： 有三个芳香质子h-5、h-6和h-8。oohoa化合物h5h6h8黄酮黄酮醇8.2-7.3ppm(d, j=9hz)7.1-6.7 ppm(q,j=9,2.5hz)7.0-6.7ppm (d,j=2.5hz)1. 4-氧取代黄酮类化合物 b环有四个质子h-2、 h-6及h-5、 h-3 两组,出现在6.507.90处.oh(二)b环质子化合物h2,-5 (ppm) h-3,6 (ppm)黄酮类黄酮醇类7.9-7.7 (d,j=8.5hz)8.17.9(d,j=8.5hz) 7.1-6.5 (d,j=8.5hz) 7.1-6.5 (d,j=8.5hz)2. 3、4-二氧化黄酮类化合

27、物 h-5,h-2,h-6通常在7.2-7.9 ppm之间。ohoh化合物h5h2h6黄酮7.1-6.7ppm(d, j=8.5hz)7.2 ppm(d,j=9,2.5hz)7.9ppm (q,j=8.5,2.5hz)3. 3,4,5三氧取代黄酮类化合物：ohohoh质子345三oh3或5-oh被取代h2 7.56.5ppm, sd, j=2hzh6d, j=2hz1. 黄酮类： h3常以一个尖锐的单峰出现在约6.3 ppm 处。ooh(三)c环质子2. 异黄酮类 h-2为一尖锐单峰，出现在7.87.6ppm，比一般芳香质子较低的磁场区。ooh化合物h3h26.3ppm, s, (尖锐单峰)7

28、.8-7.6ppm, s, (尖锐单峰)oohooh3. 二氢黄酮及二氢黄酮醇oohhhoohohh化合物h-2(ppm)h-3(ppm)二氢黄酮5.5-5.0 (q,j=11, 5hz)近 2.8 q二氢黄酮醇5.0-4.8 (d, j=11hz)4.3-4.1 (d, j=11hz)二氢黄酮和二氢黄酮醇中h-2和h-3的化学位移1. 单糖苷类：形成苷时，糖上h1化学位移值与其它位置上的h相比，一般处在较低的磁场区。 如：3o苷，h1的值处于5.8 ppm;其它位置苷，h1的值均小于5.2 ppm， 故很容易相区别。(四)糖基上质子苷键构型的判断a. 天然黄酮类化合物葡萄糖苷中，h1和h2为二直立键偶合系统，均为a键，ja,a7hz，h1显示为二重峰。b. 而天然黄酮类化合物l鼠李糖苷上，h1与h2系二平伏键(e,e)偶合系统，故je,e2hz，分别为d峰。oohhrhhoor1. 酚羟基质子：10ppm左右