黄酮类天然药物化学

1、第五章第五章 黄酮类化合物黄酮类化合物 第一节 概述 黄酮类化合物大多具有颜色，在植物体内大部分与糖结合成苷，一部分以游离形式存在。 黄酮类化合物广泛分布于植物界中，而且生理活性多种多样，引起了国内外的广泛重视，研究进展很快。 仅截止到1974年为止，国内外已发表的黄酮类化合物共1674个（主要是天然黄酮类，也有少部分为合成品，其中苷元902个，苷722个），并以黄酮醇类最为常见，约占总数的三分之一，其次为黄酮类，占总数的四分之一以上，其余则较少见。至于双黄酮类多局限分布于裸子植物，尤其松柏纲，银杏纲和凤尾纲等植物中。至1993年，黄酮类化合物总数已达到4000个。一、黄酮类化合物生物合成的基

2、本途径 以前，黄酮类化合物(flavonoids)主要是指基本母核为2-苯基色原酮(2-phenyl-chromone)类化合物，现在则是泛指两个苯环（A-与B-环）通过中央三碳链相互联结而成的一系列化合物。OO12345678OO12345678123456O12345678123456色原酮2-苯基色原酮C6C3C6ABC二、结构分类和结构类别间的生物合成关系 根据中央三碳链的氧化程度、B-环连接位置（ 2-或3-位）以及三碳链是否构成环状等特点，可将重要的天然黄酮类化合物分类如下：（一）黄酮类 黄酮类是以2-苯基色原酮为基本母核，3位无含氧取代的一类化合物。 天然黄酮A环的5，7位几乎同

3、时带有羟基，而B环常在4位有羟基或甲氧基，3位有时也有羟基或甲氧基。黄酮类(flavones) OO12345678123456ABC 常见的黄酮及其苷类有芹菜素、木犀草素、黄芩苷等。OOOHHOOH12345678123456ABCOOOHHOOHOH芹菜素木犀草素OOOHOHOOCOOHOHOHOH黄芩苷（二）黄酮醇类 黄酮醇类在黄酮基本母核的3位上连有羟基或其他含氧基团。OOOH黄酮醇(flavonol) 常见的黄酮醇及其苷类有山柰酚、槲皮素、杨梅素、芦丁等。OOOHHOOHOHOOOHHOOHOHOHOH山柰酚杨梅素OOOHHOOHOROH槲皮素 R=H芦丁 R=芸香糖（三）二氢黄酮类

4、 二氢黄酮类结构可看作是黄酮基本母核的2、3位双键被氢化而成。OO二氢黄酮类（Flavanones） 如橙皮中的橙皮素和橙皮苷；甘草中的甘草素和甘草苷。OOOHROOCH3OH橙皮素 R=H橙皮苷 R=芸香糖OOHOOR甘草素 R=H甘草苷 R=glc（四）二氢黄酮醇类 二氢黄酮醇是黄酮醇类的2、3位被氢化的黄酮类化合物，而且常与相应的黄酮醇共存于同一植物中。OOOH 如满山红叶中的二氢槲皮素和槲皮素共存，桑枝中的二氢桑色素和桑色素共存。OOHOOHOHOHOHOOHOOHOHOHHO二氢槲皮素二氢桑色素 黄柏叶中具有抗癌活性的黄柏素-7-O-葡萄糖苷也属于二氢黄酮醇类。OOOOHOHOHgl

5、cOH黄柏素-7-O-葡萄糖苷（五）异黄酮类 异黄酮类母核为3-苯基色原酮的结构，即B环连接在C环的3位上。OO 豆科植物葛根中所含有的大豆素、大豆苷、大豆素-7，4-二葡萄糖苷、葛根素和葛根素木糖苷均属于异黄酮类化合物。OOOR3R1R2O大豆素 R1=R2=R3=H大豆苷 R1=R3=H R2=glc葛根素 R2=R3=H R1=glc大豆素-7，4-二葡萄糖苷 R1=H R2=R3=glc葛根素木糖苷 R1=glc R2=xyl R3=H（六）二氢异黄酮类 二氢异黄酮具有异黄酮的2、3位被氢化的基本母核。OO 如中药广豆根当中含有的紫檀素、三叶豆紫檀苷、高丽槐素具有抗癌活性，苷的活性强于

6、苷元。毛鱼藤中所含有的鱼藤酮也属于二氢异黄酮的衍生物，具有较强的杀虫和毒鱼作用。它们都属于二氢异黄酮类的衍生物。OROOOOOOOOCH3OCH3O紫檀素 R=CH3三叶豆紫檀苷 R=glc高丽槐素 R=H鱼藤酮（七）查耳酮 结构特点为二氢黄酮C环的1、2位键断裂生成的开环衍生物，即三碳链不构成环。OHO2345623456 在酸的作用下，查耳酮可转化为无色的二氢黄酮，碱化后又转为深黄色的2-羟基查耳酮。OHO2345623456H+OH-OO2-羟基查耳酮二氢黄酮 如红花的花中含有的红花苷OHOOHOHOOHglc红花苷（八）二氢查耳酮类二氢查耳酮为查耳酮双键氢化而成。OHO 二氢查耳酮在植

7、物界分布极少，如蔷薇科梨属植物根皮和苹果种仁中含有的梨根苷。OHOHOOHOglc梨根苷（九）橙酮类（噢口弄类） 结构特点为C环为含氧五元环。母核碳原子的编号也与其他黄酮类不同。橙酮类OCHO1234567123456 此类化合物较少见，主要存在于玄参科、菊科、苦苣苔科以及单子叶植物沙草科中，如在黄花波斯菊花中含有的硫磺菊素属于此类。OCHOHOOHOH1234567123456硫磺菊素O+OH 花色素在中药中多以苷的形式存在。花色素是使植物的花、果、叶、茎等呈现蓝、紫、红等颜色的色素，如矢车菊苷元、飞燕草苷元和天竺葵苷元以及它们所组成的苷最为常见。O+OHHOOHR1OHR2矢车菊苷元 R1

8、=OH R2=H飞燕草苷元 R1=R2=OH天竺葵苷元 R1=R2=H（十一）黄烷醇类 根据C环上的3，4位存在羟基的情况分为黄烷-3-醇和黄烷-3，4-二醇。1.黄烷-3-醇类，又称儿茶素类OOH 主要存在于含鞣质的木本植物中。如儿茶素为中药儿茶中的主要成分，有四个光学异构体，但在植物中主要有异构体两个，儿茶素和表儿茶素。OOHHOOHOHHOHHOOHHOOHOHHHOH儿茶素表儿茶素2.黄烷-3，4-二醇类 又称为无色花色素类，OOHOH 这类化合物在植物界中分布很广，在含鞣质的木本植物和蕨类植物中更为多见，如：无色矢车菊素。OOHHOOHOHOHHOH无色矢车菊素（十二）双苯吡酮类 又

9、称为苯骈色原酮，母核由苯环和色原酮的2，3位骈合而成，是一种特殊类型的黄酮类化合物。OO 常分布在龙胆科、藤黄科、百合科植物当中，如：存在于石苇、芒果叶和知母叶中具有止咳去痰作用的异芒果素。OOHOHOOHOHHOCH2OHHOOH异芒果素（十三）高异黄酮基本母核为3-苄基色原酮OOOOOHCH3OOCH3OOOHHOOH银杏素OOOHHOHNCH3榕碱OOOHOOHOHOCH3CH2OHOH水飞蓟素 天然黄酮类化合物多和糖形成苷而存在，并且由于糖的种类、数量、连接位置及连接方式不同，组成了各种各样的黄酮苷类。 组成黄酮苷的糖类主要有单糖、双糖类、三糖类和酰化糖类。单糖类： D-葡萄糖、D-半

10、乳糖、D-木糖、L-鼠李糖、L-阿拉伯糖及D-葡萄糖醛酸等。 双糖类： 槐糖（glc 12 glc）、龙胆二糖(glc 16 glc)、芸香糖(rh 16 glc)、新橙皮糖（rh 12 glc）、刺槐二糖（rh 16 gal）等。三糖类：龙胆三糖(glc 16 glc 12 fru)、槐三糖(glc 12 glc 12 glc)等。酰化糖类：2-乙酰葡萄糖、咖啡酰基葡萄糖(caffeoylglucose)等。 黄酮苷中糖的连接位置与苷元的结构类型有关。 如黄酮醇类常形成3-， 7-， 3-， 4-单糖苷，或3，7-， 3，4-及7，4-双糖链苷等。 除氧苷外，天然黄酮类化合物中还发现有C-键

11、苷，如：葛根黄素木糖苷。和葛根素共同构成了中药葛根扩张冠状动脉的有效成分。OOOHHOOCH2OHHOOOHH葛根黄素木糖苷5. 解痉作用 异甘草素、大豆素等解除平滑肌痉挛； 大豆苷、葛根黄素等葛根黄酮类可缓解高血压患者的头痛等症状； 杜鹃素、川陈皮素、槲皮素、山柰酚、芫花素、羟基芫花素等还具有止咳祛痰的作用。己烯雌酚HOOH大豆素(dadzein)OOHOOH7.泻下作用如中药营实中的营实苷A有致泻作用。第五章第五章 黄酮类化合物黄酮类化合物 第二节 黄酮类化合物的性质与颜色反应第二节第二节 黄酮类化合物的性质与颜色反黄酮类化合物的性质与颜色反应应 1 1、性状黄酮类化合物多为晶状固体，少数

12、（如黄酮甙类）为无定形粉末。 2 2、旋光性甙元中，二氢黄酮、二氢黄酮醇、黄烷及黄烷醇具有手性碳，具旋光性，其余黄酮类无旋光性。甙类结构中含糖的部分结构，故均有旋光性，且多为左旋。第二节第二节 黄酮类化合物的性质与颜色反黄酮类化合物的性质与颜色反应应 3 3、颜色黄酮的色原酮部分无色，在颜色黄酮的色原酮部分无色，在2-2-位上引入位上引入苯环后，即形成交叉共轭体系，使共轭链延长，苯环后，即形成交叉共轭体系，使共轭链延长，因而呈现出颜色。因而呈现出颜色。黄酮、黄酮醇及其甙类多显灰黄 黄色，查耳酮为黄 橙黄色，异黄酮类显微黄色，二氢黄酮、二氢黄酮醇不显色。在上述黄酮、黄酮醇分子中，尤其在7-倍及4

13、-位引入OH及OCH3等供电基后，化合物的颜色加深，但在其它位置引入OH、OCH3等供电基影响较小。花色甙及其甙元的颜色随pHpH不同而改变，一般显红色( pH( pH8.5)8.5)等颜色。第二节第二节 黄酮类化合物的性质与颜色反应黄酮类化合物的性质与颜色反应 4 4、溶解度、溶解度: : 一般来说，游离甙元难溶或不溶于水，易溶于甲醇、乙醇、醋酸乙酯、乙醚等有机溶剂及稀碱液中。花色甙元（花青素）类以离子形式存在，水溶度较大。黄酮类甙元分子中羟基数越多，水中的溶解度越大。 黄酮甙类，水溶性比相应甙元为大；糖链越长，则水溶度越大，一般易溶于水、甲醇、乙醇等强极性溶剂中，但难溶或不溶于苯、氯仿等有

14、机溶剂中。第二节第二节 黄酮类化合物的性质与颜色反应黄酮类化合物的性质与颜色反应 5 5、酸碱性、酸碱性: : 酸性 黄酮类化合物因分子中多含有游离酚羟基，故显酸性，可溶于碱性溶液中。酸性强弱顺序依次为：7，4-二OH 7-或4-OH一般酚OH 5-OH 。此性质可用于提取、分离及鉴定工作。 碱性 黄酮类化合物分子中-吡喃酮环上的1-位氧原子，因有未共用的电子对，故表现微弱的碱性，可与强无机酸，如浓硫酸、盐酸等生成（佯）盐，但生成的（金羊）盐不稳定，加水可分解。第二节第二节 黄酮类化合物的性质与颜色反应黄酮类化合物的性质与颜色反应 6 6、显色反应、显色反应 1 1）盐酸- -镁粉（或锌粉）反

15、应：多数黄酮、黄酮醇、二氢黄酮及二氢黄酮醇类化合物显橙红 紫红色，少数显紫 蓝色。查耳酮、橙酮、儿茶素类不显色。异黄酮类一般不显色。 2 2）四氢硼钠（钾）反应：NaBH4NaBH4是对二氢黄酮类化合物专属性较高的一种还原剂。与二氢黄酮类化合物产生红 紫色。其它黄酮类化合物均不显色。 3 3）铝盐：生成的络合物多为黄色（max=415nmmax=415nm），并有荧光，可用于定性及定量分析。常用试剂为1%三氯化铝或硝酸铝溶液。第二节第二节 黄酮类化合物的性质与颜色反应黄酮类化合物的性质与颜色反应 4 4）铅盐：常用1%醋酸铅及碱式醋酸铅水溶液，碱式醋酸铅反应能力更强，可生成黄红色沉淀。 5 5

16、）锆盐：多用2%二氯氧化锆（ZrOCl2）甲醇溶液。黄酮类化合物分子中有游离的3-或5-OH存在时，均可反应生成黄色的锆络合物。 3-OH3-OH，4-4-酮基络合物的稳定性5-OH5-OH，4-4-酮基络合物（仅二氢黄酮醇除外）。当反应液中接着加入枸橼酸后，5-羟基黄酮的黄色溶液显著褪色，而3-羟基黄酮溶液仍呈鲜黄色（锆枸橼酸反应）。第二节第二节 黄酮类化合物的性质与颜色反应黄酮类化合物的性质与颜色反应 6）镁盐：二氢黄酮、二氢黄酮醇类与醋酸镁的甲醇溶液，加热可显天蓝色荧光，若具有C5-OH，色泽更为明显。而黄酮、黄酮醇及异黄酮类等则显黄橙黄褐色。 7）氯化锶（SrCl2）：在氨性甲醇溶液中

17、，可与分子中具有邻二酚羟基结构的黄酮类化合物生成绿色棕色乃至黑色沉淀。 8）三氯化铁反应：多数黄酮类化合物因分子中含有游离酚羟基，与三氯化铁水溶液或醇溶液可产生正反应，呈现颜色；当含有氢键缔合的酚羟基时，颜色更明显。第二节第二节 黄酮类化合物的性质与颜色反应黄酮类化合物的性质与颜色反应 9 9）硼酸显色反应：在无机酸或有机酸存在条件下，5-5-羟基黄酮及2-2-羟基查耳酮可与硼酸反应，呈亮黄色。 1010）碱性试剂显色反应：在日光及紫外光下，通过纸斑反应，观察样品用氨蒸气和其他碱性试剂处理后的色变深的情况。当分子中有邻二酚羟基取代或3,4-3,4-二羟基取代时，在碱液中很快氧化，最后生成绿棕色

18、沉淀。 黄酮类化合物广泛分布于植物界中，而且生理活性多种多样，引起了国内外的广泛重视，研究进展很快。（一）黄酮类 黄酮类是以2-苯基色原酮为基本母核，3位无含氧取代的一类化合物。 天然黄酮A环的5，7位几乎同时带有羟基，而B环常在4位有羟基或甲氧基，3位有时也有羟基或甲氧基。黄酮类(flavones) OO12345678123456ABC（五）异黄酮类 异黄酮类母核为3-苯基色原酮的结构，即B环连接在C环的3位上。OO 豆科植物葛根中所含有的大豆素、大豆苷、大豆素-7，4-二葡萄糖苷、葛根素和葛根素木糖苷均属于异黄酮类化合物。OOOR3R1R2O大豆素 R1=R2=R3=H大豆苷 R1=R3=H R2=glc葛根素 R2=R3=H R1=glc大豆素-7，4-二葡萄糖苷 R1=H R2=R3=glc葛根素木糖苷 R1=glc R2=xyl R3=H 如中药广豆根当中含有的紫檀素、三叶豆紫檀苷、高丽槐素具有抗癌活性，苷的活性强于苷元。毛鱼藤中所含有的鱼藤酮也属于二氢异黄酮的衍生物，具有较强的杀虫和毒鱼作用。它们都属于二氢异黄酮类的衍生物。 二氢查耳酮在植物界分布极少，如蔷薇科梨属植物根皮和苹果种仁中含有的梨根苷。OHOHOOHOglc梨根苷2.黄烷-3，4-二醇类 又称为无色花色素类，OOHOH第二节第二节 黄