黄酮类化合物概念和结构

1、黄酮类化合物概念和结构52：色原酮（苯骈-吡喃酮）2苯基色原酮 黄酮类化合物是指具有2苯基色原酮的一系列化合物。目前： 黄酮类化合物是指A.B两个芳环通过三碳链相互连结而成，具有C6C3C6 骨架的一系列化合物。 生物活性 葛根总黄酮及葛根素 、银杏叶总黄酮等：具有扩张冠状血管作用，临床可用于治疗冠心病； 芦丁 、橙皮苷 、d-儿茶素 等具有降低毛细血管脆性和异常通透性作用，可用作毛细血管性出血的止血药及治疗高血压、动脉硬化的辅助药； 水飞蓟素 、异水飞蓟素 及次水飞蓟素 等有肝保护作用 ； 异甘草素 及大豆素等具有类似罂粟碱 的作用，可解除平滑肌痉挛。 杜鹃素 、川陈皮素 、槲皮素具止咳祛痰

2、作用； 染料木素 、金雀花异黄素、大豆素等异黄酮类具有雌性激素样作用； 木犀草素 、黄芩苷 、黄芩素 以及槲皮素、桑色素 等具有抗菌、抗病毒作用； 牡荆素 、桑色素、d-儿茶素等具有抗肿瘤作用。第二节 黄 酮 类 化 合 物 的结构与分类 分类依据 ： 1、C环氧化程度 2、B环连接位置 3、C环是否开环 4、C3位有无OH取代黄酮 二氢黄酮 黄酮醇 二氢黄酮醇 异黄酮 二氢异黄酮 查耳酮 二氢查耳酮花色素 黄酮类化合物的结构类型 黄 烷-3-醇黄 烷-3，4-二醇橙 酮 （噢口弄 ）口山酮（双苯吡酮）高 异 黄 酮 取代基：-OH、-OCH3、异戊烯等。 黄酮苷的结构特点： 糖的种类 单糖：

3、Dglc. Dgal. Dxyl . Lrha. Larab . DglcA 等 双糖： 槐糖 （2glc12）、 龙胆二糖（2glc16）等 芸香糖 （rha 16glc）. 新橙皮糖 （rha 12 glc）等 三糖：龙胆三糖（glc 16glc16fru）、槐三糖 糖连接的位置： O苷： （为主） 黄酮、二氢黄酮和异黄酮，7-OH上连接糖。 黄酮醇和二氢黄酮醇，多在3-OH或3-OH 、7-OH上连接糖。 花色苷，多在3-OH或3、5-OH上连接糖。 C苷： （少数） 多在C6、C8位与glc 结合如：牡荆素、葛根素等。牡荆素 葛根素常见的黄酮类化合物1、黄酮类分布：唇形科、玄参科、爵麻

4、科、菊科等。特点：A环的 5，7位几乎同时带有-OH，B环在4位有-OH 或-OCH3。 （有时3位有-OH 或-OCH3）。 木犀草素（5、7、3、4OH） 黄芩素（5、6、7三OH） 黄芩苷（黄芩素7OglcA） 2、黄酮醇类 分布：木本植物，如豆科、五加科等。 特点：多在3-OH或3-OH 、7-OH上连接糖。 山奈酚（3、5、7、4四OH） 槲皮素（3、5、7、3、4五OH） 芦丁（槲皮素3O芸香糖） 3、二氢黄酮类 分布：蔷薇科、芸香科、豆科、菊科等。如： 橙皮素甘草素杜鹃素4.异黄酮.二氢异黄酮类 分布：豆科、鸢尾科等葛根素 大豆素紫檀素 R=CH3 三叶豆紫檀苷 R=glc 高丽

5、槐素 R=H 5. 黄烷类 儿茶素6. 双黄酮 银杏素7. 双苯吡酮 异芒果素 8.查耳酮及二氢查耳酮类 查耳酮类： 分布：豆科、菊科等。 特点：从化学结构上可视为是由苯甲醛与苯乙酮类缩合而成的一类化合物，其2-羟基衍生物为二氢黄酮的异构体。 如：红花在开花初期时，由于花中主要含无色的新红花苷及微量的红花苷，故花冠呈淡黄色；开花中期由于花中主要含的是红花苷，故花冠为深黄色；开花后期则氧化变成红色的醌式红花苷，故花冠呈红色。红花苷 新红花苷 醌式红花苷 二氢查耳酮类： 为查耳酮，位双键氢化而成。 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。第三节 黄 酮 类 化 合 物 的理

6、化性质一、性状 1. 形态 大多数为结晶性固体, 具有一定的结晶形状, 少数为非晶形粉末。 2. 旋光性 苷类：多为左旋（因结合了糖） 苷元： 二氢黄酮（醇）、二氢异黄酮、黄烷醇有旋 光性；其他黄酮无旋光性（因分子中无手性碳） 3. 颜色 黄酮（醇）及其苷 灰黄黄色 查耳酮及橙酮黄橙黄色 二氢黄酮及异黄酮无色（或微黄色） 花色素 红、紫、兰等色 颜色 不同的原因： （1）与分子是否存在交叉共轭体系有关 二氢黄 酮 和二氢 黄 酮 醇 交叉共轭体系中断几乎无色。异黄 酮 共 轭 很少, 仅显 微 黄色。（2）与助色团的数目和位置有关 7、4位引入供电子基, 如-OH、OCH3等,因形成 P共轭,

7、 具有推电子作用, 促进电子转移、重排使化合物的颜色加深。 助色团数目越多越向红位移（3）与介质PH有关 花色素的颜色可随pH不同而改变 PH 8.5 兰色 矢车菊苷 二、 溶解性 苷元：一般难溶或不溶于水, 可溶于甲醇、乙醇、乙酸乙酯 等及稀碱中。 黄酮、黄酮醇、查耳酮等属于平面性分子难溶于水。 二氢黄酮、二氢黄酮醇等属于非平面性分子在水中溶解 度稍大。 黄酮类的母核上引入羟基后,亲水性增强,引入的羟基数目越多,亲水性越强。 OH甲醚化后， 亲脂性加大 。如：川陈皮素（5，6，7，8，3，4-六甲氧基黄酮）可溶于石油醚 花色素为离子型化合物, 亲水性较强。苷：水溶性增加, 脂溶性降低,一般易

8、溶于热水、甲醇、乙醇、吡啶、乙酸乙酯及稀碱中, 而难溶于亲脂性的有机溶剂。 糖的结合位置不同，对苷的溶解度也有一定的影响。 如棉黄素。3-O-葡萄糖苷的溶解度大于7-O-葡萄糖苷的溶解度。三、 酸碱性 1.酸性 黄酮类化合物因分子中含有酚-OH,故显酸性, 可溶于碱性水溶液、吡啶中。其酸性强弱与酚-OH的数目的多少和位置有关. 例如：黄酮的酚-OH酸性由强到弱顺序是: 7,4-二 OH 7- 或4-OH 一般酚 OH 5-OH 可溶于 5NaHCO3 5Na2CO3 1NaOH 5NaOH 二氢黄酮 、二氢黄酮醇及黄烷醇因2，3位双键被氢化，交叉共轭体系中断，4-OH 只相当于一般酚 OH 2

9、.碱性 黄酮类化合物分子中的-吡喃酮环上的1-位氧原子，因为有未公用电子对，故表现为微弱的碱性, 可与浓硫酸、盐酸等形成钅羊盐, 但其盐不稳定，加水后即分解。 黄酮类化合物溶于浓硫酸中表现出特殊的颜色，可用于鉴别。 例如：黄酮、黄酮醇类显黄色至橙色，并有荧光； 二氢黄酮类显橙色（冷时）至紫红色（加热时）；查耳酮类显橙红色至洋红色；异黄酮、二氢异黄酮类显黄色；橙酮类显红色至洋红色。 四、 显色反应1、还原显色反应（1）盐酸一镁粉反应 黄酮、黄酮醇类、二氢黄酮类和二氢黄酮醇类：一般显红 紫红色, 个别显蓝和绿色。（B环上有-OH或-OCH3取代则颜色加深） 黄酮类化合物如 3-位没有羟基或虽有羟基

10、但成苷, 则显色反应不明显。 异黄酮、查耳酮、噢弄、儿茶精类为负反应。注意： 花色素类及部分橙酮、查耳酮类等单纯在浓盐酸酸性下也会发生颜色变化。 须 先作空白对照实验 。 （2）钠汞齐还原反应 黄酮、二氢黄酮、异黄酮、二氢黄酮醇类显红色。 黄酮醇类显黄色-淡红色。 二氢黄酮醇显棕黄色。 （3）四氢硼钠还原反应（专属反应） 二氢黄酮、二氢黄酮醇类生成红紫红色, 其他黄酮类均为负反应。 2.与金属盐类试剂的络合反应 （1）锆盐枸掾酸反应 区别黄酮类化合物的3-或5-OH的存在。 加2ZrOCl2的甲醇液到样品的甲醇液中, 若出现黄色, 说明有3OH或5-OH。再加入2拘橡酸的甲醇液,黄色不褪,示有

11、3-OH, 如黄色减褪, 加水稀释后转为无色, 示无3-OH, 但有5-OH。 原理：3-OH，4-C=O络合物的稳定性 5-OH，4-C=O络合物。 （2）醋酸镁反应 二氢黄酮、二氢黄酮醇类可显天蓝色荧光, 黄酮、黄酮醇和异黄酮类等显黄 橙黄 褐色。 （3）三氯化铝反应 4或7，4-二羟基的黄酮醇显天蓝色荧光。 邻二酚OH、3-OH，4-C=O或5-OH，4-C=O的黄酮类化合物，生成的黄色络合物 。（4）氨性氧化锶反应 分子中具有邻二酚OH的黄酮类化合物，可与氨性氧化锶反应，生成绿色、棕色至黑色沉淀。3.与碱的反应 不同类型的黄酮类化合物溶于碱性溶液生成黄色、橙色或红色等。 4.与五氯化锑

12、的反应 查耳酮类，生成红或紫红色沉淀。 黄酮、二氢黄酮、黄酮醇显黄色至橙色。 反应 5-OH对位未被取代的黄酮类化合物的鉴别反应。 第四节 提取和分离一、提取方法 苷类和极性较大的苷元, 一般可用乙酸乙酯、丙酮、乙醇、甲醇、水等提取。 多数苷元宜用极性较小的溶剂, 如乙醚、氯仿、乙酸乙酯等来提取, 多甲氧基黄酮类苷元, 甚至可用苯来提取。 1、MeOH、EtOH提取法: 适于苷和苷元 2、热水提取法: 适于黄酮苷 3、碱溶酸沉法: 适于含酚羟基的苷和苷元 常用 Ca（OH）2 ，优点是可使鞣质、果胶等多种杂质形成沉淀。 碱溶酸沉法提取注意问题 ： 碱浓度不能太高， （pH 89）加热时间不可太

13、长 。 酸沉PH不可太低 （PH 45），防止形成垟盐影 响收率。 可用硼酸保护邻二酚羟基二、 分离方法 分离依据： 极性大小：用溶剂法和层析法（吸附、分配）分离。 酸性强弱：PH梯度萃取法。 分子量大小：凝胶过滤法。 酚羟基数目和位置：聚酰胺层析。 特殊官能团：金属盐类络合法。（一）溶剂萃取法 用水或不同浓度的醇提取得到的浸出物 蒸去溶剂，使成糖浆状或浓水液。然后用不同极性的溶剂进行萃取， 可以将苷与苷元分离。（二） 铅盐沉淀法 具有邻二酚-OH 或-COOH者沉淀析出。 中性醋酸铅，碱性醋酸铅（三）硼酸络合法 有邻二酚-OH者与硼酸络合,生成物易溶于水,与不含邻二酚 OH 者分离。（四）P

14、H 梯度萃取法 适于酸性强弱不同的游离黄酮类化合物的分离,将混合物溶于有机溶剂,依次用5NaHC03( 萃取 7,4二OH黄酮)、5Na2C03（萃取 7- 或 4OH 黄酮）、0.2NaOH( 萃取一般酚-OH 黄酮)、4NaOH（萃取 5-OH黄酮）萃取而使之分离。（五）柱层析法 以聚酰胺和硅胶柱最为常用。1、聚酰胺柱层析 影响其吸附力强弱的因素有：（1）与黄酮类分子中的羟基多少有关：羟基越多,吸附力越强。（2）与形成氢键基团的位置有关：间位、对位羟基 邻位羟基 （3）分子内芳香化程度越高、共扼双键越多,则吸附力越强。（4）不同类型黄酮被吸附强弱顺序： 黄酮醇黄酮二氢黄酮醇异黄酮。（5）各

15、种溶剂的洗脱能力由弱到强的顺序为: 水甲醇乙醇丙酮氨水或稀氢氧化钠甲酰胺二甲基甲酰胺 （黄酮醇 黄酮 ）2、无交叉共轭： 强；（sh）（ 二氢黄酮 异黄酮 ）3、无 吡喃酮环： 带强；（橙酮 查耳酮 ）3. MeOH中UV的作用（1）推测黄酮类化合物的结构类型（2）作为加入诊断剂的基准UV光谱（3）可对黄酮类化合物进行定性、定量 4.黄酮和黄酮醇类在甲醇中的 UV 光谱特征： 黄酮和黄酮醇 B 环和 A 环上取代基的性质和位置不同将影响带 I 和带的峰位和形状。 B环上含氧取代基逐渐增加时, 带I向红位移逐渐增加, 但不能使带产生位移。表6-4 B环上引入羟基对黄酮类化合物UV光谱中带的影响化

16、 合 物羟 基 位 置带(nm)A或C环B环3,5,7-三羟基黄酮（高良姜素）3,5,7359红移3,5,7,4-四羟基黄酮（山柰酚）3,5,743673,5,7,3, 4-五羟基黄酮（槲皮素）3,5,73,43703,5,7,3, 4,5-六羟基黄酮（杨梅素）3,5,73,4,5374 A环上的含氧取代基增加时,使带向红位移,而对带I无影响。 表6-5 A环上引入羟基对黄酮类化合物UV光谱中带的影响化 合 物A环上羟基位置带（nm）黄 酮2505-羟基黄酮52687-羟基黄酮72525,7-二羟基黄酮5,72685,6,7-三羟基黄酮（黄芩素）5,6,72745,7,8-三羟基黄酮（去甲汉黄

17、素）5,7,82811、甲醇钠： （1）如带I红移4065nm,强度不变或增强, 则示有4-OH,如带I红移506Onm,强度减弱, 则示有3-OH,但无4-OH 。 （2）如有7-OH, 在 320330nm 处有吸收。 7-OH成苷，该吸收消失。 （3）含有 3,4二-OH 或 3,3,4三-OH 羟基的黄酮醇类, 在甲醇钠碱性下容易被氧化分解，故吸收带随测定时间延长而衰减。（二）加入诊断试剂对黄酮、黄酮醇类 化合物UV 光谱的影响 2、乙酸纳： 乙酸钠属弱碱, 只能使黄酮类母核上酸性较强的酚羟基解离, 导致相应谱带红移。 鉴别 ： （1） 若有7OH ：使带红移520nm （2）若有4O

18、H时： 7-OH 苷化：带比NaOMe稍大或相同； 7OH游离：带比NaOMe大 3、乙酸钠/硼酸: 黄酮类化合物的 A 环或 B 环上有邻二酚羟基时, 与 H3BO4络合, 使相应吸收带红移。 B 环有邻二酚羟基时, 带 I 红移 123Onm。 A 环有邻二酚羟基时, 带红移 5l0nm。 4、三氯化铝及三氯化铝/盐酸： AlCl3 可与具有3-羟基、4-羰基或 5-羟基、4-羰基以及具有邻二酚羟基的黄酮类形成络合物, 使相应的谱带红移。 与MeOH谱比较，黄酮或黄酮醇类当有5-OH而无3-OH时，加入AlCl3/HCl后带红移3555nm。如仅红移1720nm，则表示有6-含氧取代；当有

19、3-或3-和5-OH时，加入AlCl3/HCl后，带红移5060nm。 邻二酚羟基与AlCl3 形成的络合物在盐酸中不稳定, 故加入 HCl 后使原来红移的谱带紫移。 当 B 环有邻二酚羟基时， 样品在AlCl3HCl中的光谱 比AlCl3中的光谱紫移 3040nm 。若紫移 20nm，则 B环有邻三酚羟基。图6-3 不同诊断试剂对芦丁的UV光谱的影响紫外光谱数据（maxnm）MeOH 259，266sh，299sh，359NaOMe 272，327，410AlCl3 275，303sh，433AlCl3/HCl 271，300，364sh，402NaOAc 271，325，393NaOAc/

20、H3BO3 262，298，387实例： 从中药柴胡 分离得到山柰苷，经酸水解后用PC检出有鼠李糖，该苷及苷元山奈酚的紫外光谱数据如下，试解析其结构。UVmax（nm） 山柰苷 山柰酚MeOH 265 345 267 367NaOMe 265 388 278 416（分解） AlCl3 275 399 268 424AlCl3/HCl 275 399 269 424NaOAc 265 399 276 387NaOAc/H3BO3 265 356 267 372 黄酮 类化合物的1H-NMR, 可分为 A 环质子、B 环质子及 C 环质子（一） C 环质子 黄酮： C3（S） 异黄酮： C2（S

21、） 橙酮： 苄基（S） 查耳酮：7.4 (d 11Hz 反式烯) 二氢黄酮：C2H 5.2 C32H 2.8 （dd J反11Hz J顺 5Hz）（dd J偕17Hz J临 同顺）二、 1HNMR 谱在黄酮类化合物 结构研究中的应用（二） A 环质子 1. 5,7一二羟基取代： H-6和H-8 在6.95.7ppm之间（ ）； C8H C6H ； 7-OH成苷：C8H和C6H 向低场位移 表6-7 5,7-二羟基黄酮类化合物中H-6和H-8的化学位移化 合 物H-6H-8黄酮，黄酮醇，异黄酮6.006.20 d6.306.50 d上述化合物的7-0-葡萄糖苷6.206.40 d6.506.90

22、 d二氢黄酮、二氢黄酮醇5.755.95 d5.906.10 d上述化合物的7-0-葡萄糖苷5.906.10 d6.106.40 d 2. 7-羟基取代： H-5约在8ppm 处 ,H6 .H-8约在 间。 C5H （d J9Hz） C6H（dd J9， ） C8H （d J）表6-8 7-羟基黄酮类化合物中H-5、H-6和H-8的化学位移化 合 物H-5H-6H-8黄酮、黄酮醇、异黄酮7.90 8.20 d6.707.10 q6.707.00 d二氢黄酮、二氢黄酮醇7.707.90 d6.406.50 q6.306.40 d （三）B 环质子 1. C4氧取代 ： H-2、H-6和H-3、H

23、-5 两组 双重峰（2H，）， ；H-2、H-6 比H-3、H-5位于稍低磁场， （C环 的去屏蔽效应及4-OR的屏蔽作用）。 表6-9 4- 氧取代黄酮类化合物中H-2、 H-6和H-3、H-5的化学位移化 合 物H-2、6H-3、5二氢黄酮类7.107.30 d6.507.10 d二氢黄酮醇类7.207.40 d6.507.10 d异黄酮类7.207.50 d6.507.10 d查耳酮(H-2、 6和H-3、 5)类7.407.60 d6.507.10 d橙酮类7.607.80 d6.507.10 d黄酮类7.707.90 d6.507.10 d黄酮醇类7.908.10 d6.507.10

24、 d 2. 3,4 二氧取代: （）； H-2 7.20 (d, J=2.0Hz) ； 和8.0Hz) 。 3. 3,4,5-三氧取代: 3,4,5-均为羟基： H-2和H-6 （2H，s）， 7.50 。 3-或5-OH被甲基化或苷化： H-2和H-6（） 。表6-10 3，4-二氧取代黄酮类化合物中H-2和H-6的化学位移化 合 物H-2H-6黄酮(3,4-OH及3-OH，4-OCH3)7.207.30 d7.307.50 dd黄酮醇(3,4-OH及3-OH，4-OCH3)7.507.70 d7.607.90 dd黄酮醇(3-OCH3，4-OH)7.607.80 d7.407.60 dd黄

25、酮醇(3,4-OH，3-O-糖)7.207.50 d7.307.70 dd（四）糖基上的质子 ： C1-H 糖上其他H， glc C1-H rha C1-H； J： D-glc： 构型 C1- C2-H（ Jea 69Hz ）， 构型（Jee 2Hz） Lrha： ，构型C1-H 和 C2-H （ Jee 2Hz）（五）其他质子 1. 酚羟基质子： （5-OH），（7-OH）， （3-OH） 2. 甲基质子：0.7 ， C6 比 C8 高约 3.甲氧基质子： 3.5 （3H，s） 4. 乙酰氧基上的质子 ： 脂肪族 2.10 芳香族 三、13C-NMR谱在黄酮类化合物结构研究中的应用 一般测定

26、方法 全去偶谱：确定各C的数目及类型 偏共振去偶：确定各C的级数 季碳 S 叔碳 d 仲碳 t 伯碳 q (一) 黄酮类化合物骨架类型的判断 表6-14 黄酮类化合物C环三碳核的化学位移化 合 物 C=O C-2 C-3黄酮类 111.8 (d)黄酮醇类 172.0 139.0 (s)异黄酮类 125.9 (s)二氢黄酮类 44.6 (t)二氢黄酮醇类 197.0 (s) 82.7 (d) 71.2 (d)查耳酮类 128.1 (d)*橙酮类 111.9 (d) （=CH-）* * 查耳酮的C-2为C-，C-3为C-。 根据 C环的三个碳原子信号推断黄酮类化合物的骨架类型。(二) 黄酮类化合物

27、取代模式的确定 1. 取代基位移的影响 黄酮类化合物 B环上的取代基位移效应 X Zi Z0 Zm Zp OH 26.6 12.2 1.6 OCH3 31.4 14.4 1.0 25,7-二羟基黄酮 ： C6及C890100范围内， C6 化学位移 大于C8 。 3O-糖苷：苷元及糖基的相关碳原子产生苷化位移 (1) 糖：端基碳向低场位移约， 7-或2-,3-,4-位 苷102.5 。 5-O-葡萄糖苷及7-O-鼠李糖苷 （）。 (2) 苷元： 与糖基相连的碳 向高场位移；邻位及对位碳原子向 低场位移，且对位碳原子的位移幅度最大 。 黄酮母核的值：C4 C2 C9 C7 C1 C4 C3C5

28、C2C6 C5 C6 C10 C8 C3 四、MS在黄酮类化合物结构研究中的应用 对于极性较小的游离黄酮类，最常用的是电子轰击质谱（EI-MS），可以得到强的分子离子峰M+，且常为基峰，亦无需作成衍生物即可进行测定。 对于极性大、难以气化及对热不稳定的黄酮苷类，在EI-MS中往往看不到分子离子峰，须制成甲基化、乙酰化或三甲基硅烷化等适当的衍生物，才能观察到分子离子峰。 而场解吸质谱（FD-MS）、快原子轰击质谱（FAB-MS）及电喷雾质谱（ESI-MS）等，可直接进行测定黄酮类O-糖苷类，且能获得很强的分子离子峰M+ 或准分子离子峰，同时也能获得有关苷元及糖基部分的重要结构信息 。(一)游离黄酮类化合物的EI-MS裂解方式I（RDA裂解）裂解方式黄酮类的基本裂解方式如下： 裂解方式 裂解方式+ H 转移 一些黄酮类化合物的质谱数据 化合物 A.+ B.+黄酮 120 1025，7-二羟基黄酮 152 102芹菜素（5，7，4-三羟基黄酮） 152 118刺槐素(5,7-二羟基，4-甲氧基黄酮) 152 132（1）找出M确定分子量 , M 254 （2）105 102 分别为B环的B1、B2 的碎片峰，提示B环无取代 （3）25428226 （ MCO）峰 （4）1