第七章黄酮类化合物

第七章黄酮类化合物（Flavonoids）1、概述2、黄酮类化合物的理化性质及显色反应3、黄酮类化合物的提取与分离4、黄酮类化合物的检识与结构鉴定5、结构研究实例1一、概述黄酮类化合物广泛存在于自然界黄酮类化合物多具有颜色在自然界中，黄酮类化合物的主要存在形式是与糖结合成苷，也有游离体黄酮类化合物的生理活性多种多样：截止2003年，总数超过9000个2（一）基本结构与分类1、定义：黄酮类化合物主要是指基本母核为2-苯基色原酮类化合物（狭义）3

黄酮类化合物泛指两个具有酚羟基的苯环（A-与B-核）通过中央的三碳原子相互连接而形成的一系列化合物（广义）42、结构分类：

二氢查耳酮类（Dihydrochalcones）黄烷-3，4-二醇类（Flavan-3,4-diols）

查耳酮类（Chalcones）二氢黄酮醇类（Flavanonols）

二氢异黄酮类（Isoflavanones

）二氢黄酮类（Flavanones）

异黄酮类（Isoflavones）黄酮醇类（Flavonol）黄酮类（Flavones）三碳链部分名称名称三碳链部分

黄烷-3-醇类（Flavan-3-ols）橙酮类（Aurones)

双苯吡酮类（Xanthones)51）黄酮（醇）类flavones（flavonol）

黄酮黄酮醇母核：6

木犀草素（luteolin）抗菌作用，存在于菊花、浮萍、忍冬藤等中药中代表化合物：7槲皮素用于治疗气管炎抗炎及止咳祛痰作用

用于治疗毛细血管脆弱引起的出血病，并用作高血压的辅助治疗剂。

3—芸香糖芦丁（Rutin）（芸香苷）

代表化合物：82）二氢黄酮（醇）类flavanoes（flavanononls）

二氢黄酮二氢黄酮醇9代表化合物：

橙皮素橙皮苷103）异黄酮（isoflavones）、二氢异黄酮（isoflavanones)类母核：异黄酮二氢异黄酮11大豆素大豆苷葛根素代表化合物：124）查耳酮(chalcones)、二氢查耳酮(dihydrochalcones)类母核：查耳酮

二氢查耳酮13

在酸性条件下，2’-OH查耳酮转变为无色的二氢黄酮，碱化后，转为深黄色的2’-OH查耳酮，二者可相互转化。2'-OH查耳酮二氢黄酮145）双黄酮

二分子黄酮衍生物聚合生成的二聚物，多分布于裸子植物，尤以松柏纲、银杏纲和凤尾纲等植物中最普遍。

C-C连结C5’-C8、C8’-C8连接方式醚链连结C4’-O-C615银杏叶中银杏素（gikgetin）具有解痉、降压、扩冠作用。166）花色素类（anthocyanidins）天竺葵素

矢车菊素

飞燕草素177）黄烷醇类黄烷—3—醇类（flavan—3—ols）黄烷—3、4—二醇类（flavan—3、4—diols）

3醇3、4二醇类18

儿茶素抗脂肪肝作用、抗癌和Vp样作用198）双苯吡酮类（Xanthones）

芸果香叶中异芒果素（isomengiferin）

具有止咳祛痰209）橙酮类（奥弄）（aurones）植物硫磺菊中硫磺菊素（Sulphuretin）213、黄酮类化合物中常见的取代基羟基甲氧基亚甲二氢基–OCH2O-异戊烯基常和糖形成苷22黄酮苷：糖的种类：单糖苷双糖苷三糖苷酰化糖苷糖的连接方式：O-糖苷C-糖苷23黄酮苷中常见的单糖：24黄酮苷中常见的双糖：254、黄酮类化合物命名2627（二）黄酮类化合物的生物合成基本途径282930（三）黄酮类化合物的生理活性1、对心血管系统的作用芦丁、橙皮苷、d-儿茶素等：维生素P一样作用，降低血管脆性及异常的通透性，可用作防治高血压及动脉硬化的辅助治疗剂。

芦丁、槲皮素、葛根素等：扩冠作用，临床用于治疗冠心病312、抗肝脏毒性作用

临床用来治疗急性、慢性肝炎、肝硬化及代谢中毒性肝损伤323、抗癌作用

334、雌性激素样作用

345、抗菌及抗病毒作用

木犀草素、黄芹苷等：一定程度的抗菌作用槲皮素、二氢槲皮素及山萘酚等：抗病毒作用6、解痉作用异甘草素及大豆素等具有类似罂粟碱解除平滑肌痉挛作用，大豆苷、葛根黄素等葛根黄酮类成分可以缓解高血压患者的头痛等症状。7、泻下作用

35二、黄酮类化合物的理化性质及显色反应（一）性状性状：多为结晶性固体，少数（如黄酮苷类）为无定形粉末。旋光性：二氢黄酮、二氢黄酮醇、黄烷及黄烷醇有旋光性。苷类由于在结构中引入糖的分子，故均有旋光性，且多为左旋。36颜色：黄酮类化合物的颜色与分子中是否存在交叉共轭体系及助色团（-OH、-CH3）等的类型、数目及取代位置有关。

7-位或4’-位引入-OH、-OCH3等供电基，而使化合物的颜色加深37黄酮、黄酮醇及其苷类：灰黄-黄色查耳酮：黄-橙黄色二氢黄酮、二氢黄酮醇：不显色异黄酮类：显微黄色花色苷及其苷元：红（pH<7）紫色（pH＝8）蓝色（pH>8.5）38（二）溶解度苷元：难溶或不溶于水，易溶于有机溶剂及稀碱液中。黄酮、黄酮醇、查尔酮等平面型分子难溶于水；二氢黄酮、二氢黄酮醇等因系非平面型分子，水溶性稍大。黄酮苷：溶于水、乙醇、甲醇等强极性溶剂中，羟基越多，糖链越长，则水溶性越大。39（三）酸性和碱性1、酸性：因分子中多有酚羟基，故显酸性，可溶于碱性水溶液、吡啶、甲酰胺及二甲基甲酰胺中。酚羟基数目及位置对酸性影响：

7或4’-OH5-OH一般酚OH7,4’-OH>7或4’-OH>一般酚OH>5-OH40412、碱性：

γ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、盐酸等生成盐，但生成的盐极不稳定，加水后即可分解。黄酮类化合物溶于浓硫酸中生成的盐，常常表现特殊的颜色，可用于鉴别。某些甲氧基黄酮溶于浓盐酸中显深黄色，且可与生物碱沉淀试剂生成沉淀。42（四）显色反应1、还原反应：（1）盐酸-镁粉反应43

（2）四氢硼钠反应442、金属盐类试剂的络合反应：

有上述结构的化合物与铝盐、铅盐、锆盐、镁盐等试剂反应生成有色络合物45（1）三氯化铝显色反应：

与AlCl3反应显黄色或黄色加深，UV下呈现荧光增强。46（2）镁盐（Mg(OAc)2)：

二氢黄酮（醇）：紫外灯下呈天蓝色荧光。（3）铅盐黄-红色沉淀醋酸铅：邻二酚羟基黄酮碱式醋酸铅：所有黄酮47（4）锆盐-枸橼酸显色反应：二氯氧锆（ZrOCl2)。3-或5-OH黄酮：生成黄色络合物

3-OH络合物比5-OH络合物稳定加入枸橼酸（柠檬酸）→5-OH络合物解离48

用显色反应鉴别下列化合物：49（5）氨性氯化锶（SrCl2)反应：在氨性甲醇溶液中，邻二酚羟基黄酮类化合物生成绿色-棕色-黑色沉淀。（6）三氯化铁（FeCl3）反应酚羟基化合物：含有氢键缔合的酚羟基，颜色才明显503、硼酸显色反应514、碱性试剂显色反应显黄色或黄色加深，UV下显荧光或荧光增强。（1）NaOH

（2）NH4OH：处理后的变色在空气中褪去。52总结：盐酸-镁粉：黄酮（醇）、二氢黄酮四氢硼钠：二氢黄酮AlCl3反应：3-OH、5-OH和邻二酚羟基Mg(OAc)2反应：二氢黄酮（醇）ZrOCl2+柠檬酸：判断3-OH或5-OH硼酸显色反应：5-OH黄酮或2’-OH查耳酮碱性试剂显色反应：黄酮类化合物53习题：写出下列化合物的结构式并用化学反应鉴别1、5,7,4’-三羟基-黄酮醇和5,7,3’,4’-三羟基-黄酮醇2、5,7,4’-三羟基-黄酮和5,7,4’-三羟基-黄酮3、5,7,4’-三羟基-异黄酮-7-O-葡萄糖苷54三、黄酮类化合物的提取与分离（一）提取黄酮类化合物在花、叶、果等组织中，一般多以苷的形式存在，而在木部坚硬组织中，则多以游离苷元形式存在。

苷及极性稍大的苷元提取溶剂：丙酮、醋酸乙酯、乙醇、甲醇、水或极性较大的混合溶剂苷元提取溶剂：氯仿、乙醚、醋酸乙酯等甲氧基苷元提取溶剂：苯55常用粗提物的精制方法：溶剂萃取法碱提取酸沉淀法炭粉吸附法561、溶剂萃取法：利用黄酮与杂质极性的不同，选用不同的溶剂进行萃取可达到精制纯化的目的。药材醇提液脂溶性杂质叶绿素、胡萝卜素等黄酮苷元黄酮苷悬浮于水中石油醚氯仿正丁醇一方面去除杂质，另一方面将黄酮按极性大小分离。572、碱提取酸沉淀法：由于黄酮苷易溶于碱性水，故可用碱性水提取，然后加酸使之沉淀出来。58石灰乳提取黄酮类化合物的优缺点：优点：使含有多羟基的鞣质，或含有羧基的果胶、粘液质等水溶性的杂质生成钙盐沉淀，不被溶出，有利于浸出液的纯化。缺点：浸出效果可能不如稀NaOH水溶液，且有些黄酮类化合物可能与钙结合成不溶性物质不被溶出。注意：在碱提酸沉法中，酸、碱的浓度不宜过高。碱性过高，破坏母核；酸性过强，生成洋盐、593、碳粉吸附法：主要适用于苷类。可用沸水、沸甲醇、7%酚/水、15%酚/醇洗脱，大部分黄酮苷类可被7%酚/水洗下。60（二）分离柱色谱梯度pH萃取法根据分子中某些特定官能团进行分离611）柱色谱法常用吸附剂或载体有硅胶、聚酰胺及纤维素粉等，也有用氧化铝、氧化镁及硅藻土。（1）硅胶柱色谱：应用范围最广，主要适用于苷元，常用CHCl3-MeOH作为流动相。当用CHCl3-MeOH-H2O为流动相时，对于分离一些极性较大的苷类也适用。62

硅胶柱色谱，以CHCl3-MeOH作为流动相时，硅胶柱上各种溶剂的洗脱能力：石油醚<苯<氯仿<乙醚<醋酸乙酯<吡啶<丙酮<乙醇<甲醇<水63（2）聚酰胺柱色谱：原理：通过分子中的酰胺羰基与黄酮类化合物分子上的酚羟基形成氢键缔合而产生吸附作用。吸附的强度取决于分子中羟基的数目、位置及溶剂与黄酮类化合物或与聚酰胺之间形成氢键缔合能力的大小。聚酰胺柱上溶剂的洗脱能力：水<甲醇<丙酮<NaOH水溶液<甲酰胺<二甲基甲酰胺<尿素水溶液64黄酮类化合物的洗脱规律：苷元相同时，三糖苷>二糖苷>单糖苷>苷元母核上增加-OH，洗脱速度减慢（注意形成分子内氢键的特殊情况）65异黄酮>二氢黄酮醇>黄酮>黄酮醇66分子中芳香核、共轭双键多者吸附力强如：查尔醇<二氢黄酮67机理682）梯度pH萃取法693）根据分子中某些特定官能团进行分离铅盐法：具邻二酚OH+Pb(OAc)2

不具邻二酚OH+碱式Pb(OAc)2

此外，铅盐法还可以除一些杂质硼酸络合法：具邻二酚OH+硼酸易溶于水7071（三）实例1、补骨脂黄酮的分离72四、黄酮类化合物的检识与结构测定黄酮类化合物的检识与结构测定现在多依赖于各种类型光谱的综合解析，化学方法和色谱方法已降至辅助地位。对于一个未知的黄酮类化合物的鉴定，首先测定分子式，与标准品或文献对照PPC或TLC的Rf值，测UV，加入各种诊断试剂，观察光谱的变化，根据各种化学试剂确定某些基团。但更说明问题的是1HNMR、13CNMR和MS。73（一）黄酮类化合物的色谱检识方法纸色谱法（PC）薄层色谱法（TLC）高效薄层色谱法（HPTLC）741、纸色谱法（PC）

PC适于分离各种天然黄酮类化合物及其苷类的混合物、黄酮苷：一般采用双向展开75第一向：醇性溶剂

n-BuOH-HOAc-H2O(4:1:5上层，BAW)

根据分配作用原理进行分离第二向：水性溶剂

2%-6%HOAc

根据吸附作用原理进行分离76黄酮苷元醇性溶剂或C6H6-HOAc-H2O系统PC结果的检识方法：UV：直接观察荧光，或以NH3熏2%AlCl3（甲醇）溶液：UV灯下观察1%FeCl3-K3Fe(CN)6水溶液（1：1）Rf值：

醇性溶剂：苷元>单糖苷>双糖苷水性溶剂：双糖苷>单糖苷>苷元772、薄层色谱法 一般采用吸附薄层，吸附剂大多用硅胶和聚酰胺。（1）硅胶薄层色谱：用于分离与鉴定弱极性黄酮类化合物分离苷元常用展开剂：甲苯-甲酸甲酯-甲酸、氯仿-甲醇等。（2）聚酰胺薄层色谱：分离含游离酚羟基的黄酮苷与苷元。展开剂：具有较强的极性，大多含有醇、酸或水如：乙醇-水（3:2）水-乙醇-甲酸-乙酰丙酮（5:1.5:1:0.5)783、高效薄层色谱法 分离和检识效果比TLC好。79聚酰胺薄层（乙醇/水）80（二）紫外及可见光谱在黄酮类鉴定中的应用一般研究程序：测定试样在甲醇溶液中的UV光谱测定试样在甲醇溶液中加入各种诊断试剂后得到的UV及可见光谱各种UV-可见光谱图的对比分析811、在甲醇中的紫外光谱-判断骨架类型821）黄酮及黄酮醇类：带I与带II图形相似（1）区别：带I位置不同：黄酮类：304-350nm黄酮醇（3-OH游离）：352-385nm黄酮醇（3-OH取代）：328-357nm83（2）变化规律：带I：母核上引入OH或OCH3等供电基，红移

3，5，7-三羟基黄酮（高良姜素）3593，5，7，4’-四羟基黄酮（山奈酚）3673，5，7，3’，4’-五羟基黄酮（槲皮素）3703，5，7，3’，4’，5’-六羟基黄酮（杨梅素）374红移84带II：主要受A环影响，A-环上引入OH或OCH3，红移；

B-环上引入OH或OCH3，仅改变峰形

A：黄酮2507-羟基黄酮2525-羟基黄酮及5，7-二羟基黄酮2625，6，7-三羟基黄酮2745，7，8-三羟基黄酮281红移85B：

4’氧取代：单峰

3’，4’二氧取代双峰（或肩峰）

-OH：甲基化或苷化，紫移，特别是带I-OH：乙酰化，作用消失862）查耳酮及橙酮：带I很强，而带II较弱查耳酮：带II：220-270nm

带I：340-390

引入OH或OCH3，红移，尤其带I，2’-OH影响最大查耳酮3124’-羟基查耳酮3204-羟基查耳酮3502’，4’，4-三羟基查耳酮37087883）异黄酮、二氢黄酮及二氢黄酮醇：

带II>>带I，带I表现为肩峰异黄酮：带II245-270nm

二氢黄酮、二氢黄酮醇：带II：270-295nm8990

各类黄酮类化合物的UV光谱数据：912、加入诊断试剂后的紫外光谱

—确定取代基OH位置1）MeOH+MeONa—确定4’-OH、3-OH4’-OH带I红移40-60nm峰强增强

3-OH带I红移50-60nm强度下降

3，4’-OH带I几分钟后衰减（dec.）

7-OH带I、带II之间（320-330）肩峰

92939495962）MeOH+NaOAc—确定7-OH7-OH带II红移5-20nm97983）MeOH+NaOAc+H3BO3—确定邻二酚OHB环邻二酚OH带I红移12-30nmA环邻二酚OH带II红移5-10nm991004）MeOH+AlCl3及AlCl3/HCl—确定3-OH,5-OH,邻二酚OH络合物稳定性：3-OH（黄酮醇）>5-OH(黄酮）>5-OH（二氢黄酮）>邻二酚羟>3-OH（二氢黄酮醇）101102103104105三）氢核磁共振在黄酮类结构分析中的应用常用试剂：CDCl3,DMSO-d6,pyridine-d5等。DMSO-d6优点：酚-OH信号区别明显，如3、5、7-三羟基黄酮分别出现在12.40（5-OH），10.93（7-OH），9.70（3-OH）ppm,+D2O消失。缺点：沸点太高可能使某些黄酮分解；易吸水，常将黄酮类化合物作成三甲基硅醚衍生物，溶于CCl4中进行测定。1061、A环质子1）5，7-二羟基黄酮类化合物

H-6及H-8分别作为二重峰（J=2.5Hz）出现在：

δ5.7-6.9，H-6比H-8位于高场。

7-OH成苷后，H-6及H-8均向低场位移。1071082）7-羟基黄酮类化合物

H-5：碳基负屏蔽区域，比其他芳香质子位于低场，出现在δ8.0附近，J=9.0HzH-6:δ6.3-7.1，dd,J=2.5,9.0HzH-8:δ6.3-7.1，d,J=2.5Hz1091101112、B环质子1）4’-氧取代黄酮类化合物

H-2’，6’：δ7.1-8.1，d,J=8.5HzH-3’，5’：δ6.5-7.1，d,J=8.5Hz1121132）3’,4’-二氧取代黄酮及黄酮醇

H-5’：δ6.7-7.1，d,J=8.5HzH-2’：δ7.2-7.9，d,J=2.5HzH-6’：δ7.2-7.9，dd,J=2.5,8.5Hz1141153）3’,4’,5’-三氧取代黄酮类化合物

H-2’，H-6’：δ6.5-7.5，s(3’-或5’-取代不同时，d,J=2.0Hz1164）B环无取代黄酮类化合物

H-2’，H-6’：在较低场

H-3’，4’,5’：在较高场1173、C环质子-区别不同类型黄酮类化合物的主要依据1）黄酮类

H-3，δ6.30,s2）异黄酮类

H-2，δ7.60-7.80，（DMSO-d6,8.5-8.7),s1183）二氢黄酮类

H-2：δ5.0-5.5，dd,Jtrans=11.0Hz,Jcis=5.0HzH-3：中心在δ2.8，α-H（dd,J=17,11Hz)

β-H（dd,J=17,5Hz)1194）四氢黄酮醇类（天然存在OH均为β构型）

H-2,δ4.9，d,J=11.0HzH-3,δ4.3d,J=11.0Hz1205）查耳酮类

H-α,δ6.7-7.4，d,J=17.0HzH-β,δ7.3-7.7，d,J=17.0Hz1216）橙酮类苄基质子：δ6.5-6.7，s1224、糖上质子1）糖与苷元相连时，糖上端基C上的H（H-1’’）比其它糖上的质子位于较低场。通过端基H的位置可以提供糖的种类、数量、成苷位置等信息。

黄酮醇3-O-苷H-1’’：δ5.7-6.0其他位置成苷H-1’’：δ4.0-5.21232）糖上乙酰氧基质子

糖上乙酰氧基质子位于δ1.65-2.10，芳香环上的乙酰氧基质子位于δ2.30-2.50。3）鼠李糖上甲基质子

δ0.80-1.20，d,J=6.51245