中药中黄酮类化学成分提取分离技术

学习情境二中药中黄酮类化学成分的提取分离技术2020/12/181

一、理论基础二、任务2020/12/182一、结构分类及生物活性二、理化性质三、检识方法四、提取与分离方法2020/12/183一、结构与分类（一）基本结构1、定义：泛指两个具有酚羟基的苯环（A-与B-环）通过中央三碳原子相互连接而成的一系列化合物。

6C－3C－6C2020/12/1842020/12/185一、黄酮苷元的结构分类

天然黄酮类化合物母核A、B环上常有羟基、甲氧基等取代基。根据黄酮母核中C环氧化的程度、是否开环、B环连接特点，可将黄酮类化合物分为以下几类：2020/12/186黄酮及黄酮醇类二氢黄酮与二氢黄酮醇类查耳酮和二氢查耳酮类异黄酮和二氢异黄酮橙酮类花色素类黄烷-3-醇类其他黄酮类2020/12/187（一）黄酮及黄酮醇类

flavones＆flavonols

结构特点：C环为γ－吡喃酮结构，B环与C2位相连，黄酮醇C3位有羟基取代。2020/12/188

如：金银花木犀草素（luteolin）：存在于忍冬藤、菊花、金银花、浮萍中，具有抗菌作用。2020/12/189

如：黄芩黄芩为清热解毒类中药，抗菌成分主要有黄芩苷（baicalin)、次黄芩素（wogonin）等。2020/12/1810槲皮素(quercetin)具有抗炎、止咳祛痰等作用。槲皮素片用于治疗支气管炎。此外还有降低血压、增强毛细血管抵抗力、减少毛细血管脆性、降血脂、扩张冠状动脉、增加冠脉血流量等作用。芦丁(rutin)是槲皮素的３-O芸香糖苷。用于治疗毛细管脆弱引起的出血病，并用作高血压的辅助治疗剂。2020/12/1811豆科植物槐米中含有芦丁和槲皮素2020/12/1812（二）二氢黄酮与二氢黄酮醇

flavanones＆flavanonols

结构特点：C环C2、C3上的双键被氢化饱和。

2020/12/1813

甘草苷（liquiritin）：具有溃疡抑制作用；橙皮苷（hesperidin）是治疗高血压和心肌梗塞的药物，医药工业中用作制药的原料，是中成药脉通的主要组成之一。2020/12/1814甘草2020/12/1815

水飞蓟素是二氢黄酮醇与苯丙素衍生物缩合成的黄酮木脂素类成分。具有保肝作用，用于治疗急、慢性肝炎及肝硬化，代谢中毒性肝损伤。2020/12/1816（三）查耳酮类（chalcones）结构特点：C环开环，为苯甲醛缩苯乙酮衍生物，碳原子编号也与其他黄酮类不同。2020/12/1817

查耳酮主要分布于菊科、豆科、苦苣苔科植物中，其邻羟基衍生物（2′-OH查耳酮）是二氢黄酮的异构体，在酸、碱或酶催化下能相互转化，故在植物界查耳酮往往与相应的二氢黄酮共存。2020/12/1818

菊科植物红花红花所含的色素红花苷是第一个发现的查耳酮类植物成分。2020/12/1819

红花在开花初期，花冠呈淡黄色；开花中期，花冠呈深黄色；开花后期或采收干燥过程中由于酶的作用，氧化成红色。2020/12/1820（四）异黄酮和二氢异黄酮类

结构特点：B环连接在C3位上，为3－苯基色原酮，C2、C3以单键相连的为二氢异黄酮。（主要存在于豆科、鸢尾科等植物中。）2020/12/1821

葛根主要含有下列几种异黄酮类成分：2020/12/1822葛根中黄酮类化合物的作用：葛根总黄酮具有扩冠、增加冠脉流量及降低心肌耗氧量等作用。大豆素具有类似罂粟碱的解痉作用。大豆苷、葛根素及大豆素均能缓解高血压患者的头痛等症状。2020/12/1823具有抗癌活性的中药广豆根中含有的紫檀素、三叶紫檀素苷和高丽槐素属于二氢异黄酮类衍生物。2020/12/1824（五）橙酮类

结构特点：可看作是黄酮的C环分出一个碳原子变成五元环，其余部位不变。是黄酮的同分异构体，属于苯骈呋喃的衍生物，又名奥弄。2020/12/1825橙酮在中药中不多见，主要存在于玄参科、菊科、苦苣苔科及单子叶植物莎草科中。如在黄花波斯菊花中含有的硫磺菊素就属于此类。2020/12/1826（六）花色素类(anthocyanidins)

又称花青素，是一类以离子形式存在的色原烯的衍生物。是形成植物蓝、红、紫色的色素。2020/12/1827植物中存在的花色素有矢车菊素、飞燕草素、天竺葵素等以及相应的苷。2020/12/1828（七）黄烷醇类

结构特点：黄烷醇类生源是由二氢黄酮醇类还原而来，可看成是脱去C4位羰基氧原子后的二氢黄酮醇类。2020/12/1829

黄烷-3-醇在植物界分布很广，大多是缩合鞣质的前体，如：儿茶素类，具有一定的抗癌活性。黄烷-3、4-二醇衍生物又称为无色花色素类，这类化合物常可聚合而具有鞣质的性质。2020/12/1830（八）其他黄酮类1、讪酮：基本结构为苯并色原酮（双苯吡酮），是一种特殊类型的黄酮类化合物，如石韦、芒果叶及知母叶中都含有的止咳祛痰成分芒果苷和异芒果苷。2020/12/18312020/12/18322、高黄酮类：基本结构为苯甲基色原酮，C环与B环间多了一个-CH2-；如中药麦冬中的麦冬高异黄酮A。

2020/12/1833黄酮类化合物的生物活性1.对心血管系统的作用Vp样作用：芦丁、橙皮苷等有Vp样作用，能降低血管脆性及异常通透性，可用作防治高血压及动脉硬化的辅助治疗剂。

扩冠作用：芦丁、槲皮素、葛根素、人工合成的力可定。

降血脂及胆固醇：木樨草素2020/12/1834芦丁片芦丁是从中国所独有的国槐的花蕾中提取的植物药，也称维生素P，具有降低毛细血管的异常通透性和脆性的作用，是心脑血管保护药，国内用于心脑血管药品制剂的主要成分，国外还大量用于食品添加剂和化妆品。

2020/12/18352.抗肝脏毒作用从水飞蓟种子中得到的水飞蓟素具有保肝作用，用于治疗急、慢性肝炎、肝硬化及多种中毒性肝损伤。（+）-儿茶素(catergen)也可抗肝脏毒作用，治疗脂肪肝及因半乳糖胺或四氯化碳等引起的中毒性肝损伤。2020/12/1836水飞蓟片

本品为菊科植物水飞蓟（紫花）[Silybummarianum(L)Gacntm的果实，经提取精制所得的淡黄色粉末，或结晶性粉末。无味、无臭、易溶于丙酮、模酸乙酯、乙醇及由醇、难溶于氯仿，不溶于水，主要化学成份为水飞蓟宾（Silybin)C25H22O10及其异物等黄酮类物质。

功能与主治：本品具有保肝及降血脂作用，用于治疗慢性肝炎，早期肝硬变、代谢中毒性肝损伤及高血脂症。

2020/12/18373.抗炎芦丁及其衍生物羟乙基芦丁、二氢槲皮素等具抗炎作用。4.抗菌及抗病毒作用如木樨草素、黄芩苷、黄芩素2020/12/18385.解痉作用异甘草素、大豆素：解除平滑肌痉挛；大豆苷、葛根素及葛根总黄酮可缓解高血压患者的头痛等症状；杜鹃素、川陈皮素、槲皮素、山奈酚、芫花素、羟基芫花素：止咳祛痰。2020/12/18396、雌性激素样作用大豆素(daidzein)等异黄酮具有雌性激素样作用，可能与它们与己烯雌酚结构类似。

7.清除人体自由基作用

黄酮类化合物多具有酚羟基，易氧化成醌类而提供氢离子，故有显著的抗氧特点。另外还有降血脂、血糖，抗动脉粥样硬化及抗癌抗突变等作用。

2020/12/1840二、理化性质（一）性状1、多为结晶性固体，少为（如黄酮苷类）无定形粉末。2、旋光性（1）游离的各种苷元母核中，除二氢黄酮（醇）、黄烷（醇）有旋光性外，其余无光学活性。（2、3位无双键时，具有旋光性）（2）苷类具有糖分子，均具有旋光性，一般为左旋。2020/12/1841（二）旋光性：

旋光性取决于不对称碳原子的有无

有无

所有黄酮苷（糖）游离黄酮游离黄酮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）黄烷醇类橙酮花色素类等

（2-位）（2，3-位）（无）2020/12/18423、颜色：与分子中是否存在交叉共轭体系及助色团（如-OH、-OCH3等）的种类、数目以及取代位置有关；色原酮部分原本无色，但在2位引入苯环后，即形成交叉共轭体系，且通过电子的转移，重排，使共轭链延长，而表现出颜色。

2020/12/1843交叉共轭体系：两组双键互不共轭，但分别与第三组双键共轭。2020/12/1844

有交叉共轭体系无黄酮（灰黄～黄色）二氢黄酮黄酮醇（灰黄～黄色）二氢黄酮查耳酮（黄～橙黄色）二氢查耳花色素类（颜色随pH而改变）黄烷醇类异黄酮（无或微黄色）

红色（pH<7）二氢异黄酮紫色（pH=8.5）蓝色（pH>8.5）2020/12/1845（三）溶解性

黄酮类化合物的溶解度因结构及存在的不同而有很大差异。1）苷元：难溶于水，易溶于有机溶剂（甲醇、乙醇、醋酸乙酯、丙酮）及稀碱水中；1、黄酮（醇）、查耳酮等平面性强的分子，使分子与分子间排列紧密，分子间引力较大，更难溶于水；2020/12/18462、二氢黄酮及二氢黄酮醇等，无交叉共轭体系，由于吡喃酮环已被氢化成为类似于半椅式结构，破坏了分子的平面性，为非平面型分子。分子与分子间排列不紧密，分子间引力下降，溶解度稍大；3、异黄酮类B环由于受吡喃酮环羰基的立体障碍，分子的平面性降低，故亲水性比平面型分子增加；4、花色苷元（花色素类）虽为平面结构，但离子形式存在，具有盐的通用性，水溶度较大；2020/12/1847（三）溶解性：符合苷的溶解性规律

水甲醇乙醇乙酸乙酯氯仿乙醚稀碱水1.游离黄酮-+++++++（酚羟基)

取决于

分子的立体结构取代基团的性质、数目、连接位置引入羟基，数目多，7、4‘-位，水溶度较大羟基甲基化（-OCH3）,水溶度降低R=H

平面型分子非平面型分子黄酮二氢类（C-环半椅式结构）黄酮醇异黄酮（羰基与B-环立体障碍）查耳酮分子间排列不紧密，（交叉共轭）水分子易于进入水溶度小水溶度大

R=H二氢黄酮R=OH二氢黄酮醇2020/12/1848黄酮类苷元溶解度大小：花色素苷元＞二氢黄酮（醇）＞异黄酮＞黄酮（醇）、查耳酮2020/12/18492）苷：黄酮苷一般溶于水、甲醇、乙醇等强极性溶剂中，但难溶于或不溶于苯、氯仿等有机溶剂中。糖链越长，则水溶度越大。二糖链苷＞单糖链苷；多糖苷＞单糖苷；

C3-羟基苷＞C7-羟基苷（C3-羟基苷与C4-羰基的立体障碍使分子平面性降低）2020/12/1850水甲醇乙醇乙酸乙酯氯仿乙醚稀碱++++---+黄酮类化合物溶解性（极性）规律:三糖苷>双糖苷>单糖苷>苷元3-O-糖苷>7-O-糖苷（平面性分子）花色素(平面性分子,离子型)>非平面性分子>平面性分子黄酮苷(亲水性)2020/12/1851（四）酸碱性1、酸性因分子中多具有酚羟基，显酸性，可溶于碱性水溶液，吡啶，甲酰胺及二甲基甲酰胺中。由于酚羟基数目及位置不同，酸性强弱也不同。以黄酮为例：

7，4，-OH>7或4，-OH>一般酚-OH>3或5-OH

此性质可用于提取、分离及鉴定工作。

2020/12/1852酸性强弱规律：7，4，-OH>7或4，-OH>一般酚-OH>3或5-OH原因：羰基的吸电子效应，使处于对位上7，4，-OH在P-π共轭效应的影响下，酸性较强；其他位置上的羟基其次；C3、C5位上羟基因能与C4位羰基形成分子内氢键，故酸性最弱。2020/12/18532、碱性：

γ-吡喃酮环1-氧原子

微弱碱性（孤对电子，接受质子）

仅溶于强的、浓酸+水（浓硫酸）

烊盐（呈色） 应用 初步鉴别黄酮母核类型：黄酮、黄酮醇——黄~橙色，并有荧光二氢黄酮——橙红（冷）、紫红（热）查耳酮——橙红~洋红异黄酮（二氢）——黄色橙酮——红~洋红2020/12/1854三、检识方法（一）还原反应1、HCl-Mg粉反应：黄酮（醇）、二氢黄酮（醇）类在盐酸-镁粉作用下，易被氢化还原，迅速生成红-紫红（个别有绿-兰色）；将样品溶于甲醇或乙醇，加少量镁粉振摇，滴加几滴浓盐酸，1-2分钟内（必要时微热）即可出现颜色。B环有-OH或-OCH3取代时，颜色随之加深，查耳酮、橙酮、儿茶素类则不反应。

2020/12/1855（一）还原反应反应类型鉴别特征鉴别意义备注

盐酸-镁粉黄酮、二氢黄酮、红~紫红黄酮类特征性假阳性反应黄酮醇、二氢黄酮醇红~紫红鉴别反应（花色素）（最常用）查耳酮、橙酮、（-）儿茶素类、异黄酮（-）

四氢硼钠二氢黄酮、二氢黄酮醇红~紫红二氢黄酮类特有还原反应其它黄酮类（-）

钠汞齐反应黄酮、二氢黄酮红异黄酮、二氢异黄酮红黄酮醇类黄~淡红色二氢黄酮醇类棕黄色2020/12/1856（二）与金属盐类试剂的络合反应

黄酮类化合物分子中含有下列结构单元，常可与铝盐、铅盐、锆盐、镁盐等试剂反应，生成有色络合物。2020/12/1857与金属盐类试剂络合反应反应类型鉴别特征及鉴别意义备注

锆盐枸橼酸锆盐-枸橼酸

3-OH或3，5-二OH黄色黄色不褪

PPC(ZrOCl2)5-OH黄色褪去

示

氨性氯化锶(SrCl2)邻二酚羟基绿、棕乃至黑色

三氯化铁(FeCl3)酚羟基紫、蓝、绿三氯化铝3-OH，4-C=O黄色（AlCl3）5-OH，4-C=O鲜黄色荧光PPC\TLC

邻二酚羟基（4‘或7，4’黄酮醇，天蓝色荧光）示2020/12/1858（三）硼酸显色反应

硼酸5-羟基，4-羰基黄酮黄色，绿色荧光（草酸液）

（H3BO3）6′-羟基，4-羰基查耳酮黄色，无荧光（枸橼酸）

反应类型鉴别特征及鉴别意义备注黄酮醇—黄色[O]棕色

稀氢氧化钠邻三酚羟基黄酮类暗绿~蓝绿色纤维状邻三酚羟基鉴别氨蒸气或碳酸钠溶液颜色变化TLC、PPC（四）碱性试剂反应氢氧化钠溶液黄酮—黄~橙色查耳酮、橙酮—红~紫红二氢黄酮—黄~橙色（冷）深红~紫红（较长时间或加热）母核类型鉴别

2020/12/1859五氯化锑(SdCl5)：查耳酮特征性显色反应(红或紫红色沉淀)

黄酮、二氢黄酮、黄酮醇类呈橙色。Gibbˊs反应：酚羟基对位活泼质子的特征（蓝或蓝绿色）（五）与五氯化锑反应（六）其他显色反应2020/12/1860四、提取与分离提取1、醇提取法2、热水提取法3、碱溶酸沉法分离1、溶剂萃取法2、PH梯度萃取法3、色谱法2020/12/1861槐米中黄酮类化学成分的提取分离技术1、存在形式黄酮类化合物在花、叶、果等组织中，多以苷的形式存在；2、功效：凉血止血，清肝泻火。3、化学成分：芸香苷、槲皮素、另皂苷等。4、理化性质：芸香苷为槲皮素-3-O-芸香糖。在冷水中的溶解度很小，在沸水中可溶等。5、采用碱水提酸沉淀法任务一2020/12/1862槐米粗粉加约6倍水及硼砂适量，煮沸，在搅拌下加入石灰乳至PH8～9。在保持该PH条件下，微沸20～30min，随时补充失去的水分，趁热抽滤，药渣加4倍量水，同法再提2次合并提取液在60～70℃下，用浓盐酸调PH=5，搅匀，静置，抽滤，水洗至洗液呈中性，60℃干燥芸香苷粗品热水或乙醇重结晶芸香苷2020/12/1863碱水提酸沉淀法适用于含酚羟基的化合物，如槐米中芦丁的提取。注意事项：①酸碱度不宜过大②邻二酚羟基的保护：碱性条件下，邻二酚羟基易被氧化，加硼砂保护③石灰乳的加入可除去果胶、粘液等水溶性酸性杂质2020/12/1864黄芩中黄酮类化学成分的提取分离技术1、功效：清热燥湿，泻火解毒，止血，安胎的功能。2、化学成分：黄芩苷主主要有效成分，具有抗菌作用，还含有黄芩素、汉黄芩素、汉黄芩苷、千层纸素、千层纸素苷等30余种黄酮类化合物。有些还具有抗癌作用。3、理化性质：黄芩苷在黄芩酶的作用下水解成黄芩素，黄芩素含有邻三酚羟基，易被氧化成醌类化合物而显绿色，主是保存或炮制不当黄芩变绿的主要原因。4、提取分离过程中应注意防止酶解和氧化。5、采用热水提取法。

任务二2020/12/18651、提取2020/12/18662、分离（采用聚酰胺色谱法）2020/12/1867葛根中黄酮类化学成分的提取分离技术

采用醇提取法根据葛根中的异黄酮类化合物均溶于乙醇，再用醋酸铅生成沉淀，最后利用各异黄酮类化合物极性不同，采用色谱法分离。

任务三2020/12/18682020/12/18692020/12/1870苷类(Glycosides)

苷类又称为苷或配糖体，是由糖或糖的衍生物，如氨基酸、糖醛酸等与另一非糖物质（称为苷元或配基）通过糖的半缩醛或半缩酮羟基与苷元脱水形成的一类化合物。如苷香苷2020/12/1871

苷类由结构看主要由三部分组成苷元+糖→苷可变因素较多，尤其是苷元部分，种类繁多，十分复杂。因此，苷的分类也有多种方法。2020/12/1872糖或糖的衍生物与另一类非糖物质通过糖的端基碳原子连接而成的化合物。连接的键称为苷键，形成苷键的原子称为苷键原子。几乎所有的天然产物如黄酮素、蒽醌素、苯丙素、萜类、生物碱等均可与糖或糖的衍生物形成苷。苷的共性：糖和苷键（糖与糖及糖的衍生物组成的化合物虽不称为苷，但它们形成的化学键均称为苷键。）2020/12/1873糖类一、单糖的结构糖类亦称为碳水化合物（carbohydrates），是植物光合作用的初生产物，同时也是绝大多数天然产物生物合成的初始原料。除了作为植物的贮藏养料和骨架成分外，有些在抗肿瘤、抗肝炎、抗心血管疾病、抗衰老等方面还具有独特的生物活性。2020/12/1874单糖（monosaccharides）是多羟基醛或多羟基酮类化合物，亦是组成糖类及其衍生物的基本单元。表示单糖的结构式包括Fischer投影式、Harworth投影式和优势构象式三种。多以Harworth投影式表示。2020/12/1875二、糖的分类（一）单糖：包括五碳醛糖、六碳醛糖、六碳酮糖、甲基五碳醛糖、氨基糖、去氧糖、糖醛酸、糖醇等1、五碳醛糖2020/12/18762、六碳醛糖2020/12/18773、六碳酮糖2020/12/18784、甲基五碳醛糖2020/12/18795、氨基糖2020/12/18806、去氧糖:2-位碳上的羟基被氢取代的单糖分子。2020/12/18817、糖醛酸2020/12/18828、糖醇：单糖的醛基被还原成羟基所得到的化合物。2020/12/1883（二）低聚糖（Oligosaccharides）1、定义：由2-9个单糖通过苷键结合而成的直链或支链聚糖。2、按组成低聚糖的单糖基数目可将其分为二糖、三糖、四糖等。2020/12/18843、按是否含有游离的醛基或酮基将其分成还原糖和非还原糖1）具有游离醛基或酮基的糖称为还原糖；如麦芽糖、芸香糖等2）两个单糖都以半缩醛或半缩酮上的羟基通过脱水缩合而成的低聚糖称为非还原糖。如蔗糖、海藻糖等2020/12/18852020/12/1886（三）多聚糖（Polysaccharides)，简称多糖1、由十个以上单糖通过苷键连接而成的一类结构复杂的大分子化合物。一般多糖都由100个以上甚至几千个单糖组成。2、基本性质：甜味、强还原性的消失而不同于单糖。3、多糖的研究与应用免疫促进功能、肿瘤抑制功能、搞HIV活性2020/12/18874、多糖的分类1、按其在植物中的功能，可分为两类：作为动植物的支持组织，不溶于水，如纤维素、甲壳素等；作为动植物的贮存养料，可溶于热水，如淀粉、肝糖原等。2、按照单糖的组成可将多糖分成均多糖和杂多糖；由一种单糖组成为均多糖；由二种以上单糖组成的为杂多糖。2020/12/18883、常见的植物多糖：淀粉、纤维素、葡聚糖、果聚糖、半纤维素、树胶、粘液质等；常见的动物多糖：肝糖元、甲壳素、肝素、硫酸软骨素、透明质酸等。2020/12/1889三、糖的理化性质与检识（一）糖的理化性质（1）具有醛（酮）基、伯醇基、仲醇基和邻二醇基结构，可被氧化；如银镜反应，斐林反应；（2）单糖在浓酸（4-10n）加热条件下，脱去三分子水，生成具有呋喃环结构的糠醛衍生物。多