中药化学第五单元

中药化学第五单元黄酮类化合物第五单元黄酮类化合物考点精要：1.黄酮类化合物的含义与结构分类2.黄酮类化合物的理化性质（性状、溶解性、酸性、显色反应）3.黄酮类化合物的提取与分离4.黄酮类化合物的结构结构鉴定5.槐米、黄芩、葛根[讲义编号NODE70102500305100000101：针对本讲义提问]一、黄酮类化合物的结构与分类黄酮类化合物是广泛存在于自然界的一大类化合物，由于这类化合物大多呈黄色或淡黄色，且分子中亦多含有酮基而因此被称为黄酮。经典定义：指基本母核为2-苯基色原酮的一系列化合物。现代定义：泛指两个苯环（A与B环）通过三个碳原子相互连接而成的一系列化合物，其基本碳架为C6-C3-C6。黄酮类化合物的分类结构分类依据：根据黄酮类化合物A环和B环中间的三碳链的氧化程度、三碳链是否构成环状结构、3位是否有羟基取代以及B环（苯基）连接的位置（2位或3位）等特点，可将主要的天然黄酮类化合物进行分类。结构类型基本结构代表化合物黄酮芹菜素、木樨草素、黄芩苷等黄酮醇山柰酚、槲皮素、杨梅素、芦丁等二氢黄酮橙皮素、橙皮苷、甘草素和甘草苷等二氢黄酮醇二氢槲皮素、二氢桑色素等异黄酮中药葛根中的大豆素、大豆苷、大豆素-7，4’-二葡萄糖苷、葛根素和葛根素木糖苷等二氢异黄酮广豆根中含有的紫檀素、三叶豆紫檀苷和高丽槐素等查耳酮中药红花中的红花苷二氢查耳酮植物界分布较少橙酮类（噢哢类）植物界分布较少花色素矢车菊苷元、飞燕草苷元和天竺葵苷元以及它们所组成的苷最为常见。黄烷醇类（黄烷醇-3-醇；黄烷醇-3，4-二醇）又称为儿茶素类.在植物中分布较广，主要存在于含鞣质的木本植物中。又称为无色花色素类，如无色矢车菊素、无色飞燕草素和无色天竺葵素等。双黄酮类（3’，8”-双芹菜素型；8，8”-双芹菜素型；双苯醚型）银杏素、异银杏素和白果素等柏黄酮扁柏黄酮[讲义编号NODE70102500305100000102：针对本讲义提问]二、黄酮类化合物的理化性质（一）性状1.形态黄酮类化合物多为结晶性固体，少数（如黄酮苷类）为无定形粉末。（可用结晶或重结晶法进行分离）2.颜色黄酮类化合物大多呈黄色，所呈颜色主要与分子中是否存在交叉共轭体系有关，助色团（-OH、-0CH3等）的种类、数目以及取代位置对颜色也有一定影响。黄酮、黄酮醇及其苷类多显灰黄～黄色查耳酮为黄～橙黄色二氢黄酮、二氢黄酮醇及黄烷醇几乎无色异黄酮显微黄色黄酮查耳酮二氢黄酮异黄酮在黄酮、黄酮醇分子中，尤其在7位或4′位引入-OH及-0CH3等供电子基团后，产生p-π共轭，促进电子移位、重排，使共轭系统延长，化合物颜色加深。但-OH、-0CH3引入分子结构中其他位置，则对颜色影响较小。花色素的颜色可随pH不同而改变，一般pH＜7时显红色，pH为8.5时显紫色，pH＞8.5时显蓝色。[讲义编号NODE70102500305100000103：针对本讲义提问]（二）旋光性1.游离黄酮二氢黄酮、二氢黄酮醇、黄烷醇、二氢异黄酮等类型，由于分子中含有不对称碳原子（2位或2，3位），因此具有旋光性。其余类型的游离黄酮类化合物无旋光性。2.黄酮苷黄酮苷由于结构中含有糖部分，故均有旋光性，且多为左旋。[讲义编号NODE70102500305100000104：针对本讲义提问]（三）溶解性黄酮类化合物的溶解度因结构类型及存在状态不同而有很大差异。1.游离黄酮类化合物一般难溶或不溶于水易溶于甲醇、乙醇、乙酸乙酯、氯仿、乙醚等有机溶剂及稀碱水溶液中。花色素﹥二氢黄酮﹥异黄酮﹥黄酮（醇）﹥查耳酮（与构型有关）花色素二氢黄酮黄酮类化合物如分子中引入的羟基增多，则水溶性增大，脂溶性降低；而羟基被甲基化后，则脂溶性增加。2.黄酮苷类一般易溶于水、甲醇、乙醇等强极性溶剂难溶或不溶于苯、氯仿、乙醚等亲脂性有机溶剂。苷分子中糖基的数目多少和结合的位置，对溶解度亦有一定影响：多糖苷比单糖苷水溶性大；3-羟基苷比相应的7-羟基苷水溶性大[讲义编号NODE70102500305100000105：针对本讲义提问]（四）酸碱性1.酸性黄酮类化合物因分子中多具有酚羟基，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。酸性由强至弱的顺序7，4′-二OH＞7-或4′-0H＞一般酚羟基＞3或5-OHNaHCO3Na2CO30.2%NaOH4%NaOH2.碱性黄酮类化合物分子中γ-吡喃酮环上的1-位氧原子，因有未共用电子对，故表现出微弱的碱性，可与强无机酸，如浓硫酸、盐酸等生成盐，该盐极不稳定，加水后即分解。黄酮类化合物溶于浓硫酸中生成的盐，常常表现出特殊的颜色，可用于黄酮类化合物结构类型的初步鉴别。[讲义编号NODE70102500305100000106：针对本讲义提问]（五）显色反应黄酮类化合物的颜色反应主要是利用分子中的基本母核及其所含的酚羟基的性质。1.还原反应（1）盐酸-镁粉反应（+）黄酮（醇）、二氢黄酮（醇）红～紫色（最常用的反应）（-）查耳酮、橙酮、儿茶素、多数异黄酮注意：排除假阳性，应先加盐酸不显色，再加镁粉。（2）钠汞齐还原反应（+）（二氢）黄酮、（二氢）异黄酮红色（+）（二氢）黄酮醇棕黄色（3）四氢硼钠还原反应（+）二氢黄酮红～紫色（为二氢黄酮类专属显色反应）（-）其他黄酮类2.与金属盐类试剂的络合反应黄酮类化合物分子中若具有3-羟基、4-羰基或5-羟基、4-羰基或邻二酚羟基等结构，则可以与许多金属盐类试剂如铝盐、锆盐、锶盐等反应，生成有色的络合物或有色沉淀，有的还产生荧光。[讲义编号NODE70102500305100000107：针对本讲义提问]（1）三氯化铝反应样品+1%AlCl3（三氯化铝）→黄色（紫外灯下呈亮黄色荧光）（4′-羟基黄酮醇或7，4′-二羟基黄酮醇显天蓝色荧光）（2）锆盐-枸橼酸反应利用此反应鉴别黄酮类化合物分子中3-或5-OH的存在与否（3）氨性氯化锶反应邻二酚羟基黄酮+氨性氯化锶试剂→绿色～棕色～黑色沉淀（4）三氯化铁反应含酚羟基黄酮+三氯化试剂铁→紫、绿、蓝色[讲义编号NODE70102500305100000108：针对本讲义提问]3.硼酸显色反应5-羟基黄酮、6′-羟基查耳酮类+硼酸（无机酸或有机酸存在条件下）→亮黄色一般在草酸存在下显黄色并具有绿色荧光，但在枸橼酸丙酮存在的条件下，则只显黄色而无荧光。4.碱性试剂反应黄酮+碱性溶液→黄色、橙色、红色查耳酮类或橙酮类：红或紫红色二氢黄酮类在冷碱中：呈黄～橙色，放置一段时间或加热则呈深红～紫红色黄酮醇类在碱液中先呈黄色，当溶液中通入空气后，因3-羟基易氧化，即转变为棕色。黄酮类化合物分子中有3个羟基相邻时，在稀氢氧化钠溶液中往往能产生暗绿色或蓝绿色纤维状沉淀。5.五氯化锑反应（鉴别查耳酮与其他黄酮类）样品的无水四氯化碳溶液+2%五氯化锑的四氯化碳溶液查耳酮类红色或紫红色沉淀黄酮、二氢黄酮及黄酮醇类黄色至橙色6.其他显色反应Gibb′s反应也可用于鉴别黄酮类化合物酚羟基对位是否被取代，方法是将样品溶于吡啶中，酚羟基对位未被取代者在加入Gibb′s试剂后即显蓝色或蓝绿色。[讲义编号NODE70102500305100000109：针对本讲义提问]三、黄酮类化合物的提取与分离黄酮类化合物的溶解性游离黄酮：多不溶于水易溶于甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、氯仿溶于碱水黄酮苷类：多溶于水、甲醇、乙醇、丙酮不溶于氯仿、石油醚等低极性有机溶剂溶于碱水1.乙醇或甲醇提取法高浓度的醇（如90%～95%）适于提取游离黄酮60%左右浓度的醇适于提取黄酮苷类提取方法可选择冷浸法、渗漉法或回流法等。2.热水提取法该法成本低，安全，适合于工业化生产，但提出的杂质较多，并且仅限于提取黄酮苷类。3.碱性水或碱性稀醇提取法具酚羟基黄酮→碱性水或碱性稀醇（如50%的乙醇）浸出→浸出液经酸化→黄酮类化合物游离→沉淀析出，或用有机溶剂萃取。常用的碱性水溶液为稀氢氧化钠溶液和石灰水注意：①碱浓度不宜过高，以免在强碱下加热时破坏黄酮类化合物母核。②加酸酸化时，酸性也不宜过强，以免生成盐，致使析出的黄酮类化合物又重新溶解，降低产品收率。③当分子中有邻二酚羟基时，应加硼酸保护。4.超临界萃取法优点：效率高、无溶剂残留、活性成分和热不稳定成分不易被分解破坏等适用：提取或精制热敏性和易氧化的物质提取率与提取温度、提取压力、CO2消耗量等因素有关，通过控制温度和压力以及调节改性剂的种类和用量，还可以实现选择性萃取和分离纯化。[讲义编号NODE70102500305100000110：针对本讲义提问]（二）黄酮类分离1.溶剂萃取法游离黄酮（小极性）黄酮苷（大极性）溶剂提取→萃取→结晶2.pH梯度萃取酸性由强至弱的顺序7，4′-二OH＞7-或4′-0H＞一般酚羟基＞3或5-OHNaHCO3Na2CO30.2%NaOH4%NaOH[讲义编号NODE70102500305100000111：针对本讲义提问]3.柱色谱法硅胶、聚酰胺最常用（1）硅胶柱色谱（酸性）适宜分离：异黄酮、二氢黄酮、二氢黄酮醇及高度甲基化或乙酰化的黄酮及黄酮醇类。（2）聚酰胺柱色谱聚酰胺色谱的分离机理，一般认为是“氢键吸附”，即聚酰胺的吸附作用是通过其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的，其吸附强度主要取决于黄酮类化合物分子中酚羟基的数目与位置等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。溶剂分子与聚酰胺或黄酮类化合物形成氢键缔合的能力越强，则聚酰胺对黄酮类化合物的吸附作用将越弱。黄酮类化合物在聚酰胺柱上洗脱时大体有下列规律：②黄酮类化合物分子中的酚羟基数目越多则吸附力越强②当分子中酚羟基数目相同时，酚羟基所处位置易于形成分子内氢键，则其与聚酰胺的吸附力减小，易被洗脱下来。例如对大豆素的吸附力强于毛蕊异黄酮。③分子内芳香化程度越高，共轭双键越多，则吸附力越强，故查耳酮要比相应的二氢黄酮吸附力强。例如对橙皮查耳酮的吸附力强于橙皮素。④不同类型黄酮类，被吸附强弱的顺序为：黄酮醇＞黄酮＞二氢黄酮醇＞异黄酮。⑤苷元相同，叁糖苷＞双糖苷＞单糖苷＞游离黄酮。查耳酮比往往比相应黄酮类难洗脱⑥各种溶剂在聚酰胺柱上的洗脱能力由弱至强的顺序为：水＜甲醇或乙醇（浓度由低到高）＜丙酮＜稀氢氧化钠水溶液或氨水＜甲酰胺＜二甲基甲酰胺（DMF）＜尿素水溶液[讲义编号NODE70102500305100000112：针对本讲义提问]（3）氧化铝色谱少用当羟基已被甲基化或苷化时，也可用氧化铝柱分离。例如葛根中异黄酮类化合物的分离。（4）葡聚糖凝胶柱色谱分离游离黄酮——吸附作用（酚羟基越多，吸附越强，越不容易洗脱）分离黄酮苷——分子筛（分子量越大，越容易洗脱）（5）大孔吸附树脂法用于黄酮类化合物的分离富集特点：物理化学稳定性高、吸附选择性独特、不受无机物存在的影响、再生简便、解吸条件温和、使用周期长、节省费用等优点，由于这种方法提取率较高、成本低，故适合工业化生产。[讲义编号NODE70102500305100000113：针对本讲义提问]4.高效液相色谱法（HPLC）色谱柱：反相高效液相色谱分离，如C18、C8柱适用：黄酮类化合物（多具有多个羟基）；黄酮苷（含有糖基），花色素类（离子型化合物）5.超临界流体萃取法（SFC）[讲义编号NODE70102500305100000114：针对本讲义提问]实例：（一）槐米1.化学成分2.理化性质芦丁为浅黄色粉末或极细微淡黄色针状结晶，含3分子结晶水，加热至185℃以上熔融并开始分解。芦丁可溶于乙醇、吡啶、甲酰胺等溶剂中，不溶于苯、乙醚、氯仿、石油醚，易溶于热水，冷水中溶解度小。在冷水中1:10000，沸水中1:200，沸乙醇中1:60，沸甲醇中1:7。芦丁分子中具有较多酚羟基，显弱酸性，易溶于碱液中，酸化后又可析出，因此可以用碱溶酸沉的方法提取芦丁。芦丁分子中因含有邻二酚羟基，性质不太稳定，暴露在空气中能缓缓氧化变为暗褐色，在碱性条件下更容易被氧化分解。硼酸盐能与邻二酚羟基结合，达到保护的目的，故在碱性溶液中加热提取芦丁时，往往加入少量硼砂。3.提取分离用沸水提取，放冷析出芦丁（水提