天然药化黄酮类化合物

第五章黄酮类化合物FLAVONOIDS本章内容第一节概述第二节理化性质第三节提取分离第四节检识与结构测定结构类型波谱特征酸性、显色反应第一节概述此类化合物多为黄色，且具有酮式羰基，故称黄酮类化合物。广泛存在于植物中，不少的常用中药中主要含有此类成分。以黄酮醇类最为常见，其次为黄酮类。大多与糖结合成苷，称为黄酮苷类；有的以游离形式存在，即未与糖结合，称为游离黄酮或黄酮苷元。一、基本结构和分类（一）基本结构1952年以前，黄酮类化合物主要是指基本母核为2-苯基色原酮的一系列化合物。色原酮2-苯基色原酮（黄酮）OO5'4'3'2'1'8765432187654321OO6'现在的黄酮类化合物则泛指两个苯环（A与B环）通过中央三碳链相互连接而成的一类化合物。C6-C3-C66'O5'4'3'2'1'87654321BAC母核上取代基常有酚羟基、甲氧基、甲基、异戊烯基等根据B环连接位置（2位或3位）C环氧化程度（包括2，3位是否存在双键；4位有无－C＝O）C环是否成环（1，2位是否开环）将黄酮类化合物分为以下七大类。1黄酮和黄酮醇2二氢黄酮和二氢黄酮醇3异黄酮和二氢异黄酮醇4查耳酮和二氢查耳酮5橙酮类6花色素和黄烷醇类7其他（二）结构类型6'O5'4'3'2'1'87654321BCA１．黄酮类（flavones）约占黄酮类化合物总数的1/4结构特点2-苯基色原酮为基本母核且3位上无含氧基团取代6'O5'4'3'2'1'87654321ABCC6-C3-C6OO234OOHOOHOHOHluteolin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２．黄酮醇类（flavonols）约占黄酮类化合物总数的1/3结构特点2-苯基色原酮为基本母核3位上连有羟基或其他含氧基团OO3426'O5'4'3'2'1'87654321ABCC6-C3-C6OHRUTINOOOHHOOHOHOrutinoseOOOHHOOHOHOHQUERCETIN槲皮素(quercetin)具有抗炎、止咳祛痰等作用。芦丁(rutin)是槲皮素的３－O芸香苷。421OOOHOHHOOHOH3槲皮素３．二氢黄酮类(flavanones)OO23结构特点2-苯基色原酮母核的2、3位双键被氢化而成6'O5'4'3'2'1'87654321ABCC6-C3-C6OOOHOCH3rutinoseO橙皮苷(hesperidin),具有Vp样作用甘草苷(liquiritin),具有溃疡抑制作用OOOglcHO4．二氢黄酮醇类(flavanonols)结构特点具有黄酮醇类的２、３位被氢化的基本母核常与相应的黄酮醇共存于同一植物体中OO23OH6'O5'4'3'2'1'87654321ABCC6-C3-C6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。OOHOOHOHOOCH2OHOHOCH3水飞蓟素(SILYBIN)5．查耳酮类与二氢查耳酮结构特点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。查耳酮α，β位双键氢化查耳酮6'5'4'3'2'1'654321O6'O5'4'3'2'1'87654321ABCC6-C3-C6OOH二氢查耳酮查尔酮其邻羟基衍生物可视为二氢黄酮的异构体，二者可相互转化。二氢黄酮的吡酮环芳香性低，在碱的作用下易开环生成6’-羟基查耳酮，由无色转为深黄色，后者经酸化又能转化为原来的二氢黄酮。OHHOOOHO邻羟基查耳酮二氢黄酮OOHOHOHOHOglc红花苷OOHOHOHOglc梨根苷6.异黄酮类与二氢异黄酮类结构特点母核为3-苯基色原酮的结构，即B环连接在C环的3位上异黄酮的2、3位被氢化OO23OO236'O5'4'3'2'1'87654321ABCC6-C3-C6紫檀素OOOOCH3O7．双黄酮类结构特点二分子黄酮衍生物聚合生成的二聚物，多为两分子芹菜素通过3’-8”／8’-8”／醚键连接构成，多分布于裸子植物中。银杏中含有多种双黄酮，如银杏素。GINKGETINOOOHCH3OOCH3OHHOOHOO8．花色素类一类以离子形式存在的色原烯的衍生物，C环无羰基。是使花、叶、果、茎等呈现蓝、紫、红等颜色的色素。以苷的形式存在于细胞液中。矢车菊苷元(兰色)花青素母核OHOOHOHOHOOOHOHOHOHOHOH+矢车菊苷元(兰色)花青素母核OHOOHOHOHO飞燕草苷元9．黄烷-3-醇及黄烷-3，4-二醇类(+)儿茶素(-)表儿茶素OHOOHOHHOHHOHHOHOOHOHOHOHH生源上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化合物3OOH1243OOHOH12410．橙酮类可看作是黄酮的C环分出一个碳原子变成五元环，其余部位不变，但C原子定位有所不同。是黄酮的同分异构体，属于苯骈呋喃的衍生物硫磺菊素OCHO234561'2'3'6'174'5'ABOCHOHO234561'2'3'6'174'5'11．双苯吡酮类基本母核由苯环与色原酮的２，3位骈合而成87654321异芒果素(isomengiferin)OOHOHOOHOHglc石韦中的异芒果素具有止咳祛痰的功效。OO12、高异黄酮类13、其他黄酮类复杂衍生物：包括黄酮木脂体类；生物碱型黄酮等OO糖糖醋酸-丙二酸途径莽草酸途径RCH2COCoACoAOOCOHx3OHOOH查耳酮OOOHOO二、黄酮类化合物的生物合成途径查耳酮合成酶ISOMERASEOOHOHHOOHOOH[O]OOHOHHOOHOOOOHOHHOOHOOH[O]OOHOHHOOHOOHOHOHHOOHO三、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，能降低血管脆性及异常通透性，可用作防治高血压的辅助治疗剂。扩冠作用：芦丁、槲皮素、葛根素临床用于心绞痛和高血压。降血脂及胆固醇：木樨草素、山楂总黄酮抑制血小板聚集2.抗肝脏毒作用水飞蓟素具有保肝作用3.抗炎芦丁、羟乙基芦丁、二氢槲皮素等4.抗菌及抗病毒作用黄芩苷：抗菌山奈酚：抗病毒5.解痉作用异甘草素、大豆素：解除平滑肌痉挛；6.雌性激素样作用大豆素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有关7.清除人体自由基作用8.抗肿瘤作用第二节黄酮类化合物的理化性质及颜色反应一、物理性质1、性状多为结晶性固体，少为（如黄酮苷类）无定形粉末2、旋光性：游离苷元中，除二氢黄酮(醇)、黄烷(醇)及二氢异黄酮类有旋光外，其余无旋光性。苷类由于结构中引入糖的分子，均有旋光性，且多为左旋。3.颜色：①分子中是否存在交叉共轭体系②助色团的数目与位置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。OOOOOO黄酮、黄酮醇及苷类灰黄-黄色查耳酮黄-橙黄色二氢黄酮、二氢黄酮醇无色异黄酮微黄色其中，黄酮、黄酮醇及苷类、查耳酮等因分子中存在交叉共轭体系，在7,4’位引入-OH,OCH3等供电子基团，使化合物颜色加深。花色素及其苷的颜色随pH的不同而改变：呈现红（pH7），紫（pH8.5）、兰（pH8.5）二.溶解性符合苷的溶解性规律。但水溶性与结构的平面性、取代基团的种类和数目等有一定关系。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2OOHRHR=OH二氢黄酮醇R=H二氢黄酮分子堆砌紧密，分子间引力较大，水溶度小分子间排列不紧密，水分子易于进入，水溶度大（1）分子的立体结构（2）取代基团的性质、数目、连接位置引入羟基数目多，水溶度较大。羟基甲基化（-OCH3）,水溶度降低。（1）三糖苷双糖苷单糖苷苷元（2）3-O-糖苷7-O-糖苷（平面性分子）（3）花色素(离子型)非平面性分子平面性分子（3）黄酮苷(亲水性)易溶于H2O,MeOH,EtOH等，难溶或不溶于苯，氯仿等黄酮类化合物溶解性（极性）规律:花色素类虽系平面型分子，但因以离子形式存在，具有盐的通性，故亲水性较强，水溶度较大。花青素二氢黄酮X-或OH-OORHOH三、酸碱性（1）酸性多具有酚羟基而呈酸性可溶于碱性水液：吡啶，甲酰胺及二甲基甲酰胺。酸性规律a、7，4‘-OH酸性强于其他位置羟基的酸性（处于羰基对位，羰基的共轭诱导）。b、5-OH酸性最弱（处于羰基邻位，形成分子内氢键）。c、酚羟基数目越多，酸性越强。羟基位置酸性溶解性7，4‘-二羟基强溶于5%NaHCO37或4‘-羟基溶于5%Na2CO3一般酚羟基溶于0.2%NaOH5-羟基弱溶于4%NaOH溶液（2）碱性-吡喃酮上的1-位氧原子上有未共用电子对，表性微弱的碱性。可与强无机酸如浓硫酸，盐酸生成洋盐，但极不稳定，加水即可分解。在浓硫酸中生成的洋盐常表现特殊的颜色，可用于鉴别。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H2OHClClOOHOO四、显色反应(一)还原反应1.盐酸-镁粉（盐酸-锌粉）反应——鉴定黄酮、黄酮醇及二氢黄酮、二氢黄酮醇——（＋）橙红-紫红色B环有-OH或OCH3取代时，颜色随之加深查耳酮、橙酮、儿茶素——（－）但遇浓HCL色变，需做空白对照异黄酮——个别阳性，大多阴性2.四氢硼钠（钾）反应——专属鉴别二氢黄酮类——（＋)红-紫色其它——（－）取样品10mg溶于甲醇，加NaBH410mg，再滴加1%浓盐酸或浓硫酸，呈红-紫色。3.磷钼酸试剂反应二氢黄酮类——（＋）棕褐色（二）金属盐类试剂的络合反应黄酮类化合物分子结构中多有一下结构，常可与铝盐、铅盐、锆盐、镁盐等试剂生成有色络合物。1.铝盐常用试剂：1%AlCl3或Al(NO3)3生成络合物为黄色(max=415nm)，并有荧光。OHOOOOHOHOH?5-OH-4-C=O3-OH-4-C=Op-2(ph)OH2.铅盐常用试剂：1%PbAc2或碱式醋酸铅生成黄-红色沉淀。醋酸铅可沉淀具有邻二酚羟基或兼有3-OH,4=O或5-OH,4=O者。碱式醋酸铅可沉淀具有一般酚类化合物。3.锆盐:常用试剂：2%二氯氧化锆甲醇液观察颜色2%枸橼酸甲醇液黄色1ml2%ZrOCl210ml甲醇溶样品0.5-1mg黄色不褪黄色褪去2%枸橼酸黄色锆络合物锆盐3-OH,4=O5-OH,4=O络合物稳定性次序：3-OH,4-酮基络合物5-OH,4-酮基络合物4.镁盐醋酸镁甲醇液作显色剂，可在纸上进行，加热，紫外检视：二氢黄酮（醇）类——天蓝色荧光若具有C5-OH，色泽更明显。黄酮、黄酮醇及异黄酮类——黄-橙黄-褐色。5.氯化锶(SrCl2)具有邻二酚羟基的黄酮——绿-棕色-黑色沉淀。用于鉴别6.氯化铁(FeCl3)——检查一般酚羟基多数黄酮类化合物具有酚羟基——（＋）（三）硼酸显色反应当黄酮类化合物分子中适当位置上有羟基时，在无机酸或有机酸存在条件下，可与硼酸反应生成六元环络合物，呈亮黄色条件：1具有下列结构（5-羟基黄酮，2’-羟基查耳酮）2有无机酸或有机酸存在在草酸存在下，显黄色并带绿色荧光。在枸橼酸丙酮存在条件下，只显黄色而无荧光。CCCOOH（四）碱性试剂显色反应日光及紫外光下，通过纸斑反应，观察样品用碱性试剂处理后的色变情况。1.二氢黄酮类易在碱液中开环，转变成相应异构体(查耳酮类化合物)，显橙-红色。2.黄酮醇类在碱液中先呈黄色，通入空气后变为棕色——据此可与黄酮类区别。3.黄酮类当分子中有邻二酚羟基取代或3,4’-二羟基取代时，在碱液中不安定，很快氧化，由黄色深红色绿棕色沉淀。(五)与五氯化锑的反应查耳酮的CCl4溶液——红或紫红沉淀黄酮、黄酮醇、二氢黄酮类——黄-橙黄色。（六）Gibbs反应——5-OH对位未被取代的黄酮。将样品溶于吡啶中，加入Gibbs试剂显蓝或蓝绿色。Gibbs试剂:甲液：0.5%2,6-二氯苯醌-4氯亚胺的乙醇溶液。乙液：硼酸-氯化钾-氢氧化钾缓冲液(pH9.4)鉴别下列