天然药物化学第六章-黄酮类化合物

第六章黄酮类化合物知识要求：掌握黄酮类化合物的基本构造、结构类型、理化性质、提取分离的方法熟悉黄酮类化合物的性状和鉴定的基本知识了解紫外光谱、核磁共振谱在黄酮类化合物结构鉴定中的应用。能力要求;熟练掌握槐米中黄酮类化合物的提取技术学会应用化学方法、色谱鉴定黄酮类化合物的操作技术黄酮类化合物广泛存在于自然界，其数量之多位于天然酚性化合物之首。主要分布在双子叶植物及裸子植物中。多与糖结合成苷，少部分以游离形式存在。因大部分呈黄色并具有酮基，故称为黄酮第一节结构类型两个具有酚羟基的苯环（A与B环）通过中央三碳链相互连接6'O5'4'3'2'1'87654321分类依据：三碳链氧化程度B环（苯基）连接位置（2-或3-位）三碳链是否构成环状6C-3C-6CABC１．黄酮类（flavones）OOHOOHOHOHluteolin木犀草素，存在于忍冬藤、菊花、浮萍中，具有抗菌作用。２．黄酮醇类槲皮素(quercetin)具有抗炎、止咳祛痰等作用。降低血压、增强毛细血管抵抗力、扩张冠状动脉；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，并用作高血压及动脉硬化的辅助治疗剂。RUTINOOOHHOOHOHOrutinoseOOOHHOOHOHOHQUERCETIN芦丁槲皮素豆科植物槐中药槐米中含有芦丁和槲皮素。３．二氢黄酮类OOOHOCH3rutinoseO橙皮苷(hesperidin),具有Vp样作用4．二氢黄酮醇类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．查尔酮类查尔酮为苯甲醛缩苯乙酮类化合物，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。查耳酮6'5'4'3'2'1'654321OOHHOOOHO邻羟基查耳酮二氢黄酮二氢黄酮的吡喃酮环芳香性低，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。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。SO2氧化酶异构化醌式红花苷(红色)红花苷(carthamone)(黄色)新红花苷(neo-carthamin)(无色)OHOOOOglcOHOHOHOHOOglcOHOOHOHOOglcOH第一个发现的查耳酮类植物成分6．异黄酮类(isoflavones)取代基7,4'-二OH4'-OH,7-glc7,4'-二OH,8-C-glc化合物名称大豆素大豆苷葛根素OOHOOH主要存在于豆科、鸢尾科等植物中。如葛根主要含有下列几种异黄酮类成分。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。7．二氢异黄酮类/紫檀素类紫檀素OOOOCH3O8．双黄酮类由二分子黄酮衍生物聚合生成的二聚物，多分布于裸子植物中。银杏中含有多种双黄酮，如银杏素。GINKGETINOOOHCH3OOCH3OHHOOHOO银杏叶片（舒血宁片）[作用与用途]活血化瘀，通脉舒络。用于动脉硬化及高血压病所致的冠状动脉供血不全、心绞痛，心肌梗塞、脑血管痉挛等以及动脉血管供血不良所引起的疾患.银杏叶片提取物被法国、德国列为降血压特效药、天然药品；被日本列为抗衰老、治老年痴呆症特效药品。9．花色素类使花、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，经水解可生成苷元——花色素及糖。矢车菊苷元(兰色)花青素母核OHOOHOHOHO10．黄烷-3-醇(flavan-3-ols)及黄烷-3，4-二醇(flavan-3,4-diols)类(+)儿茶素(-)表儿茶素OHOOHOHHOHHOHHOHOOHOHOHOHH11．双苯吡酮类87654321异芒果素(isomengiferin)OOHOHOOHOHglc水龙骨科植物石韦中的异芒果素具有止咳祛痰的功效。12．橙酮类OCHHOOHOHO硫磺菊素(sulphuretin)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：木犀草素治疗冠心病或活血化淤类中药含有黄酮类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。2.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。水飞蓟3.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5.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。6.雌性激素样作用大豆素(daidzein)等异黄酮具有雌性激素样作用，可能与它们的结构与己烯雌酚结构类似。己烯雌酚HOOH大豆素(dadzein)OOHOOH7.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，故有显著的抗氧化特点。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。第二节理化性质及颜色反应一、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：游离苷元中，除二氢黄酮、二氢黄酮醇、黄烷、黄烷醇有旋光外，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：与①分子中是否存在交叉共轭体系②助色团的数目③取代基的位置有关。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。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等供电子基团则促进电子移位、重排，使化合物颜色加深。花色苷及其苷元的颜色随pH的不同而改变：呈现红（pH7），紫（pH=8.5）、兰（pH8.5）二、溶解度1.游离苷元难溶或不溶于水，易溶于MeOH,EtOH,EtOAc,Et2O黄酮、黄酮醇及查耳酮是平面型分子，分子堆砌紧密，分子间引力较大，更难溶于水。R=H，二氢黄酮R=OH，二氢黄酮醇OOHR23二氢黄酮、二氢黄酮醇是非平面型分子，分子排列不紧密，分子间引力降低，有利于水分子进入，对水的溶解度较大。花色苷元（花青素）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黄酮苷元引入羟基越多，水溶性越强，羟基甲基化后，则增加在有机溶剂中的溶解度。如一般黄酮类化合物(多羟基化合物)不溶于石油醚中，可与脂溶性杂质分开，但川陈皮素（5,6,7,8,3’,4’-六甲氧基黄酮）却可溶于石油醚。2.黄酮类化合物的羟基苷化后，水溶性相应增大，而在有机溶剂中的溶解度相应减小。黄酮苷一般易溶于H2O,MeOH,EtOH等，难溶或不溶于苯，氯仿等。同一苷元，3-O-葡萄糖苷的水溶度7-O-葡萄糖苷（立体障碍使分子的平面性降低）三、酸碱性1.酸性黄酮类化合物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。酸性强弱顺序：7,4’-二羟基7,或4’羟基一般酚羟基5-羟基此性质可用于提取、分离及鉴定工作。2.碱性γ-吡喃酮上的1-位氧原子上有未共用电子对，表现微弱的碱性，可与强无机酸如浓硫酸，盐酸生成yang盐，但极不稳定，加水即可分解。黄酮类化合物溶于浓硫酸中生成的yang盐常表现特殊的颜色，可用于鉴别。H2OHClClOOHOO四、显色反应(一)还原反应1.盐酸-镁粉（盐酸-锌粉）反应黄酮、黄酮醇及二氢黄酮、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。多显橙红-紫红色，少数兰-紫色，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。花色素及部分查耳酮、橙酮等在浓盐酸酸性条件下也会发生色变，故须先做一空白对照。2.四氢硼钠反应与二氢黄酮（醇）类化合物产生红-紫色。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。其他黄酮类化合物均不显色。（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3-OH,4=O;5-OH,4=O;邻二酚羟基，常可与铝盐、铅盐、锆盐、镁盐等试剂生成有色络合物。OHOH结果：颜色，沉淀用途：鉴定，结构测定，提取分离1.铝盐1%AlCl3或Al(NO3)3：生成络合物为黄色(max=415nm)，并有荧光。2.锆盐: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=O3-OH，4-酮基络合物稳定性＞5－OH，4-酮基络合物原因：3.镁盐醋酸镁甲醇液作显色剂，可在纸上进行。二氢黄酮（醇）类显天蓝色荧光，若具有C5-OH，色泽更明显。而黄酮、黄酮醇及异黄酮类则显黄-橙黄-褐色。4.氯化锶(SrCl2)使具有邻二酚羟基的黄酮显绿-棕色-黑色沉淀。5.氯化铁(FeCl3)检查酚羟基。多数黄酮类化合物具有酚羟基，可产生正反应，生成绿、蓝、黑、紫等颜色。6.铅盐1%PbAc2或碱式醋酸铅水液。生成黄-红色沉淀。色泽因羟基数目及位置不同而异。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。碱式醋酸铅沉淀能力要大得多，可沉淀一般酚类化合物。据此不仅可用于鉴定，也可用于提取及分离工作.（三）硼酸显色反应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。HOHOHOOO2.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.黄酮类化合物当分子中有邻二酚羟基取代或3,4’-二羟基取代时，在碱液中不稳定，很快氧化，由黄色深红色绿棕色沉淀。第三节提取分离一、提取黄酮类化合物在花、叶、果等组织中，多以苷的形式存在；在木部坚硬组织中，多以游离苷元形式存在；根据化合物极性不同，溶解性不同，采用不同溶剂提取。1.苷元多用CHCl3、Et2O、EtOAc等极性较小溶剂提取；对于多OCH3的成分，用苯、石油醚提取；对于极性大的成分，如查耳酮、橙酮、双黄酮、羟基黄酮等，用EtOAc、EtOH、Me2CO、MeOH:H2O(1:1)等溶剂提取。2.苷类水或热水提取，（多糖苷在热水中溶解度较大，在冷水中溶解度较小）；也可用EtOH、MeOH、EtOAc提取。3.含羟基的苷或苷元，可用碱水提取。4.提取花青素类可加入少量酸.常见的提取方法（一）碱溶酸沉法适用于含酚羟基的化合物，如槐米中芦丁的提取。常用碱液：饱和石灰水溶液、5%Na2CO3溶液及稀氢氧化钠溶液等注意事项：①石灰乳的加入可除去果胶、粘液等水溶性酸性杂质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酸碱度不宜过大强碱：加热时易破坏黄酮母核强酸：生成yang盐而溶解二、溶剂提取法1．醇提取法乙醇和甲醇是最常用的提取溶剂。6