黄酮类化合物

1第四章黄酮类化合物2概述：黄酮类化合物(flavonoids)是广泛存在于自然界的一类化合物，植物中大约有1/4含有黄酮类成分。由于分子结构中有酮基，其颜色又常呈黄色，故称黄酮。数量之多列天然酚性化合物之首，据1980年统计，已发现黄酮类化合物总数是2721种，到1993年已超过4000种。3分布：主要存在于双子叶植物及裸子植物中，如芸香科、唇形科、豆科、伞形科、银杏科与菊科等；低等植物中藻类、菌类、地衣类等较少见到。黄酮类化合物在植物体内的存在形式大部分与糖结合成苷，少部分以苷元形式存在。4生理活性：现在，临床上使用的植物黄酮类药物主要是银杏叶片和醋柳黄酮片。它们主要用在治疗缺血性心血管病(主要为冠心病、心绞痛)，高脂血症和降低血浆比粘度，改善左心功能，高血压病，快速型心律失常等方面.56黄酮的含义：经典含义:以二苯基色原酮衍生的一类化合物的总称，由于该类化合物大多呈淡黄色或黄色，且分子中多具酮基，因此称为黄酮。7黄酮的含义：现代含义:泛指二个苯环（A环和B环）通过三个碳原子相互连接而成的一系列化合物的总称，即具有C6-C3-C6结构的一类化合物的总称。8第一节：结构和分类C6-C3-C6结构（黄酮）依：三碳链的氧化程度三碳链是否构成环3-位羟基取代与否B-环连接位置(2、3-位)9结构类型根据B环连接位置、C环氧化程度、C环是否成环等将黄酮类化合物可以分为以下几类：10黄酮OOABC123456782'3'4'6'5'芹菜素（5，7，4′-三OH黄酮）木犀草素（5，7，3′，4′-四OH黄酮）黄芩素(5，6，7-三OH黄酮)结构特点:C环为γ-吡喃酮结构，B环与C2位相连黄酮衍生物约占黄酮类总数的1/4。如木犀草素(luteolin)、芹菜素(apigenin)等。11黄芩素药理作用：黄芩素具有降低脑血管阻力，改善脑血循环、增加脑血流量及抗血小板凝集的作用。临床用于脑血管病后瘫痪的治疗。黄芩素黄芩12二氢黄酮23OO橙皮苷（5，7，3′-三OH，4′-OCH3二氢黄酮）甘草苷（甘草素-7-O-glu苷）甘草素（7，4′–二OH二氢黄酮）结构特点：B环与C2位相连,C环C2、C3上的双键被氢化饱和。13分布：二氢黄酮在被子植物中的芸香科、蔷薇科、豆科、杜鹃花科、菊科、姜科中分布较多，如甘草中对消化系统溃疡有治疗作用的甘草苷(liquiritin)及其苷元甘草素(liquiritigenin)，芸香科桔属植物果皮中含有的橙皮苷(hesperidin)及其苷元等。OOCH3OOOHOHOOHOHOHOOOHOHCH3OH橙皮苷14OOglcHOO甘草苷甘草苷存在于豆科植物甘草的根中。甜度为蔗糖的100-500倍。甜味缓慢、存留时间长。作为甜味改良剂或增强剂时，一般与别的甜味剂混合使用。甘草15黄酮醇23OOOH山柰酚（5，7，4′-三OH黄酮醇）槲皮素（5，7，3′，4′-四OH黄酮醇）杨梅素（5，7，3′，4′，5′-五OH黄酮醇）结构特点:C环为γ-吡喃酮结构，B环与C2位相连，C3位有羟基取代。16黄酮醇广泛分布于双子叶植物，特别是一些木本植物的花和叶中，约占黄酮类总数的1/3。如山萘素(kaempferol)和槲皮素(quercetin)，其中槲皮素及其苷是植物界分布最广的黄酮醇衍生物。槲皮素红旱莲17二氢黄酮醇23OOOH二氢槲皮素（5，7，3′，4′-四OH二氢黄酮醇）二氢桑色素（5，7，2′，4′-四OH二氢黄酮醇）结构特点：C环C2、C3上的双键被氢化饱和，C3位有羟基取代。18二氢黄酮醇在双子叶植物中分布较普遍，在裸子植物、单子叶植物中也有存在。如桑枝中的二氢桑色素(dihydromorin)，二氢黄酮醇与苯丙素缩合成的衍生物水飞蓟素(silymarin)。OOOOHOOHCH2OHOHOCH3OH水飞蓟素水飞蓟1923OO异黄酮大豆素（7，4′-二OH异黄酮）大豆苷（大豆素-7-O-glc苷）葛根素（7，4′-二OH，8-glc异黄酮苷）结构特点：B环连接在C3位上，为3-苯基色原酮。20主要分布于被子植物中，以豆科蝶形花亚科和鸢尾科植物中多见。如豆科植物葛根中所含的大豆素(daidzein)、大豆苷(daidzin)、葛根素(puerarin)等都是异黄酮类衍生物，其中葛根素为C-苷。OR1R2OOR3O大豆素R1=R2=R3=H大豆苷R1=R3=HR2=glc葛根素R2=R3=HR1=glc葛根21二氢异黄酮23OO紫檀素鱼藤酮结构特点：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。22具有抗癌活性的中药广豆根中含有的紫檀素(pterocarpin)、三叶豆紫檀苷(trifolirhizin)和高丽槐素(maackiain)属于二氢异黄酮类衍生物。山豆根23查耳酮结构特点：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。O1234561'2'3'4'5'6'查耳酮24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。OHOH+OH-OO1234561'2'3'4'5'6'邻羟基查耳酮（黄色）二氢黄酮（无色）25例如：红花开花初期花冠呈淡黄色，因花中主要含无色的二氢黄酮型新红花苷及微量红花苷；开花中期花冠呈深黄色，因此时主要含黄色查耳酮型的红花苷；开花后期或采收干燥过程中转为红色或深红色，则是红花苷受植物体内酶的作用氧化成红色的醌式红花苷。OHOHOHOOglcOHOHOHOHOOglcOOHOOHOOglc异构化氧化酶SO2新红花苷(无色)红花苷(黄色)醌式红花苷(红色)26二氢查耳酮OOHOOHOHOHOglc梨根苷结构特点：二氢查尔酮是查尔酮α-、β-位双键氢化而成。27二氢查耳酮类在植物界分布极少，如蔷薇科梨属植物根皮和苹果种仁中含有的梨根苷(phloridzin)，苦参中的次苦参醇素等。苦参28黄烷-3-醇OOH3OOHOHOHOHHHOH（+）儿茶素结构特点：黄烷醇类生源上是由二氢黄酮醇类还原而来，即无C4位羰基氧原子，故黄烷-3-醇从结构上可看成是脱去C4位羰基氧原子后的二氢黄酮醇类。黄烷-3-醇29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(catechin)和（–）表儿茶素(epicatechin）。故又称为儿茶素类。儿茶素为中药儿茶的有效成分，具有一定的抗癌活性。OHOOHHOHHOHOHOHOOHHOHOHOHH（+）儿茶素（-）表儿茶素30儿茶31黄烷-3，4-二醇OOHOH34OOHOHOHOHOHOHOH无色飞燕草素32黄烷-3,4-二醇(flavan-3,4-diols)衍生物又称为无色花色素类，如无色矢车菊素、无色飞燕草素(leucodelphinicin)、无色天竺葵素(leucopelargonidin)等。这类化合物常可聚合而具有鞣质的性质。33花色素OOHOHOHOHOHOH+34OOH+飞燕草苷元结构特点：基本母核的C环无羰基，1-位氧原子以盐形式存在。34花色素类又称花青素，是一类以离子形式存在的色原烯的衍生物。广泛存在于植物的花、果、叶、茎等部位，是形成植物蓝、红、紫色的色素。由于花色素多以苷的形式存在，故又称花色苷。其中以3,5-二葡萄糖花色苷在自然界分布最广。植物中存在的花色素有矢车菊素(cyanidin)、飞燕草素(delphinidin)、天竺葵素(pelargonidin)等以及相应的苷。35OHOOHOHR2R1OH+飞燕草素R1=R2=OH矢车菊素R1=OHR2=H天竺葵素R1=R2=HOHOOHOHR2R1OHOH无色飞燕草素R1=R2=OH无色矢车菊素R1=OHR2=H无色天竺葵素R1=R2=H36中药血竭中的血竭素(dracorhodin)也属于2-苯基色原烯衍生物，用盐酸处理可转变为红色的花色素类化合物。OH3COCH3OHCLNaOAcOH3COCH3OH+血竭素烊盐（红色）血竭37橙酮34OOCH25672'3'4'5'6'橙酮结构特点：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，又名噢哢。38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(sulphuretin)就属于此类。代表化合物：硫磺菊素（6，3′，4′-三OH橙酮）39双苯吡酮OOOHOHOHOHglcOO异芒果素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。常存在于龙胆科、藤黄科、百合科植物中。如石苇、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。xanthones40高异黄酮OO基本结构为苯甲基色原酮，与黄酮类比较，C环与B环间多了一个-CH2-，其基本骨架不是6C-3C-6C形式，因此对黄酮的定义有所突破。如中药麦冬中存在的麦冬高异黄酮A。41OOOHOHOO麦冬高异黄酮A麦冬42OOHOOOHHHCH2OHHOCHOHOHOH3黄酮木脂素类（水飞蓟素）43二黄酮苷的结构和分类1.按所连接的糖基分类2.按成苷原子分类：3.按糖基连接位置分类44第二节黄酮类化合物的理化性质一、性状1：形态：多为结晶性固体，少数为无定形粉（苷）2：颜色：多为黄色交叉共轭体系（电子转移、重排，共轭增强，产生颜色的基础）助色团（给系统提供电子，使颜色加深，尤其7，4′-位，辅助作用）45OOOOOO4'7++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）二氢黄酮醇查耳酮（黄～橙黄色）二氢查耳酮花色素类（颜色随pH而改变）黄烷醇类异黄酮（无或微黄色）二氢异黄酮红色（pH7）紫色（pH=8.5）蓝色（pH8.5）46黄酮、黄酮醇分子中，7-位或4’-位引入-OH及-OCH3等助色团后，化合物的颜色加深。但其他位置引入助色团，则对颜色影响较小。47荧光现象：紫外光下，黄酮、黄酮醇及其苷：C-3位无取代基呈绿色荧光C-3位羟基化呈亮黄色或黄绿色荧光。C-3位甲基化或与糖成苷呈暗绿棕色荧光。查尔酮、橙酮为深黄绿色、亮黄荧光。二氢黄酮、二氢黄酮醇、儿茶素为无色。48二、旋光性：旋光性取决于不对称碳原子的有无有无49有无所有黄酮苷（糖）游离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**OHOOOO2*OO（2-位）（2，3-位）（无）50三、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-+++++++（酚羟基)1.游离黄酮游离黄酮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。51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2OOHRHR=OH二氢黄酮醇R=H二氢黄酮52水甲醇乙醇乙酸乙酯氯仿乙醚稀碱水++++---+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2.黄酮苷(亲水性)53四、酸碱性1．酸性酸性来源影响酚羟基（数目、位置）酸性规律：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）。3-OH酸性最弱（处于羰基邻位，形成分子内氢键）酚羟基数目越多，酸性越强。547，4′-OH7或4′-OH一般酚-OH5-OHNaHCO3+---Na2CO3++--NaOH++++应用pH梯度法分离（游离黄酮）55OOH+Cl2.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56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