天然药物化学-第五章-黄酮类化合物

第五章黄酮类化合物Flavonoids学习要点：•掌握黄酮类化合物的基本定义和分类；•掌握黄酮类化合物的理化性质，各种鉴别反应；•掌握黄酮类化合物的结构鉴定方法；•熟悉黄酮类化合物的结构类型，提取分离方法；•了解黄酮类化合物的生物合成途径和生物活性概述1黄酮类化合物的理化性质与显色反应23黄酮类化合物的提取和分离4黄酮类化合物的鉴定与结构测定5本章内容第一节概述黄酮类化合物是一类重要的含氧杂环天然有机化合物，在植物界和中草药中分布广泛。多存在于高等植物及蕨类植物中；苔藓类植物中所含黄酮类化合物较少；藻类、微生物、海洋生物中很少发现黄酮类化合物。多数黄酮类化合物是羟基衍生物，有的带有甲氧基或其它取代基。此类化合物多与糖结合成苷，少部分以游离形式存在。一、基本结构和分类第一节概述1952年以前，黄酮类化合物(flavonoids)主要是指基本母核2-苯基色原酮(2-phenyl-chromone)类化合物。OO5'4'3'2'1'8765432187654321OO6'色原酮2-苯基色原酮现在则是泛指两个苯环（A-环与B-环）通过中央三碳链相互联结而成的一系列化合物。具有C6-C3-C6结构。第一节概述一、基本结构和生物合成黄酮的基本骨架是由三个丙二酰辅酶A和一个桂皮酰辅酶A生物合成而产生的。A环来自于三个丙二酰辅酶A，而B环则来自于桂皮酰辅酶A。C6-C3-C66'O5'4'3'2'1'87654321ABC二、黄酮类化合物结构和分类分类标准：根据中央三碳链的差异C环开环，称查耳酮(chalcone)五元环，橙酮B环连在C3位，称为异黄酮(isoflavone)C2，C3饱和，加“二氢”，二氢黄酮(flavanone)C3-位有无-OH，有，黄酮醇(flavonol)无，黄酮(flavonol)ABCC=O还原，称为黄烷类黄烷-3-醇R=H黄烷-3,4-二醇R=OH其他类型：花色素类、酮类、双黄酮类、高异黄酮类ABC二、黄酮类化合物的结构和分类木犀草素，抗菌作用黄芩苷，清热解毒槲皮素：R=H芦丁：R=芸香糖最常见的黄酮醇类化合物黄酮类flavones黄酮醇类flavonols黄酮黄酮醇二、黄酮类化合物的结构和分类二氢黄酮类flavanones二氢黄酮醇类flavanonols橙皮苷Vp样作用甘草素对溃疡有抑制作用水飞蓟素保肝作用二氢黄酮二氢黄酮醇二、黄酮类化合物的结构和分类异黄酮类isoflavones二氢异黄酮类isoflavanones大豆异黄酮鱼藤酮毒鱼农业杀虫剂异黄酮二氢异黄酮大豆异黄酮流行病学资料表明，长期食用大豆的东南亚人群中，癌症、动脉粥样硬化等心血管病症的发病率明显低于西方。在日本，乳腺癌的发病率是美国的1/4；妇女更年期综合症的发病率只有美国的1/3；这个现象已引起科学家的注意。大豆中含有一种结构与雌激素相似的物质叫异黄酮，它是大豆中的一种非营养份，具有生理活性，能产生类似雌激素的效应，而被称之为“植物雌激素”。对身体雌激素的双向调节作用。当人体内雌激素水平低时，大豆异黄酮占据雌激素受体，发挥弱雌激素效应，表现出提高雌激素水平的作用。当人体内雌激素水平高时，大豆异黄酮以“竞争”方式占据受体位置，同样发挥弱雌激素效应，但由于它的活性仅为体内雌激素的2%，因而从总体上表现出降低体内雌激素水平的作用，这就是著名的大豆异黄酮对雌激素的双向调节作用机制。对身体雌激素的双向调节作用抗癌作用降低胆固醇，预防动脉硬化改善骨质疏松预防冠心病•美国的食品药物管理局（FDA）把大豆列为能够“真正降低心脏病危险的食品”之一大豆异黄酮二、黄酮类化合物的结构和分类查耳酮类chalcones橙酮类aurones较少见黄花波斯菊花：硫黄菊素查耳酮橙酮红花的颜色变化二、黄酮类化合物的结构和分类花色素类anthocyanidins黄烷醇类矢车菊素：R1=OH,R2=H飞燕草素：R1=R2=OH天竺葵素：R1=R2=H锦葵花素：R1=R2=OCH3黄烷-3-醇R=H黄烷-3,4-二醇R=OH儿茶素：抗癌活性麻黄宁A/B：抗癌活性花色素黄烷醇黄烷-3-醇R=H黄烷-3,4-二醇R=OH二、黄酮类化合物的结构和分类苯骈色原酮类xanthones苯色原酮类异芒果苷：止咳祛痰芒果叶和知母叶呋喃色原酮类凯林khellin红镰枚素：R1=CH3,R2=H去甲红镰枚素：R1=R2=H红镰枚素-6-β-龙胆双糖苷：R1=CH3,R2=龙胆双糖基其他黄酮类黄酮苷元取代基：OH，OMe，Me，异戊烯基等黄酮苷O-苷和C-苷存在形式二、黄酮类化合物的结构和分类取代基：-OH,-OMe,-Me,以及各种糖等取代位置规律取代基A环B环-OH,-OMe5,7位3’,4’位-Me,6,8位3’位二、黄酮类化合物的结构和分类天然黄酮类化合物多以苷类形式存在。由于糖的种类、数量、联接位置及联接方式不同，组成各种各样的黄酮苷。组成苷类的糖有：单糖：D-glc、D-gal、D-xyl、L-rha、L-ara、D-glucuronicacid双糖：槐糖（glcβ1-2glc),芸香糖（rhaα1-6glc)等。三糖：龙胆三糖（glcβ1-6glcβ1–2fru)槐三糖（glcβ1-2glcβ1-2glc)黄酮苷二、黄酮类化合物的结构和分类氧苷碳苷黄酮异黄酮二、黄酮类化合物的结构和分类黄芩苷大豆苷牡荆素葛根素黄酮苷三、黄酮类化合物的生理活性（一）对心血管系统的作用1、降低血管脆性及异常的通透性芦丁、橙皮苷2、扩冠作用如：槲皮素、葛根素3、降低血脂及胆固醇的作用（二）有抗肝脏毒活性如：水飞蓟素、儿茶素（三）抗炎作用如：芦丁、羟乙基芦丁、橙皮苷-甲基查尔酮（四）雌激素样作用如：染料木素、大豆素等三、黄酮类化合物的生理活性（五）抗菌作用如：木犀草素、黄芩素、黄芩苷（六）抗病毒作用如：槲皮素、山柰酚等（七）泻下作用如：营实苷A（八）解痉作用如：异甘草素、大豆素等（九）其它作用止咳、祛痰、平喘等作用银杏黄酮蜂胶中已发现的黄酮类化合物有70多种，比较重要的有20多种，其中重要的含量比较高的目前认为有8种：芸香苷（也称芦丁，含量0.6%～1.0%）、槲黄素（也称槲皮素，含量0.5%～1.8%）、高良姜素（含量1.1%～1.9%）、杨梅素（也称杨梅酮，含量0.5%～1.3%）、柯因（含量3.4%～4.4%）、松属素（也称乔松素，含量1.7%～2.8%）、山奈酚（也称茨菲醇，含量0.12%～0.2%）、芹菜素（含量0.04%～0.1%）。蜂胶黄酮蜂胶黄酮类化合物有多种医疗保健作用，主要有：抗氧化、抗癌作用、抗菌作用、抗病毒作用、降血脂作用、降血糖作用、免疫调节等作用，还有改善微循环、消炎、解痉、抗过敏、抗辐射等作用。蜂胶黄酮概述1黄酮类化合物的理化性质与显色反应23黄酮类化合物的提取和分离4黄酮类化合物的鉴定与结构测定5本章内容第二节黄酮类化合物的理化性质及显色反应一、性状黄酮类化合物多为晶状固体，少数（如黄酮苷类）为无定形粉末。苷元中，二氢黄酮、二氢黄酮醇、黄烷及黄烷醇具有手性碳，具旋光性，其余黄酮类无旋光性。苷类结构中含糖的部分结构，故均有旋光性，且多为左旋。OOOOOHOOHOH第二节黄酮类化合物的理化性质及显色反应二氢黄酮醇类(flavanonols)二氢黄酮类(flavanones)黄烷-3,4-二醇类(flavan-3,4-diols)黄烷-3-醇类(flavan-3-ols)OOH第二节黄酮类化合物的理化性质及显色反应黄酮类化合物是否有颜色与①分子中是否存在交叉共轭体系②助色团（-OH、-OCH3等）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第二节黄酮类化合物的理化性质及显色反应黄酮、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。花色素及其苷元的颜色随pH的不同而改变：呈现红（pH7），紫（pH8.5）、蓝（pH8.5）第二节黄酮类化合物的理化性质及显色反应二、溶解度游离苷元难溶或不溶于水，易溶于MeOH,EtOH,EtOAc,Et2O等有机溶剂及稀碱液。黄酮、黄酮醇及查耳酮是平面性分子，分子堆砌紧密，分子间引力较大，更难溶于水。二氢黄酮、二氢黄酮醇是非平面性分子，分子排列不紧密，分子间引力降低，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第二节黄酮类化合物的理化性质及显色反应二、溶解度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。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。糖链越长，则水溶性越大。三、酸碱性（1）酸性•多具有酚羟基，故显酸性，酚羟基数目不同及位置不同，酸性强弱也不同。•7,4’-OH7-或4’-OH一般酚OH5-OH3-OH第二节黄酮类化合物的理化性质及显色反应（2）碱性•γ吡喃环上的1-氧原子，因有未共用的电子对，故表现微弱的碱性。可与强酸成不稳定的烊盐。第二节黄酮类化合物的理化性质及显色反应•黄酮类化合物溶于浓硫酸中生成的烊盐常表性特殊的颜色，可用于鉴别。四、显色反应第二节黄酮类化合物的理化性质及显色反应颜色反应多与分子中的酚羟基及γ-吡喃酮环有关。（一）还原试验1.盐酸-镁粉（或锌粉）反应为鉴定黄酮类化合物最常用的颜色反应。黄酮、黄酮醇、二氢黄酮及二氢黄酮醇类化合物显橙红~紫红色，少数显紫~蓝色。B环有-OH或-OCH3取代颜色加深。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，故须先做一对照。四、显色反应第二节黄酮类化合物的理化性质及显色反应2.四氢硼钠（钾）反应NaBH4选择性还原二氢黄酮类化合物。与二氢黄酮类化合物产生红~紫色。与其他黄酮化合物不显色，可用于区别。（一）还原试验另外，二氢黄酮还可与磷钼酸试剂反应呈现棕褐色，也可作为二氢黄酮类化合物的特征鉴别反应。四、显色反应第二节黄酮类化合物的理化性质及显色反应(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。第二节黄酮类化合物的理化性质及显色反应四、显色反应(二)金属盐类试剂的络合反应1.铝盐常用1%AlCl3或Al(NO2)3试剂，生成络合物为黄色(max=415nm)，并有荧光，可用于定性及定量分析。OOOHOHOHOH第二节黄酮类化合物的理化性质及显色反应四、显色反应(二)金属盐类试剂的络合反应2.铅盐常用1%PbAc2或碱式醋酸铅水液。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-酮或5-OH,4-酮结构的化合物。(鲜黄→橙↓)碱式醋酸铅可沉淀具有一般酚类化合物。可用于鉴定，也可用于提取及分离工作。第二节黄酮类化合物的理化性质及显色反应四、显色反应3.锆盐多用2%氯氧化锆甲醇溶液。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=OOOOZrHOOHOHOHOClH2O第二节黄酮类化合物的理化性质及显色反应四、显色反应5.氯化锶（SrCl2）•常用醋酸镁钾溶液为显色剂，二氢黄酮(醇)类可显天蓝色荧光，黄酮(醇)及异黄酮类等则显黄~橙黄~褐色。4.镁盐•在氨性甲醇溶液中，可与分子中具有邻二酚羟基结构的黄酮类化合物生成绿色~棕色乃至黑色沉淀。OSrO+H2OOHOHSr++2HO-第二节黄酮类化合物的理化性质及显色反应四、显色反应6.三氯化铁(FeCl3)反应检查酚羟基。多数黄酮类化合物具有酚羟基，可产生阳性反