第九章 黄酮类化合物

.,黄酮类化合物（Flavonoids）,南京医科大学药学院范君婷E-mail:juntingfan,.,本章内容,第一节概述第二节结构类型第三节理化性质与颜色反应第四节提取与分离第五节黄酮类化合物波谱解析第六节生物活性,.,蜂胶蜜蜂从植物芽孢或树干上采集的树脂（树胶），混入其上腭腺、蜡腺的分泌物加工而成的一种具有芳香气味的胶状固体物，用以堵塞蜂巢缝隙。一个56万只的蜂群一年只能生产蜂胶70-110克，被誉为“紫色黄金”。是自然界存在的一类具有多方面生理和药理作用的物质。蜂胶中含的黄酮类化合物其品种和数量都非常丰富，有关科研人员从各种不同的蜂胶中，分离和鉴定的黄酮类化合物就有桷皮素等70余种。蜂胶作为保健食品主要有免疫调节的功效。还有辅助抗氧化、调节血脂、血压、血糖、辅助保护胃粘膜等保健功能。,.,第一节概述,色原酮,2-苯基色原酮(2-phenylchromone),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。,.,C6-C3-C6,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。,A,B,C,.,黄酮类化合物的生物合成途径,经乙酸-丙二酸途径和莽草酸途径（复合）基本骨架是由三个丙二酸单酰辅酶A和一个桂皮酰辅酶A生物合成而产生的。3丙二酰辅酶A1桂皮酰辅酶A,.,A环来自三个丙二酰辅酶A,B环来自桂皮酰辅酶A,.,本章内容,第一节概述第二节结构类型第三节理化性质与颜色反应第四节提取与分离第五节黄酮类化合物波谱解析第六节生物活性,.,三碳链氧化程度B环（苯基）连接位置（2-位或3-位）以及三碳链是否构成环状,B,A,C,黄酮类化合物的苷元的结构类型根据:,分为下列类型：,.,第二节结构类型,黄酮类黄酮醇类二氢黄酮类二氢黄酮醇类,.,结构类型,异黄酮类二氢异黄酮类查耳酮类花色素类,.,结构类型,黄烷-3-醇类黄烷-3,4-二醇类二氢查耳酮类橙酮类,.,结构类型,高异黄酮类苯骈色原酮类（口山酮类）,.,木犀草素，存在于忍冬藤、菊花、浮萍中，具有抗菌作用。,1.黄酮类（flavones）,.,抗菌成分主要有:,黄芩为清热解毒类中药，,黄芩苷(baicalin),次黄芩素(wogonin)等,.,.,槐米中含有:,2.黄酮醇类（flavonols）,芦丁,槲皮素,槐米为豆科植物槐树的花蕾。在二千年前我国即作药用，神农本草经将愧实列为上品。其中，芦丁是有效成分，可用于治疗毛细血管脆性引起的出血症，并用于高血压的辅助治疗剂。,.,槲皮素(quercetin)具有抗炎、止咳祛痰等作用。槲皮素片用于治疗支气管炎。此外还有降低血压、增强毛细血管抵抗力、减少毛细血管脆性、降血脂、扩张冠状动脉、增加冠脉血流量等作用。芦丁(rutin)是槲皮素的3O芸香糖苷。用于治疗毛细管脆弱引起的出血病，并用作高血压的辅助治疗剂。,.,3.二氢黄酮类(flavanones),柚皮苷,.,.,4二氢黄酮醇类(flavanonols),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。,.,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。,5异黄酮类(isoflavones),.,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。,大豆素,.,大豆素(daidzein)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。,.,葛根素,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。,.,6二氢异黄酮类,豆科植物紫檀,.,7查尔酮类（chalcones）,结构特点为二氢黄酮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。,.,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。,.,菊科植物红花,红花所含的色素-红花苷,是第一个发现的查耳酮类植物成分。,.,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。,红花的颜色变化,.,8.二氢查耳酮类,二氢查耳酮在植物界分布极少，如蔷薇科梨属植物根皮和苹果种仁中含有的梨根苷。,梨根苷,.,9花色素类(anthocyanidins),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，经水解可生成苷元花色素及糖。,.,10黄烷-3-醇(flavan-3-ols)及黄烷-3，4-二醇(flavan-3,4-diols)类,主要存在于含鞣质的木本植物中。如儿茶素为中药儿茶中的主要成分，有四个光学异构体，但在植物中主要有异构体两个，儿茶素和表儿茶素。,黄烷-3-醇类,.,这类化合物在植物界中分布很广，在含鞣质的木本植物和蕨类植物中更为多见，如：无色矢车菊素。,无色矢车菊素,黄烷-3，4-二醇类,.,较少见，黄花波斯菊花中含有硫磺菊素(sulphuretin),11.橙酮类化合物,结构特点为C环为含氧五元环。母核碳原子的编号也与其他黄酮类不同。,.,12苯骈色原酮类(xanthanes),又称为双苯吡酮类或口山酮类，母核由苯环和色原酮的2，3位骈合而成，是一种特殊类型的黄酮类化合物。,.,常分布在龙胆科、藤黄科、百合科植物当中，如：存在于石苇、芒果叶和知母叶中具有止咳去痰作用的异芒果素。,异芒果素,.,13.高异黄酮类（Homoisoflavones）,高异黄酮类,基本母核为3-苄基色原酮,.,14.其他黄酮类包括双黄酮类，黄酮木脂体类，生物碱型黄酮等。,银杏素,.,榕碱,水飞蓟素,.,天然黄酮类化合物多和糖形成苷而存在，并且由于糖的种类、数量、连接位置及连接方式不同，组成了各种各样的黄酮苷类。,结构类型黄酮苷类,组成黄酮苷的糖类主要有单糖、双糖类、三糖类和酰化糖类。,.,单糖类：D-葡萄糖、D-半乳糖、D-木糖、L-鼠李糖、L-阿拉伯糖及D-葡萄糖醛酸等。,双糖类：槐糖、龙胆二糖、芸香糖、新橙皮糖、刺槐二糖等。,三糖类：龙胆三糖(glc16glc12fru)、槐三糖(glc12glc12glc)等。,酰化糖类：2-乙酰葡萄糖、咖啡酰基葡萄糖(caffeoylglucose)等。,.,黄酮苷：常见单糖,.,黄酮苷：常见双糖,.,1.母核命名类型为母核，前面加上取代基的位置，名称,5，7，3，4-四羟基黄酮5,7,3,4-tetrahydroxyflavone,结构类型黄酮类化合物命名,.,2.苷命名（苷元+糖）,7，4-二羟基黄酮-7-O-D-葡萄糖苷7,4-dihydroxy-flavone-7-O-D-glucoside,.,7,4-二羟基黄酮-7-芸香糖苷7,4-dihydroxyflavone-7-O-L-rhamnosyl(16)-D-glucoside,.,本章内容,第一节概述第二节结构类型第三节理化性质与颜色反应第四节提取与分离第五节黄酮类化合物波谱解析第六节生物活性,.,理化性质与颜色反应,（一）性状（二）旋光性（三）溶解性（四）酸碱性（五）显色反应,.,理化性质与颜色反应性状,形态：黄酮类化合物多为晶性固体，少数为无定形粉末。颜色：与分子中是否存在交叉共轭体系助色团的类型数目取代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。,.,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（pH8.5）,.,理化性质与颜色反应旋光性,游离苷元中，除二氢黄酮、二氢黄酮醇、黄烷、黄烷醇、双黄酮有旋光外，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。,二氢黄酮,.,黄酮苷元难溶或不溶于H2O易溶MeOH、EtOH等溶剂，易溶稀碱液黄酮、黄酮醇、查耳酮难溶于水（属平面型分子）二氢黄酮及醇对水有一定溶解度（属非平面分子）花色素亲水性较强，水溶度较大（离子）黄酮苷易溶于水、MeOH、EtOH等溶剂（苷元引入OH多，则水中溶解度大）,理化性质与颜色反应溶解性,.,理化性质与颜色反应酸碱性,酸性：分子中多Ar-OH显酸性（可溶于碱性水溶液、吡啶等溶剂中）由于Ar-OH数目、位置不同，酸性强弱也不同以黄酮为例：7,4-二-OH7或4-OH一般酚-OH5-OH（溶NaHCO3）（溶Na2CO3）（溶不同浓度NaOH）（可用于提取、分离及鉴定工作）,.,碱性：-吡喃酮环上1-位氧原子，因有未共用电子对显微弱的碱性可与强无机酸（H2SO4、HCl）等生成烊盐，但极不稳定，加水即可分解。,.,还原反应与金属盐类试剂的络合反应硼酸显色反应碱性试剂显色反应,理化性质与颜色反应显色反应,.,1.还原反应,(1)盐酸镁粉反应（HCl-Mg）黄酮、黄酮醇及二氢黄酮、二氢黄酮醇类,理化性质与颜色反应显色反应,.,（2）四氢硼钠反应（NaBH4）,.,常可与金属类试剂反应，生成有色络合物。（1）铝盐（2）铅盐（3）锆盐（4）镁盐（5）氯化锶（6）三氯化铁反应,黄酮类化合物分子结构中多具有下列结构：,2.金属盐类试剂的络合反应,理化性质与颜色反应显色反应,.,（1）铝盐可用于定性及定量分析,（2）铅盐,.,（3）锆盐（ZrOCl2）,.,稳定,.,（4）镁盐,.,（5）氯化锶（SrCl2）,（6）三氯化铁反应,.,3.硼酸显色反应,理化性质与颜色反应显色反应,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。,具有下列结构（5-羟基黄酮，2-羟基查耳酮）,.,黄酮类化合物与碱（NaOH）反应显黄色或黄色加深，UV下显荧光或荧光增强。用NH4OH处理后的变色在空气中褪去。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。,4.碱性试剂显色反应,理化性质与颜色反应显色反应,.,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。,.,盐酸-镁粉反应：黄酮、黄酮醇、二氢黄酮、二氢黄酮醇阳性四氢硼钠反应：二氢黄酮阳性AlCl3反应：判断分子中是否有3-OH,5-OH和邻二酚羟基醋酸镁反应：二氢黄酮可产生天蓝色荧光ZrOCl2+柠檬酸：判断3-OH或5-OH硼酸显色反应：5-OH黄酮或2-OH查耳酮碱性试剂显色反应：黄酮醇类化合物,理化性质与颜色反应显色反应,.,本章内容,第一节概述第二节结构类型第三节理化性质与颜色反应第四节提取与分离第五节黄酮类化合物波谱解析第六节生物活性,.,提取分离提取,提取1.溶剂萃取法,.,.,2.碱提取酸沉淀法,提取分离提取,适用于含酚羟基的化合物，如槐米中芦丁的提取。注意事项：酸碱度不宜过大邻二酚羟基的保护：碱性条件下，邻二酚羟基易被氧化，加硼砂保护石灰乳的加入可除去果胶、粘液等水溶性酸性杂质,.,.,3.离子交换树脂法,注意：应用此法主要目的是除杂质。,提取分离提取,注意：应用此法主要目的是除杂质。,.,分离1.柱色谱法（硅胶、氧化铝、纤维粉、聚酰胺、葡聚糖凝胶）2.pH梯度萃取法3.铅盐沉淀法,提取分离分离,.,硅胶柱色谱出柱先后顺序：若母核结构相同，而-OH取代数目不同，则-OH多的后出柱易形成分子内氢键的-OH，其极性变小先出柱如：邻二-OH间二-OH（Rf值）一般出柱顺序：苷元单糖苷双糖苷多糖苷,提取分离分离,.,氧化铝柱色谱通常情况下，要求在分子的结构中无酸性基团，或Ar-OH被甲基化。纤维粉柱色谱其分离原理同纸层色谱。,提取分离分离,.,聚酰胺吸附物质的原理如下图：,聚酰胺柱色谱,提取分离分离,.,聚酰胺对化合物吸附力的影响因素：形成氢键的基团越多，则吸附力越强；（Ar-OH、-COOH、醌基、硝基等）易形成分子内氢键，则吸附力减弱；（邻二-OH、3-OH4-酮基、5-OH4-酮基等）芳香核、共轭双键多者吸附力大。,提取分离分离,.,聚酰胺柱色谱在分离黄酮类化合物时有下述规律：,提取分离分离,.,不同类型黄酮化合物的出柱先后顺序：异黄酮二氢黄酮醇黄酮黄酮醇,提取分离分离,.,苷元相同，出柱一般先后顺序（甲醇/水）：叁糖苷双糖苷单糖苷苷元查耳酮往往比相应的黄酮类化合物难于洗脱。,提取分离分离,.,在聚酰胺柱上，常用的洗脱溶剂如下：水甲醇丙酮氢氧化钠/H2O甲酰胺二甲基甲酰胺尿素/H2O,（洗脱能力：弱强）,提取分离分离,.,.,作用机理：分离游离黄酮时吸附作用（取决于游离Ar-OH的数目，Ar-OH少则先出柱）分离黄酮苷时分子筛起主导作用（分子量大的先出柱）,（5）葡聚糖凝胶柱色谱,提取分离分离,.,常用洗脱溶剂：碱性水溶液（0.1mol/LNH4OH）（含盐水溶液0.5mol/LNaCl等）醇及含水醇其它溶剂含水丙酮、甲醇-氯仿等。,提取分离分离,.,（二）分离1.柱色谱法（硅胶、氧化铝、纤维粉、聚酰胺、葡聚糖凝胶）2.pH梯度萃取法3.铅盐沉淀法,提取分离分离,.,适用于酸性强弱不同的黄酮苷元的分离。,提取分离分离,.,（二）分离1.柱色谱法（硅胶、氧化铝、纤维粉、聚酰胺、葡聚糖凝胶）2.pH梯度萃取法3.铅盐沉淀法,提取分离分离,.,根据分子中某些特定官能团进行分离。,提取分离分离,.,从柠檬果皮中分离降血压有效成分,.,从柠檬果皮中分离降血压有效成分,.,从柠檬果皮中分离降血压有效成分,.,本章内容,第一节概述第二节结构类型第三节理化性质与颜色反应第四节提取与分离第五节黄酮类化合物波谱解析第六节生物活性,.,黄酮类化合物的检识,目前主要采用的方法有：与标准品或与文献对照PC或TLC得到的Rf或hRf值（Rf100）分析对比样品,在甲醇溶液中，加入酸、碱或金属盐类试剂后得到的UV光谱1H-NMR13C-NMRMS,.,一、层析在黄酮类鉴定中的作用,1.纸层析(PC)苷类成分可采用双向展开，第一相展开采用醇性溶剂，如BAW系统（正丁醇：醋酸：水4：1：5上层）；第二相展开用水性溶剂，如氯仿：醋酸：水（3：6：1）苷元则多采用醇性溶剂。花色苷及其苷元，可用含盐酸或醋酸的溶剂。,.,2.薄层层析(TLC),）硅胶薄层用于弱极性黄酮较好。常用甲苯：甲酸甲酯：甲酸（5：4：1）；苯：甲醇（95：5）或苯：甲醇：冰醋酸（35：5：5）等。）聚酰胺层析适用范围广，可分离含游离酚羟基或其苷类。常用展开系统：乙醇：水（3：2）；丙酮：水（1：1）等。显色剂：紫外光；2%三氯化铝甲醇液；1%FeCl3/1%K3Fe(CN)6(1:1)混合液。,.,黄酮类化合物波谱解析,在黄酮类化合物结构分析中的应用主要有：（一）紫外光谱（UV）（二）核磁共振1H-NMR（三）核磁共振13C-NMR（四）质谱（MS）,.,多数黄酮类化合物在紫外（UV）谱中主要由两个吸收带组成。,苯甲酰基系统桂皮酰基系统(benzoyl)(cinnamoyl)BandIIBandI220280nm300400nm,波谱解析紫外光谱,.,黄酮类化合物结构中的交叉共轭体系,苯甲酰基系统桂皮酰基系统(benzoyl)(cinnamoyl)BandIIBandI220280nm300400nm,波谱解析紫外光谱,.,黄酮类化合物在MeOH溶液中的紫外（UV）光谱特征黄酮及黄酮醇类查耳酮及橙酮类异黄酮、二氢黄酮及二氢黄酮醇类,波谱解析紫外光谱,.,黄酮及黄酮醇类,波谱解析紫外光谱,.,黄酮类在MeOH中B环氧代对BandI的影响,波谱解析紫外光谱,.,黄酮类在MeOH中A环氧代对BandII的影响,波谱解析紫外光谱,.,BandI,利用在MeOH中的UV区别黄酮和黄酮醇类,波谱解析紫外光谱,.,黄酮类化合物在MeOH溶液中的紫外（UV）光谱特征黄酮及黄酮醇类查耳酮及橙酮类异黄酮、二氢黄酮及二氢黄酮醇类,波谱解析紫外光谱,.,查耳酮及橙酮类波谱特征：带I强主峰带II弱次强峰,2,3,4-三羟基查耳酮,波谱解析紫外光谱,3,4-二羟基橙酮,.,查耳酮类BandII230270nm主峰BandI340390nm有时分裂为Ia（340390）Ib（300320）环上引入氧取代基（同黄酮及黄酮醇类）使带I红移（2-OH影响最大）2-OH甲基化或苷化使带I紫移1520nm,波谱解析紫外光谱,.,橙酮类常出现34个吸收峰主峰（BandI）370430nm,天然来源的橙酮388413nm,波谱解析紫外光谱,.,黄酮类化合物在MeOH溶液中的紫外（UV）光谱特征黄酮及黄酮醇类查耳酮及橙酮类异黄酮、二氢黄酮及二氢黄酮醇类,波谱解析紫外光谱,.,异黄酮、二氢黄酮及二氢黄酮醇,7