第6章黄酮类化合物

第六章黄酮类化合物Contents结构类型1理化性质2提取与分离3鉴定4结构测定5基本要求掌握黄酮类化合物的概念、化学性质。熟悉黄酮类化合物的结构类型、分类依据、一般性质以及槐米中黄酮类化合物的性质。了解黄酮类化合物的分布特征、存在形式、生物活性。导学情景情景描述

第二次世界大战以日本被投下原子弹而结束，在原子弹爆炸的幸存者中，不少人因为受到原子辐射，相继发生怪病并陆续死亡。但后来研究发现有三类幸存者存活率高，放射病低，他们分别是茶农、茶商、饮茶成癖者。这三类人都和茶叶打交道，可见茶叶是很好的东西，具有抗辐射的功效。经研究发现，茶叶里的茶多酚是功臣，被誉为“辐射克星”，而茶多酚属于黄酮类化合物。学前导语黄酮类化合物在自然界分布非常广泛，在我们的日常生活中，也随处可见，如粮食、蔬菜、水果、茶叶、葡萄酒等，具有很广泛的生物活性，受到国内外的普遍重视。一、定义：

黄酮类化合物是泛指两个苯环通过三碳相互连接而成的一系列化合物。第一节结构类型二、分布：

主要存在于双子叶植物中，如芸香科、银杏科、豆科、菊科、伞形科等含黄酮化合物的常见中药：金银花、芫花、红花、黄芩、枳实、甘草、黄芪、佛手、葛根、槐花、菊花、苦荞等。二、生物活性：

心血管作用消化系统作用呼吸系统作用抗菌消炎作用抗肿瘤作用抗肿瘤作用：黄芩苷：抑制肝癌细胞转移甘草查耳酮：抑制乳腺癌细胞和白血病细胞芹菜素：抑制前列腺癌细胞绿茶、洋葱中的黄酮：预防胃癌、肺癌对心血管系统的作用：槐米中的芦丁、陈皮中的陈皮苷：降低血管的脆性，防治高血压及动脉粥样硬化银杏的银杏黄酮、葛根中的葛根素：明显扩张冠状动脉而降压对内分泌系统的作用：大豆、葛根中的大豆素（异黄酮）：雌激素样作用对免疫系统的作用：芦丁：抑制流感病毒、脊髓灰质炎病毒黄芪总黄酮：对疱疹病毒作用好，同时对金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌、铜绿假单胞菌有抑制作用其他作用：保护肝脏、抗氧化、抗衰老；抗抑郁、抗辐射；泻下、解痉作用。知识链接“紫色黄金”----蜂胶

蜂胶是蜜蜂从植物的新生枝芽或树皮上采集的树胶，混以自身分泌物加工而成的芳香胶状体。4万-5万只蜂蜜一年仅能采到40-60g的蜂胶，被誉为“紫色黄金”。蜂胶皇是蜂胶中的极品，每千克中总黄酮含量高达9300mg以上，且与其他成分呈黄金配比，有协同作用。科学家们给予蜂胶皇许多美称：血管清道夫、血糖守护神、抗癌勇士、天然免疫增强剂。（一）黄酮与黄酮醇：1、代表化合物：木犀草素、槲皮素2、天然药物—黄芩、芫花、菊花、金银花、槐米等（二）二氢黄酮与二氢黄酮醇：1、代表化合物：甘草苷、水飞蓟素2、天然药物—甘草、橙皮、杜鹃、水飞蓟三、结构类型（根据母核中三碳链的氧化程度、B环连接的位置、三碳链是否成环等特点）水飞蓟素（三）查耳酮：1、代表化合物：红花苷2、天然药物—苦参、红花等（四）异黄酮和二氢黄酮：1、代表化合物：大豆素2、天然药物—葛根等（五）花色素和双黄酮：1、代表化合物：矢车菊素、银杏素2、天然药物—银杏等C3-位：有OH

黄酮醇

(Flavonol)

无OH

黄酮(Flavone)C2－3饱和：二氢黄酮（醇）(Flavanone)C3与B环相连：异黄酮（Isoflavone）C环开环：查耳酮（Chalcone）C环还原：黄烷类其它类型：花色素类、橙酮类、奥弄类、高异黄酮、山酮类

例槲皮素

柚皮素

(+)儿茶素

大豆素

多以苷的形式存在：O-苷和C-苷苷中常见糖的种类：

单糖：D-葡萄糖，D-半乳糖，D-木糖，L-鼠李糖，L-阿拉伯糖，D-葡萄糖醛酸

双糖：槐糖，龙胆二糖，芸香糖（Rha1—

6Glc），新橙皮糖（Rha1—2Glc）等

三糖：龙胆三糖，槐三糖

酰化糖：2-乙酰葡萄糖，咖啡酰基葡萄糖四、存在形式知识链接红花的颜色变化

2‘-OH查耳酮、二氢黄酮互为异构体，在一定条件下能相互转化，两者的转变常伴随着颜色的变化。例如红花在不同的开花期花冠颜色不同，开花初期花冠呈淡黄色，开花中期呈深黄色，原因就是红花中的新红花苷（二氢黄酮）与红花苷（查耳酮）相互转化。一、性状形态：多为结晶，少数为无定形粉末。颜色：结构存在交叉共轭体系，因此化合物多有颜色。

黄酮（醇）及其苷：呈黄色-灰黄色（与共轭体系连续性有关）

查耳酮：黄-橙色

二氢黄酮（醇）：无色（共轭体系中断）

异黄酮：微黄色

花色素可随着pH值的变化颜色有所不同：红色（pH<7），紫色(pH8.5)，蓝色(pH>8.5)第二节理化性质

旋光性：黄酮苷：因结构中的糖分子具有光学活性，固有旋光性，且多为左旋。游离苷元：大多无旋光性，二氢黄酮、二氢黄酮醇、黄烷醇除外。二、溶解性：1、游离黄酮类—难溶或不溶于水，易溶于亲水性和亲脂性有机溶剂二氢黄酮类因分子排列松散而比黄酮类亲水性大花色素因以离子形式存在具有盐的通性则亲水性强2、黄酮苷类—易溶于热水和亲水性有机溶剂，难溶或不溶于亲脂性有机溶剂。三、酸碱性：（一）酸性—分子中多含酚OH而显酸性酸性强弱与分子中酚OH数目和位置有关（7，4’-二OH＞7或4-OH＞一般-OH＞5-OH）（可用于提取、分离及鉴定工作）7534'3'C﹥A﹥D﹥B来源：1-位氧原子的未共用电子对，显微弱的碱性，可与强酸生成盐而溶于酸水中。（二）碱性：H+四、颜色反应

HCl-Mg反应

HCl-Zn反应

四氢硼钠（NaBH4)（一）还原反应最常用应用：可用于各类化合物的鉴别为（+）的反应，颜色多为橙红-紫红可用于区别专属反应（二）络合反应黄酮类化合物分子结构中多具有下列结构：可与金属盐类试剂产生络合反应（1）锆盐（4）镁盐（2）铝盐（5）三氯化铁反应（3）铅盐C3-OH邻苯二酚结构C5-OH1、锆盐样品乙醇液加2%氧氯化锆甲醇溶液，可使C3-OH或C5-OH黄酮产生鲜黄色配合物；

C3-OH黄酮与锆的配合物对酸稳定

C5-OH黄酮与锆的配合物对酸不稳定因此可借此区别之。C5-OHC3-OH2、铝盐3、铅盐黄红（含邻二酚羟基）4、镁盐二氢黄酮(醇),显天蓝色荧光,有5-OH更明显黄酮(醇)、异黄酮，显黄~橙、黄~褐色5、氯化锶6、三氯化铁反应：在黄酮类化合物中，含有氢键缔合的酚羟基（3-OH，5-OH，邻二酚羟基）时，可显红、绿等较明显色颜色。

HCl-Mg反应HCl-Zn反应NaBH4反应锆-枸橼酸反应（+）（+）（-）黄色，加枸橼酸,褪色练习：下面的一个化合物可能发生的反应芦丁（rutin）课堂互动1、如何证明天然药物中含有黄酮类成分？2、区别黄酮（醇）与二氢黄酮（醇）可用什么方法？1、HCl-Mg（Zn）反应2、NaBH4反应1、黄酮类化合物的基本骨架是（）A.Ｃ6－Ｃ6－Ｃ6

B.Ｃ3－Ｃ6－Ｃ3

C.Ｃ6－Ｃ3－Ｃ6D.Ｃ6－Ｃ3－Ｃ32、黄酮类化合物呈色的最主要原因是（）Ａ.具有酚羟基B.具有交叉共轭体系C.具有苯环D.具有羰基3、银杏叶中含有的特征成分类型是（)A.黄酮B.二氢黄酮醇C.异黄酮D.查耳酮E.双黄酮4、下列黄酮中酸性最强的是（）A.3-OH黄酮B.3‘,4’-二OH黄酮C.5，7-二OH黄酮D.7,4＇-二OH黄酮学以致用单项选择题CBED5、黄酮苷和黄酮苷元一般均能溶解的溶剂是（）

A.乙醚B.酸水 C.乙醇D.水6、二氢黄酮的颜色通常为（）A、无色B.黄色C.橙黄色

D.红色E.蓝色7、pH﹤7时花色素的颜色通常为（）A、无色B.黄色C.橙黄色

D.红色E.蓝色学以致用单项选择题CAD1、黄酮苷元结构的主要依据是（）A.三碳链的氧化程度B.来自何种植物C.B环的链接位置D.是否链接糖链E.三碳链是否成环2、具有旋光性的黄酮苷元有A、黄酮B.二氢黄酮醇C.查耳酮D.黄烷醇E.二氢黄酮学以致用多项选择题ACEBDEContents结构类型1理化性质2提取与分离3鉴定4结构测定5基本要求掌握黄酮类化合物的检识方法、提取方法与操作技术。熟悉槐米中黄酮类化合物的提取、分离方法及黄酮类化合物结构鉴定方法和谱学特征。

一、提取

根据化合物的性质，可采取以下提取方法

化合物：极性——溶剂萃取

酸性——碱提酸沉

解离性—离子交换碳粉吸附法第三节提取与分离原理：酚羟基与碱水成盐，加酸后析出。碱：常用饱和石灰水Ca(OH)2、稀氢氧化钠溶液或5%碳酸钠。（一）碱提酸沉法（含酚羟基的黄酮苷及苷元）优点：可使含酚羟基化合物成盐溶解，另一方面可使含COOH的果胶、粘液质、蛋白质等杂质形成沉淀而除去（纯化）（用石灰水溶液提取）。注意：碱性不宜过强，以免破坏黄酮母核；酸化时，酸性不宜过强，pH3~4即可，以免形成盐而溶解；被提取物若含有邻二酚羟基，可加硼砂水提取，以保护邻二酚羟基不受破坏。（二）溶剂提取法1、醇提取法提取黄酮苷及苷元：甲醇、乙醇2、热水提取法提取黄酮苷类：如沸水提取槐米中的芦丁、黄芩中的黄芩苷3、系统溶剂提取法由于植物体内黄酮类化合物存在形式和化学类型不同，实验室常用极性由小到大的溶剂依次将同样极性顺序的黄酮分别提取出来。碱提酸沉法搅拌下加入石灰乳加水300ml槐花米（15g）调节PH8-9直火加热保持微沸30min双层滤纸趁热抽滤滤液残渣在60-70度下，用浓盐酸调PH3-4静置实例操作学以致用工作场景

“芦丁片”为临床中的常用制剂。芦丁有降低毛细血管通透性和脆性的作用，可以保持及恢复毛细血管的正常弹性。用于防治高血压、脑出血；糖尿病视网膜出血和出血性紫癜等。某药厂要生产“芦丁片”，采用槐米作为原料药材（大量实验表明槐米含芦丁可达23.5%），可采用什么方法将芦丁从槐米中提取出来呢？知识运用芦丁属于黄酮类化合物，含游离酚羟基，可采用碱提酸沉法进行提取。二、分离分离方法：pH梯度萃取法—用于酸性强弱不同的黄酮苷元的分离（溶解性差异）。柱色谱法

原理：黄酮苷元酚羟基数目及位置的不同引起的酸性差异酸性比较：7,4’-OH>7-或4’-OH>一般OH>5-OH溶于NaHCO3Na2CO3

不同浓度的NaOH样品乙醚乙醚液依次萃取5%NaHCO35%Na2CO30.2%NaOH4%NaOH分别酸化各部分黄酮pH梯度萃取法黄酮苷元样品乙醚乙醚液思考题：加碱液的顺序是什么？弱碱→强碱柱色谱法—硅胶色谱：按极性大小分离，主要分离极性小和中等极性的化合物。

聚酰胺色谱：黄酮分子可与聚酰胺分子间形成氢键结合。

葡聚糖凝胶色谱：原理：分子筛结合吸附聚酰胺是目前分离黄酮类化合物较为理想的吸附剂，对各类黄酮类化合物（包括苷和苷元）均有较好的分离效果。聚酰胺（形成氢键缔合的能力又主要受分子中酚羟基的数目和位置、洗脱剂含水量及其极性大小、芳香核数目的影响。）采用极性较大的溶剂洗脱时，其洗脱顺序先后：

(1)苷元相同,三糖苷>双糖苷>单糖苷>苷元(2)母核上羟基增加，洗脱速度减慢(3)羟基数目相同,有缔合羟基（邻位酚羟基有分子内氢键）>无缔合羟基（羰基间位或对为酚羟基）(4)不同类型黄酮的洗脱顺序：

异黄酮>二氢黄酮（醇）>查耳酮>黄酮>黄酮醇（芳香核、共轭双键多者吸附力强）习题：下列黄酮化合物，

（1）用聚酰胺柱色谱，含水甲醇梯度洗脱，写出洗脱顺序D，E，C，A，B实例：从中药黄芩中提取黄芩苷1、植物来源：唇形科植物，根入药2、化学成分：黄芩苷、黄芩素、汉黄芩苷、汉黄芩素3、临床功效：清热燥湿、泻火解毒，用于上呼吸道感染、急性咽喉炎、肺炎、痢疾等。其中黄芩苷有抗菌、消炎活性，是“银黄片”的主要成分。4、黄芩苷性质：黄酮类衍生物，几乎不溶于冷水，也难溶于甲醇、乙醇、丙酮等有机溶剂，可溶于沸水。遇三氯化铁显绿色；遇醋酸铅生成橙红色沉淀；溶于碱水中，初显黄色，不久变为黑色；易被共存的酶水解生成黄芩素，后者具有邻三酚羟基，易被氧化成醌类化合物而显绿色，这是黄芩变绿的主要原因。

纸色谱法：适用于黄酮苷及苷元的检识硅胶TLC：尤其对弱极性黄酮类化合物的检识效果好。聚酰胺TLC：特别适用于含有游离酚羟基的苷及苷元的检识。第四节鉴定纸色谱法：一般而言，苷元的极性小于苷。苷元采用“醇性”溶剂展开，如正丁醇-醋酸-水；苷多采用“水性”溶剂展开，如2%-6%醋酸水液。

第一相展开：分配作用，醇性溶剂为展开剂。

Rf：苷元>单糖苷>双糖苷第二相展开：吸附作用。水性溶剂为展开剂。Rf：双糖苷>单糖苷>苷元双向纸色谱法：苷及苷元混合物多采用一、紫外光谱法

黄酮存在桂皮酰基及苯甲酰基组成的交叉共轭系统，在200~400nm间，有两个主要的紫外吸收带A环苯甲酰系统峰带II，220~280nmB环桂皮酰基系统峰带I，300~400nm共性：

B环OH增加，峰带I

红移，特别是4‘-OH，红移大；

A环OH增加，峰带II红移。第五节结构测定（一）1.黄酮、黄酮醇类带I

：黄酮类304~350nm

黄酮醇（3-OH被取代）328~357

黄酮醇（3-OH游离）352~385带II

：240~285nm峰带I和II强度相似nmIII黄酮及黄酮醇类化合物的紫外光谱带（λMeOHmax，nm）槲皮素在甲醇中的紫外光谱

取代基的影响：

带I：母核上的－OH、-OCH3等供电基，可引起相应吸收带红移。氧取代程度越高，带I红移越大。羟基甲基化或苷化，将引起紫移。

带II：峰位主要受A-环氧取代程度的影响，氧取代程度越高，带II越向红移。B环的取代基只影响峰形。如：只有4'-OR时，为单峰；3',4'-OR时，为双峰。2.查耳酮、橙酮类nmIII

查耳酮

带I340~390nm(有裂分)带II220~270nm

橙酮370~430nm(3~4个峰)带I强，带II次强峰查耳酮---橙酮---异黄酮--二氢黄酮---3.异黄酮、二氢黄酮(醇)类nmIII只有A-环苯甲酰系统，带II为主峰带II：异黄酮245~270nm

二氢黄酮（醇）270~295nm带I：肩峰带I弱，带II强峰（二）利用诊断试剂，判断羟基位置1.甲醇钠（NaOMe）黄酮类化合物上所有酚羟基，均可在NaOMe中成盐，引起红移。黄酮醇类：

a.带I位移40~60nm,强度不降。示有4’-OH.b.带I红移50~60nm,强度下降。示有3-OH,但无

4’-OH。

确定4'-OH二氢黄酮（醇）、异黄酮类:

a.带II红移35~40nm。示有5,7-OH。

b.带I移至400nm。示无5-OH。c.320~330nm,有峰，7-OH。d.3,4’-OH,3,3’,4’-OH,3’,4’,5’-OH等,随时间延长,

峰衰退.黄酮醇类：2.醋酸钠（NaOAc）

NaOAc碱性较NaOMe弱，只能使7-OH，4’-OH解离。由于未熔融的NaOAc中含微量HOAc，限制4’-OH的解离。（二）利用诊断试剂，判断羟基位置黄酮（醇）：带II红移5~20nm，示有7-OH，6，8氧取代时影响位移幅度。二氢黄酮（醇）：带II红移60nm，示有7-OH。带II红移35nm，示有5，7-OH。确定7-OH异黄酮：带II红移6~20nm，示有

7-OH，。有5,6,7-三OH，6,7,8-三OH或3,3‘,4’-三OH时，峰随时间衰退。2.醋酸钠（NaOAc）3.NaOAc/H3BO3

邻二酚羟基在NaOAc碱性下，可与H3BO3螯合，引起红移。黄酮（醇）：带I红移12~30nm；B环具邻二酚羟基带II红移5~10nmA环具邻二酚羟基

(除5,6-二OH)确定邻二羟基异黄酮，二氢黄酮（醇）：带II红移10~15nm，A环具邻二酚羟基(除5,6-二OH)。3.NaOAc/H3BO34.AlCl3及AlCl3/HCl

AlCl3与引起络合。生成铝络合物的稳定性顺序：

3-OH(黄酮醇)>5-OH(黄酮)>5-OH(二氢黄酮)>邻二酚OH>3-OH(二氢黄酮醇)邻二酚OH和二氢黄酮醇的3-OH形成的络合物遇酸分解。当3-OH与5-OH共存时，优先生成3-OH-4-酮基络合物。3-OH或5-OH及邻二酚OH同时存在，形成二络合物。应注意以下规律：a.AlCl3/HCl与MeOH中光谱比较

相同时：示无3-OH或5-OH。

不同时：带I红移33~55nm，示只有5-OH，无3-OH时。带I红移17~20nm，示有5-OH，且6-氧代；带I红移50~60nm，示有5-OH、3-OH；带I红移60nm，示只有3-OH时。3-OH,5-OH4.AlCl3及AlCl3/HClb.AlCl3/HCl与AlCl3中光谱比较

相同时：无邻二酚羟基；

不同时：带I紫移30~40nm，示B环有邻二酚羟基；带I紫移50~60nm，示A，B环同时有邻二酚羟基。4.AlCl3及AlCl3/HCl练习：UVmax,nm:MeOH259,266sh,299sh,359NaOMe272,327,410NaOAc271,325,393NaOAc/H3BO3262,298,387AlCl3275,303sh,433AlCl3/HCl271,300,364sh,402某化合物HCl-Mg反应（+），Molish反应（+），ZrOCl2反应黄色，加入枸橼酸褪色，酸水解检出Glc。紫外谱图数据如下，试推断其结构黄酮或3-O-苷I=410-359=51nm，4'-OHII=271-259=12nm,7-OHI=387-359=28nm,B环有邻二OHAlCl3/HCl与AlCl3相比，I=402-433=-31nm,B环有邻二OHAlCl3/HCl与MeOH相比，I=402-359=43nm,有5-OH，无3-OH第四节结构鉴定分析：1.核磁共振氢谱（1HNMR）A环质子(1).5,7-二OHH-6,85.7~6.9,d,J=2.5HzH-8>H-6二核磁共振法6.196.446.426.83(2).7-OHH-5：7.7~8.2,d,J=8HzH-6：6.4~7.1,dd,J=8and2HzH-8：6.3~7.0,d,J=2HzH-5受C环C=O的去屏蔽作用而处于低场，化学位移大。A环质子1.核磁共振氢谱（1HNMR）B环质子4̍-OR

2̍,6̍-H7.1~8.1,d,J=8Hz3̍,5̍-H6.5~7.1,d,J=8Hz（两组峰，每个峰有两个H，AA’BB’系统）6.938.103̍,4̍–二OR

1)黄酮（醇）

H-5’6.7~7.1,d,J=8.5HzH-6’~7.9,dd,J=8.5,2.5HzH-2’~7.2,d,J=2.5Hz

2)异黄酮，二氢黄酮（醇）

H-2’,5’,6’6.7~7.1m（峰复杂）B环质子7.606.97,6.993',4',5'-三OR

H-2',6'

：6.5~7.5R=R",为一个单峰s(2H);RR"，间位偶合为两个二重峰d(J=2Hz)B环质子C环质子区别各类黄酮的主要依据1)黄酮H-36.3s(常与A环质子重叠)2)异黄酮H-27.6~7.8(用DMSO-d6作溶剂时为8.5~8.7)3)二氢黄酮(2位为S构型)H-25.2,dd,J=11and5HzHa-32.8~3.0,dd,J=17and11HzHe-32.8,dd,J=17and5Hz(

Ha-3>He-3)C环质子5.423.252.68

4）二氢黄酮醇H-24.9,d,J=11HzH-34.3,d,J=11Hz(绝对构型用CD或ORD测定)5）查耳酮H-6.7~7.4,d,J=17HzH-7.3~7.7,d,J=17Hz6）橙酮苄基质子6.5~6.7sαβ

1）黄酮苷类化合物上糖的端基质子信号

黄酮醇-3-O-葡萄糖苷

5.70~6.00

黄酮醇-3-O-鼠李糖苷5.00~5.10

黄酮类-7-O-葡萄糖苷4.80~5.20

黄酮类-4’-O-葡萄糖苷黄酮类-5-O-葡萄糖苷黄酮类-6及8-C-糖苷糖上质子

2）端基以外的糖上质子:3~4,

鼠李糖C5-CH3:0.8~1.2,d,J=6.5Hz其它取代基

CH3CO-

脂肪族乙酰氧基1.65~2.10(确定糖数)

芳香族乙酰氧基2.30~2.50(确定酚羟基数)

2）端基以外的糖上质子:3~4,

鼠李糖C5-CH3:0.8~1.2,d,J=6.5Hz其它取代基

CH3CO-

脂肪族乙酰氧基1.65~2.10(确定糖数)

芳香族乙酰氧基2.30~2.50(确定酚羟基数)

CH3O-

甲氧基质子信号一般在：3.50~4.10

可通过NOE核磁共振技术及二维技术确定基位置。

－OH溶剂一般采用DMSO-d6(无水)作测试溶剂5-OH12.40；7-OH10.9；3-OH9.7；4’-OH>10(这些信号加D2O后消失)其它取代基1、可用于区别3-OH黄酮和5-OH黄酮的反应试剂是（）A.