《中药化学》讲义

《中药化学》讲义：黄酮

第一节结构与分类

黄酮类化合物经典的概念主要是指基本母核为2-苯基色原酮的

一系列化合物。现在，黄酮类化合物是泛指两个苯环（A与B环）通过

三个碳原子相互联结而成的一系列化合物。其基本的碳架为

C6-C3-C6o

一、昔元的结构与分类

根据中央三碳链的氧化程度、B-环连接位置（2或3位）以及三碳

链是否成环等特点，可将中药中主要的黄酮类化合物分类。

B型题：

在黄酮类化合物中

A.三碳位的2,3位上有双键，而3位没有羟基

B.三碳链的2,3位上有双键，而3位有羟基

C.三碳链的2,3位上没有双键，而3位没有羟基

D.三碳链的2,3位上没有双键，而3位有羟基

E.三碳链的1,2位处开裂，2,3,4位构成了a、B不饱和酮的结

构

1：查耳酮的变化

『正确答案』E

2：二氢黄酮醇的变化

『正确答案』D

3：黄酮醇的变化

『正确答案』B

4：二氢黄酮的变化

『正确答案』C

5：黄酮的变化

『正确答案』A

止匕外，尚有由两分子黄酮或两分子二氢黄酮，或一分子黄酮及一

分子二氢黄酮按C-C或C-O-C键方式连接而成的双黄酮类化合物。另

有少数黄酮类化合物结构很复杂，如水飞蓟素为黄酮木脂体类化合

物，而榕碱及异榕碱则为生物碱型黄酮。

二、黄酮昔中糖的结构与分类

天然黄酮类化合物多以昔类形式存在，并且由于糖的种类、数量、

连接位置及连接方式不同，可以组成各种各样的黄酮甘类。

除0-糖普外，天然黄酮类化合物中还发现有c-昔，如葛根黄素、

葛根黄素木糖昔，为中药葛根中扩张冠状动脉血管的有效成分。

第二节理化性质

一、性状

1.形态：多为结晶性固体，少数为无定形粉末（昔）。

2.旋光性：（有无手性碳原子）

黄酮昔类：多为左旋，由于结构中含有糖部分。

3.颜色：大多呈黄色。

①与分子中是否存在交叉共轨体系有关；

②与助色团（供电子-OH、-0CH3等）的种类、数目、取代位置有

关，尤其7,4,-位颜色加深。

黄酮、黄酮醇及其昔类：多显灰黄〜黄色。

查耳酮：黄〜橙黄色。

二氢黄酮、二氢黄酮醇及黄烷醇：几乎为无色（交叉共辄体系中

断）。

异黄酮：显微黄色（B环接在3位，缺少完整的交叉共辗体系）。

黄酮和黄酮醇分子中引入-0H和甲氧基等助色团后，因电子移位、

重排而使化合物颜色加深，尤其是7位及4,位。

花色素的颜色可随pH不同而改变。

二、溶解性

一般游离昔元难溶或不溶于水，易溶于甲醇、乙醇、乙酸乙酯、

乙醴等有机溶剂及稀碱水溶液中。其中黄酮、黄酮醇、查耳酮等平面

性强的分子，因分子与分子间排列紧密，分子间作用力较大，故更难

溶于水;而二氢黄酮及二氢黄酮醇等，因系非平面性分子，分子与分

子间排列不紧密，分子间作用力较小，有利于水分子进入，故溶解度

稍大。

至于花色昔元（花青素）类虽也为平面性结构，但因以离子形式存

在，具有盐的通性，故亲水性较强，在水中的溶解度较大。

黄酮类昔元分子中引入羟基，将增加在水中的溶解度;而羟基经

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被糖昔化后，在水中溶解度则相应增大，而

在有机溶剂中的溶解度则相应减小。黄酮昔一般易溶于水和甲醇、乙

醇等极性有机溶剂中;但难溶或不溶于苯、氯仿等非极性有机溶剂中。

一般情况下，昔的糖链越长，在水中的溶解度越大。

另外，糖的结合位置不同，对昔的水溶性也有一定影响。

三、酸碱性

（一）酸性

多数黄酮类化合物因分子中具有酚羟基，故显酸性，可溶于碱性

水溶液、毗咤、甲酰胺及二甲基甲酰胺等有机溶剂中。

由于酚羟基数目及位置不同，酸性强弱也不同。以黄酮为例，其

酚羟基酸性强弱顺序依次为:

7,4,-二羟基＞7或4,-羟基》一般酚羟基＞5-羟基

A型题：

在下列黄酮类化合物中，酸性最强的是

A.5-羟基黄酮

B.4,-羟基黄酮

C.3-羟基黄酮

D.4,-羟基二氢黄酮

E.3,-羟基黄酮

『正确答案』B

（二）碱性

丫-毗喃酮环上的酸氧原子，因有未共用的电子对，故表现有微

弱的碱性，可与强无机酸，如浓硫酸、浓盐酸等生成盐，但生成的盐

极不稳定，遇水即可分解。

黄酮类化合物溶于浓硫酸中生成的盐，常常表现出特殊的颜色,

可用于鉴别。某些甲氧基黄酮溶于浓盐酸中显深黄色，且可与生物碱

沉淀试荆生成沉淀。

四、显色反应

黄酮类化合物的显色反应多与分子中的酚羟基及Y-口比喃酮环有

关。

（一）还原试验

1.盐酸-镁粉（或锌粉）反应

它是鉴定黄酮类化合物最常用的显色反应。多数黄酮、黄酮醇、

二氢黄酮及二氢黄酮醇类化合物显橙红至紫红色，少数显紫至蓝色，

当B-环上有-0H或-0CH3取代时，呈现的颜色亦即随之加深。但查耳

酮、橙酮、儿茶素类则无该显色反应。异黄酮类化合物除少数例外，

也不显色。

2.四氢硼钠（钾）反应

在黄酮类化合物中，NaBH4对二氢黄酮类化合物专属性较高，可

与二氢黄酮类化合物反应产生红至紫色。其他黄酮类化合物均不显

色，可与之区别。

（二）金属盐类试剂的络合反应

黄酮类化合物分子中常含有下列结构单元：三羟基四默基，四段

基五羟基，邻二酚羟基，故常可与铝盐、铅盐、错盐、镁盐等试剂反

应，生成有色络合物。

1.铝盐

常用试剂为1%三氯化铝或硝酸铝溶液。生成的络合物多为黄色

（入max=415nm）,并有荧光，可用于定性及定量分析。

2.错盐

多用2%二氯氧化错甲醇溶液。黄酮类化合物分子中有游离的3-

或5-羟基存在时，均可与该试剂反应生成黄色的错络合物。但两种

错络合物对酸的稳定性不同。3-羟基，4-酮基络合物的稳定性比5-

羟基，4-酮基络合物的稳定性强（但二氢黄酮醇除外）。故当反应液中

加入枸椽酸后，5-羟基黄酮的黄色溶液显著褪色，而3-羟基黄酮溶

液仍呈鲜黄色（错-枸椽酸反应）。

3.镁盐

常用乙酸镁甲醇溶液为显色剂，本反应可在纸上进行。二氢黄酮、

二氢黄酮醇类可显天蓝色荧光，若具有C3-0H,色泽更为明显。而黄

酮、黄酮醇及异黄酮类等则显黄至橙黄乃至褐色。

4.氯化锢（SrC12）

在氨性甲醇溶液中，氯化锯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至棕色乃至黑色沉淀。

5.三氯化铁

三氯化铁水溶液或醇溶液为常用的酚类显色剂。多数黄酮类化合

物因分子中含有酚羟基，故可产生阳性反应，但一般仅在含有氢键缔

合的酚羟基时，才呈现明显的颜色。

（三）硼酸显色反应

当黄酮类化合物分子中有下列结构时，在无机酸或有机酸存在条

件下，可与硼酸反应，生成亮黄色。显然，5-羟基黄酮及2,-羟基

查耳酮类结构可以满足上述要求，故可与其他类型区别。一般在草酸

存在下显黄色并具有绿色荧光，但在枸檬酸-丙酮存在的条件下，则

只显黄色而无荧光。

（四）碱性试剂显色反应

1.二氢黄酮类易在碱液中开环，转变成相应的异构体查耳酮类化

合物，显橙至黄色。

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

其他黄酮类区别。

3.黄酮类化合物的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，易被氧化，出现黄色一深红色一绿棕色沉淀。

第三节提取与分离

一、提取

黄酮昔类以及极性稍大的昔元（如羟基黄酮、双黄酮、橙酮、查

耳酮等），一般可用丙酮、乙酸乙酯、乙醇、水或某些极性较大的混

合溶剂进行提取。其中用得最多的是甲醇-水（1：1）或甲醇。一些多

糖昔类则可以用沸水提取。在提取花青素类化合物时，可加入少量酸

（如0.1%盐酸）。但提取一般黄酮昔类成分时，则应当慎用，以免发

生酸水解反应。为了避免在提取过程中黄酮昔类发生水解，也可按常

规提取昔的方法事先破坏酶的活性。大多数黄酮昔元宜用极性较小的

溶剂，如用氯仿、乙醛、乙酸乙酯等提取，而对多甲氧基黄酮的游离

昔元，甚至可用苯进行提取。

对得到的粗提取物可进行精制处理，常用的方法有：

（一）溶剂萃取法

根据黄酮类化合物极性的大小分别萃取。一般的黄酮昔元可以选

择氯仿或者乙醛进行萃取，单糖昔可以选择乙酸乙酯进行萃取，多糖

昔可以选择水饱和的正丁醇来萃取。

（二）碱提取酸沉淀法

碱提取酸沉淀法对有酸性的游离的黄酮昔元都是合适的，因为游

离的黄酮昔元具有亲脂性，由于有酚羟基显酸性，因此可以溶解在碱

水中，当用碱水提取后，再加入酸，能够恢复为原来的游离的状态，

具有亲脂性，在酸水中不溶解而形成沉淀。

黄酮昔类虽有一定极性，可溶于水，但却难溶于酸性水，易溶于

碱性水，故可用碱性水提取，再将碱水提取液调成酸性，黄酮甘类即

可沉淀析出。此法简便易行，如芦丁、橙皮昔、黄苓昔的提取都采用

了这个方法。

在用碱酸法进行提取纯化时，应当注意所用碱液浓度不宜过高，

以免在强碱性下，尤其加热时破坏黄酮母核。在加酸酸化时，酸性也

不宜过强，以免生成盐，导致析出的黄酮类化合物又重新溶解，降

低产品收率。当药材中含有大量果胶、黏液等水溶性杂质时（如花、

果类药材），宜用石灰乳或石灰水代替其他碱性水溶液进行提取，以

使上述含殿基的杂质生成钙盐沉淀，不被溶出。这将有利于黄酮类化

合物的纯化处理。

（三）炭粉吸附法

主要适于黄酮甘类的精制，大部分黄酮昔类可用7%酚-水洗下。

洗脱液经减压蒸发浓缩后，再用乙醛振摇除去残留的酚，余下水层减

压浓缩即得较纯的黄酮普类成分。

二、分离

（一）柱色谱法

分离黄酮类化合物常用的吸附剂或载体有硅胶、聚酰胺、葡聚糖

凝胶及纤维素粉等。

1.硅胶柱色谱

此法应用范围最广，按照黄酮类化合物极性的大小先后洗脱，达

到分离的目的。主要适于分离异黄酮、二氢黄酮、二氢黄酮醇及高度

甲基化（或乙醛化）的黄酮及黄酮醇类。

2.聚酰胺柱色谱

对分离黄酮类化合物来说，聚酰胺是较为理想的吸附剂。其吸附

强度主要取决于黄酮类化合物分子中羟基的数目与位置及溶剂与黄

酮类化合物或与聚酰胺之间形成氢键缔合能力的大小。聚酰胺柱色谱

可用于分离各种类型的黄酮类化合物，包括普及昔元、查耳酮与二氢

黄酮等。黄酮类化合物从聚酰胺柱上洗脱时有下述规律：

(1)昔元相同，洗脱先后顺序一般是：叁糖昔，双糖昔，单糖昔,

昔元。

(2)母核上增加羟基，洗脱速度即相应减慢。

(3)不同类型黄酮化合物，先后流出顺序一般是：异黄酮，二氢

黄酮醇，黄酮，黄酮醇。

(4)分子中芳香核、共辗双键多者易被吸附，故查耳酮往往比相

应的二氢黄酮难于洗脱。

3.葡聚糖凝胶(Sephadexgel)柱色谱

对于黄酮类化合物的分离，主要用两种型号的凝胶：Sephadex-G

型及Sephadex-LH20型。用葡聚糖凝胶分离黄酮类化合物的机理是：

分离游离黄酮时，主要靠吸附作用。凝胶对黄酮类化合物的吸附

程度取决于游离酚羟基的数目，数目越多，越难洗脱。但分离黄酮昔

时，则分子筛的性质起主导作用。在洗脱时，黄酮甘类大体上是按分

子量由大到小的顺序流出柱体。

（二）pH梯度萃取法

pH梯度萃取法适合于酸性强弱不同的黄酮首元的分离。根据黄

酮类昔元酚羟基数目及位置不同其酸性强弱也不同的性质，可以将混

合物溶于有机溶剂（如乙醛）后，依次用5%NaHC03、5%Na2co3、0.2%Na0H

及4%NaOH溶液萃取，来达到分离的目的。一般规律大致如下：

7,4,-二羟基酸性最强，可以溶于5%NaHC03,其次是含有7或4

-羟基可以溶于5%Na2C03,然后是含有一般酚羟基可以溶于0.2%Na0H

溶液中，最后是含有5-羟基只能溶解在4%NaOH溶液中。

（三）根据分子中某些特定官能团进行分离

在黄酮类成分的混合物中，具有邻二酚羟基的成分与无此结构的

成分，性质不同，可以进行分离。

1.铅盐沉淀法

有邻二酚羟基的成分可被乙酸铅沉淀，不具有邻二酚羟基的成分

可被碱式乙酸铅沉淀，据此可将两类成分分离。

2.硼酸络合法

具有邻二酚羟基的黄酮可与硼酸络合，生成物易溶于水，借此也

可与不具上述结构的黄酮类化合物相互分离。

第四节鉴别与结构测定

一、色谱法在黄酮类化合物鉴别中的应用

1.纸色谱(PC)

适用于分离各种天然黄酮类化合物及其昔类的混合物。混合物的

鉴定常采用双向色谱法。以黄酮甘类为例来说，一般第一向展开采用

某种醇性溶剂，如n-BuOH-HAc-H20(4：1：5上层,BAW),主要是根

据分配作用原理进行分离。第二向展开溶剂则用水或水溶液，如2%〜

6%HAco主要是根据吸附作用原理进行分离。

黄酮类化合物的昔元中，平面性较强的分子如黄酮、黄酮醇、查

耳酮等，用含水类溶剂如3%〜5%HAc展开时，几乎停留在原点不动

(Rf<0.02);而非平面性分子如二氢黄酮、二氢黄酮醇、二氢查耳酮等,

因亲水性较强，故Rf值较大(0.10〜0.30)。

黄酮类化合物分子中羟基昔化后，极性即随之增大，故在醇性展

开剂中Rf值相应降低，同一类型昔元，Rf值依次为：昔元》单糖昔》

双糖甘。但在用水或2%〜8%H0Ac,3%NaCl水溶液或1%HC1展开时，

则上列顺序将会颠倒，昔元几乎停留在原点不动，音类的Rf值可在

0.5以上，糖链越长，则Rf值越大。

2.硅胶薄层色谱

用于分离与鉴定弱极性的黄酮类化合物较好。分离黄酮昔元常用

的展开剂是甲苯-甲酸甲酯-甲酸(5：4：1),并可以根据待分离成分

极性的大小适当地调整甲苯与甲酸的比例。

3.聚酰胺薄层色谱

适用范围较广，特别适合于分离含游离酚羟基的黄酮及其昔类。

由于聚酰胺对黄酮类化合物吸附能力较强，因而需要用可以破坏其氢

键缔合的溶剂作为展开剂。在大多数展开剂中含有醇、酸或水。

二、紫外及可见光谱在黄酮类化合物鉴别中的应用

1.测定样品在甲醇溶液中的UV光谱。

2.测定样品在甲醇溶液中加入各种诊断试剂后得到的UV及可见

光谱。常用的诊断试剂有甲醇钠(NaOMe)、乙酸钠(NaOAc)、乙酸钠-

硼酸(NaOAc-H3BO3)＞三氯化铝(A1C13)及三氯化铝-盐酸(A1C13-HC1)

等。

3.如样品为昔类，则可先进行水解，或甲基化后再水解，并测定

昔元或其衍生物的UV光谱。各种诊断试剂的详细配制方法及测定程

序可参看有关文献。

(一)黄酮类化合物在甲醇溶液中的UV光谱特征

黄酮、黄酮醇等多数黄酮类化合物，因分子中存在如下所示的桂

皮酰基及苯甲酰基组成的交叉共软体系，故其甲醇溶液在200〜400nm

的区域内存在两个主要的紫外吸收带，称为峰带I（300〜400nm）及峰

带H（220〜280nm）。

1.黄酮及黄酮醇类

两者UV光谱谱形相似，但带I位置不同，可据此进行分类：黄

酮带I<350nm,黄酮醇带I>350nmo

2.查耳酮及橙酮类

共同特征是带I很强，为主峰;而带H则较弱，为次强峰。

3.异黄酮、二氢黄酮及二氢黄酮醇

这三类化合物中，除有由A环苯甲酰系统引起的带n吸收（主峰）

外，因B环不与此喃酮环上的默基共辄（或共朝很弱），故带I很弱，

常在主峰的长波方向处有一肩峰。

根据主峰的位置，可以区别异黄酮与二氢黄酮及二氢黄酮醇类。

前者在245〜270nm,后两者在270〜295nm。

（二）加入诊断试剂后引起的位移及其在结构测定中的意义

1.加入诊断试剂后黄酮及黄酮醇类化合物的紫外光谱几种主要

的诊断试剂引起的位移及其结构特征归属见表6-9o

表6-9加入诊断试剂的黄酮及黄酮醇类化合物UV图谱及结构特

征的归属

诊断试剂带n带I归属

红移40〜

60nm,强示有4-0H

度不降

红移50〜

NaOMe60nm,强示有3-0H,但无4-0H

度下降

示有对碱敏感的取代基，如3,

吸收谱图随时

4-、3,3,4-、5,6,7-、5,7,

间延长而衰退

8二3,4,5-羟基取代基等

红移

5〜示有7-0H

20nm

NaOMe（未熔融）

在长波一

侧有明显示有4-0H,但无3-或7-0H

肩峰

红移40〜

NaOMe（熔融）65nm,强示有4-0H

度下降

吸收谱图随时示有对碱敏感的取代基（如同上

间延长而衰退示）

红移12〜

示B环有邻二酚羟基结构

30nm

NaOAc/H3BO3红移

示A环有邻二酚羟基结构（但不

5〜

包括5、6位）

10nm

A1C13/HC1谱

图与A1C13谱示结构中无邻二酚羟基结构

图相同

A1C13/HC1谱

图与A1C13谱

A1C13及

图不同示结构中可能有邻二酚羟基

A1C13/HC1/HC1

峰带I（或Ia）示B环上有邻二酚羟基

紫移30〜示A、B环上均可能有邻二酚羟

40nm基

峰带I（或Ia）

紫移50〜65nm

ALC13/HC1谱

图与MeOH谱图示无3-及/或5-0H

相同

ALC13/HC1谱

图与MeOH谱图

不同

峰带I紫移示可能有3-及/或5-0H

35〜55nm示只有5-0H

峰带I紫移不只有3~0H

60nm示可能同时有3-及5-0H

峰带I紫移除5-0H外尚有6-含氧取代

50〜60nm

峰带I紫移

17〜20nm

三、氢核磁共振在黄酮类化合物结构分析中的应用

（一）A环质子

1.5,7-二羟基黄酮类化合物

其中，H-6及H-8将分别作为二重峰(J=2.5Hz),出现在85.70〜

6.90区域内，且H-6信号总是比H-8信号位于较高的磁场区。当7-OH

成昔时，则H-6及H-8信号均向低磁场方向位移。

2.7-羟基黄酮类化合物

A环上有H-5、H-6、H-8三个芳香质子。

H-5因有C-4位跋基强烈的负屏蔽效应的影响，以及H-6的邻偶

作用，将作为一个二重峰(J=Ca.9.0Hz)出现在58.0左右，位于比

其他芳香质子较低的磁场。H-6因有H-5邻偶(J=Ca.9.0Hz)及H-8

间偶(J=2.5Hz)的作用，将表现为一个双二重峰。H-8因有H-6的间

位偶合作用，故显现为一个裂距较小的二重峰(J=2.5Hz)o

(二)B环质子

1.4,-氧取化黄酮类化合物

B环质子分为H-3',H-5'和H-2，,H-6,两组，各以相当于2

个氢的双峰信号((J=8.5Hz)出现在56.5〜7.9区域。H-3，，H-5Z

的化学位移总是比H-2,，H-6'的化学位移值小。

2.3',4'-二氧取代黄酮类化合物

H-5Z为d峰(J=8.5Hz),出现在56.70〜7.10处。H-2Z(d,

J=2.5Hz)和H-6'(dd,J=8.5、2.5Hz),出现在57.20〜7.90范围。

3.3',4,，5'-三氧取代黄酮类化合物

H-2,及H-6,将作为相当于两上质子的一个单峰，出现在6

6.50~7.50范围内。

(三)C环质子

1.黄酮醇类

因为C环上没有质子，因此没有特征峰。

2.黄酮类

该类化合物的H-3常常作为一个尖锐的单峰信号出现在56.30

左右。

3.异黄酮类

异黄酮上的H-2,因正好位于默基的B位，且通过碳与氧相接，

故将作为一个单峰出现在比一般芳香质子较低的磁场区(67.60〜

7.80)o

4.二氢黄酮及二氢黄酮醇

(1)二氢黄酮

H-2与两个磁不等同的H-3偶合，故作为一个双二重峰出现，中

心位于55.20处。两个H-3,因有相互偕偶及H-2的邻偶，将分别作

为一个双二重峰出现，中心位于52.80处，但两组峰常有相互重叠

现象。

⑵二氢黄酮醇

在天然存在的二氢黄酮醇中，H-2及H-3多为反式双直立键，故

分别作为一个二重峰出现（J=Ca.11.OHz）oH-2位于84.90前后，H-3

则位于84.30左右，两者很容易区分，据此还可确定C-2及C-3的

相对构型，即两质子互为反式。

（四）糖上的质子

（五）C6-CH3及C8-CH3质子

（六）乙酰氧基的质子

（七）甲氧基上的质子

除若干例外，甲氧基质子信号一般在S3.50〜4.10处出现。

四、碳核磁共振在黄酮类化合物结构研究中的应用

黄酮类化合物13C-NMR信号的归属一般可以通过：①与简单的模

型化合物如苯乙酮、桂皮酸以及它们的衍生物的图谱进行比较;②用

经验性的简单芳香化合物的取代基位移加和规律进行计算等方法加

以解析。

B型题：

A.山奈酚

B.芹菜素

C.大豆素

D.二氢山奈酚

E.二氢芹菜素

1：1H-NMR谱中母核质子出现在最低场（化学位移7.82单峰）的

是

『正确答案』C

2：1H-NMR谱中母核质子有三组四重峰，偶合常数分别为HHz,

5Hz,17Hz,该化合物是

『正确答案』E

3：1H-NMR谱中母核质子有一对双重峰，偶合常数等于11Hz,该

化合物是

『正确答案』D

4：1H-NMR谱中可以见到6.49