中药化学讲义黄酮

第六章黄酮【字体：大中小】【打印】黄酮类化合物广泛存在于自然界中，是一类重要的天然有机化合物，也是中药中一类重要的有效成分。

其不同的颜色为天然色素家族添加了更多的色彩。

这类含有氧杂环的化合物多存在于高等植物及羊齿类植物中。

苔类中含有的黄酮类化合物为数不多，而藻类、霉菌、细菌中没有发现黄酮类化合物。

黄酮类化合物的存在形式既有与糖结合成苷的，也有游离体。

黄酮类化合物广泛分布于植物界，而且生理活性多种多样，据不完全统计，其主要生理活性表现在：①对心血管系统的作用；②抗肝脏毒作用；③抗炎作用；④雌性激素样作用；⑤抗菌及抗病毒作用；⑥泻下作用；⑦解痉作用。

因而引起了国内外的广泛重视，研究进展很快。

截至l974年，国内外已发表黄酮类化合物共1674个（主要是天然黄酮类，也有少部分为合成品，其中苷元902个，苷722个），并以黄酮醇类最为常见，约占总数的三分之一，其次为黄酮类，占总数的四分之一以上，其余则较少见。

至于双黄酮类多局限分布于裸子植物，尤其是松柏纲、银杏纲和凤尾纲等植物中。

据统计，截至l993年，黄酮类化合物总数已超过4000个。

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-C6。

一、苷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，如表6-1所示。

表6-1 黄酮类化合物的主要结构类型例：在黄酮类化合物中，A.三碳链的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αβ不饱和酮的结构问题1：查洱酮的变化？（E）【答疑编号20060101：针对该题提问】问题2：二氢黄酮醇的变化？（D）【答疑编号20060102：针对该题提问】问题3：黄酮醇的变化？（B）【答疑编号20060103：针对该题提问】问题4：二氢黄酮的变化？（C）【答疑编号20060104：针对该题提问】问题5：黄酮的变化？（A）【答疑编号20060105：针对该题提问】此外，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、黄酮苷中糖的结构与分类天然黄酮类化合物多以苷类形式存在，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苷类。

除0-糖苷外，天然黄酮类化合物中还发现有C-苷，如葛根黄素、葛根黄素木糖苷，为中药葛根中扩张冠状动脉血管的有效成分。

第二节理化性质在黄酮类化合物的提取分离和结构测定的研究方面，黄酮类化合物的理化性质及其呈色反应都发挥着谱学技术所替代不了的作用。

下面仅就其与分离、结构测定和鉴别密切相关的性质进行简要介绍。

一、性状黄酮类化合物多为结晶性固体，少数（如黄酮苷类）为无定形粉末。

游离的苷元中，除二氢黄酮、二氢黄酮醇、黄烷及黄烷醇、二氢异黄酮有旋光性外，其余均无光学活性。

黄酮苷类由于在结构中引入了糖分子，故均有旋光性，且多为左旋。

黄酮类化合物的颜色与分子中是否有交叉共轭体系及助色团（-0H、-0CH3等）的种类、数目、取代位置有关。

以黄酮为例来说，其色原酮部分原本是无色的，但在2位上引入苯环后，即形成了交叉共轭体系，使共轭链延长，因而显现出颜色。

一般情况下，黄酮、黄酮醇及其苷类多显灰黄至黄色，查耳酮为黄至橙黄色，而二氢黄酮、二氢黄酮醇、异黄酮类因不具有交叉共轭体系或共轭链较短，故不显色（二氢黄酮及二氢黄酮醇）或显浅黄色（异黄酮）。

特别指出的是，在上述黄酮、黄酮醇分子中，尤其是在7位及4’位引入-0H及-0CH3等助色团后，因有促进电子移位、重排作用，而使化合物的颜色加深。

如果-0H、-0CH3引入其他位置，则影响较小。

花色素及其苷元的颜色随pH不同而改变，一般显红（pH<7）、紫（pH=8.5）、蓝（pH>8.5）等颜色。

二、溶解性黄酮类化合物的溶解度因结构及存在状态（苷或苷元、单糖苷、双糖苷或三糖苷）不同而有很大差异。

一般游离苷元难溶或不溶于水，易溶于甲醇、乙醇、乙酸乙酯、乙醚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。

至于花色苷元（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。

黄酮类苷元分子中引入羟基，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。

例如，一般黄酮类化合物不溶于石油醚中，故可与脂溶性杂质分开，但川陈皮素（5,6,7,8,3’,4’-六甲氧基黄酮）却可溶于石油醚。

黄酮类化合物的羟基被糖苷化后，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。

黄酮苷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，苷的糖链越长，在水中的溶解度越大。

另外，糖的结合位置不同，对苷的水溶性也有一定影响。

以棉黄素（3,5,7,8,3’,4’-六羟基黄酮）为例，其3-0-葡萄糖苷的水溶性大于7-0-葡萄糖苷。

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、吡啶、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>-般酚羟基>5-羟基此性质可用于提取、分离及鉴别工作。

例如C7-0H因为处于C=0的对位，在P-π共轭效应的影响下，酸性较强，可溶于碳酸钠水溶液中，据此可用于鉴定工作。

例：在下列黄酮类化合物中，酸性最强的是（B）。

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【答疑编号20060106：针对该题提问】（二）碱性γ-吡喃酮环上的醚氧原子，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剂生成沉淀。

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γ-吡喃酮环有关。

（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。

方法是将样品溶于1.0ml甲醇或乙醇中，加入少许镁粉（或锌粉）振摇，滴加几滴浓盐酸，1～2分钟内（必要时微热）即可显色。

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-OH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。

由于花青素及部分橙酮、查耳酮等在浓盐酸酸性下也会发生变色，故须预先作空白对照实验（即在供试液中仅加入浓盐酸进行观察）。

另外，在用植物粗提取液进行预试验时，为了避免提取液本身颜色的干扰，可注意观察加入浓盐酸后升起的泡沫颜色。

如泡沫为红色，即示阳性。

盐酸-镁粉反应的机理过去解释为由于生成了花色苷元所致，现在认为是因为生成了阳碳离子的缘故。

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。

方法是在试管中加入0.1ml含有样品的乙醇液，再加等量2%NaBH4的甲醇液，1分钟后，加浓盐酸或浓硫酸数滴，生成紫至紫红色。

另外，近来报道二氢黄酮可与磷钼酸试剂反应而呈棕褐色，也可作为二氢黄酮类化合物的特征鉴别反应。

（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（三羟基四羰基，四羰基五羟基，邻二酚羟基），故常可与铝盐、铅盐、锆盐、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（λmax=415nm），并有荧光，可用于定性及定量分析。

2.锆盐多用2%二氯氧化锆甲醇溶液。

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锆络合物。

但两种锆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橼酸后，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（锆-枸橼酸反应）。

方法是取样品0.5～1.0mg，用l0.0ml甲醇加热溶解，加1.0ml 2%二氯氧化锆（ZrOCl2）甲醇液，呈黄色后再加入2%枸橼酸甲醇液，观察颜色变化。

上述反应也可在纸上进行，得到的锆盐络合物多呈黄绿色，并带荧光。

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。

试验时在滤纸上滴加一滴供试液，喷以乙酸镁的甲醇溶液，加热干燥，在紫外光灯下观察。

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.氯化锶（SrCl2）在氨性甲醇溶液中，氯化锶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。

试验时，取约1.0mg检品置小试管中，加入1.0ml甲醇使溶解（必要时可在水浴上加热），加入3滴0.01mol/L氯化锶的甲醇溶液，再加3滴已用氨蒸气饱和的甲醇溶液，注意观察有无沉淀生成。

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，但在枸橼酸-丙酮存在的条件下，则只显黄色而无荧光。

（四）碱性试剂显色反应在日光及紫外光下，通过纸斑反应，观察样品用碱性试剂处理后的颜色变化情况，对于鉴别黄酮类化合物有一定意义。

其中，用氨蒸气处理呈现的颜色置空气中随即褪去，但经碳酸钠水溶液处理而呈现的颜色置空气中却不褪色。