天然产物提取与分离第三章_黄酮类化合物

花色素类 anthocyanidins
黄烷-3，4-二醇 类flavan-3,4-diols
双苯吡酮类 xanthones
黄烷-3-醇类 flavan-3-ols
异黄酮 isoflavones
二氢异黄酮 isoflavanones
查耳酮类 chalcones
二氢查耳酮 dihydrochalcones
第二节、黄酮类化合物理化性质及显色反应
理化性质及显色反应用于提取分离或其结构鉴定;
黄酮类化合物的理化性质及呈色反应发挥着谱学 技术所代替不了的作用。
一、黄酮类化合物的性状
1.存在状态 • 黄酮类化合物多为结晶性固体，少数为无 定型粉末。 2.旋光性 • 游离的各种苷元母核中，除了二氢黄酮、 二氢黄酮醇、黄烷及黄烷醇有旋光性外， 其余均无旋光性。
• 黄酮类、黄酮醇类、二氢黄酮类、二氢黄 酮醇类、花色素类、黄烷-3，4-二醇类、双 苯吡酮类、黄烷-3-醇类、异黄酮类、二氢 异黄酮类、查尔酮类、二氢查尔酮类、橙 酮类（奧弄类）、高异黄酮类
黄酮类化合物的结构类型
黄酮类flavones 黄酮醇flavonol
二氢黄酮类 flavanones
二氢黄酮醇类 flavanonols
显色反应操作
• 将试样溶于1.0 ml甲醇或乙醇中，加入少许 镁粉（或锌粉）振摇，滴加几滴浓盐酸，12分钟内（必要时微热）即可显色。
• 花青素及部分橙酮、查耳酮在单纯盐酸作用 下也会变色，需做浓盐酸空白对照试验。
• 为了避免提取液本身颜色的干扰，一般观察 加入浓盐酸后的泡沫颜色。
2. 硼氢化钠（钾）反应
对 位
三、酸性与碱性
P-Π 共轭
C7位和C4’位处于羰基对位，形成P-∏ 共轭， 若7，4’存在酚羟基则酸性增强
（二）碱性
γ－吡喃环上的１位氧原子，因有未共用 电子对，表现出微弱的碱性，可与强无机酸、 如浓硫酸、盐酸等生成盐，但生成的盐极不 稳定，加水后可分解。
黄酮类化合物溶于浓硫酸生成盐，可用于 鉴别。
黄酮
二氢黄酮
二氢黄酮醇
查耳酮
黄烷-3-醇类
黄酮类化合物的旋光性
3. 颜色
黄酮类化合物的颜色与分子中是否存在交叉 共轭体系及分子中存在助色基团的种类、数目、 取代位臵有关。 色原酮2-位引入苯环后，形成交叉共轭体系， 通过电子转移,重排,使共轭链延长,因而显现出 颜色。
7
槲皮素，黄色 色原酮，无色 7-位，4‘位引入助色团颜色加深
CoA
O
CO
OH
HO
OH OH
OH
O
O
O
HO O OH
OH
O
桂皮酸途径形成黄酮类化合物
二、黄酮类化合物结构分类
• 黄酮类化合物结构中常连接有酚羟基、甲 氧基、甲基、异戊烯基等官能团。
• 黄酮类化合物常与糖结合成苷。
• 根据中央三碳链的氧化程度、B-环连接位 臵（2-或3-位）以及三碳链是否构成环状 等特点，可将主要黄酮类化合物分类如下：
第三章、黄酮类化合物
第一节 概述
黄酮类化合物：
• 以前，主要指基本母核为2-苯基色原酮类化 合物； • 现在，泛指两个具有酚羟基的苯环通过中央 三碳原子相互连接而成的一系列化合物。
8 7 6 5
1 O
2’ O 2 1‘ 6’ O
3‘ 4’ 5‘
4 O 色原酮
2-苯基色原酮
2’ HO A O 2 1‘ C 6’ O C6-C3-C6 B
3．镁盐
常用醋酸镁的甲醇溶液。试验时在纸上滴加一滴溶
液，喷以醋酸镁的甲醇溶液，加热干燥，在紫外灯
下观察。
二氢黄酮、二氢黄酮醇类可显天蓝色荧光，而黄
酮、黄酮醇及异黄酮类等则显黄～橙黄～褐色。
4．三氯化铁反应 三氯化铁水溶液或醇溶液是常用的酚类化合物显
色剂。 多数黄酮类化合物因分子中含有酚羟基可产生阳 性反应。 但一般仅在含有可形成分子内氢键的酚羟基时， 才呈现明显的颜色（？）。
异黄酮
O
O 二氢黄酮
无交叉共轭体系或共轭链短，不显颜色或微黄色
一般情况下，
——黄酮、黄酮醇及其苷类多呈灰黄－黄色
——查耳酮为黄－橙黄色 ——二氢黄酮醇、二氢黄酮、异黄酮类因不 具有交叉共轭体系或共轭链短，不显颜色或 显微黄色
二、溶解性
• 黄酮类化合物溶解度因结构及存在状态不
同有很大差异。
———例如黄酮类分子中引入羟基，水溶解 度相应增大，但羟基经甲基化后则增加在 有机溶剂中的溶解度。
.. + o
H
o
四、显色反应
黄酮类化合物的颜色反应多与分子中存在 的酚羟基及γ-吡喃酮环有关。
各类黄酮化合物的显色反应
类别 黄 酮 黄酮醇 红～紫 红 紫红 绿黄 黄 黄绿 深黄 二氢黄酮 红、紫、 蓝、 紫红 查耳酮 异黄酮 橙酮
盐酸+镁粉 黄～红 盐酸+锌粉 红
硼氢化钠
柠檬酸-硼 绿黄 酸 醋酸镁 三氯化铝 氢氧化钠 水溶液 浓硫酸 黄 黄 黄
蓝～紫红
蓝 蓝绿 黄 黄 黄 黄 黄 黄 淡黄 红～紫 红 红、洋 红
黄～橙(冷) 橙～红 深红～紫(热) 橙～紫 橙、紫
黄～橙
黄～橙
黄
（一）还原试验：
1.盐酸-镁粉（锌粉）反应 2.硼氢化钠（钾）反应
1．盐酸-镁粉（锌粉）反应 (1)是鉴定黄酮类化合物的常用反应 (2)多数黄酮、黄酮醇、二氢黄酮、二氢黄酮 醇类化合物显橙红～紫红色，少数显紫－ 蓝色。 (3)查尔酮、橙酮及儿茶素类则无该显色反应， 异黄酮除少数例外，也不显色。
是对二氢黄酮类化合物专属性很高的一种 还原剂，与二氢黄酮类化合物产生红～紫色， 其它黄酮类化合物均不显色。
（二）金属盐类试剂络合反应
黄酮类化合物中含有上列结构单元时，可与铝盐、 铅盐、锆盐、镁盐等试剂反应生成有色络合物。
氯化锶在氨性甲醇溶液中与分子中具有邻二羟 基的黄酮化合物生成绿色～棕色或黑色沉淀。
橙酮类 （aurones)
高异黄酮类 （homoisoflavones)
一、性状
O
O
OH O O
O
O
OH O
O
+ O
O
OH
OH
OH
O
O
OH O
O
OH
O
O
O CH
OH
O
O
O
O
黄酮甙类化合物
• 天然黄酮类化合物多以苷类（苷元+糖） 形式存在，并且由于糖种类、数量和联接 位臵及联接方式不同，可组成各种各样的 黄酮苷类。 • 组成黄酮苷的主要糖类有：单糖类（如葡 萄糖）、双糖类（如槐糖）、三糖类(如 龙胆三糖）等。
黄酮类化合物广泛存在于植物中，生理活性多 种多样，引起国内外广泛重视。 截止到1974年，国内外已发表的黄酮类化合物 共1674个（主要是天然黄酮类，少数为合成品， 其中苷元902个，苷722个）,并以黄酮醇类最为 多见，约占总数的1/3，其次为黄酮类，占总数 的1/4以上，其余则少见。 截止到1993年，黄酮类化合物总数已超过4000 个。
芦丁
立可定
（二）. 抗肝脏毒性作用 • 水飞蓟素、异水飞蓟素及次水飞蓟素等黄酮类 物质动物实验证明均具有较强的保肝作用。临 床上可用于治疗急、慢性肝炎，肝硬化及多种
中毒性肝损伤等疾病均取得了较好的效果。
• 儿茶素近年在欧洲也用作抗肝脏病毒性药物，
可治疗脂肪肝及四氯化碳引起的中毒性肝损伤
有一定的效果。
代或3，4’-二羟基取代时，在碱性溶液中不
稳定易被氧化，由黄色～深红色～绿棕色 沉淀。
第三节 黄酮类化合物的提取与分离
一、提取
A 提取基本原则
在植物花、叶、果实等组织中，黄酮类化合物多 以苷的形式存在，在木部等坚硬组织中，黄酮类
化合物多以苷元的形式存在。
黄酮苷举例
HO OH HO
rutinose O O OH
CH 2OH O
OCH 3
HO
O
OH
O
O OH 葛根黄素
橙皮苷（hesperidin)
C-苷
O-苷
三、黄酮类化合物的生物活性
（一）、对于心血管系统的作用 不少治疗冠心病有效的中草药或活血化 瘀类中药中均含有黄酮类化合物。芦丁、 槲皮素、葛根素、人工合成的立可定等 均有明显的扩冠作用，并已应用于临床。 有些黄酮类化合物具有降低血脂及胆固 醇的作用。
（一）酸性
• 黄酮类化合物因分子中多具有酚羟基，故
显酸性，可溶于碱性水溶液、吡啶、甲酰
胺及二甲基酰胺（形成氢键）中。
• 酚羟基位臵及数目不同，酸性强弱也不同，黄酮
的酚羟基酸性强弱顺序为：
• （7，4‘）二个羟基 ＞ （7或4’）一个羟基 ＞一
个一般酚羟基＞一个（5-）羟基
2’ HO A O 2 1‘ C 6’ O C6-C3-C6 B 5‘ 3‘ 4’ OH
1.游离苷元
一般难溶或不溶于水，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。
• 黄酮、查尔酮等平面性强的分子，因分子
之间引力较大，难溶于水；
O HO OH
O 黄酮
• 二氢黄酮及二氢黄酮醇等，因系非平面分子，
故分子与分子间排列不紧密，分子间引力降
低，有利于水分子进入，溶解度稍大。
R=H,二氢黄酮 R=OH,二氢黄酮醇
汽。
1．二氢黄酮类化合物碱性溶液中开环，转变成 异构体查尔酮，显现橙～黄色
OH HO O OCH3 _ HO OH O H+ OH HO OH OCH3
OH
O
橙色-黄色
二氢黄酮类化合物碱性溶液中开环
2．黄酮醇类化合物在碱性溶液中先呈黄色， 通入空气后变为棕色，以区别其它类黄酮 化合物 3．黄酮类化合物当分子中含有邻二酚羟基取
3‘ 4’ 5‘ OH
黄酮类化合物广泛存在于自然界，是一类重要的天
然有机化合物。其不同的颜色为天然色素家族添加了 更多的色彩。 黄酮类化合物多存在于高等植物及羊齿类植物中。 苔类中含有的黄酮化合物为数不多，而藻类、微生物、 细菌中没有发现黄酮类化合物的存在。 黄酮类化合物既可与糖成苷，又可以游离存在。
（三）硼酸显色反应
• 黄酮类化合物含有所示结构时，在无机酸或有机 酸存在下，可与硼酸反应生成亮蓝色。
O
C OH
C
C
O
OH O
（四）碱试剂的显色反应
• 利用碱性试剂反应可帮助鉴别分子中某些 结构特征。 • 通过纸斑反应鉴别时，用氨蒸汽处理后呈
现的颜色变化臵空气中会随即退去，因此
碱性试剂一般用碳酸钠水溶液而不用氨蒸
• 对于花色苷元（花青素）类虽也为平面结构，
但因以离子形式存在，具有盐的通性，故亲 水性较强，水溶解度较大。
2．黄酮苷 一般易溶于水、甲醇、乙醇等强极性溶剂 中，但难溶或不溶于苯、氯仿等有机溶剂 中。
糖链长度及结合位臵，对溶解度也有影 响。
三、酸性和碱性
• 为什么具有酸碱性？
2’ HO A O 2 1‘ C 6’ O C6-C3-C6 B 5‘ 3‘ 4’ OH
1．铝盐
常用试剂为1%三氯化铝或硝酸铝溶液，
生成的溶液多为黄色并有荧光，可用于定
性及定量分析。
2．铅盐
常用1%醋酸铅及碱式醋酸铅水溶液，可生成
黄～红色沉淀。
醋酸铅只能与分子中含有邻二酚羟基或兼有3-羟
基4-酮基或5-羟基4-酮基的化合物生成沉淀。
碱式醋酸铅与酚类化合物均可形成沉淀(?)。
一、黄酮类化合物生物合成途径
• 多数科学家认为黄酮类化合物的基本骨架是 由三个丙二酰辅酶A和一个桂皮酰辅酶A生 物合成。 • A环来自于三个丙二酰辅酶A，B环来自于桂 皮酰辅酶A 。
COOH -NH 2 NH 2
COCoA
1.Cinnamic acid 4-hydroxylase 2. CH2COCoA COOH
（+）-儿茶素
（三பைடு நூலகம்、抗炎作用
芦丁及其衍生物羟乙基芦丁、二氢槲皮素、橙皮 苷、甲基查耳酮等对于角叉菜胶，5-HT及PEG诱发 的大鼠足爪水肿、甲醛引发的关节炎及棉球肉芽肿 等均具有明显的抑制作用。
金荞麦中的双聚原矢车菊苷元有抗炎、祛痰、 解热、抑制血小板聚集及提高机体免疫功能的作用， 临床用于肺脓肿及其它感染性疾病。 羟乙基芦丁及棉花皮苷对于胃溃疡似有治疗及预 防作用。
（四）雌激素样的作用
染料木素、金雀花异黄素、大豆黄素等 异黄酮类均有雌激素样作用。
（五）抗菌及抗病毒的作用
黄芩苷、木樨草苷均具有一定程度的抗
菌作用。近年来，还有槲皮素、桑色素、 二氢槲皮素及山萘酚等抗病毒作用的报道。
（六）泻下作用
如中药营实中的营实苷有致泻作用。
（七）解痉作用
异干草素及大豆素等具有类似罂粟碱解 除平滑肌痉挛样作用。 大豆苷、葛根黄素等可以缓解高血压患 者的头痛症状。
+ O
花色素
OH
花色素的颜色随着pH值变化
R3
R3
R3
R3
+ OH R2 O R1 -OH R2 R1 OH R2 R1 O
R2
O OH
R1
O
O
吡喃嗡盐离子
R3 +H X R2 R1 -H2O R2
R3
O
O
O
R1
X
OH
O
O
O
查尔酮
黄酮
黄橙色
灰黄-黄色
存在交叉共轭体系，分子有颜色
O
O
O
OH O 二氢黄酮醇