黄酮-天然药物化学解析课件

黄酮类化合物黄酮类化合物Flavonoids天然药物化学天然药物化学Medicinal Chemistry Medicinal Chemistry of Natural Productof Natural Product黄酮类化合物黄酮类化合物 flavonoidsflavonoids概述概述黄黄酮酮类类化化合合物物是是广广泛泛存存在在于于自自然然界界中中高高等等植植物物中中一一类类重重要要的的有有机机化化合合物物，其其数数量量之之多多列列天天然然酚酚类类化化合合物物之之首首，大大多多具具有有羰羰基基并并呈呈黄色，故称黄酮。黄色，故称黄酮。2l仅仅截截止止到到19741974年年为为止止，国国内内外外已已发发表表的的黄黄酮酮类类化化合物共合物共16741674个，其中苷元个，其中苷元902902个，苷个，苷722722个。个。l 黄酮醇类，约占总数的三分之一；黄酮醇类，约占总数的三分之一；l 黄酮类，占总数的四分之一以上；黄酮类，占总数的四分之一以上；l截止到截止到20032003年，黄酮类化合物总数已超过年，黄酮类化合物总数已超过90009000个。个。l主主要要存存在在于于双双子子叶叶及及裸裸子子植植物物中中，藻藻类类、菌菌类类、地地衣衣类类等等低低等等植植物物中中较较少少见见到到。双双黄黄酮酮类类多多局局限限分分布布于于裸裸子子植植物物，尤尤其其松松柏柏纲纲，银银杏杏纲纲和和凤凤尾尾纲纲等植物中等植物中。黄酮类化合物黄酮类化合物 flavonoidsflavonoids3本章重点掌握内容本章重点掌握内容v结构类型结构类型v性质：溶解性，酸性，显色反应性质：溶解性，酸性，显色反应v提取方法提取方法v分离方法：聚酰胺法，葡聚糖凝胶法分离方法：聚酰胺法，葡聚糖凝胶法v结构鉴定方法：结构鉴定方法：UV，NMR，MS等等4第一节第一节 结构与分类结构与分类黄酮类化合物是指基本母核为黄酮类化合物是指基本母核为2-2-苯基色原酮类化合物。（原定义）苯基色原酮类化合物。（原定义）黄酮类化合物是泛指两个苯环通过中央黄酮类化合物是泛指两个苯环通过中央三碳原子相互连接而成的一系列化合物。三碳原子相互连接而成的一系列化合物。一、一、黄酮类化合物的基本结构黄酮类化合物的基本结构5 名称 黄酮类 (flavones)黄酮醇(flavonol)C3-位有无位有无OH，有：为，有：为黄酮醇黄酮醇(Flavonol)，无：为无：为黄酮黄酮(Flavone)。三碳链部分结构三碳链部分结构6（一）黄酮和黄酮醇类（一）黄酮和黄酮醇类（一）黄酮和黄酮醇类（一）黄酮和黄酮醇类1 1、黄酮类、黄酮类木犀草素（木犀草素（luteolinluteolin），存在于忍冬藤、菊花、浮），存在于忍冬藤、菊花、浮萍中，具有抗菌作用。萍中，具有抗菌作用。黄芩为清热解毒类中药，黄芩为清热解毒类中药，抗菌成分主要有：抗菌成分主要有：黄芩苷黄芩苷(baicalin)(baicalin)次黄芩素次黄芩素(wogonin)(wogonin)等等黄芩苷易酶解：黄芩苷易酶解：黄酮醇类（黄酮醇类（黄酮醇类（黄酮醇类（flavonolsflavonols）v 槲皮素槲皮素(quercetin)具有抗炎、止咳祛痰等作用。具有抗炎、止咳祛痰等作用。v 芦丁芦丁(rutin)是槲皮素的是槲皮素的O芸香糖苷。用于治芸香糖苷。用于治疗毛细管脆弱引起的出血病，并用作高血压的辅疗毛细管脆弱引起的出血病，并用作高血压的辅助治疗剂。助治疗剂。3.3.双黄酮类双黄酮类双黄酮类双黄酮类v双黄酮是由两分子黄酮类化合物聚合而成，分子双黄酮是由两分子黄酮类化合物聚合而成，分子间通过间通过C-C键或者键或者C-O键聚合。键聚合。银杏素银杏素来来源源于于银银杏杏叶叶中中的的银银杏杏素素，具具有有解解痉痉，降降压压和和扩扩张张冠冠脉脉的的作作用用，临临床床上上用用来来治治疗疗冠冠心心病病。二氢黄酮类 二氢黄酮醇类 (flavanones)(flavanonols)C2，C3饱和，加饱和，加“二氢二氢”。二氢黄酮（醇）二氢黄酮（醇）(Flavanone)13（二）二氢黄酮和二氢黄酮醇类（二）二氢黄酮和二氢黄酮醇类（二）二氢黄酮和二氢黄酮醇类（二）二氢黄酮和二氢黄酮醇类 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。查耳酮类 二氢查耳酮类 (chalcones)(dihydrochalcones)16C环开环环开环（三）查耳酮类（三）查耳酮类（三）查耳酮类（三）查耳酮类（chalconeschalcones）（三）查耳酮类（三）查耳酮类（三）查耳酮类（三）查耳酮类（chalconeschalcones）v 查耳酮为苯甲醛缩苯乙酮类化合物，其邻羟基查耳酮为苯甲醛缩苯乙酮类化合物，其邻羟基衍生物可视为二氢黄酮的异构体，二者可相互转衍生物可视为二氢黄酮的异构体，二者可相互转化。化。v二氢黄酮在碱的作用下易开环生成二氢黄酮在碱的作用下易开环生成6-羟基查耳酮，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。的二氢黄酮。v 红花所含的色素红花苷是第一个发现的查耳酮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类植物成分 20B 环连接位置环连接位置（四）异黄酮类（四）异黄酮类（四）异黄酮类（四）异黄酮类 (isoflavones)(isoflavones)v 主要存在于豆科、鸢尾科等植物中。主要存在于豆科、鸢尾科等植物中。葛葛根根总总黄黄酮酮具具有有扩扩冠冠、增增加加冠冠脉脉流流量量及及降降低低心心肌肌耗耗氧氧量量等等作作用用,缓解高血压患者的头痛等症状。缓解高血压患者的头痛等症状。花色素类 (anthocyanidins)黄烷-3-醇类(flavan-3-ols)黄烷-3,4-二醇类(flavan-3,4-diols)22无酮基无酮基（五）花色苷类（五）花色苷类（五）花色苷类（五）花色苷类(anthocyanidins)(anthocyanidins)v是一类以离子形式存在的色原烯的衍生物。是一类以离子形式存在的色原烯的衍生物。v是使花、叶、果、茎等呈现蓝、紫、红等颜色的是使花、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。成苷元（花色素）及糖。（六）黄烷醇（六）黄烷醇（六）黄烷醇（六）黄烷醇(flavanols)(flavanols)类类类类黄酮类化合物结构分类依据：l 根据中央三碳链的氧化程度根据中央三碳链的氧化程度l 根据根据B-B-环联接位置环联接位置(2-(2-或或3-3-位位)l 根据三碳链是否构成环状根据三碳链是否构成环状l 根据根据C C环有无羟基或酮基环有无羟基或酮基25橙酮类（噢口弄类）橙酮类（噢口弄类）(aurones)高异黄酮类高异黄酮类 (homoisoflavones)双苯吡酮类双苯吡酮类（xanthones）其它类其它类26(二、存在形式二、存在形式l多以苷存在：多以苷存在：O-苷和苷和C-苷苷l糖的种类：糖的种类：单糖单糖：D-葡萄糖，葡萄糖，D-半乳糖，半乳糖，D-木糖，木糖，L-鼠李糖，鼠李糖，L-阿拉伯糖，阿拉伯糖，D-葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸 双糖双糖：槐糖，龙胆二糖，芸香糖（：槐糖，龙胆二糖，芸香糖（Rha16Glc），），新橙皮糖（新橙皮糖（Rha12Glc）等）等 三糖三糖：龙胆三糖，槐三糖：龙胆三糖，槐三糖 酰化糖酰化糖：2-乙酰葡萄糖，咖啡酰基葡萄糖乙酰葡萄糖，咖啡酰基葡萄糖27第二节第二节第二节第二节 理化性质理化性质理化性质理化性质 一、性状一、性状 1.多为结晶性固体，少为（如黄酮苷类）多为结晶性固体，少为（如黄酮苷类）无定形粉末。无定形粉末。2.旋光性：游离苷元中，除二氢黄酮、旋光性：游离苷元中，除二氢黄酮、二氢黄酮醇、黄烷、黄烷醇及双黄酮有旋二氢黄酮醇、黄烷、黄烷醇及双黄酮有旋光外，其余无旋光性。苷类由于结构中引光外，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。入糖的分子，均有旋光性，且多为左旋。28 3.3.颜色：颜色：分子中是否存在交叉共轭体系分子中是否存在交叉共轭体系 助色团的种类、数目助色团的种类、数目 取代基的位置。取代基的位置。色色原原酮酮部部分分原原本本无无色色，但但在在2 2位位引引入入苯苯环环后后，即即形形成成交交叉叉共共轭轭体体系系，且且通通过过电电子子的的转转移移，重重排排，使共轭链延长，而表现出颜色。使共轭链延长，而表现出颜色。29l黄酮、黄酮醇及其苷类：灰黄黄色黄酮、黄酮醇及其苷类：灰黄黄色l查耳酮：黄橙黄色查耳酮：黄橙黄色l二氢黄酮，二氢黄酮醇：不显色二氢黄酮，二氢黄酮醇：不显色l异黄酮：微黄色异黄酮：微黄色l花色苷及苷元：红花色苷及苷元：红 (pH 7)(pH 8.5)(pH 8.5)黄酮类化合物的颜色：黄酮类化合物的颜色：30 水 醇 乙酸乙脂 乙醚、氯仿黄酮苷 可溶 易溶 可溶 不溶黄酮苷元 难溶 易溶 易溶 易溶 溶解通性：溶解通性：二、溶解度二、溶解度31黄酮黄酮(醇醇),查耳酮查耳酮二氢黄酮二氢黄酮(醇醇)花色素花色素水水溶溶性性平面型分子平面型分子非平面型分子非平面型分子离子离子溶解度与结构的关系：溶解度与结构的关系：l平面型分子平面型分子l非平面型分子非平面型分子32l 酸性：分子中具酚羟基，具酸性，可溶于碱性水溶酸性：分子中具酚羟基，具酸性，可溶于碱性水溶液、吡啶、甲酰胺及二甲基甲酰胺液、吡啶、甲酰胺及二甲基甲酰胺l 酸性强弱取决于羟基的数目和位置：酸性强弱取决于羟基的数目和位置：7,4 7,4-OH 7-OH 7-或或4 4-OH -OH 一般一般OH 5-OHOH 5-OH三、酸碱性三、酸碱性33碱性：碱性：-吡喃酮环上的吡喃酮环上的1-氧原子，因为有未共用电氧原子，因为有未共用电子对，表现为弱碱性，可以与强酸生成子对，表现为弱碱性，可以与强酸生成yang盐。盐。生成的生成的yang盐，但极不稳定，加水即可分解：盐，但极不稳定，加水即可分解：34二氢黄酮在碱的作用下易开环生成二氢黄酮在碱的作用下易开环生成2-羟基查耳酮，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。二氢黄酮。35（一）还原反应（一）还原反应 1 1、盐酸、盐酸-镁（锌）粉反应镁（锌）粉反应 样品溶解于甲醇或乙醇中，加少量镁粉或样品溶解于甲醇或乙醇中，加少量镁粉或锌粉振摇，再滴加浓盐酸。锌粉振摇，再滴加浓盐酸。黄酮（醇）、二氢黄酮（醇）及苷黄酮（醇）、二氢黄酮（醇）及苷（+）橙红橙红-紫红紫红查耳酮、橙酮、儿茶素类（黄烷醇类）查耳酮、橙酮、儿茶素类（黄烷醇类）（）异黄酮（异黄酮（）（少数显色）（少数显色）四、显色反应四、显色反应36（一）还原反应（一）还原反应 2 2、四氢硼钠（钾）、四氢硼钠（钾）反应反应 样品溶解于乙醇中，加入等量样品溶解于乙醇中，加入等量2%NaBH2%NaBH4 4甲醇溶液，甲醇溶液，一分钟后加入浓盐酸或浓硫酸。一分钟后加入浓盐酸或浓硫酸。二氢黄酮类化合物产生红紫红色，其他类型的黄二氢黄酮类化合物产生红紫红色，其他类型的黄酮不显色，为酮不显色，为二氢黄酮二氢黄酮的专属显色反应。的专属显色反应。37黄酮类化合物分子中常含有这几种结构单元，黄酮类化合物分子中常含有这几种结构单元，可以与铝盐，铅盐，锆盐，镁盐等试剂反应生可以与铝盐，铅盐，锆盐，镁盐等试剂反应生成有色络合物。成有色络合物。（二）络合反应（二）络合反应38铝盐铝盐 与与AlClAlCl3 3反应显黄色或黄色加深，反应显黄色或黄色加深，UVUV下呈现荧光下呈现荧光增强，生成的络合物有黄绿色荧光，可用于定性增强，生成的络合物有黄绿色荧光，可用于定性及定量分析。及定量分析。39 镁盐镁盐 与与Mg(OAc)Mg(OAc)2 2反反应应，原原理理同同AlClAlCl3 3，二二氢氢黄黄酮酮和和二二氢黄酮醇类可呈天蓝色荧光，其他呈橙黄褐色。氢黄酮醇类可呈天蓝色荧光，其他呈橙黄褐色。铅盐铅盐 与与1%1%醋醋酸酸铅铅或或碱碱式式醋醋酸酸铅铅，可可生生成成黄黄红红色色沉沉淀。淀。40锆盐锆盐 有有游游离离3-3-或或5-OH5-OH存存在在时时，与与二二氯氯氧氧锆锆（ZrOClZrOCl2 2）生生成成黄色络合物，形成的黄色络合物，形成的3-OH3-OH络合物比络合物比5-OH5-OH络合物稳定。络合物稳定。41二氯氧锆（二氯氧锆（ZrOClZrOCl2 2）-柠檬酸反应：柠檬酸反应：42氯化锶（氯化锶（SrClSrCl2 2）在氨性甲醇溶液中，可以与具有在氨性甲醇溶液中，可以与具有邻二酚羟基邻二酚羟基结构的黄酮类化合物生成绿色棕色黑色沉淀。结构的黄酮类化合物生成绿色棕色黑色沉淀。43 三氯化铁（三氯化铁（FeClFeCl3 3）三氯化铁（三氯化铁（FeClFeCl3 3）水溶液可以与黄酮类化合物中）水溶液可以与黄酮类化合物中的酚羟基反应呈色，但一般仅在含有的酚羟基反应呈色，但一般仅在含有氢键缔合的酚羟氢键缔合的酚羟基基时颜色才明显。时颜色才明显。44黄酮类化合物分子中有下列结构的，黄酮类化合物分子中有下列结构的，可以在酸性条件下与硼酸反应，生可以在酸性条件下与硼酸反应，生成亮黄色。成亮黄色。5-羟基黄酮羟基黄酮 2-羟基查耳酮羟基查耳酮（三）硼酸显色反应（三）硼酸显色反应45lNHNH3 3蒸气，颜色加深，可逆；蒸气，颜色加深，可逆；NaNa2 2COCO3 3反应不可逆。反应不可逆。l二氢黄酮二氢黄酮遇碱开环，生成查耳酮，显橙黄色。遇碱开环，生成查耳酮，显橙黄色。（四）碱性试剂显色反应（四）碱性试剂显色反应46黄酮类有黄酮类有邻二酚羟基邻二酚羟基或或3 3，4 4-二羟基二羟基，在碱液中易，在碱液中易氧化，生成由黄色、深红色至绿棕色沉淀。氧化，生成由黄色、深红色至绿棕色沉淀。l黄黄酮酮醇醇类类化化合合物物在在碱碱液液中中先先呈呈黄黄色色，通通入入空空气气后后变变棕色。棕色。（四）碱性试剂显色反应（四）碱性试剂显色反应47问题：问题：预测预测芦丁芦丁的显色反应结果的显色反应结果lHCl-Mg反应反应lNaBH4反应反应l锆锆-枸橼酸反应枸橼酸反应lSrCl2反应反应l硼酸硼酸+草酸反应草酸反应lMolish反应反应（+）（-）黄色，加枸橼酸黄色，加枸橼酸,褪色褪色（+）（+）黄色）黄色（+）48