天然药物化学第五章.

第五章黄酮类化合物（Flavonoids）天然药物化学本章内容第一节概述第二节理化性质与颜色反应第三节提取分离方法第四节结构鉴定第五节结构研究实例历史概念1952年以前，黄酮类化合物主要是指基本母核为2-苯基色原酮的一系列化合物。色原酮2-苯基色原酮（黄酮）OO5'4'3'2'1'8765432187654321OO6'第一节绪论一、定义：黄酮类化合物是泛指两个苯环（A环和B环）通过三碳相互连接而成的一系列化合物，也称黄碱素。第一节绪论OO1234567891'3'5'2'4'6'10O1234567891'3'5'2'4'6'10ACBC6-C3-C6高度共轭体系—生色团，母核上有-OH或-OCH3取代（助色团），大多为黄色，结构中有酮基。二、黄酮类化合物的生物合成途径由葡萄糖分别经莽草酸途径和醋酸-丙二酸途径生成对羟基桂皮酸和三分子乙酸，合成查耳酮，再经过查耳酮异构酶的作用形成二氢黄酮。二氢黄酮再在各种酶的作用下衍变为各类黄酮。第一节绪论第一节绪论分类依据：三碳链氧化程度B环(苯基)连接位置(2-或3-位)三碳链是否构成环状三、黄酮类化合物的分类第一节绪论已发现的结构类型有20多种，其中有14种主要结构类型。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）第一节绪论C环还原：黄烷类其它类型：花色素类、橙酮类、高异黄酮、酮类OOABC23山口OHOOH糖莽草酸途径OHCoAOOCOOOH二氢黄酮OOOH黄酮OHOOH二氢查耳酮OOOH橙酮类OOOH异黄酮类OOOH二氢黄酮醇OOHOH黄烷醇OOH花色素OH+OOOH黄酮醇OHOHCH查耳酮１.黄酮类（flavones）OOHOOHOHOHluteolin木犀草素，存在于忍冬藤、菊花、浮萍中，具有抗菌作用。最简单1/4２．黄酮醇类（flavonols）槲皮素(quercetin)具有抗炎、止咳祛痰等作用。降低血压、增强毛细血管抵抗力、扩张冠状动脉；芦丁(rutin)是槲皮素的３-O芸香糖苷。用于治疗毛细管脆弱引起的出血病，并用作高血压的辅助治疗剂。RUTINOOOHHOOHOHOrutinoseOOOHHOOHOHOHQUERCETIN1/3最常见OHOOHOHOOOOOCH3豆科植物槐中药槐米中含有芦丁和槲皮素。３．二氢黄酮类(flavanones)OOOHOCH3rutinoseO橙皮苷(hesperidin),具有Vp样作用4．二氢黄酮醇类(flavanonols)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。具有保肝作用，用于治疗急、慢性肝炎及肝硬化，代谢中毒性肝损伤。OOHOOHOHOOCH2OHOHOCH3水飞蓟素(SILYBIN)5．查尔酮类（chalcones）查尔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，二者可相互转化。查耳酮6'5'4'3'2'1'654321OOHHOOOHO邻羟基查耳酮二氢黄酮二氢黄酮的吡酮环芳香性低，在碱的作用下易开环生成6’-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二氢黄酮。红花在开花初期，花冠呈淡黄色；开花中期，花冠呈深黄色；开花后期或采收干燥过程中由于酶的作用，氧化成红色。SO2氧化酶异构化醌式红花苷(红色)红花苷(carthamone)(黄色)新红花苷(neo-carthamin)(无色)OHOOOOglcOHOHOHOHOOglcOHOOHOHOOglcOH第一个发现的查耳酮类植物成分6．异黄酮类(isoflavones)取代基7,4'-二OH4'-OH,7-glc7,4'-二OH,8-C-glc化合物名称大豆素大豆苷葛根素OOHOOH主要存在于豆科、鸢尾科等植物中。葛根主要含有下列几种异黄酮类成分。葛根总黄酮具有扩冠、增加冠脉流量及降低心肌耗氧量等作用。大豆素具有类似罂粟碱的解痉作用。大豆苷、葛根素及大豆素均能缓解高血压患者的头痛等症状。7．二氢异黄酮类紫檀素OOOOCH3O8．双黄酮类由二分子黄酮衍生物聚合生成的二聚物，多分布于裸子植物中。银杏中含有多种双黄酮，如银杏素。OOR1OOCH3OOHOOR2OHOH758''5'银杏素R1=CH3;R2=H异银杏素R1=H;R2=CH3白果素R1=H;R2=H9.花色素类(anthocyanidins)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，经水解可生成苷元——花色素及糖。矢车菊苷元(兰色)花青素母核OHOOHOHOHO10．黄烷-3-醇(flavan-3-ols)及黄烷-3,4-二醇(flavan-3,4-diols)类(+)儿茶素(-)表儿茶素OHOOHOHHOHHOHHOHOOHOHOHOHH11．橙酮类(Aurones)OCHHOOHOHO硫磺菊素(sulphuretin)12．双苯吡酮类(酮，苯骈色酮xanthones)87654321异芒果素(isomengiferin)OOHOHOOHOHglc水龙骨科植物石韦中的异芒果素具有止咳祛痰的功效。山口例第一节绪论OOHOOHOHOHOHOOHOOHOHOHOOHOHOHHHOHOHOOOH槲皮素柚皮素(+)儿茶素大豆素黄酮类化合物数目多.多数黄酮类化合物是羟基或甲氧基取代衍生物。多与糖结合成苷，少部分以游离形式存在。第一节绪论四、分布及存在形式黄酮是在植物中分布最广的一类物质多以苷的形式存在：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，咖啡酰基葡萄糖第一节绪论存在形式糖与苷元结合的位置O-苷：单糖苷C3、C7、C3’、C4’双糖苷C3、C7；C3、C4’C7、C4’C-苷：C6或C8位OO1234567891'3'5'2'4'6'10黄酮类化合物的应用黄酮类化合物的分布黄酮类化合物广泛存在于植物的各个部位，尤其是花、叶部位，主要存在于芸香科、唇形科、豆科、伞形科、银杏科与菊科中。有文献估计约有20％的中草药中含有黄酮类化合物。如常用的：黄芩、苦参、大豆、葛根、橙、洋葱等中草药和食品中都含有丰富的黄酮类化合物。黄芩唇形科，黄芩ScutellaariabaicalensisGeorgi的干燥根。清热燥湿，泻火解毒，止血，安胎。葛根豆科植物野葛Puerarialobata（Willd.）Ohwi的干燥根。解肌退热，生津，透疹，升阳止泻OOOHHOOOOHOHHOCOOHOOOHHOHOOOOOOH黄芩酶黄芩苷黄芩素(黄色)醌类(绿色)黄芩苷水解示意图H2O黄酮类化合物的应用黄酮类化合物的生物活性抗氧化、清除自由基抗菌、抗病毒扩冠、降血压保肝解痉银杏叶总黄酮银杏黄酮降胆固醇和甘油三酯抗凝血作用山楂总黄酮沙棘总黄酮降血脂、扩冠血竭总黄酮抗静脉血栓形成1.对心血管系统的作用Vp样作用：芦丁、橙皮苷等有Vp样作用，能降低血管脆性及异常通透性，可用作防治高血压及动脉硬化的辅助治疗剂。扩冠作用：芦丁、槲皮素、葛根素、人工合成：立可定。降血脂及胆固醇：木犀草素2.抗肝脏毒作用从水飞蓟种子中得到的水飞蓟素具有保肝作用，用于治疗急、慢性肝炎、肝硬化及多种中毒性肝损伤。（+）-儿茶素(catergen)也可抗肝脏毒作用，治疗脂肪肝及因半乳糖胺或四氯化碳等引起的中毒性肝损伤。水飞蓟3.抗炎芦丁及其衍生物羟乙基芦丁、二氢槲皮素等具抗炎作用。4.抗菌及抗病毒作用如木樨草素、黄芩苷、黄芩素5.解痉作用异甘草素、大豆素：解除平滑肌痉挛；大豆苷、葛根素及葛根总黄酮可缓解高血压患者的头痛等症状；杜鹃素、川陈皮素、槲皮素、山萘酚、芫花素、羟基芫花素：止咳祛痰。6.雌性激素样作用大豆素(daidzein)等异黄酮具有雌性激素样作用，可能由于它们的结构与己烯雌酚结构类似。己烯雌酚HOOH大豆素(dadzein)OOHOOH7.清除人体自由基作用黄酮类化合物多具有酚羟基，易氧化成醌类而提供氢离子，故有显著的抗氧化特点。另外还有降血脂、血糖，抗动脉粥样硬化及抗癌抗突变等作用。黄酮类化合物的应用黄酮类化合物在食品工业中的应用天然甜味剂黄酮类化合物作为非糖类甜味剂并非多见，但扩大了甜味剂新资源，目前发现主要为二氢查尔酮含氧苷。芳香科柑橘类的幼果及果皮中，含有二氢黄酮类化合物，其本身无甜味，但在适当条件下转化成二氢查尔酮糖苷，则可显甜味。如新橙皮苷二氢查尔酮，其甜度为蔗糖的950倍，OOH黄酮类化合物的应用黄酮类化合物在食品工业中的应用天然抗氧化剂研究表明，黄酮类化合物均具有不同程度的抗氧化作用，尤其芸香苷、槲皮素、银杏黄酮、大豆异黄酮等具有较强的抗氧化能力，可以代替合成抗氧化剂，用于油脂的抗氧化中。天然风味增强剂有些黄酮类化合物具有增强食品风味的作用，如柚皮苷虽具有苦味，但用在饮料以及高级糖果中却具有增强风味的作用。如柑橘汁中的橘皮苷是其特征的黄酮化合物，用其可以鉴别外观和风味类似柑橘汁的伪劣产品黄酮类化合物的应用黄酮类化合物在食品工业中的应用天然色素黄酮类化合物多呈黄色，同时又具有很宽的溶解特性，既有水溶性的黄酮类化合物，又有脂溶性的黄酮类化合物，所以完全可以据食品加工的需要而选择合适的黄酮类化合物作为着色剂。目前已获准使用的主要有花青素和查尔酮类。含花青苷的食用色素有：杜鹃花科越橘红色素、锦葵科玫瑰茄红色素、葡萄科葡萄皮色素；以查尔酮苷为主的有来自菊科的红花黄色素、菊花黄色素；梧桐科可可色素主成分则是黄酮醇的聚合物，茶科红茶红色素则是儿茶素等多酚类物质的聚合物，禾本科高粱红色素成分为5，7，4‘-三羟基黄酮。本章内容第一节概述第二节理化性质与颜色反应第三节提取分离方法第四节结构鉴定第五节结构研究实例一、一般性状形态：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-灰黄色查耳酮：黄-橙色二氢黄酮（醇）：无色异黄酮：微黄色花色素可随着pH值的变化颜色有所不同：红色（pH7），紫色(pH8.5)，蓝色(pH8.5)第二节理化性质与颜色反应旋光性苷元中：二氢黄酮（醇），黄烷（醇）其分子中有手性C，故具旋光性。黄酮苷：由于结构中引入糖分子，故有旋光性，且多为左旋。•溶解度黄酮(醇),查耳酮：平面型分子二氢黄酮(醇)：非平面型分子花色素：离子苷元：难溶于水，易溶于乙酸乙酯，乙醚等有机溶剂中苷：易溶于水、乙醇、甲醇中，糖链越长水溶性越大。第二节理化性质与颜色反应水中溶解度增加OHHHO结合状态:一般游离苷元难溶于水或不溶于水，而易溶于乙醇，乙酸乙酯，乙醚等有机溶剂。但黄酮类化合物一般多具有酚-OH，具有一定的极性，所以，一般不溶于石油醚等很低极性的溶剂。苷元易溶于稀碱溶液中，因为分子中的酚-OH具有酸性，可与碱成盐。黄酮苷：结合成苷后，由于极性基团糖的引入，水溶性相应增大，糖链增长，溶解度也随之增大，一般易溶于水，醇等强极性溶剂中，而在低极性溶剂，如苯，氯仿等中，溶解度很小或不溶解。但糖的结合位置对水中的溶解度也有一定的影响，4’或7-O苷的溶解度就小于3-O苷，原因是结合在极性强的-OH上，将使分子少了一个较强的极性基团，例：棉黄素：C5或C3-OH与C=O形成氢键，对溶解度供献不大，结合成苷后，对原-OH对溶解度影响不大，相反，若结合在C7或C4’-OH时，影响就很大，形成苷后，该-OH的原有的溶解度较大的贡献消失，所以C7-O-苷的溶解度小于C3-O-苷。OOOHHOOHOHOHOH二、酸碱性酸性：来源分子中的酚羟基；可溶于碱性水溶液、吡啶、甲酰胺及二甲基甲酰胺。酸性强弱的比较：取决于羟基的数目和位置：7,4’-OH7-或4’-OH一般OH5-OH3-OH第二节理化性质与颜色反应OOHOOHOHOHOH（可用于提取、分离及鉴定工作）75