第六章 黄酮类化合物

第六章 黄酮类化合物本章是本教材的重点，因此考试也是重点。学习和复习时，对黄酮化合物的分类、检识和提取分离部分重点掌握，并可 以通过紫外方法对简单黄酮类化合物进行结构解析。熟悉槐米和黄芩两味中药的 实例。第一节 概述的含义：黄酮类化合物是广泛存在于自然界的一大类化合物。由于这类化 合物大多呈黄色或淡黄色，且分子中亦多含有酮基因此被称为黄酮。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。其基本碳架为：c6-c3-c6o了解黄酮类化合物也是中药中一类重要的有效成分，具有多方面的生物活 性。第二节 黄酮类化合物的结构与分类这一节要掌握黄酮的分类原则，根据黄酮类化合物A环和B环中间的三碳 链的氧化程度、三碳链是否构成环状结构、3位是否有羟基取代以及B环（苯基） 连接的位置（2 或 3 位）等特点，可将主要的天然黄酮类化合物分类。结合中药实例槐米和黄芩进行学习。第三节 黄酮类化合物的理化性质这一节内容为黄酮类化合物物理和化学性质学习，也是黄酮化合物难点部分 也是重要考点，因此必须掌握，复习时将影响黄酮颜色，酸性强弱的因素归纳总 结便于记忆，并牢记颜色反应和金属盐类试剂的络合反应，能熟练应用显色反应 区分相似结构的化合物。黄酮类化合物颜色主要与分子中是否存在交叉共轭体系有关，助色团（-0H、 -och3等）的种类、数目以及取代位置对颜色也有一定影响。花色素的颜色可随pH不同而改变二氢黄酮及二氢黄酮醇等，因分子中的 C 环具有近似于半椅式的结构系非平 面型分子，有利于水分子进入，故在水中溶解度稍大。花色素类虽具有平面型结 构，但因以离子形式存在，具有盐的通性，故亲水性较强，水溶度较大。黄酮类化合物的酸性强弱与酚羟基数目的多少和位置有关。以黄酮为例其酚羟基酸性由强至弱的顺序是：7, 4-二 0H7-或4-OH一般酚羟基5-0H,黄酮类化合物的颜色反应主要是利用分子中的酚羟基及Y-吡喃酮环的性质。盐酸-镁粉反应 此为鉴定黄酮类化合物最常用的颜色反应。 与金属盐类试剂的络合反应：黄酮类化合物分子中若具有 3-羟基、4-羰基, 或 5-羟基、4-羰基或邻二酚羟基,则可以与许多金属盐类试剂如铝盐、锆盐、锶 盐等反应,生成有色的络合物或有色沉淀,有的还产生荧光。第四节 黄酮类化合物的提取与分离黄酮类化合物的提取可以分为溶解提取法、热水提取法、碱性水或碱性稀醇 提取法各有利弊,可根据药材和提取条件选择。黄酮类化合物的分离是本节的重点,尤其是聚酰胺色谱发洗脱规律和应用。聚酰胺色谱的分离机理,一般认为是“氢键吸附”,即聚酰胺的吸附作用是通过其酰胺羰基与黄酮类化合物分子上的酚羟基形成氢键缔合而产生的,其吸附强 度主要取决于黄酮类化合物分子中酚羟基的数目与位置等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。溶剂分子与聚酰胺或黄酮类化合物 形成氢键缔合的能力越强,则聚酰胺对黄酮类化合物的吸附作用将越弱。黄酮类 化合物在聚酰胺柱上洗脱时大体有下列规律：1、首先看黄酮不同类型,被吸附强弱的顺序为：黄酮醇黄酮二氢黄酮 醇异黄酮。2、相同母核条件下：酚羟基数目,越多则吸附力越强,在色谱柱上越难以 被洗脱；当分子中酚羟基数目相同时,易于形成分子内氢键,则其与聚酰胺的吸 附力减小,易被洗脱下来；分子内芳香化程度越高,共轭双键越多,则吸附力越 强3、游离黄酮与黄酮苷的分离 若以含水移动相（如甲醇-水）作洗脱剂,黄 酮苷比游离黄酮先洗脱下来，且洗脱的先后顺序一般是：叁糖苷双糖苷单糖 苷游离黄酮；若以有机溶剂（如氯仿-甲醇）作洗脱剂，结果则相反，游离黄 酮比苷先洗脱下来。后者是不符合“氢键吸附”规律的。有人认为这是由于聚酰胺 具有“双重色谱”性能之故，即其分子中既有非极性的脂肪链，又有极性的酰胺基 团，当用极性移动相（如含水溶剂系统）洗脱时，聚酰胺作为非极性固定相，其 色谱行为类似反相分配色谱，因黄酮苷比游离黄酮极性大，所以苷比游离黄酮容 易洗脱。当用有机溶剂（如氯仿-甲醇）洗脱时，聚酰胺作为极性固定相，其色 谱行为类似正相分配色谱，因游离黄酮的极性比黄酮苷小，所以游离黄酮比黄酮 苷容易洗脱。第五节 黄酮类化合物的检识 可以采用黄酮类化合物的检识试剂进行检识，如检识母核类型的反应有盐酸 -镁粉反应、四氢硼钠反应、碱性试剂显色反应和五氯化锑的反应等；用于检识 取代基的反应有锆盐-枸橼酸反应、氨性氯化锶反应等。由于黄酮类化合物结构多样，极性和酸性等差异，因此可选用不同谱检识， 主要有纸色谱法、硅胶薄层色谱法、聚酰胺薄层色谱法。根据各色谱材料的特点 选用适合的展开系统，可以达到较好的分离效果。第六节 黄酮类化合物的结构研究 这节是本章的重点与难点，要掌握各类黄酮的紫外特征和通过诊断试剂如何 推断黄酮化合物的结构。首先在甲醇溶液中，大多数黄酮类化合物在甲醇中的紫外吸收光谱由两个主 要吸收带组成。出现在300400nm之间的吸收带称为带I,出现在240280nm 之间的吸收带称为带II。带I是由B环桂皮酰基系统的电子跃迁引起的吸收， 而带II是由A环苯甲酰基系统的电子跃迁引起的吸收。表 1 黄酮类化合物 UV 吸收范围带II（nm）250280250280250280245270270295220270 （低强度）230270 （低强度）270280带I（nm）304350328357358385310330 （肩峰）300330 （肩峰）340390370430465560黄酮类型黄 酮 黄酮醇（3-OH取代） 黄酮醇（3-OH游离）异黄酮二氢黄酮、二氢黄酮醇查耳酮噢 口弄花青素及其苷掌握加入不同诊断试剂的目的，和对应 UV 谱图数据的变化，从而判断连 接取代基的位置。（1）甲醇钠：NaOMe碱性较强，可使黄酮类化合物母核上所有的酚羟基解 离，导致相应吸收带红移。 如带I红移4065nm，强度不变或增加，则示有4，-OH。 如带I红移5060nm，强度减弱，则示有3-OH,但无4，- OH。 7-OH如果游离，则一般应在320330nm处有吸收。如果7-OH结合成苷， 则该吸收即消失。 含有3,4，-二羟基或3,3，, 4，-三羟基的黄酮类，在NaOMe碱性下容易被氧 化分解，故吸收带随测定时间延长而衰退。含有 5,6,7-或 5,7,8-或 5,3，,4，-三羟基 黄酮也对 NaOMe 敏感。（2）乙酸钠：NaOAc的碱性比NaOMe小，只能使黄酮类化合物母核上酸 性较强的酚羟基解离，导致相应的吸收带红移。 如有7-OH，则带II特征性地红移520nm。但在6-位和8-位同时有含氧 取代基（如-OCH3等供电基）的7-羟基黄酮（不包括黄酮醇），可能由于7-OH 酸性减低，故上述红移幅度很小或不能辨别。 在 4，-OH 黄酮及黄酮醇类化合物中， 7-OH 是否被取代，可以通过比较在 甲醇钠及NaOAc中光谱带I的位移情况而判断。如果7-OH被取代，则由NaOAc 引起的带I位移距离与NaOMe相同或稍大一些。黄酮或黄酮醇类化合物如果具有5,6,7-或5,7,8-或3,3；4,-三羟基或3,4，-二羟 基-3,-甲氧基等，因对NaOAc敏感，故加NaOAc后得到的光谱图随时间延长而 衰退。（3）乙酸钠/硼酸：黄酮或黄酮醇类化合物的 A 环或 B 环上如果具有邻二 酚羟基时（5,6-邻二酚羟基除外），在NaOAc碱性下可与H3BO3络合，使相应的 吸收带红移，B环有邻二酚羟基时，带I红移1230nm, A环有邻二酚羟基时 （不包括5,6-邻二酚羟基），带II红移510nm。（4）三氯化铝及三氯化铝/盐酸：A1C13可与具有3-羟基、4-羰基或5-羟基、 4-羰基的黄酮或黄酮醇类化合物作用生成络合物，使带I或带II红移。A1C13也 能与 A 环或 B 环上的邻二酚羟基作用生成络合物，使相应的吸收带红移。但邻 二酚羟基与A1C13形成的络合物没有3-羟基、4-羰基和5-羟基、4-羰基与A1C13 形成的络合物稳定，当加入HCl后可分解（少数例外），使相应的吸收带紫移。 因此，在实际测定中，多数测定样品在 MeOH 中的光谱基础上测定样品 MeOH+AlCl3光谱，然后加入盐酸，测定样品MeOH+AlCl3/HCl光谱，再进行比 较分析。与MeOH谱比较，黄酮或黄酮醇类当有5-OH而无3-OH时，加入A1C13/HC1 后带I红移3555nm。如仅红移1720nm，则表示有6-含氧取代；当有3-或 3-和5-OH时，加入A1C13/HC1后，带I红移5060nm。当B环上有邻二酚羟基 时，将“样品+A1C13”和“样品+A1C13/HC1”光谱比较，则后者带I较前者紫移约30 40nm。如果仅紫移约20nm，则B环上有邻三酚羟基。当A环上有邻二酚羟基 时（不包括能产生氢键的5-OH），也可用同法根据带II的位移情况作出鉴别，但 没有充分的例子来说明A环邻二酚羟基系统中紫移的范围。各类黄酮化合物结构上的主要区别在于C环的不同，且C环质子在1H-NMR 谱中也各有其特征，故可用来确定它们的结构类型和相互鉴别。1.黄酮和黄酮醇类 黄酮类H-3常以一个尖锐的单峰出现在66.30处。它 可能会与5,6,7-或5,7,8-三氧取代黄酮中的H-8或H-6信号相混淆，应注意区别。 黄酮醇类的3位有含氧取代基，故在1H-NMR谱上无C环质子。2异黄酮类 H-2 因受到 1-位氧原子和 4-位羰基影响，以一个尖锐的单峰出现在67.607.80，比一般芳香质子位于较低的磁场。如用DMSO-d6作溶剂测 定时，该质子信号还可向低场移至68.508.70处。3二氢黄酮类 H-2 因受两个不等价的 H-3 偶合，故被分裂成一个双二重峰(Jtrans=Ca. 11.0Hz, Jcis=Ca. 5.0Hz),中心位于约 65.2。两个 H-3 各因偕偶 (J=17.0Hz)和与H-2的邻偶也被分裂成一个双二重峰(Jtrans=Ca. 11.0Hz,Jcis=Ca. 5.0Hz),中心位于62.80处，但往往相互重叠(见表6-6)。4.二氢黄酮醇类 H-2和H-3为反式二直立键,故分别以二重峰出现(Jaa=Ca.11.0Hz), H-2 位于 64.805.00 处，H-3 位于 64.104.30 处。当 3-OH 成苷后， 则使H-2和H-3信号均向低磁场方向位移,H-2位于65.05.60,H-3位于4.30 4.60 间(见表 6-6)。了解黄酮类化合物主要有下列两种基本的裂解方式。裂解方式 I(RDA 裂解)：OM +HCCCO+ o=c+O CM+B2+第七节 含黄酮类化合物的中药实例槐米中芦丁是主要化学成分，因为其极性较大，可采用水进行提取，因为是 苷类化合物所用采用热水可以破坏水解酶增加产率。芦丁分子中因含有邻二酚羟 基，性质不太稳定，暴露在空气中能缓缓氧化变为暗褐色，在碱性条件下更容易 被氧化分解。硼酸盐能与邻二酚羟基结合，达到保护的目的，故在碱性溶液中加 热提取芦丁时，往往加入少量硼砂。而在实验室内提取芦丁时，常将槐米直接加 水煮沸提取即可。黄芩主要化学成分黄芩苷，通过南北不同炮制方法，得到的最终化合 物是不同的也解释了哪一种炮制方法跟科学。