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第5章
黄酮类化合物
C6-C3-C6
学习要点
1、黄酮类化合物的基本结构和分类；
2、黄酮和黄酮醇类、异黄酮类、查尔酮；
3、黄酮类化合物的理化性质（色泽、酸碱性、溶解性、鉴别反应）；
4、提取与分离（碱提酸沉淀、梯度pH萃取原理及规律、聚酰胺色谱分离）。
提要
黄酮类化合物构成天然产物一个大类，广泛存在于植物界，因多数物质具有酮基结构和呈现黄色而得名。是植物体主要色素组成成分之一，同时具有对人体有益的多种生理活性。
一、定义
黄酮类化合物(flavonoids)泛指由两个芳环（A与B）通过三碳链(C)相联结而成的一系列化合物。
B
A
C
C6-C3-C6
这类化合物由于它们的分子中都具有酮基结构,且又多呈显黄色， 故称黄酮。
黄酮类化合物的基本结构（或称母核）也可认为是色酮的衍生物，如，2-苯基色原酮类衍生物就是称之为黄酮的一类物质，而3-苯基色酮则称之为异黄酮。
5
6
7
8
2′
3′
4′
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6′
第一节 黄酮类化合物的结构与分类
黄酮类化合物基本结构分类
一、黄酮与黄酮醇类
1、黄酮与黄酮醇
当色酮2位上连接苯环后称之为黄酮，若其3位上同时连接一羟基，则称为黄酮醇。
黄酮类 （flavones）
黄酮醇(flavonols)
1
2
3
4
举例：中药黄芩
2.二氢黄酮与二氢黄酮醇
当黄酮结构中2,3位间呈饱和烃结构时，称为二氢黄酮（醇）。
二氢黄酮类（flavanones)
二氢黄酮醇
（flavanonols)
苯丙素单元。
交换羟甲基与取代苯基位置后得到水飞蓟宾(silybin)
二、异黄酮
当苯环连接到色酮吡喃环的3位时得到一系列3位取代的衍生物，称之为异黄酮。2,3-位间呈饱和状态时称为二氢异黄酮。
异黄酮基本特点：2-取代苯基转移为3-取代苯基。
结果：原来所具有的长共轭体系被破坏，故异黄酮类无色或色淡。
三、查尔酮
查尔酮是链式C6-C3-C6结构，也可被看作是一类芳香酮（1,3-二苯基丙烯酮）物质，芳香酮常常是构成多种生物活性化合物的内核。
四、黄烷类
黄烷类(flavans)
4位羰基是否被还原
黄烷-3-醇类(flavan-3-ols)
黄烷-3,4-二醇类
(flavan-3,4-diols)
五、花青素
花青素类物质是影响花朵颜色的重要物质。这些物质常因pH值的不同而呈现不同颜色。
天竺葵素
飞燕草素
第二节 黄酮类化合物的理化性质
黄酮类化合物多为结晶性固体，少数（如黄酮苷类）多为无定形粉末。
游离的各种苷元母核中，除二氢黄酮、二氢黄酮醇、黄烷及黄烷醇有旋光性外，其余则无光学活性。苷类均有旋光性，多为左旋。
一、 性状
黄酮类化合物的颜色与分子中是否存在交叉共轭体系及助色团（-OH、-OCH3等）的种类、数目以及取代的位置有关。
有无苯甲酰与桂皮酰交叉共轭系统
有：黄色（黄酮）
无：无色（二氢黄酮）
⑴黄酮、黄酮醇、查耳酮及其苷类多显黄色至橙色,而二氢黄酮、二氢黄酮醇、异黄酮类因不组成交叉共轭体系或很少共轭,故不显色或显微黄色（异黄酮）。
⑵ 在黄酮、黄酮醇分子中,尤其在7位及4′位引入
-OH，-OCH3等供电基（助色团）后,使颜色加深。
⑶ 花色苷及苷元的颜色随pH不同而改变,一般：
显红(pH＜7),紫（pH8.5）,兰（pH＞8.5）等颜色。
二、溶解度
苷元难溶或不溶于水，易溶甲醇、乙醇、醋酸乙酯等有机溶剂。黄酮、黄酮醇、查尔酮等平面性强的分子，难溶于水，二氢黄酮及二氢黄酮醇等非平面分子溶解度稍大。花青素以离子形式存在，水溶度较大。
黄酮成苷后，一般易溶于水、甲醇、乙醇等强极性溶剂中；难溶或不溶于苯、氯仿等有机溶剂中。
三、酸性与碱性
一）酸性
多具有酚羟基，故显酸性，酚羟基数目不同及位置不同，酸性强弱也不同。
7,4’-双OH > 7-或4’-OH > 一般酚-OH > 3、5-OH
二）碱性
γ吡喃环上的1-氧原子，因有未共用的电子对，易接受质子而表现微弱的碱性。可与强酸成不稳定的盐。
四、显色反应
颜色反应多与分子中的酚羟及γ-吡喃酮环有关，可归纳为下列几种类型：
（一）还原反应
（二）金属盐类试剂络合反应
（三）硼酸显色剂
（四） 碱性试剂显色反应
（一）还原试验
盐酸-镁粉（或锌粉）反应
操作方法：样品溶于醇性溶剂中再加少许镁粉，滴加几滴浓HCl，必要时可以加热1-2分钟。观察溶液颜色变化。
鉴别作用：黄酮类化合物最常用的颜色反应。黄酮（醇）、二氢黄酮（醇）类化合物显橙红-紫红色，少数显紫-蓝色。查尔酮、橙酮或异黄酮类显阴性。
2.四氢硼钠（钾）反应
操作方法：将适量样品溶于1mL的 EtOH 中，加等量2%NaBH4甲醇液，一分钟后，加浓盐酸或浓H2SO4数滴即可。
鉴别作用：是二氢黄酮类专属性高的反应。
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,可与之区别。
(二)金属盐类试剂络合反应
黄酮类化合物分子中,具有下列结构时，
可与
Al3+，Pb2+，Zr2+，Mg2+ 等金属离子生成络合物而显色。
1.与锆盐的反应
2%二氯氧锆甲醇溶液：当结构中存在有游离的3-或5-OH时，可形成黄色络合物。2种结构所形成络合物的稳定性不同，可通过向试管中滴加枸橼酸试剂观察退色情况。
络合物稳定性： 3-羟基,4-酮基结构 > 5-羟基,4-酮基
加枸橼酸 ，5-OH型黄酮褪色，3-OH型黄酮仍呈鲜黄色
2、与镁盐的反应
在滤纸上滴加样品液，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（醇）类可显 天蓝色荧光，若有5-羟基更明显。
3、与铝盐的反应
常用试剂为1%三氯化铝或硝酸铝溶液。生成的络合物有黄绿色荧光，可用于定性及定量分析。
4、与铅盐的反应
常用1%醋酸铅或碱式醋酸铅溶液。
醋酸铅→邻二酚羟基或兼有3-OH,4-C=O结构时，可形成 （鲜黄→橙↓)沉淀
碱式醋酸铅→邻二酚羟基及单一酚羟基↓
可用于鉴定，也可用于提取及分离工作。
（三）硼酸显色剂
硼酸显色反应 具有　　　　　　结构的黄酮类化合物在酸存在条件下,可与硼酸反应生成亮黄色。只有5-OH黄酮和2’-OH查耳酮能满足此结构要求,故可与其它类型区别。一般在草酸存在下,显黄色并带绿色荧光。
（四） 碱性试剂显色反应 酚羟基黄酮黄色加深
1、二氢黄酮类在碱性下发生开环 （橙-黄色）
2、黄酮醇类在碱性中先呈黄色，通入空气后变为棕色，据此可与其它黄酮类区别。
3、结构中含有邻二酚羟基或3,4’-二羟基，易被氧化，由黄色→深红色→绿棕色沉淀。
一、提取
黄酮类化合物在植物中的存在形式：
黄酮类化合物在花、叶、果等组织中，一般多以苷的形式存在，而在木部坚硬组织中，则多为游离苷元形式存在。
苷和苷元常共存于植物
一般采用溶剂法提取如水，稀醇等
第三节 黄酮类化合物的提取与分离
溶剂萃取法
利用黄酮类化合物与混入的杂质极性不同，选用不同溶剂进行萃取可达到精制纯化的目的。
一般以水为溶剂提取的粗提物,常含有大量的水溶性杂质,如蛋白质、多糖、树脂等,可将水溶液浓缩,加高浓度的乙醇沉淀除去。用醇为溶剂的粗提物,常伴有叶绿素、胡萝卜等脂溶性杂质,可用石油醚处理除去。在实际工作中,经常是将粗提物按极性递增的溶剂萃取法,使其达到初步的分离精制。
碱提取酸沉淀法 碱液浓度不易过高，以免加热时破坏黄酮母核。在加酸酸化时，酸性也不宜过强，以免生成盐，降低产品收率。
二、分离
吸附原理：硅胶色谱
酸性强弱：pH梯度萃取
氢键强弱：聚酰胺色谱
分子量大小：凝胶色谱
特殊结构：金属盐络合沉淀
1、硅胶柱色谱 此法应用最广泛。
吸附规律：极性大吸附牢。
如：A 苷元 B 一糖苷 C 二糖苷
Rf :A>B>C
分离原理
2.聚酰胺柱色谱
吸附强度主要取决于黄酮酚羟基的数目与位置及溶剂与黄酮类化合物或聚酰胺之间形成氢键缔合能力的大小。
洗脱时大体有下述规律：
1）与溶剂有关
溶剂分子与聚酰胺形成氢键能力越弱，则吸附越弱
水 < 乙醇 < 碱性溶剂 < 甲酰胺 < 二甲基甲酰胺 < 脲素水溶液
A.酚羟基越多，吸附越强（即越难被洗脱）
B.酚羟基数目相同时，处于羰基间位或 对位的羟基吸附力大于邻位羟基。
C.形成分子内氢键，吸附弱
2）与结构有关
D.共轭程度越高，吸附越强。不同类型黄酮流出顺序：异黄酮，二氢黄酮醇，黄酮，黄酮醇。
E.酚羟基苷化，吸附力减弱　Rf 值增加
Rf ：槲皮素 < 芦丁 与硅胶色谱相反
分离游离黄酮：以吸附作用为主，苷元羟基越多越难于洗脱；
分离黄酮苷时：以分子筛原理为主，分子由大到小出柱。
3、葡聚糖凝胶（Sephadex gel）柱色谱
Sephadex G 适用于水系统
Sephadex LH-20 适用于水及有机溶剂系统
将黄酮混合物溶于正丁醇中，依次用5%的NaHCO3、 5%的Na2CO3、 0.2%NaOH及4% NaOH溶液萃取。
因酸性 7,4’-OH > 7-或4’-OH > 一般OH >5-OH
溶于NaHCO3， Na2CO3 ，0.2%NaOH，4%NaOH 中
4、pH 梯度萃取： 与酚羟基酸性有关
5、金属盐络合（铅盐法）
生成的铅盐沉淀→悬浮新溶剂中→通入H2S→ 滤除PbS沉淀→ 滤液（除杂后的黄酮混合物）
铅盐法——分离有邻二酚羟基与无此结构的成分
　　　　　　　
　　　　醋酸铅沉淀　　　　碱式醋酸铅沉淀
思考题：
1、理解黄酮类化合物的基本概念和分类，并能默写出黄酮、二氢黄酮、黄酮醇、二氢黄酮醇、异黄酮、二氢异黄酮、查尔酮及花色素的基本结构。
2、为什么黄酮类化合物的酸性与羟基的位置有关。
3、黄酮类化合物的主要鉴别和检识反应有哪些？
4、采用梯度pH法分离黄酮时，首先使用的是强碱还是弱碱？
5、黄酮类化合物主要有哪些生理活性？
6、聚酰胺分离黄酮类物质的原理是什么？
思考题
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