执业药师考试辅导:黄酮类化合物--中药化学(十四)
刘 斌 北京中医药大学中药学院
1、常见黄酮类化合物的结构类型有哪些？
黄酮类化合物经典的概念主要是指基本母核为2-苯基色原酮的衍生物。现泛指两个苯环(A环与B环)通过三个碳原子相互联结而成，分子结构中具有C6-C3-C6基本碳架的一系列化合物。
根据中央三碳链的氧化程度、B环连接位置(2位或3位)以及三碳链是否构成环状等特点，可将主要天然黄酮类化合物分为黄酮、黄酮醇、二氢黄酮、二氢黄酮醇、异黄酮、二氢异黄酮、查耳酮、二氢查耳酮、花色素、黄烷醇(黄烷-3-醇、黄烷-3，4-二醇)、橙酮、口山酮(双苯吡酮)、高异黄酮等。
此外尚有由两分子黄酮或两分子二氢黄酮，或一分子黄酮及一分子二氢黄酮按C-C或C-O-C键方式联接而成的双黄酮类化合物。有少数黄酮类化合物结构很复杂，如水飞蓟素为黄酮木脂素类化合物，榕碱及异榕碱为生物碱型黄酮。
, 百拇医药
除O-苷外，天然黄酮类化合物还发现有C-苷，如葛根黄素、葛根黄素木糖苷，为中药葛根中的扩张冠状动脉血管的有效成分。
2、黄酮类化合物有哪些重要理化性质？
(1)性状
黄酮类化合物多为结晶性固体，少数(如黄酮苷类)为无定形粉末。
游离的各种黄酮苷元母核中，除二氢黄酮、二氢黄酮醇、黄烷及黄烷醇有旋光性外，其余无光学活性。苷类由于在结构中引入糖的分子，故均有旋光性，且多为左旋。
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、数目以及取代位置有关。黄酮、黄酮醇及其苷类多显灰黄色~黄色，查耳酮为黄色~橙黄色，而二氢黄酮、二氢黄酮醇、异黄酮类，因不具有交叉共轭体系或共轭链短，故不显色(二氢黄酮及二氢黄酮醇)或显微黄色(异黄酮)。
, 百拇医药
黄酮、黄酮醇分子中，尤其在7位或4’位，引入-OH及-OCH3等助色团后，因促进电子移位、重排，而使化合物的颜色加深。
花色素及其苷元的颜色随pH不同而改变，一般显红(pH<7)、紫(pH=8.5)、蓝(pH>8.5)等颜色。
(2)溶解性
一般黄酮苷元难溶或不溶于水，易溶于甲醇、乙醇、醋酸乙酯、乙醚等有机溶剂及稀碱水溶液中。其中黄酮、黄酮醇、查耳酮等平面性强的分子，因分子与分子间排列紧密，分子间引力较大，难溶于水；而二氢黄酮和二氢黄酮醇等，因系非平面性分子，分子与分子间排列不紧密，分子间引力降低，有利于分子进入，溶解度稍大。
花色素(花青素)苷元虽为平面型结构，但因以离子形式存在，具有盐的通性，故亲水性较强，水中溶解度较大。
黄酮苷元分子中引入羟基，将增加在水中的溶解度；而羟基甲基化后，则增加在有机溶剂中的溶解度。
, 百拇医药
黄酮苷一般易溶于水、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。糖链越长，在水中溶解度越大。糖与苷元的连接位置不同，对苷在水中的溶解度也有一定影响。
(3)酸碱性
①酸性：黄酮类化合物因分子中多具有酚羟基，显酸性，可溶于碱性水溶液、吡啶、甲酰胺及二甲基甲酰胺中。由于酚羟基数目及位置不同，酸性强弱不同。以黄酮为例，其酚羟基酸性强弱顺序依次为7，4’-二羟基>7或4’-羟基>一般酚羟基>5-羟基。
②碱性：γ-吡喃酮环上的1位氧原子，因有未共用的电子对，表现出微弱碱性，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，遇水即分解。黄酮类化合物溶于浓硫酸产生的盐，常表现出特殊的颜色，可用于鉴别。
3、黄酮类化合物有哪些重要颜色反应？
, 百拇医药
黄酮类化合物的颜色反应多与分子中的酚羟基及γ-吡喃酮环有关。
(一) 还原反应
①盐酸-镁粉(或锌粉)反应：是鉴定黄酮类化合物最常用的颜色反应。多数黄酮、黄酮醇、二氢黄酮、二氢黄酮醇类化合物显橙红色至紫红色，少数显紫色至蓝色。查耳酮、橙酮、儿茶素类则无该显色反应。异黄酮类除少数外，也不显色。
②四氢硼钠(钾)反应：NaBH4是对二氢黄酮类化合物专属性较高的一种还原剂，显红色至紫色。
③磷钼酸反应：二氢黄酮可与磷钼酸试剂反应呈现棕褐色，可作为二氢黄酮类化合物的特征鉴别反应。
(二)金属盐类试剂的络合反应
①铝盐：常用试剂为1%三氯化铝或硝酸铝溶液。生成的络合物多为黄色(λmax=415nm)，并有荧光，可用于定性或定量分析。
, http://www.100md.com
②铅盐：常用1%醋酸铅及碱式醋酸铅水溶液，可生成黄色至红色沉淀。醋酸铅只能与分子中具有邻二酚羟基或兼有3-羟基、4-酮基或5-羟基、4-酮基结构的化合物反应生成沉淀。而碱式醋酸铅的沉淀能力要大得多，一般酚类化合物均可与其发生沉淀反应。
③锆盐：多用2%二氯氧锆甲醇溶液。黄酮类化合物分子中有游离的3-或5-羟基存在时，均可与该试剂反应，生成黄色的锆络合物。在实际应用时，通常同时使用二氯氧锆和枸橼酸，以判断黄酮类化合物3-OH、5-OH的存在。若有3-OH和(或)5-OH，加二氯氧锆显黄色。若只有5-OH，加枸橼酸后黄色减褪，若有3-OH，则加枸橼酸后黄色不变，因此可用于区分黄酮和黄酮醇。
④镁盐：常用醋酸镁甲醇溶液为显色剂，二氢黄酮、二氢黄酮醇类可显天蓝色荧光。
⑤氯化锶(SrCl2)：在氨性甲醇溶液中，氯化锶可与分子中具有邻二酚羟基结构的黄酮类化合物生成绿色至棕色乃至黑色沉淀。
, http://www.100md.com
⑥三氯化铁
(三)硼酸显色反应
黄酮类化合物分子中具有5-羟基黄酮及2’-羟基查耳酮类结构时，在无机酸或有机酸存在条件下，可与硼酸反应，生成亮黄色。
(四)碱性试剂显色反应
①二氢黄酮易在碱液中开环，转变成相应的异构体查耳酮，显橙色至黄色。
②黄酮醇类在碱液中先呈黄色，通入空气后变为棕色。
③分子结构中有邻二酚羟基或3，4’-二羟基取代时，在碱液中不稳定，易被氧化，产生沉淀。
4、黄酮类化合物常用提取纯化方法有哪些？
黄酮苷类以及极性稍大的苷元(如羟基黄酮、双黄酮、橙酮、查耳酮等)，一般可用丙酮、醋酸乙酯、乙醇、水或一些极性较大的混合溶剂进行提取。其中用得最多的是醇-水(1：1)或甲醇。一些多糖苷类则可以用沸水提取。为了避免在提取过程中黄酮苷类发生水解，常按一般提取苷的方法事先破坏酶的活性。大多数黄酮苷元宜用极性较小的溶液，如氯仿、乙醚、醋酸乙酯等提取，对多甲氧基黄酮的游离苷元，亦可用苯进行提取。
, 百拇医药
(1)溶液萃取法：一般而言，苷元多用氯仿或乙醚萃取，单糖苷可用醋酸乙酯萃取，多糖苷可用水饱和正丁醇萃取。也可采用逆流分配法，常用的溶液系统有：水-醋酸乙酯，正丁醇-石油醚等。
(2)碱提取沉淀法：一些黄酮苷类，如芦丁、橙皮苷、黄芩苷等，虽有一定极性，可溶于水或碱水，但难溶于酸水。此时可用碱水提取，再将碱水提取液调成酸性，黄酮苷类可沉淀析出。但需要注意，所用碱液浓度不宜过高；加酸酸化时，酸性也不宜过强。当药材含有大量果胶、粘液等水溶性杂质时(如花、果类药材)，宜用石灰乳或石灰水代替其他碱性水溶液进行提取。
(3)炭粉吸附法：主要用于苷的精制。甲醇粗提物被活性炭吸附后，大部分黄酮苷可用7%酚-水洗下。(一), 百拇医药(倪 健)
1、常见黄酮类化合物的结构类型有哪些？
黄酮类化合物经典的概念主要是指基本母核为2-苯基色原酮的衍生物。现泛指两个苯环(A环与B环)通过三个碳原子相互联结而成，分子结构中具有C6-C3-C6基本碳架的一系列化合物。
根据中央三碳链的氧化程度、B环连接位置(2位或3位)以及三碳链是否构成环状等特点，可将主要天然黄酮类化合物分为黄酮、黄酮醇、二氢黄酮、二氢黄酮醇、异黄酮、二氢异黄酮、查耳酮、二氢查耳酮、花色素、黄烷醇(黄烷-3-醇、黄烷-3，4-二醇)、橙酮、口山酮(双苯吡酮)、高异黄酮等。
此外尚有由两分子黄酮或两分子二氢黄酮，或一分子黄酮及一分子二氢黄酮按C-C或C-O-C键方式联接而成的双黄酮类化合物。有少数黄酮类化合物结构很复杂，如水飞蓟素为黄酮木脂素类化合物，榕碱及异榕碱为生物碱型黄酮。
, 百拇医药
除O-苷外，天然黄酮类化合物还发现有C-苷，如葛根黄素、葛根黄素木糖苷，为中药葛根中的扩张冠状动脉血管的有效成分。
2、黄酮类化合物有哪些重要理化性质？
(1)性状
黄酮类化合物多为结晶性固体，少数(如黄酮苷类)为无定形粉末。
游离的各种黄酮苷元母核中，除二氢黄酮、二氢黄酮醇、黄烷及黄烷醇有旋光性外，其余无光学活性。苷类由于在结构中引入糖的分子，故均有旋光性，且多为左旋。
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、数目以及取代位置有关。黄酮、黄酮醇及其苷类多显灰黄色~黄色，查耳酮为黄色~橙黄色，而二氢黄酮、二氢黄酮醇、异黄酮类，因不具有交叉共轭体系或共轭链短，故不显色(二氢黄酮及二氢黄酮醇)或显微黄色(异黄酮)。
, 百拇医药
黄酮、黄酮醇分子中，尤其在7位或4’位，引入-OH及-OCH3等助色团后，因促进电子移位、重排，而使化合物的颜色加深。
花色素及其苷元的颜色随pH不同而改变，一般显红(pH<7)、紫(pH=8.5)、蓝(pH>8.5)等颜色。
(2)溶解性
一般黄酮苷元难溶或不溶于水，易溶于甲醇、乙醇、醋酸乙酯、乙醚等有机溶剂及稀碱水溶液中。其中黄酮、黄酮醇、查耳酮等平面性强的分子，因分子与分子间排列紧密，分子间引力较大，难溶于水；而二氢黄酮和二氢黄酮醇等，因系非平面性分子，分子与分子间排列不紧密，分子间引力降低，有利于分子进入，溶解度稍大。
花色素(花青素)苷元虽为平面型结构，但因以离子形式存在，具有盐的通性，故亲水性较强，水中溶解度较大。
黄酮苷元分子中引入羟基，将增加在水中的溶解度；而羟基甲基化后，则增加在有机溶剂中的溶解度。
, 百拇医药
黄酮苷一般易溶于水、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。糖链越长，在水中溶解度越大。糖与苷元的连接位置不同，对苷在水中的溶解度也有一定影响。
(3)酸碱性
①酸性：黄酮类化合物因分子中多具有酚羟基，显酸性，可溶于碱性水溶液、吡啶、甲酰胺及二甲基甲酰胺中。由于酚羟基数目及位置不同，酸性强弱不同。以黄酮为例，其酚羟基酸性强弱顺序依次为7，4’-二羟基>7或4’-羟基>一般酚羟基>5-羟基。
②碱性：γ-吡喃酮环上的1位氧原子，因有未共用的电子对，表现出微弱碱性，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，遇水即分解。黄酮类化合物溶于浓硫酸产生的盐，常表现出特殊的颜色，可用于鉴别。
3、黄酮类化合物有哪些重要颜色反应？
, 百拇医药
黄酮类化合物的颜色反应多与分子中的酚羟基及γ-吡喃酮环有关。
(一) 还原反应
①盐酸-镁粉(或锌粉)反应：是鉴定黄酮类化合物最常用的颜色反应。多数黄酮、黄酮醇、二氢黄酮、二氢黄酮醇类化合物显橙红色至紫红色，少数显紫色至蓝色。查耳酮、橙酮、儿茶素类则无该显色反应。异黄酮类除少数外，也不显色。
②四氢硼钠(钾)反应：NaBH4是对二氢黄酮类化合物专属性较高的一种还原剂，显红色至紫色。
③磷钼酸反应：二氢黄酮可与磷钼酸试剂反应呈现棕褐色，可作为二氢黄酮类化合物的特征鉴别反应。
(二)金属盐类试剂的络合反应
①铝盐：常用试剂为1%三氯化铝或硝酸铝溶液。生成的络合物多为黄色(λmax=415nm)，并有荧光，可用于定性或定量分析。
, http://www.100md.com
②铅盐：常用1%醋酸铅及碱式醋酸铅水溶液，可生成黄色至红色沉淀。醋酸铅只能与分子中具有邻二酚羟基或兼有3-羟基、4-酮基或5-羟基、4-酮基结构的化合物反应生成沉淀。而碱式醋酸铅的沉淀能力要大得多，一般酚类化合物均可与其发生沉淀反应。
③锆盐：多用2%二氯氧锆甲醇溶液。黄酮类化合物分子中有游离的3-或5-羟基存在时，均可与该试剂反应，生成黄色的锆络合物。在实际应用时，通常同时使用二氯氧锆和枸橼酸，以判断黄酮类化合物3-OH、5-OH的存在。若有3-OH和(或)5-OH，加二氯氧锆显黄色。若只有5-OH，加枸橼酸后黄色减褪，若有3-OH，则加枸橼酸后黄色不变，因此可用于区分黄酮和黄酮醇。
④镁盐：常用醋酸镁甲醇溶液为显色剂，二氢黄酮、二氢黄酮醇类可显天蓝色荧光。
⑤氯化锶(SrCl2)：在氨性甲醇溶液中，氯化锶可与分子中具有邻二酚羟基结构的黄酮类化合物生成绿色至棕色乃至黑色沉淀。
, http://www.100md.com
⑥三氯化铁
(三)硼酸显色反应
黄酮类化合物分子中具有5-羟基黄酮及2’-羟基查耳酮类结构时，在无机酸或有机酸存在条件下，可与硼酸反应，生成亮黄色。
(四)碱性试剂显色反应
①二氢黄酮易在碱液中开环，转变成相应的异构体查耳酮，显橙色至黄色。
②黄酮醇类在碱液中先呈黄色，通入空气后变为棕色。
③分子结构中有邻二酚羟基或3，4’-二羟基取代时，在碱液中不稳定，易被氧化，产生沉淀。
4、黄酮类化合物常用提取纯化方法有哪些？
黄酮苷类以及极性稍大的苷元(如羟基黄酮、双黄酮、橙酮、查耳酮等)，一般可用丙酮、醋酸乙酯、乙醇、水或一些极性较大的混合溶剂进行提取。其中用得最多的是醇-水(1：1)或甲醇。一些多糖苷类则可以用沸水提取。为了避免在提取过程中黄酮苷类发生水解，常按一般提取苷的方法事先破坏酶的活性。大多数黄酮苷元宜用极性较小的溶液，如氯仿、乙醚、醋酸乙酯等提取，对多甲氧基黄酮的游离苷元，亦可用苯进行提取。
, 百拇医药
(1)溶液萃取法：一般而言，苷元多用氯仿或乙醚萃取，单糖苷可用醋酸乙酯萃取，多糖苷可用水饱和正丁醇萃取。也可采用逆流分配法，常用的溶液系统有：水-醋酸乙酯，正丁醇-石油醚等。
(2)碱提取沉淀法：一些黄酮苷类，如芦丁、橙皮苷、黄芩苷等，虽有一定极性，可溶于水或碱水，但难溶于酸水。此时可用碱水提取，再将碱水提取液调成酸性，黄酮苷类可沉淀析出。但需要注意，所用碱液浓度不宜过高；加酸酸化时，酸性也不宜过强。当药材含有大量果胶、粘液等水溶性杂质时(如花、果类药材)，宜用石灰乳或石灰水代替其他碱性水溶液进行提取。
(3)炭粉吸附法：主要用于苷的精制。甲醇粗提物被活性炭吸附后，大部分黄酮苷可用7%酚-水洗下。(一), 百拇医药(倪 健)