天然药物化学-黄酮类(图文并茂)讲课教案.ppt
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1、天然药物化学-黄酮类(图文并茂)黄酮类化合物黄酮类化合物,是自然界存在的一类具有多方面生理和药理作用的物质,蜂胶蜂胶中含的黄酮类化合物黄酮类化合物其品种和数量都非常丰富,有关科研人员从各种不同的蜂胶中,分离和鉴定的黄酮类化合物黄酮类化合物就有桷皮素等46种,其中,5,7-二羟基-3,4二甲基黄酮和5-羟基4,7-二甲氧基双氢黄酮,首次从蜂胶中发现,成为蜂胶中独特的有效成分。不同产地、不同的胶源植物种类,其所含的黄酮类化合物黄酮类化合物的品种和数量不同。研究人员(1985年)测定了中国产的蜂胶样品,其黄酮平均含量为10.310.29。医学工作者发现,许多治疗冠心病的中草药和有活血化瘀作用的中药,
2、都含有黄酮类成分。因此,黄酮类化合物黄酮类化合物是一种具有重要药理作用的化合物。三碳三碳链链氧化程度氧化程度B环环(苯基)(苯基)连连接位置(接位置(2-位或位或3-位)位)以及三碳以及三碳链链是否构成是否构成环环状状BAC黄酮类化合物的苷元的结构类型根据黄酮类化合物的苷元的结构类型根据:分为下列类型:分为下列类型:12种种木犀草素(木犀草素(luteolin),存在于忍冬藤、),存在于忍冬藤、菊花、浮萍中,具有抗菌作用。菊花、浮萍中,具有抗菌作用。1.黄黄酮类酮类(flavones)抗菌成分主要有抗菌成分主要有:黄芩为清热解毒类中药,黄芩为清热解毒类中药,黄芩苷黄芩苷(baicalin)次黄
3、芩素次黄芩素(wogonin)等等槐米中含有槐米中含有:2.黄黄酮酮醇醇类类(flavonols)芦丁芦丁槲皮素槲皮素槐米为豆科植物槐树(SophorajdponicaL.)的花蕾。在二千年前我国即作药用,神农本草经将愧实列为上品。其中,芦丁是有效成分,可用于治疗毛细血管脆性引起的出血症,并用于高血压的辅助治疗剂。槲皮素槲皮素(quercetin)具有抗炎、止咳祛痰等作用。槲具有抗炎、止咳祛痰等作用。槲皮素片用于治皮素片用于治疗疗支气管炎。此外支气管炎。此外还还有降低血有降低血压压、增、增强强毛毛细细血管抵抗力、减少毛血管抵抗力、减少毛细细血管脆性、降血脂、血管脆性、降血脂、扩张扩张冠状冠状动
4、动脉、增加冠脉血流量等作用。脉、增加冠脉血流量等作用。芦丁芦丁(rutin)是是槲皮素的槲皮素的3O芸香糖苷芸香糖苷。用于治。用于治疗疗毛毛细细管脆弱引起的出血病,并用作高血管脆弱引起的出血病,并用作高血压压的的辅辅助治助治疗疗剂剂。3.二二氢氢黄黄酮类酮类(flavanones)柚柚皮素(皮素(Naringenin):来源于芸香科植物柚):来源于芸香科植物柚(CitrusparadisiMacfadyen)的果的果实实;分子式;分子式C15H12O5;分子量;分子量272.25结结构式:构式:柚柚皮皮苷苷4二二氢氢黄黄酮酮醇醇类类(flavanonols)水水飞蓟飞蓟素素是是二二氢氢黄黄酮酮
5、醇醇与与苯丙素衍生物苯丙素衍生物缩缩合成的合成的黄黄酮酮木脂素木脂素类类成分。成分。具有保肝作用,用于治具有保肝作用,用于治疗疗急、慢性肝炎及肝硬化,急、慢性肝炎及肝硬化,代代谢谢中毒性肝中毒性肝损伤损伤。5查查尔尔酮类酮类(chalcones)查查尔尔酮为酮为苯甲苯甲醛缩醛缩苯乙苯乙酮类酮类化合物化合物。二二氢氢黄黄酮酮的吡的吡酮环酮环芳香性低,在碱的作用芳香性低,在碱的作用下易开下易开环环生成生成6-羟羟基基查查耳耳酮酮,由无色,由无色转为转为深黄深黄色,后者色,后者经经酸化又能酸化又能转转化化为为原来的二原来的二氢氢黄黄酮酮。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。其邻羟基
6、衍生物可视为二氢黄酮的异构体,二者可相互转化。菊科植物菊科植物红红花。花。红红花所含的色素花所含的色素-红红花苷花苷。是第一个发现的查是第一个发现的查耳酮类植物成分。耳酮类植物成分。红红花花在在开花初期开花初期,花冠呈淡黄色;,花冠呈淡黄色;开花中期开花中期,花冠呈深黄色;,花冠呈深黄色;开花后期开花后期或采收干燥或采收干燥过过程中由于程中由于酶酶的作用,的作用,氧化成氧化成红红色。色。主要存在于豆科、主要存在于豆科、鸢鸢(yuan)尾科等植物中。尾科等植物中。如如葛根葛根主要含有下列几种异黄主要含有下列几种异黄酮类酮类成分。成分。6异黄异黄酮类酮类(isoflavones)葛根素葛根素葛根葛
7、根总总黄黄酮酮具有具有扩扩冠、增加冠脉流量及降冠、增加冠脉流量及降低心肌耗氧量等作用。低心肌耗氧量等作用。大豆素具有类似罂粟碱的解痉作用。大豆素具有类似罂粟碱的解痉作用。大豆苷、大豆苷、葛根素葛根素及大豆素均能缓解高血压患者的头痛等症状。及大豆素均能缓解高血压患者的头痛等症状。大豆素大豆素7二二氢氢异黄异黄酮类酮类豆科豆科植物紫檀植物紫檀tan8双黄双黄酮类酮类由二分子黄由二分子黄酮酮衍生物聚合生成的二聚衍生物聚合生成的二聚物,多分布于裸子植物中。物,多分布于裸子植物中。其主要的活性成分为两类:黄酮类和萜其主要的活性成分为两类:黄酮类和萜类。类。德国的银杏专利提取物德国的银杏专利提取物EGb7
8、61(黄酮(黄酮24%,萜内酯萜内酯6%)银银杏中含有多种双黄杏中含有多种双黄酮酮,如,如银银杏素。杏素。9花色苷花色苷类类(anthocyanidins)是使花、叶、果、茎等呈是使花、叶、果、茎等呈现蓝现蓝、紫、紫、红红等等颜颜色的色素。以苷的形式存在于色的色素。以苷的形式存在于细细胞液中,胞液中,经经水解可生成苷元水解可生成苷元花色素及糖。花色素及糖。10黄黄烷烷-3-醇醇(flavan-3-ols)及黄及黄烷烷-3,4-二醇二醇(flavan-3,4-diols)类类儿茶儿茶水水龙龙骨科植物骨科植物石石韦韦中的中的异芒果素异芒果素具有止咳祛痰具有止咳祛痰的功效。的功效。11苯苯骈骈色色酮
9、酮(xanthanes)黄花波斯菊花黄花波斯菊花中含有中含有硫磺菊素硫磺菊素(sulphuretin)12橙橙酮类酮类化合物化合物天然黄酮类化合物多和糖形成苷而存在,并且由于糖的种类、数量、连接位置及连接方式不同,组成了各种各样的黄酮苷类。组成黄酮苷的糖类主要有:T 单糖单糖单糖单糖T 双糖类双糖类双糖类双糖类T 三糖类三糖类三糖类三糖类T 酰化糖类酰化糖类酰化糖类酰化糖类单糖类:单糖类:D-D-葡萄糖、葡萄糖、D-D-半乳糖、半乳糖、D-D-木糖、木糖、L-L-鼠李糖、鼠李糖、L-L-阿拉伯糖及阿拉伯糖及D-D-葡萄糖醛酸等。葡萄糖醛酸等。双糖类:双糖类:槐糖(槐糖(glcglc 12glc
10、12glc)、龙胆二糖)、龙胆二糖(glc(glc 16glc)16glc)、芸香糖芸香糖(rh(rh 16glc)16glc)、新橙皮糖(、新橙皮糖(rhrh 12glc12glc)、刺槐二糖()、刺槐二糖(rhrh 16gal16gal)等。)等。三糖类:三糖类:龙胆三糖龙胆三糖(glc(glc 16glc16glc 12fru)12fru)、槐三糖、槐三糖(glc(glc 12glc12glc 12glc)12glc)等。等。酰化糖类酰化糖类:2-2-乙酰葡萄糖、咖啡酰基葡萄糖乙酰葡萄糖、咖啡酰基葡萄糖(caffeoylglucose)(caffeoylglucose)等。等。黄酮苷中糖
11、的连接位置与苷元的结构类型有关黄酮苷中糖的连接位置与苷元的结构类型有关,如黄酮醇如黄酮醇类常形成类常形成3-3-,7-7-,3-3-,4-4-单糖苷,或单糖苷,或3 3,7-7-,3 3,4-4-及及7 7,4-4-双糖链苷等。双糖链苷等。除氧苷外,天然黄酮类化合物中还发现有C-键苷,如:葛根黄素木糖苷。和葛根素共同构成了中药葛根扩张冠状动脉的有效成分。葛根黄素木糖苷葛根素二、黄二、黄酮类酮类化合物的生物合成途径化合物的生物合成途径A环来自三个丙二酰辅酶环来自三个丙二酰辅酶AB环来自桂皮酰辅酶环来自桂皮酰辅酶A三、黄三、黄酮类酮类化合物的生物活性化合物的生物活性1.对对心血管系心血管系统统的作
12、用的作用Vp样样作用:作用:芦丁、橙皮苷等有芦丁、橙皮苷等有Vp样样作用,能作用,能降低血管脆性及异常通透性,可用作防治高降低血管脆性及异常通透性,可用作防治高血血压压及及动动脉硬化的脉硬化的辅辅助治助治疗剂疗剂。扩扩冠作用:冠作用:芦丁、槲皮素、葛根素、人工全芦丁、槲皮素、葛根素、人工全合成的力可定合成的力可定(乙氧黄酮乙氧黄酮)。降血脂及胆固醇:降血脂及胆固醇:木樨草素木樨草素芦丁是从中国所独有的国槐的花蕾中提取的植物芦丁是从中国所独有的国槐的花蕾中提取的植物药药,也称,也称维维生素生素P,具有降低毛,具有降低毛细细血管的异常通透性血管的异常通透性和脆性的作用,和脆性的作用,是心是心脑脑血
13、管保血管保护药护药,国内国内用于心用于心脑脑血血管管药药品制品制剂剂的主要成分,的主要成分,国外国外还还大量用于食品添加大量用于食品添加剂剂和和化化妆妆品品。鉴别鉴别:(1)取本品的取本品的细细粉少粉少许许,加,加氢氢氧化氧化钠试钠试液液5mL,溶液,溶液显显橘黄色。橘黄色。(2)取本品的取本品的细细粉少粉少许许,加乙醇,加乙醇15mL,微,微热热使芦丁溶使芦丁溶解,溶液分成二份:一份中加解,溶液分成二份:一份中加盐盐酸酸1mL与金属与金属镁镁或金或金属属锌锌数小粒,数小粒,渐显红渐显红色;另一份中加三色;另一份中加三氯氯化化铁试铁试液液1滴,滴,显显棕棕绿绿色。色。芦丁片芦丁片2.抗肝抗肝脏
14、脏毒作用毒作用从水从水飞蓟飞蓟种子中得到的水种子中得到的水飞蓟飞蓟素具有保肝作素具有保肝作用,用于治用,用于治疗疗急、慢性肝炎、肝硬化及多种急、慢性肝炎、肝硬化及多种中毒性肝中毒性肝损伤损伤。(+)-儿茶素儿茶素(catergen)也可抗肝也可抗肝脏脏毒作用,毒作用,治治疗疗脂肪肝及因半乳糖胺或四脂肪肝及因半乳糖胺或四氯氯化碳等引起化碳等引起的中毒性肝的中毒性肝损伤损伤。本品本品为为菊科植物水菊科植物水飞蓟飞蓟(紫花)(紫花)Silybummarianum(L)Gacntm的果的果实实,经经提取精制所提取精制所得的淡黄色粉末,或得的淡黄色粉末,或结结晶性粉末。无味、无晶性粉末。无味、无臭、易溶
15、于丙臭、易溶于丙酮酮、醋醋酸乙酸乙酯酯、乙醇及由醇、乙醇及由醇、难难溶于溶于氯氯仿,不溶于水,主要化学成份仿,不溶于水,主要化学成份为为水水飞蓟宾飞蓟宾(Silybin)C25H22O10及其异物等黄及其异物等黄酮类酮类物物质质。功能与主治:本品具有保肝及降血脂作用,功能与主治:本品具有保肝及降血脂作用,用于治用于治疗疗慢性肝炎,早期肝硬慢性肝炎,早期肝硬变变、代、代谢谢中毒中毒性肝性肝损伤损伤及高血脂症。及高血脂症。水水飞蓟飞蓟片片3.抗炎抗炎芦丁及其衍生物芦丁及其衍生物羟羟乙基芦丁、二乙基芦丁、二氢氢槲皮素等具槲皮素等具抗炎作用。抗炎作用。4.抗菌及抗病毒作用抗菌及抗病毒作用如木樨草素、黄
16、芩苷、黄芩素如木樨草素、黄芩苷、黄芩素5.解解痉痉作用作用异甘草素、大豆素:解除平滑肌异甘草素、大豆素:解除平滑肌痉挛痉挛;大豆苷、葛根素及葛根大豆苷、葛根素及葛根总总黄黄酮酮可可缓缓解高血解高血压压患患者的者的头头痛等症状;痛等症状;杜杜鹃鹃素、川素、川陈陈皮素、槲皮素、山奈酚、芫花素、皮素、槲皮素、山奈酚、芫花素、羟羟基芫花素:止咳祛痰。基芫花素:止咳祛痰。6.雌性激素雌性激素样样作用作用大豆素大豆素(daidzein)等异黄等异黄酮酮具有雌性激素具有雌性激素样样作用,可能与它作用,可能与它们们与与己己烯烯雌酚雌酚结结构构类类似。似。7.清除人体自由基作用清除人体自由基作用黄黄酮类酮类化合
17、物多具有化合物多具有酚酚羟羟基基,易氧化成,易氧化成醌类醌类而提供而提供氢氢离子离子,故有,故有显显著的抗氧特点。著的抗氧特点。另外另外还还有降血脂、血糖,抗有降血脂、血糖,抗动动脉粥脉粥样样硬硬化及抗癌抗突化及抗癌抗突变变等作用。等作用。8.抗抗肿肿瘤作用瘤作用抗癌新抗癌新药药Flavopiridol的的发现发现与研制与研制Flavopiridol是一种源于植物(是一种源于植物(CDYSOXYLUMBINECTARIFERUM)的黄)的黄酮类酮类化合物。化合物。目前正被用于十几目前正被用于十几项项一期和二期的癌症一期和二期的癌症临临床床试验试验。它的早期它的早期发现发现得益于工得益于工业业界
18、界对对自然自然产产物的研究物的研究兴兴趣。趣。在从在从树树皮中提取出皮中提取出纯纯化合物后,前化合物后,前HOECHST公司又公司又进进行了行了结结构与人工合成的研究。构与人工合成的研究。由此建立了一系列同型物,包括由此建立了一系列同型物,包括Flavopiridol的的专专利。利。最新的研究采用基因芯片的技术发现药物flavopiridol杀伤癌细胞的令人惊讶的机理。这项研究是由美国国家卫生院、美国国家癌症研究院和EMMES公司联合完成的,是把最新的基因工程技术用于医药研究的典范。它是从印度植物中提炼的植物碱,植物的叶和根是印度应用的草药。在在NIH大大规规模抗癌物模抗癌物筛选筛选中,中,F
19、lavopiridol脱脱颖颖而出,成而出,成为为一种新的低毒性的研究一种新的低毒性的研究药药物。物。它的治癌机理被它的治癌机理被认为认为是作用于激是作用于激酶酶,从而,从而阻断阻断细细胞循胞循环环。这这一解一解释间释间接地接地为为CDK2-Flavopiridol的复合晶体的复合晶体结结构所构所证实证实。跨学科外向的合作以及跨学科外向的合作以及现现代技代技术术的的应应用是用是加速加速Flavopiridol和其他后和其他后续药续药物的研究与开物的研究与开发发所不可缺少的。所不可缺少的。cyclin dependent kinase(CDK)细 胞 周 期 蛋 白 依 赖 激 酶最近,不同的研
20、究者证实其对艾滋病也有异于其他药物的疗效。最近,不同的研究者证实其对艾滋病也有异于其他药物的疗效。第二第二节节黄黄酮类酮类化合物的理化性化合物的理化性质质及及颜颜色反色反应应一、性状一、性状1.多多为结为结晶性固体,少晶性固体,少为为(如黄(如黄酮酮苷苷类类)无定)无定形粉末。形粉末。2.旋光性旋光性:游离苷元中,除二:游离苷元中,除二氢氢黄黄酮酮、二、二氢氢黄黄酮酮醇、黄醇、黄烷烷、黄、黄烷烷醇及双黄醇及双黄酮酮有旋光外,其有旋光外,其余无旋光性。余无旋光性。苷苷类类由于由于结结构中引入糖的分子,均有旋光构中引入糖的分子,均有旋光性,且多性,且多为为左旋。左旋。3.颜颜色:与色:与分子中是否
21、存在交叉共分子中是否存在交叉共轭轭体系体系助色助色团团的数目的数目取代基的位置有关取代基的位置有关色原色原酮酮部分原本无色,但在部分原本无色,但在2位引入苯位引入苯环环后,即形成交叉共后,即形成交叉共轭轭体系,且通体系,且通过电过电子的子的转转移,移,重排,使共重排,使共轭链轭链延延长长,而表,而表现现出出颜颜色。色。黄黄酮酮、黄、黄酮酮醇及苷醇及苷类类灰黄灰黄-黄色黄色查查耳耳酮酮黄黄-橙黄色橙黄色二二氢氢黄黄酮酮、二、二氢氢黄黄酮酮醇醇无色无色异黄异黄酮酮微黄色微黄色其中,黄其中,黄酮酮、黄、黄酮酮醇及苷醇及苷类类、查查耳耳酮酮等因分子等因分子中存在交叉共中存在交叉共轭轭体系,在体系,在7
22、,4位引入位引入-OH,OCH3等供等供电电子基子基团则团则促促进电进电子移位、重排,使化合物子移位、重排,使化合物颜颜色加色加深。深。花色苷及其苷元的花色苷及其苷元的颜颜色随色随pH的不同而改的不同而改变变:呈:呈现红现红(pH8.5)二、溶解度二、溶解度1.游离苷元游离苷元难难溶或不溶于水,易溶于溶或不溶于水,易溶于MeOH,EtOH,EtOAc,Et2O黄黄酮酮、黄、黄酮酮醇及醇及查查耳耳酮酮是平面型分子,分是平面型分子,分子堆砌子堆砌紧紧密,分子密,分子间间引力引力较较大,更大,更难难溶于水。溶于水。二二氢氢黄黄酮酮、二、二氢氢黄黄酮酮醇是非平面型分子,醇是非平面型分子,分子排列不分子
23、排列不紧紧密,分子密,分子间间引力降低,引力降低,对对水的水的溶解度溶解度较较大。大。花色苷元(花青素)花色苷元(花青素)类虽类虽系平面型分子,系平面型分子,但因以离子形式存在,具有但因以离子形式存在,具有盐盐的通性,故的通性,故亲亲水性水性较较强强,水溶度,水溶度较较大。大。黄黄酮酮苷元引入苷元引入羟羟基越多,水溶性越基越多,水溶性越强强,羟羟基甲基化后,基甲基化后,则则增加在有机溶增加在有机溶剂剂中的溶解度。中的溶解度。如一般黄如一般黄酮类酮类化合物不溶于石油化合物不溶于石油醚醚中,可与脂溶性中,可与脂溶性杂质杂质分开,但川分开,但川陈陈皮素皮素(5,6,7,8,3,4-六甲氧基黄六甲氧基
24、黄酮酮)却可溶于)却可溶于石油石油醚醚。2.黄黄酮类酮类化合物的化合物的羟羟基苷化后,水溶性基苷化后,水溶性相相应应增大,而在有机溶增大,而在有机溶剂剂中的溶解度相中的溶解度相应应减小减小黄黄酮酮苷一般易溶于苷一般易溶于H2O,MeOH,EtOH等,等,难难溶或不溶于苯,溶或不溶于苯,氯氯仿等。仿等。三、酸碱性三、酸碱性1.酸性酸性黄黄酮类酮类化合物多具有酚化合物多具有酚羟羟基而呈酸性,可基而呈酸性,可溶于碱性水液,吡溶于碱性水液,吡啶啶,甲,甲酰酰胺及二甲基甲胺及二甲基甲酰酰胺。胺。酸性酸性强强弱弱顺顺序:序:7,4-二二羟羟基基7,或或4羟羟基基一般酚一般酚羟羟基基5-羟羟基基此性此性质质
25、可用于提取、分离及可用于提取、分离及鉴鉴定工作。定工作。黄黄酮类酮类化合物溶于化合物溶于浓浓硫酸中生成的硫酸中生成的烊烊盐盐常常表表现现特殊的特殊的颜颜色,可用于色,可用于鉴别鉴别。2.碱性碱性-吡喃吡喃酮酮上的上的1-位氧原子上有未共用位氧原子上有未共用电电子子对对,表性微弱的碱性,可与表性微弱的碱性,可与强强无机酸如无机酸如浓浓硫酸,硫酸,盐盐酸酸生成生成烊烊盐盐,但极不,但极不稳稳定,加水即可分解。定,加水即可分解。四、四、显显色反色反应应(一一)还还原反原反应应1.盐盐酸酸-镁镁粉(粉(盐盐酸酸-锌锌粉)粉)反反应应黄黄酮酮、黄、黄酮酮醇及二醇及二氢氢黄黄酮酮、二、二氢氢黄黄酮酮醇醇类
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