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黄酮类化合物的结构类型和理化性质研究进展

时间:2009-05-18 01:31来源:食品添加剂市场网 浏览次数:
黄酮类化合物(flavonoids)是一类存在于自然界的、具有2-苯基色原酮(flavone)结构的化合物。它们分子中有一个酮式羰基,第一位上的氧原子具碱性,能与强酸成盐,其羟基衍生物多具黄色,故又称黄碱素或黄酮。黄酮类化合物在植物体中通常与糖结合成苷类,小部分以游离
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  黄酮类化合物(flavonoids)是一类存在于自然界的、具有2-苯基色原酮(flavone)结构的化合物。它们分子中有一个酮式羰基,第一位上的氧原子具碱性,能与强酸成盐,其羟基衍生物多具黄色,故又称黄碱素或黄酮。黄酮类化合物在植物体中通常与糖结合成苷类,小部分以游离态(苷元)的形式存在。绝大多数植物体内都含有黄酮类化合物,它在植物的生长、发育、开花、结果以及抗菌防病等方起着重要的作用。

 

  1. 结构类型

  

  最早黄酮类化合物主要是指母核为2-苯基色原酮的一类化合物,现在则泛指两个苯环(A环与B环)通过中央三碳相互联接而成的一系列化合物。以C6-C3-C6结构为基本母核的天然产物,即两个苯环(A环和B环)通过3个碳原子结合而成。其中C3部分可以是脂链,或与C6部分形成六元或五元氧杂环。根据中央三碳的氧化程度、是否成环、B环的联接位点等特点,可将该类化合物分为以下七大类。  

 

  1.黄酮和黄酮醇

 

  这里指的是狭义的黄酮,即2-苯基色原酮(2-苯基苯并γ吡喃酮)类,此类化合物数量最多,尤其是黄酮醇。如芫花中的芹菜素、金银花中的木犀草素属于黄酮类;银杏中的山奈素和槲皮素属于黄酮醇类。

 

  2.二氢黄酮和二氢黄酮醇

 

  与黄酮和黄酮醇相比,其结构中C环C2-C3位双键被饱和,他们在植物体内常与相应的黄酮和黄酮醇共存。如甘草中的甘草素、橙皮中的橙皮苷均属于二氢黄酮类;满山红中的二氢槲皮素、桑枝中的二氢桑色素均属于二氢黄酮醇类。

 

  3.异黄酮和二氢异黄酮

 

  异黄酮类为具有3-苯基色原酮基本骨架的化合物,与黄酮相比其B环位置连接不同。如葛根中的葛根素、大豆苷及大豆素均为异黄酮。

 

  二氢异黄酮类可看作是异黄酮类C2和C3双键被还原成单键的一类化合物。如中药广豆根中的紫檀素就属于二氢异黄酮的衍生物。

 

  4.查耳酮和二氢查耳酮类

 

  查耳酮的主要结构特点是C环未成环,另外定位也与其他黄酮不同。其可以看作是二氢黄酮在碱性条件下C环开环的产物,两者互为同分异构体,常在植物体内共存。同时两者的转变伴随着颜色的变化。

 

  中药红花中的红花苷为查耳酮类。红花在开花初期时,花中主要成分为无色的新红花苷(二氢黄酮类)及微量红花苷,故花冠是淡黄色;开花中期花中主要成分为黄色的红花苷,故花冠为深黄色;开花后期则变成红色的醌式红花苷,故花冠为红色。
二氢查耳酮在植物界分布极少。

 

  5.橙酮类

 

  可看作是黄酮的C环分出一个碳原子变成五元环,其余部位不变,但C原子定位也有所不同。是黄酮的同分异构体,属于苯骈呋喃的衍生物,又名噢哢。如黄花波斯菊花中含有的硫磺菊素就属于此类。

 

  6.花色素和黄烷醇类

 

  花色素类是一类以离子形式存在的色原烯的衍生物,广泛存在于植物的花、果、叶、茎等部位,是形成植物蓝、红、紫色的色素。由于花色素多以苷的形式存在,故又称花色苷。如矢车菊素、飞燕草素、天竺葵素等属于此类。 黄烷醇类生源上是由二氢黄酮醇类还原而来,可看成是脱去C4位羰基氧原子后的二氢黄酮醇类。黄烷-3-醇在植物界分布很广,如(+)儿茶素(catechin)和(-)表儿茶素(epicatechin)。故又称为儿茶素类。儿茶素为中药儿茶的有效成分,具有一定的抗癌活性。

 

  7.其他黄酮类

 

  此类化合物大多不符合C6-C3-C6的基本骨架,但因具有苯并γ-吡喃酮结构,我们也将其归为黄酮类化合物。 双黄酮类:是由二分子黄酮衍生物通过C-C键或C-O-C键聚合而成的二聚物。如银杏叶中含有的银杏素即为C-C键相结合的双黄酮衍生物。

 

  高异黄酮:和异黄酮相比,其B环和C环之间多了一个-CH2-,如中药麦冬中存在的麦冬高异黄酮A(ophiopogonone A)。 呋喃色原酮:即色原酮的C6-C7位并上一个呋喃环。如凯刺种子和果实中得到的凯林属于此类。

 

  苯色原酮:即色原酮的C6-C7位并上一个苯环。如决明子中含有的红镰酶素属于此类。

 

  2.理化性质

 

  黄酮类化合物多为结晶性固体,少数为无定型粉末。黄酮类化合物的颜色与分子中存在的交叉共轭体系及助色团(-OH、-CH3)等的类型、数目及取代位置有关。一般来说,黄酮、黄酮醇及其苷类多呈灰黄至黄色,查尔酮为黄色至橙黄色,而二氢黄酮、二氢黄酮醇、异黄酮类等因不存在共轭体系或共轭很少,故不显色。花色素及其苷元的颜色,因pH的不同而变,一般呈红(pH<7)、紫(pH<8.5)、蓝(PH>8.5)等颜色。

 

  黄酮苷元一般难溶或不溶于水,易溶于甲醇、乙醇、乙酸乙酯、乙醚等有机溶剂,易溶于稀碱液。黄酮类化合物的羟基糖苷化后,水溶性相应加大,而在有机溶剂中的溶解度相应减少。黄酮苷一般易溶于水、甲醇、乙醇、乙酸乙酯、吡啶等溶剂,难溶于乙醚、三氯甲烷、苯等有机溶剂。黄酮类化合物因分子中多有酚羟基而呈酸性,故可溶于碱性水溶液、吡啶、甲酰胺及二甲基甲酰胺中。有些黄酮类化合物在紫外光(254nm或365nm)下呈不同颜色的荧光,氨蒸汽或碳酸钠溶液处理后荧光更为明显。多数黄酮类化合物可与铝盐、镁盐、铅盐或锆盐生成有色的络合物。

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