一、含义与结构分类
（一）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而因此被称为黄酮。
1.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。
2.现在黄酮类化合物则是泛指两个苯环（A与B环）通过三个碳原子相互连接而成的一系列化合物，其基本碳架为C6-C3-C6。
（二）结构分类依据
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位或3位）等特点，可将主要的天然黄酮类化合物进行分类。
（三）主要结构特征及重要成分
1.黄酮和黄酮醇类
（1）黄酮类：以2-苯基色原酮为基本母核，且3位上无含氧基团取代，A环的5、7位常同时带有羟基，而B环常在4′位有羟基或甲氧基，3′位有时也有羟基或甲氧基。常见的黄酮及其苷类有芹菜素、木樨草素、刺槐素以及黄芩中的成分黄芩苷、黄芩素、汉黄芩素等。
（2）黄酮醇类：结构特点是在黄酮基本母核的3位上连有羟基或其他含氧基团，常见的黄酮醇及其苷类有山柰酚、槲皮素、杨梅素、芦丁等。
2.二氢黄酮和二氢黄酮醇类
（1）二氢黄酮类：可看作是黄酮基本母核的2、3位双键被氢化而成，如橙皮苷、甘草素和甘草苷等。
（2）二氢黄酮醇类：具有黄酮醇类的2、3位被氢化的基本母核，且常与相应的黄酮醇共存于同一植物体中，如二氢槲皮素、二氢桑色素等。
3.异黄酮类和二氢异黄酮
异黄酮类：基本母核具有3-苯基色原酮的结构，即B环连接在C环的3位上。如中药葛根中的大豆素、大豆苷、葛根素、芒柄花素等。
4.查耳酮类
（1）查耳酮类的结构特点是二氢黄酮C环的l、2位键断裂生成的开环衍生物，即连接A、B环的三碳链不形成环状。
（2）查耳酮可视为是由苯甲醛与苯乙酮类缩合而成的一类化合物，其2′-羟基衍生物为二氢黄酮的异构体，两者可以相互转化。
（3）在酸的作用下查耳酮可转为无色的二氢黄酮，碱化后又转为深黄色的2′-羟基查耳酮。代表化合物如中药红花中的红花苷等。
5.黄烷醇类
结构特点：为黄酮基本母核的C环无羰基，2、3位双键氢化。
可根据其C环的3、4位存在羟基的情况分为黄烷-3-醇和黄烷-3，4-二醇。此类化合物在植物体内可作为鞣质的前体，常以分子聚合的形式而生成鞣质。
（1）黄烷-3-醇类：又称为儿茶素类.在植物中分布较广，主要存在于含鞣质的木本植物中。儿茶素中药儿茶的主要成分，有4个光学异构体，但在植物体中主要异构体有2个，即（+）-儿茶素和（-）-表儿茶素。另外茶叶中也含有儿茶素。
（2）黄烷-3，4-二醇类：又称为无色花色素类，如无色矢车菊素、无色飞燕草素和无色天竺葵素等。这类成分在植物界分布也很广，尤以含鞣质的木本植物和蕨类植物中多见。
6.花色素类
（1）结构特点：基本母核的C环无羰基，1位氧原子以盐形式存在，在中药中多以苷的形式存在。
（2）花色素是使植物的花、果、叶、茎等呈现蓝、紫、红等颜色的色素，尤以矢车菊苷元、飞燕草苷元和天竺葵苷元以及它们所组成的苷最为常见。
二、黄酮类化合物的理化性质
（一）性状
1.形态
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。
2.颜色
黄酮类化合物大多呈黄色，所呈颜色主要与分子中是否存在交叉共轭体系有关。
（1）黄酮、黄酮醇及其苷类多显灰黄～黄色；
（2）查耳酮为黄～橙黄色；
（3）二氢黄酮、二氢黄酮醇及黄烷醇因2，3位双键被氢化，交叉共轭体系中断，几乎为无色；
（4）异黄酮因B环连接在C环的3位，分子中缺少完整的交叉共轭体系，故仅显微黄色。
（5）助色团（-OH、-OCH3等）的种类、数目以及取代位置对颜色也有一定影响在黄酮、黄酮醇分子中，尤其在7位或4′位引入-OH及-OCH3等供电子基团后，产生p-π共轭，促进电子移位、重排，使共轭系统延长，化合物颜色加深。但-OH、-OCH3引入分子结构中其他位置，则对颜色影响较小。
（6）花色素的颜色可随pH值不同而改变，一般pH＜7时显红色，pH为8.5时显紫色，pH＞8.5时显蓝色。
（二）溶解性
黄酮类化合物的溶解度因结构类型及存在状态不同而有很大差异。
1.游离黄酮类化合物
（1）游离黄酮类化合物：一般难溶或不溶于水，易溶于甲醇、乙醇、乙酸乙酯、氯仿、乙醚等有机溶剂及稀碱水溶液中。
（2）平面结构：
①黄酮、黄酮醇、查耳酮等为平面型分子，分子间引力较大，故难溶于水。
②二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，分子间引力降低，故在水中溶解度稍大。
③异黄酮类化合物的B环受吡喃环羰基的立体阻碍，也不是平面型分子，故亲水性比平面型分子增加。
④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。
（3）黄酮类化合物如分子中引入的羟基增多，则水溶性增大，脂溶性降低；而羟基被甲基化后，则脂溶性增加。
2.黄酮苷类
（1）黄酮类化合物的羟基苷化后，则水溶性增加，脂溶性降低。
（2）黄酮苷一般易溶于水、甲醇、乙醇等强极性溶剂，难溶或不溶于苯、氯仿、乙醚等亲脂性有机溶剂。
（3）苷分子中糖基的数目多少和结合的位置，对溶解度亦有一定影响。
（三）酸性
1.黄酮类化合物因分子中多具有酚羟基，故显酸性，可溶于碱性水溶液、吡啶、甲酰胺及二甲基甲酰胺中。
2.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OH＞7-或4′-OH＞一般酚羟基＞5-OH。
①7-和4′-位同时有酚羟基者，在p-π共轭效应的影响下，使酸性增强而可溶于碳酸氢钠水溶液；
②7-或4′-位上有酚羟基者，只溶于碳酸钠水溶液，不溶于碳酸氢钠水溶液；具有一般酚羟基者只溶于氢氧化钠水溶液；
③仅有5-位酚羟基者，因可与4-位的羰基形成分子内氢键，故酸性最弱。
3.黄酮类化合物的酸碱性可用于提取、分离及鉴定工作。
（四）显色反应
1.还原反应
（1）盐酸-镁粉反应
①鉴定黄酮类化合物最常用的颜色反应；
②多数黄酮、黄酮醇、二氢黄酮及二氢黄酮醇类化合物显红～紫红色，少数显蓝色或绿色，分子中特别是当B-环上有-OH或-OH3取代时，呈现的颜色亦即随之加深。
③查耳酮、橙酮、儿茶素类无该显色反应；
④异黄酮类除少数例外，也不显色。
⑤注意事项：利用此反应进行黄酮类化合物的鉴别时，需注意花色素类及部分橙酮、查耳酮类等单纯在浓盐酸酸性下也会发生颜色变化，出现假阳性结果。
操作：必要时需预先作空白对照实验，即在供试液中不加镁粉，而仅加入浓盐酸进行观察，若产生红色，则表明供试液中含有花色素类或某些橙酮或查耳酮类。
（2）钠汞齐还原反应
①方法：样品的乙醇溶液中加入钠汞齐，放置数分钟至数小时或加热，过滤，滤液用盐酸酸化。
②现象：黄酮、二氢黄酮、异黄酮、二氢异黄酮类显红色；黄酮醇类显黄～淡红色；二氢黄酮醇类显棕黄色。
（3）四氢硼钠还原反应
①四氢硼钠（NaBH4）是对二氢黄酮类化合物专属性较高的一种还原剂，此反应可在试管中或滤纸上进行。
②现象：二氢黄酮类或二氢黄酮醇类被还原产生红～紫红色，其他黄酮类均为负反应。
③应用：可用于鉴别二氢黄酮类、二氢黄酮醇类和其他黄酮类化合物。
2.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-羰基或邻二酚羟基等结构，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。
（1）三氯化铝反应
①方法：此反应可在滤纸、薄层上或试管中进行。
②现象：生成的络合物多呈黄色，置紫外灯下显鲜黄色荧光，但4′-羟基黄酮醇或7，4′-二羟基黄酮醇显天蓝色荧光。
（2）锆盐-枸橼酸反应
①应用：利用此反应鉴别黄酮类化合物分子中3-或5-OH的存在与否。
②方法：是取样品0.5～1mg，用甲醇10ml溶解，加2%二氯氧锆甲醇溶液1ml，若出现黄色，说明3-OH或5-OH与锆盐生成了络合物。继之再加入2%枸橼酸甲醇溶液，如黄色不减褪，示有3-OH或3，5-二OH；如果黄色显著减褪，示无3-OH，但有5-OH。
③原理：因为5-羟基、4-羰基与锆盐生成的络合物没有3-羟基、4-羰基锆络合物稳定。容易被弱酸分解。
此反应也可在滤纸上进行，得到的锆盐络合物斑点多呈黄绿色并有荧光。
（3）氨性氯化锶反应
黄酮类化合物的分子中如果有邻二酚羟基，则可与氨性氯化锶试剂反应，如产生绿色至棕色乃至黑色沉淀，则表示有邻二酚羟基。
（4）三氯化铁反应
多数黄酮类化合物分子中含有酚羟基，能与三氯化铁水溶液或醇溶液发生显色反应，可呈现紫、绿、蓝等不同颜色。
3.碱性试剂反应
①现象：黄酮类化合物与碱性溶液可生成黄色、橙色或红色等。
②应用：对于鉴别黄酮类化合物的结构类型有一定意义。还可帮助鉴别分子中某些结构特征。
4.硼酸显色反应
5-羟基黄酮、6′-羟基查耳酮类化合物在无机酸或有机酸存在条件下，可与硼酸反应，产生亮黄色。
①一般在草酸存在下显黄色并具有绿色荧光。
②在枸橼酸丙酮存在的条件下，则只显黄色而无荧光。
5.五氯化锑反应
①方法：样品的无水四氯化碳溶液，加2%五氯化锑的四氯化碳溶液，若为查耳酮类则生成红色或紫红色沉淀，而黄酮、二氢黄酮及黄酮醇类显黄色至橙色，
②应用：查耳酮类与其他黄酮类化合物。
6.其他显色反应
①应用：Gibb′s反应也可用于鉴别黄酮类化合物酚羟基对位是否被取代。 ②方法：将样品溶于吡啶中，酚羟基对位未被取代者在加入Gibb′s试剂后即显蓝色或蓝绿色。
显色总结：
①HCl-Mg：多数黄酮、黄酮醇、二氢黄酮及二氢黄酮醇类化合物显红～紫红色；
②四氢硼钠还原反应：二氢黄酮类化合物专属性较高；
③锆盐-枸橼酸反应：3-OH，5-OH；
④氨性氯化锶反应：邻二酚羟基；
⑤五氯化锑：查耳酮。
三、提取分离
（一）提取
与溶解性、酸碱性等性质有关
1.乙醇或甲醇提取法
（1）游离黄酮：高浓度：90%。
（2）黄酮苷：低浓度：60%。
（3）提取方法：冷浸法，回流提取法，渗漉法等。
2.热水提取法
（1）范围：黄酮苷，如芦丁，黄芩苷等。
（2）优点：成本低，无污染，适合工业化生产。
3.碱性水或碱性稀醇提取法
（1）依据：酸性、酚羟基
（2）一般操作方法：碱溶酸沉法。
（3）常用溶剂：稀氢氧化钠溶液和石灰水。
①稀氢氧化钠溶液：浸出能力大，但提取出的杂质也多。
②石灰水（氢氧化钙水溶液）：含有多羟基的鞣质，或含有羧基的果胶、黏液质等水溶性杂质生成钙盐沉淀，不被溶出，有利于浸出液的纯化；其缺点是浸出效果可能不如稀氢氧化钠水溶液，且有些黄酮类化合物能与钙结合成不溶性物质，不被溶出。
③5%氢氧化钠稀乙醇液浸出效果较好，但浸出液酸化后，析出的黄酮类化合物在稀醇中有一定的溶解度，故可能降低产品的收率。
（4）注意事项
①碱浓度不宜过高，以免在强碱下加热时破坏黄酮类化合物母核。
②加酸酸化时，酸性也不宜过强，以免生成盐，致使析出的黄酮类化合物又重新溶解，降低产品收率。
③当分子中有邻二酚羟基时，应加硼酸保护。
（二）分离
黄酮类化合物的初步分离主要根据极性差异、酸性强弱、分子量大小和有无特殊结构等具体情况，采用适宜的分离方法。
单体的分离：色谱法。常用色谱方法：硅胶、聚酰胺、凝胶、反相C-18等。
1.溶剂萃取法
用水或不同浓度的醇提取得到的浸出物→回收溶剂使成糖浆状或浓水液→用不同极性的溶剂进行萃取→使游离黄酮与黄酮苷分离或使极性较大与极性较小的黄酮分离。
2.pH梯度萃取法
（1）范围：适用于酸性强弱不同的游离黄酮类化合物的分离；
（2）方法：将样品溶于有机溶剂（如乙醚）中→依次用5%NaHC03，可萃取出7，4′-二羟基黄酮；5%Na2C03可萃取出7-或4′-羟基黄酮；0.2%NaOH可萃取出具有一般酚羟基的黄酮；4%NaOH可萃取出5-羟基黄酮。
3.柱色谱法
硅胶、聚酰胺、氧化铝、葡聚糖凝胶和纤维素粉等，其中以硅胶、聚酰胺最常用。葡聚糖凝胶常用于黄酮。
（1）聚酰胺柱色谱
特点：有较好的分离效果，且载样量大，适合于制备性分离。
机理：“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。
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；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。
①分子中的酚羟基数目越多则吸附力越强，在色谱柱上越难以被洗脱。例如对桑色素的吸附力强于山柰酚。
②当分子中酚羟基数目相同时，酚羟基所处位置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。例如对大豆素的吸附力强于卡来可新。
③分子内芳香化程度越高，共轭双键越多，则吸附力越强，故查耳酮要比相应的二氢黄酮吸附力强。例如对橙皮查耳酮的吸附力强于橙皮素。
④不同类型黄酮类，被吸附强弱的顺序为：黄酮醇＞黄酮＞二氢黄酮醇＞异黄酮。
⑤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。
上述规律也适用于黄酮类化合物在聚酰胺薄层色谱上的行为。
⑥洗脱溶剂的影响:在不同溶剂中聚酰胺与各类成分形成氢键的强弱不同
由弱至强的顺序为：水＜甲醇或乙醇（浓度由低到高）＜丙酮＜稀氢氧化钠水溶液或氨水＜甲酰胺＜二甲基甲酰胺（DMF）＜尿素水溶液。
（2）葡聚糖凝胶柱色谱
①SephadexG型及SephadexLH-20型凝胶常用于黄酮类化合物的分离。
②原理：分离游离黄酮时主要靠吸附作用，一般黄酮类化合物的酚羟基数目越多，与凝胶的吸附强度越大，越难洗脱；分离黄酮苷时主要靠分子筛作用，黄酮苷的分子量越大，越容易被洗脱。
四、实例
（一）槐米
1.化学成分
槐米主要含有芦丁和槲皮素等黄酮类化合物，还含少量皂苷类及多糖、黏液质等。芦丁是黄酮醇苷，以槲皮素为苷元。
2.理化性质
（1）性状：芦丁为浅黄色粉末或极细微淡黄色针状结晶，含3分子结晶水，加热至185℃以上熔融并开始分解。
（2）溶解性：易溶于亲水性有机溶剂及碱性有机溶剂等，不溶于亲脂性溶剂，在热水中溶解度高，冷水中析出。
3.提取分离
（1）提取方法：热水提取，放冷析出。
（2）也可用石灰水和硼砂提取后酸化放置，析出芦丁。
（二）黄芩
1.化学成分
黄芩主要含有黄芩苷、黄芩素、汉黄芩苷、汉黄芩素等，其中黄芩苷为主要有效成分。黄芩苷的化学结构为5，6-二羟基-7-O-葡萄糖醛酸黄酮苷，苷元为黄芩素，化学结构为5，6，7-三羟基黄酮。
2.理化性质
（1）黄芩苷为淡黄色针晶，几乎不溶于水，难溶于甲醇、乙醇、丙酮，可溶于含水醇和热乙酸。
（2）溶于碱水及氨水初显黄色，不久则变为黑棕色。经水解后生成的苷元黄芩素分子中具有邻三酚羟基，易被氧化转为醌类衍生物而显绿色，这是黄芩因保存或炮制不当变绿色的原因。
3.提取分离
（三）葛根
1.化学成分
主要含有异黄酮类化合物，如葛根素、大豆素、大豆苷等。
2.提取分离
（1）葛根中分离大豆素、大豆苷及葛根素流程如下：
甲醇提取→浓缩水溶解→正丁醇萃取（总黄酮）→氧化铝
（2）操作：葛根粉末用甲醇渗漉提取，回收甲醇，浸膏加水溶解，加正丁醇萃取，萃取液减压回收正丁醇，得到葛根总黄酮。将葛根总黄酮溶解于用水饱和的正丁醇中，加到氧化铝吸附柱上。用水饱和的正丁醇展开，再改用正丁醇-醋酸（10：1）继续洗脱，分别收集各色层。检识可得到大豆素、大豆苷、葛根素。
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