天然药物化学 Nature Medicinal chemistry

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1 天然药物化学 Nature Medicinal chemistry
第五章 黄酮类化合物 Flavonoids 武汉理工大学制药工程系

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3 黄酮类化合物是一类低分子天然植物成分,广泛存在于蔬菜、水果和药用植物中,毒副作用小,是目前人们比较关注的一类化合物。这一类化合物有共同的母核C6－C3－C6 。有很多药用植物的主要活性成分都是黄酮类,包括黄酮,异黄酮,黄酮醇等。最初,黄酮类的粗制品仅在染料方面应用,在上世纪20 年代,国外把槲皮素,芦丁用于临床后,才开始引起人们的关注。现已有数百种不同类型的黄酮类化合物在植物中发现 .

4 一 概述 1 定义 是指两个具有酚羟基的苯环（A、B环）通过中央三碳原子相互连接而成的一系列化合物

5 2 分布 3 分类 分布广泛、多存在于高等植物中以及羊齿类植物中，苔类植物中为数不多，藻类、微生物、细菌中未发现有其存在。
2 分布 分布广泛、多存在于高等植物中以及羊齿类植物中，苔类植物中为数不多，藻类、微生物、细菌中未发现有其存在。 即有游离的，又有结合型存在。 天然黄酮化合物中以黄酮醇类最为多见。 3 分类 根据三碳链的氧化程度以及其连接方式可将其分为黄酮类、黄酮醇、二氢黄酮类、二氢黄酮醇类、异黄酮、二氢异黄酮、查耳酮等14类，另外还有少数黄酮类的分类较复杂，应根据具体情况进行分类。 苷类中的糖的种类繁多，连接方式复杂。

6 4 生物活性 1 抗脑缺血作用 黄酮类化合物广泛存在自然植物中,有多种生物学活性, 近年来国内外学者对其颇为重视,从中药和多种植物中
4 生物活性 黄酮类化合物广泛存在自然植物中,有多种生物学活性, 近年来国内外学者对其颇为重视,从中药和多种植物中 分离得到了多种黄酮类化合物。下面就黄酮类化合物药 理作用研究情况作一概述。 1 　抗脑缺血作用 1.1 　槲皮素(quercetin ,Qu) 和芸香苷(rutoside ,Ru) Qu 和Ru 是植物中广泛分布的2 种黄酮类化合物,Ru 是Qu 的衍生物。Qu 能延长肾上腺素对气管的扩张作用, 临床上曾用来治疗支气管炎。

7 1.2 金丝桃苷(Hyp) 1.3 葛根总黄酮(TFP) 及葛根素(Pue)
Hyp 也系Qu 的衍生物,其有较强局部镇痛作用,其作用机制与钙拮抗有关,目前肯定了缺血性脑损伤与细胞内钙超负荷有关Hyp 对缺血性脑损伤有很好的保护作用,其作用与抑制缺血致脑细胞凋亡、钙拮抗、抗自由基和抑制NO 生成有关,其关键环节是阻断脑缺血后脑细胞 Ca2+ 内流。 1.3 　葛根总黄酮(TFP) 及葛根素(Pue) Pue 是TFP 的主要单体成分之一, TFP 及Pue 可增加大脑血流量,显著降低猫脑血管阻力,对金黄地鼠局部脑微血管血流及微循环障碍有明显改善作用。提示TFP 对脑缺血损伤有一定保护作用。

8 1.4 　灯盏花素(erigeron breviscapus , EB)
EB 系从云南灯盏花全草中分离的一种黄酮类化合物,又名野黄芩苷元。研究表明EB 能显著增加大鼠大脑中动脉梗塞区脑组织的局部血流量,降低脑梗塞面积,并对缺血再灌脑组织内的水过氧化物酶活性有明显抑制作用,即抑制缺血脑组织内中性粒细胞的粘附浸润。 1.5 　银杏叶总黄酮(total flavonid of ginkgo ,TFG) TFG有抗心脑缺血作用

9 2 　抗心肌缺血药 2、1 　金丝桃苷(Hyp) Hyp 10 mg·kg - 1 iv 可抑制缺血与再灌所致的家兔左室内压及变化速率、心电图、血浆肌酸磷酸激酶、乳酸脱氢酶和心肌Ca2+ ,Mg2+ ,Na+ 含量的变化,Hyp 10, 100μmol·L- 1可降低缺血再灌所致离体大鼠心肌MDA 含量的增高。Hyp100 mg·kg- 1 可明显抑制阿霉素所致小鼠心肌MDA 的升高。钙络合剂EGTA 和钙内流增强剂A23187 可分别增强 和拮抗Hyp 的作用,100 ,200μmol·L- 1 Hyp 可 显著减少再灌注离体大鼠心脏MDA 的产生,提示 Hyp 对缺血再灌心肌的保护作用可能与抗自由基及钙拮抗有关。

10 2.2 　水飞蓟宾(silygin , Sil) Sil 是从水飞蓟中提取的黄酮类化合物,1、3 ×10- 3 mol·L- 1 Sil 可增加新生鼠心肌细胞对缺氧、缺糖的心肌细胞损伤的促进作用,在麻醉大鼠拮扎冠状动脉致急性心肌梗塞及再灌损伤模型和自发性高血压大鼠模型上均能显著缩小心肌梗死范围和降低心率失常的发生,提示Sil 对心肌缺血损伤有保护作用。 2.3 　木犀草素(luteolin , Lut) Lut 系白毛夏枯草中提取的黄酮化合物,有镇咳、祛痰、降压等作用。有研究表明10 mg·kg - 1 Lut iv 可显著增加冠状动脉的血流量并降低冠状动脉血管阻力,并能对抗垂体后叶素引起冠脉血流量下降,结果提示,Lut 对心肌缺血损伤可能有保护作用。

11 2.4 　沙棘总黄酮( TFH) TFH系从沙棘的果实中提取的黄酮类化合物, TFH 对急性心肌缺血损伤有一定保护作用，其作用可能与抗自由基有关。 2.5 其它 银杏叶总黄酮、葛根素、黄豆苷元等能显著降低心脑血管阻力和心肌耗氧量及乳酸的生成,对心肌缺氧损伤有明显保护作用。三七可使冠脉血流量增加,提高心肌营养性血流量,降低心肌耗氧量,改善冠心病患者供血、供氧,恢复心肌耗氧和供氧之间的平衡,其有效成分为黄酮苷,从三七中提取的黄酮苷能显著扩张冠状动脉。

12 沙棘总黄酮50 ,100 mg·L- 1可显著延长离体大鼠缺氧
3 　抗心律失常作用 沙棘总黄酮50 ,100 mg·L- 1可显著延长离体大鼠缺氧 性心律失常出现时间,提高室颤阈值,延缓房室传导,减慢 心率,减弱心肌收缩力和对抗由缺氧引起心率减慢及心肌 收缩力减弱的作用。50 mg·L- 1 TFH 可轻度延长离体豚 鼠右房功能不应期,明显对抗乌头碱诱发豚鼠右房节律失 常作用,表明TFH 有一定抗心律失常作用。另有研究表明 苦参总黄酮也有抗心律失常作用,其作用性质也类似于奎 尼丁。其它一些黄酮化合物也有类似的抗心律失常作用, 如甘草黄酮(主要为甘草素和异甘草素) 能对抗乌头碱诱 发的心律失常。

13 大多数黄酮类化合物都有较强的抗自由基作用,芸香
4 　抗自由基作用 大多数黄酮类化合物都有较强的抗自由基作用,芸香 苷(Ru) 、槲皮素(Qu) 及异槲皮苷200，250μmol·L- 1 清除超氧阴离子(O-2 ) 和羟自由基(·OH) 作用强于标准 的自由基清除剂Vit E;金丝桃苷可抑制心脑缺血及红细 胞自氧化过程中的MDA 产生,显著提高大鼠血浆、脑组 织中SOD和GSH2Px 等抗氧化酶的活性,通过ESR 技术证 明Hyp 可直接抑制脑缺血过程中氧自由基(OFR) 的形 成,TFA 能显著抑制·OH 对DNA 的损伤作用,灯盏花素在 1 mg·L - 1时能抑制H2O2 所致的溶血,在1～10 mg·L- 1 间呈量效关系;其它一些黄酮化合物如甘草黄酮、沙刺 总黄酮、艾纳香二氢黄酮等均有清除自由基或抗脂质过 氧化作用。

14 5 镇痛作用 金丝桃苷、芸香苷及槲皮素等有良好的镇痛作用,其作 用机制与Ca2+ 拮抗有关,尤其是Hyp 不仅在多种全身镇
5 　镇痛作用 金丝桃苷、芸香苷及槲皮素等有良好的镇痛作用,其作 用机制与Ca2+ 拮抗有关,尤其是Hyp 不仅在多种全身镇 痛模型上有作用,而且在兔隐神经放电、兔耳K+ 皮下渗 透等局部致痛模型上更有良好的局部镇痛作用,其作用 机制与吗啡和阿司匹林皆不同,系一新型的镇痛药。银 杏叶总黄酮( TFG) 也有良好的镇痛作用,皮下注射 TFG20 ,80 mg·kg-1可显著减少小鼠扭体数和延长小鼠 热板舔足潜伏期,侧脑室注射TFG也有明显的延长小鼠舔 足潜伏期的作用,结果提示TFG有明显的镇痛作用,其作 用可能有中枢机制的参与。

15 6 　肝保护作用 水飞蓟宾的保肝作用已被药理实验证明,研究表明Sil 的保肝作用与抑制肿瘤坏死因子( TNF) 有关,有资料表明Sil 可显著抑制肝匀浆中MDA 的产生。临床资料表明Sil 对中毒性肝损害、急慢性肝炎、肝硬化等也有良好的治疗作用。目前含有Sil 的水飞蓟黄酮类化合物———水飞蓟素已广泛用于急性肝炎、肝硬化的治疗; 艾纳香总黄酮(CBS)对四氯化碳CCl4 ) 、扑热息痛、硫化乙酰胺所致大鼠肝损伤有显著的保护作用,对CCl4 、多种自由基致原代培养肝细胞损伤也有显著的保护作用,有研究表明CBS 的保护作用可能与其自由基清除有关;甘草类黄酮(flavonoids of Glycyrrhiza , Fg) ig 给药可明显抑制小鼠肝脏MDA 增高和还原性谷胱甘肽的耗竭,其作用呈一定的量效关系,电镜检查表明Fg 可保护乙醇所致肝细胞超微结构的损伤;其它一些黄酮化合物如淫羊藿黄酮、黄芪素、黄芪苷能抑制肝组织脂质过氧化、提高小鼠肝脏SOD 活性,减少肝组织脂褐素形成,提示对肝脏有保护作用;田基黄总黄酮也有降酶、改善肝功能的作用;黄芩苷对阿霉素引起的肝脂质过氧化有保护作用。

16 7 　对消化性溃疡的保护作用 研究表明金丝桃苷对大鼠急性胃粘膜损伤有明显 的保护作用,并认为其保护作用与Ca2+ 拮抗有关, 研究表明Hyp 在20～80 mg·kg - 1呈剂量依赖性 抑制小鼠胃粘膜损伤作用,并发现其作用与抗氧 化和促进NO 合成有关。作用机制也是与抗氧化 和促进NO 合成有关。此外,研究发现银杏叶总黄 酮在多种消化溃疡模型上对胃溃疡损伤有显著的 保护作用。

17 8 　抗病毒、抗肿瘤作用 近年来有关黄酮类化合物抗病毒、抗肿瘤作用研究报道较多。发现黄酮类化合物2Flavopiridol 可使人乳腺癌细胞停滞于G1 期, 其机制为抑制周期依赖激酶(CDK2和CDK4) 。发现从绿茶叶中提取的黄酮类化合物茶多酚可引起人鼻咽癌细胞株CNE2 细胞DNA 损伤并诱导细胞凋亡。亦有研究表明槲皮素(Qu) 能通过抑制促进肿瘤细胞生长的蛋白质活性而抑制肿瘤的生长。另有研究表明Qu 与高温联合应用可显著抑制白血病细胞的生长,诱导肿瘤细胞的凋亡。其机理可能与影响蛋白激酶C ,cAMP 信息传递有关。黄芩苷元通过抑制DNA 拓扑异构酶的活性而抑制肝癌细胞的增殖反应,诱导KIM21 细胞发生凋亡。金丝桃、黄菊葵、映山红中的Hyp 能抑制脑肿瘤细胞中葡萄糖氧化利用,黄芩素可通过抑制脑肿瘤黄嘌呤氧化酶而抑制脑瘤的生长。

18 金雀异黄素可抑制动物肿瘤生长,对人体皮肤癌、乳腺癌生长也有抑制,其机制可能与提高机体免疫能力、抗氧化和抑制血管增生有关,美国已将金雀异黄素作为抗癌治疗药物列入临床研究发展计划。 大豆异黄酮也有抗肿瘤作用的研究报道。从菊花、樟芽菜中分别分离得到的黄酮单体化合物对HIV 病毒有较大的抑制作用,大豆素、染料木苷,鸡豆黄素A的对HIV 病毒也有一定的抑制作用。 此外,还有大量研究表明黄酮类化合物有降压、降血 脂、抑制血小板聚集等多种药理作用,说明黄酮类化合物 确有多种生物学活性,并且该类化合物种类繁多,在植物中 广泛存在,毒性较低,应是今后新药开发研究中一个值得重 视的资源,有很大的开发利用前景。

19 二 理化性质 1 性状 多为结晶性固体，少为无定型粉末； 颜色与结构有关； 光学活性可用于区别不同类型的化合物。 2 溶解性
二 理化性质 1 性状 多为结晶性固体，少为无定型粉末； 颜色与结构有关； 光学活性可用于区别不同类型的化合物。 2 溶解性 结构不同，差异较大 3 酸碱性 酸性：7，4，－2OH＞7或4，－OH＞一般酚－OH＞5－OH 碱性：烊盐鉴别 4 显色反应 ⑴ 还原试验

20 A 盐酸－镁粉（锌粉）R. 多数黄酮、黄酮醇、二氢黄酮、二氢黄酮醇类显橙红－紫红色，少数显紫－蓝色； 查耳酮、橙酮、儿茶素阴性。 B 四氢硼钠（钾)R. 二氢黄酮专属性反应 ⑵ 金属盐类试剂的络合反应 铝盐 铅盐 锆盐 镁盐 氯化锶 ⑶硼酸显色反应

21 三 提取分离 1 提取 2 分离 ⑶ 根据分子中某些特定官能团进行分离 ⑷ 碱性试剂反应 ⑴ 溶剂提取法 ⑵ 碱提酸沉法 ⑶ 炭粉吸附法
⑷ 碱性试剂反应 三 提取分离 1 提取 ⑴ 溶剂提取法 ⑵ 碱提酸沉法 ⑶ 炭粉吸附法 2 分离 ⑴ 柱色谱法（硅胶、聚酰胺、葡聚糖凝胶） ⑵ 梯度pH法 ⑶ 根据分子中某些特定官能团进行分离

22 四 结构鉴定 2 紫外及可见光谱的应用 3 1H-NMR的应用 1 色谱法在黄酮类化合物中的应用 ⑴ 纸色谱双向分离鉴定
1 色谱法在黄酮类化合物中的应用 ⑴ 纸色谱双向分离鉴定 ⑵ 硅胶薄层色谱分离鉴定 ⑶ 聚酰胺薄层色谱分离鉴定 2 紫外及可见光谱的应用 ⑴ 甲醇溶液中的光谱特征 ⑵ 加入诊断试剂后引起的位移及其意义 3 1H-NMR的应用 ⑴ A环质子 ⑵ B环质子 ⑶ C环质子 ⑷ 6，8－CH3质子 ⑸ 乙酰氧基

23 4 13C-NMR的应用 5 MS的应用 ⑴ 骨架类型的判断 ⑵ 取代图式的确定方法 ⑶ O－糖苷中糖的连接位置
⑷ 分子内苷键及糖的连接位置 5 MS的应用 ⑴ EI-MS ⑵ FD-MS 6 结构鉴定中应注意的问题 ⑴ Wessely-Moser冲重排 ⑵ 6，8位取代确定 ⑶ B环的取代基图式 ⑷立体化学

24 五 应用实例 1 从中药柴胡中分离得的山奈苷经酸水解后用PPC检出有鼠李糖，该苷及其苷元的UV光谱数据如下 山奈苷 山奈苷元
五 应用实例 1 从中药柴胡中分离得的山奈苷经酸水解后用PPC检出有鼠李糖，该苷及其苷元的UV光谱数据如下 山奈苷 山奈苷元 MeOH NaOMe AlCl AlCl3/HCl NaOAC NaOAC/H3BO

25 2 从黄芩根中分离出1新成分，其相关性质如下 UVλmax nm MeOH 293(4.23) 331(3.68)
淡黄色针晶，mp228～230℃ FeCl 反应 阳性 Mg-HCl 反应 阳性 Gibbs 反应 阳性 SrCl 反应 阴性 元素分析C16H12O6, 计算值（％）C:63.58,H:4.59. 实测值 C:63.58,H:4.64。 MSm/z(%):302(M+),120 UVλmax nm MeOH (4.23) 331(3.68) NaOAC (4.07) 330(4.19) NaOMe (4.30) 329(4.44) AlCl (4.42) (4.12) 316(4.21) 394(3.41) AlCl3/HCl 225（4.47） 314（4.32） 394（3.41）

26 IR(cm-1) 3500,1640 1H-NMR(DMSO-d6) δ:2.80（1H,d,J=4.0Hz）、3.10(1H,d,J=12.0Hz)、3.72(3H,s)、5.42(1H,d.d,J=12.0Hz,4.0Hz)、6.00(1H,s)、6.83(2H,d,J=9.0Hz)、 7.34 (2H,d,J=9.0Hz)、 12.20(1H,s)、 13CNMR δ