Flavonoid Flavonoid는 식물에 널리 분포하고 그 이름의 기본이 되고 있는 flavone이 그리스어의 flavus(황색)에서 온 것이 시사하는 바와 같이 색소로 알려진 것이 많다. Flavonoid는 phenylchromane (C6-C3-C6)의 기본골격에.

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1 Flavonoid Flavonoid는 식물에 널리 분포하고 그 이름의 기본이 되고 있는 flavone이 그리스어의 flavus(황색)에서 온 것이 시사하는 바와 같이 색소로 알려진 것이 많다. Flavonoid는 phenylchromane (C6-C3-C6)의 기본골격에 기준을 두고 A, B, C 환을  기본으로 하여 C의 차이에 의해 분류되며 산화정도에 따라 flavone, flavonol, dihydroflavonol, anthocyanidin 등으로 구분이 되며 개환이 된  chalcone, C환이 5원환이 auronoe 및  B 환의 결합위치가 다른 isoflavone 등으로 크게 분류 Flavonoid는 대부분이 A, B환에 phenol성 수산기를 가지고 있으며, 주로 이들 수산기와 당이 결합한 배당체로 함유되어 있는 것도 많고 당의 anomer 탄소가 flavonoid의 골격탄소와 직접 결합하고 있는 C-배당체도 있어서 식물계에 발견되는 이들의 종류는 2000여종 이상에 이르고 있다.

2 Structure and Nomenclature of Flavonoids

3 NARINGENIN found in grapefruit : MIXED-ORIGIN COMPOUND shikimic acid
pathway NARINGENIN found in grapefruit malonyl-CoA 3x A different starter than acetyl-CoA. : Michael addition internal Claisen and enolizations MIXED-ORIGIN COMPOUND A FLAVONE flavones are yellow or orange pigments naringenin

4 Flavonoid의 생합성 A 환이 acetate-malonate 경로, B 환이 shikimic acid 경로로 형성

5 Flavonoid Flavonoid의 수산기: 각 환(環)의 특정한 위치에 존재하는 것이 많다. A 환에서는 5, 7위(位)에 주로 결합하고, B 환에서는4‘위(位), 3’, 4‘위(位) 또는 3’, 4‘, 5’위(位)에 결합하고 있는 것이 많이 보인다. 금속 Mg과 염산에 의해 붉게 정색(呈色) 반응 약리작용: 사하 (multiflorin A), 이뇨 (quercitirn), 항모세혈관투과 (hesperidin), 항allergy (baicalin), 진경 (daidzein), 순환기개선 (hyperoside), 혈압강하 (kuwanon G), 살충 (rotenone), 항균 (pterocarpan), 간해독 (silymarin), 항산화 (quercetin), 항virus (avicularin) 등 다양한 작용

6 Flavone Apigenin Apigenin (5,7,4‘-trihydroxyflavone): 파슬리 Petroselinum sativum (미나리과 Umbelliferae)의 배당체 apiin이 최초이고 그 후 많은 식물에서 발견 Vitexin (8-C-β-D-glucosylapigenin): Africa 산의 순비기나무 근연식물 Vitex litoralis에서 최초로 발견된 C-배당체 Genkwanin (5,4'-dihydroxy-7-methoxyflavone): 원화 (팥꽃나무 Daphne genkwa의 꽃: Thymelaeaceae)에 함유되어 있고, C-배당체인 swertisin (6-C-β-D-glucosylgenkwanin)은 당약 Swertia japonica(용담과 Gentianaceae)에서 발견 Luteolin (5,7,3',4'-tetrahydroxyflavone): 옛날 유럽의 염료식물 Reseda lutola (Resedaceae) 및 디기탈리스 Digitalis purpurea (현삼과 Scrophylariaceae) 등에 함유 Baicalein (5,6,7-trihydroxyflavone): 속썩은풀 Scutellaria baicalensis (꿀풀과 Labiatae)의 근(황금)에 배당체 baicalin (baicalein-7-O-β-D-glucuronide) 등과 함께 함유되고 이들에게 항 allergy 작용 Scutellarein (5,6,7,4'-tetrahydroxyflavone): 처음에 Scutellaria속 식물의 배당체 scutellarin의 aglycone으로서 발견되었는데 질경이 Plantago asiatica (질경이과 Plantaginaceae)의 꽃 필 때의 전초 (차전초)에 함유된 plantaginin (scutellarein-7-O-β-D-glucoside)도 그 배당체

7 Flavonol Kaempferol (5,7,4'-trihydroxyflavonol): 널리 분포되며 배당체의 종류도 다양
갈매나무 Rhamnus japonica (갈매나무과 Rhamnaceae)의 과실 (서리자), 이질풀 Geranium thunbergii (쥐손이풀과 Geraniceae)의 전초 (현초), 찔레꽃 Rosa multiflora (장미과 Rosaceae)의 위과, 실과 (영실), 칡 Pueraria hirsuta (콩과 Leguminosae)의 잎 등의 식물에 배당체로서 함유 영실, 백도화 (Prunus persica의꽃: 장미과) 등에 함유된 multiflorin A [kaempferol-3-O-(6-O-acetyl-β-D-glucosyl)(1→4)-α-L-rhamnoside] 등에는 사하작용 Quercetin (5,7,3',4'-tetrahydroxyflavonol): 가장 분포가 넓은 flavonoid로 70종이 넘는 많은 수의 배당체를 형성. Quercitrin (quercetin-3-O-α-L-rhamnoside) 및 isoquercitrin (quercetin-3-O-β-D-glucoside)은 약모밀 Houttuymia cordata (삼백초과 Saururaceae), 목화 (Gossypium arboreum var. indicum (아욱과 Malvaceae) 등에 함유되어 있고, quercitrin에 대해서는 이뇨효과 등이 보고되어 있다. Rutin (quercetin-3-O-β-rutinoside)은 회화나무 Sophora japonica (콩과 Leguminosae)의 꽃봉오리 (괴화)에 다량 함유되어 있으며 단리(單離)된 것이 항모세혈관투과약으로서 내출혈 예방 등에 사용. Myricetin (5,7,3',4',5'-pentahydroxyflavonol): 최초로 발견된 myricetin 배당체가 myricitrin (myricetin-3-O-α-L-rhamnoside)으로 소귀나무 Myrica rubra (소귀나무과 Myricaceae)의 수피 등에 함유

8 Dihydroflavonol (flavanonol)
Flavanone Naringenin Naringenin (5,7,4'-trihydroxyflavanone): 배당체로 광귤나무 Citrus aurantium var. daidai (과피: 등피 KP), 귤나무 Citrus unshu (과피: 진피 KP), 여름귤나무 Citrus natsudaidai,  왕귤나무 Citrus grandis 등의 Citrus 속 식물 (운향과 Rutaceae)의 과피에 함유된 naringin (naringenin-7-O-β- neohesperidoside)은 맛이 쓰지만 naringenin은 쓰지 않다. Hesperetin (5,7,3'-trihydroxy-4'-methoxyflavanone): 배당체 hesperidin (hesperetin-7-O-β-D-rutinoside)은 naringin과 함께 Citrus 속 식물의 과피에 다량 함유되어 있으며 항모세혈관 투과작용이 있다. Dihydroflavonol (flavanonol) Aromadendrin Alpinon (5-hydroxy-7-methoxydihydroflavonol): Alpinia japonica (생강과 Zingiberaceae)의 종자 (이두축사)에 함유된다.

9 Isoflavone Pterocapan
Daidzein Daidzein (7,4'-dihydroxyisoflavone): 배당체 didzin (daidzein-7-O-β-D-glucoside), puerarin (daidzein-8-C-β-D-glucoside) 등과 함께 콩과의 칡 Pueraria lobata 및 동속식물의 뿌리 (갈근, KP), 대두 등에 함유되며 진경작용이 보고되어 있다. 그 4‘위의 수산기 대신에 methoxyl 기를 가진 formononetin은 이들 식물 이외에 같은 과의 황기 Astragalus membranaceus의 근 (황기, KP), Glycyrrhiza 속 식물의 근 (감초, KP) 등에도 함유되며 이뇨작용이 인정되어 있다. Genistein (5,7,4'-trihydroxyisoflavone): estrogen 작용을 갖는 isoflavonoid로 Genista tinctoria 및 대두등에 배당체 genistin (genistein-7-O-β-D-glucoside)와 함께 존재 Pterocapan Medicarpin Medicarpin (7-hydroxy 4'-methoxy pterocarpan): 콩과의 솔비나무 Maackia fauriei의 수피에 함유되며 항균작용이 보고되었다.

10 Chalcone 식물에는 보통 배당체로 함유되나 예는 많지 않다. Chalcone은 황-적색, Dihydrochalcone은 무색이다 Butein: 가장 분포가 넓은 chalcone의 하나로 인도산의 교목 Butea frondosa (콩과)의 황색 꽃, 다알리아 등에 함유. Carthamin: 잇꽃 Carthamus tinctorius (국화과 Compositae)의 적색 색소로 chalcone의 C-배당체가 2분자 결합한 구조를 가진다. 이 꽃은 옛날부터 화장품, 식품 색소로 이용되어 왔다. Butein Carthamin

11 Dihydrochalcone Aurone
예외적으로 전혀 수산기를 갖지 않는 dihydrochalcone이 Phallus impudicus에서 발견되었다. Phloretin: 배당체로서 마취목 Pieris japonica (철쭉과 Ericaceae), 사과 등의 근피에 함유되어 있다. 혈당상승작용이 있으며 과혈당, 당뇨병을 인위적으로 만드는 실험에 이용된다. Neohesperidin-dihydrochalcone: Neohesperidin (hesperetin-7-O-β-neohesperidoside)에서 유도된 것으로 매우 강한 감미 (甘味)가 있다. Phloretin Neohesperidin-dihydrochalcone Sulfuretin Aurone 다알리아 등 국화과 식물의 황색 꽃에 배당체로서 함유되어 있는 sulphuretin이 그 예이다. 금어초 Antirrhinum majus (현삼과) 등에도 aurone 배당체가 함유

12 Anthocyanin 식물의 꽃, 과일, 잎등의 색을 나타내는 중요한 물질로 3종 aglycone인 anthocyanidin의 구조는 pelargonidin, cyanidin 및 delphinidin 및 이들의 methyl화물이다. 이들의 배당체인 anthocyanin의 종류는 aglycone과 결합해 있는 당의 종류, 수, 위치 등의 차이에 의해 다양한 색깔을 나타낸다. 실제 꽃 색의 차이는 이들 색소 구조의 차이만에 의해서 결정되는 것이 아니고 세포액 중에서 이들과 공존하는 Al, Fe, Mg등의 이온과의 착화합물 형성이 기여하고 있다고 보고되어 왔다. 또한, anthocyanin과 다른 종류의 flavonoid등과의 복합체 형성이 발색에 미치는 영향이 크다는 것이 최근 밝혀지고 있음 Pelargonidin R1=R2=H Cyanidin R1=H, R2=OH Delphinidin R1=R2=OH

13 Neoflavonoid 4-phenylchromane의 골격을 갖는 화합물로서, C환이 개열된 것, lactone환으로 바뀐 것 (4-arylcoumarin)등을 기본골격으로 하고, isoprene측쇄를 갖는 것도 존재한다. Brazilin과 hematoxylin: 콩과의 인도산 교목 Caesalpinia sappan (심재: 소방목)에 함유된 brazilin, 남미산 교목 Hexatoxylum campechianum의 심재에 함유된 hematoxylin등이 있다. Hematoxylin은 옛날부터 홍색 염료로 사용되고 있고 식물의 유세포를 염색하는 현미경용 시약으로 쓰인다. Brazilin은 최근 간장보호 작용이 있는 것으로 보고되었다. 이들 성분은 공기산화에 의해서 각각 홍색, 적갈색의 brazilein, hematein으로 변화한다. Brazilin: R=H Hematoxylin: R=OH Brazilein: R=H Hematein: R=OH

14 Biflavonoid, Biflavonyl (이중분자 flavone)
apigenn 또는 그의 O-methyl화물로 구성되고 구성단위의 flavone 분자간의 결합위치에 따라 ametoflavone, hinokiflavone, cupressusflavone, agathisflavone의 4가지로 분류 hinokiflavone ametoflavone agathisflavone cupressusflavone

15 Isoprenoid 측쇄를 가진 flavonoid
뽕나무 Morus bombycis 및 동속식물 (뽕나무과 Moraceae)의 근피 (상백피)에 함유되어 있는 morusin및 관련화합물, flavonol로서는 음양곽 Epimedium grandiflorum var. thunbergianum (매자나무과 Berberidaceae)의 전초에 함유되어 있는 icariin 등이 있음 Isoflavone으로서 isoprenoid를 가지는 것으로는 감초의 근(根)에 함유된 licoricon 및 관련화합물과 데리스 Derris elliptica [말레이시아 등 산 (産)], Melletia taiwaniana (대만산) (콩과 Leguminosae)의 근에 함유되어 있는 어독(魚毒)으로 농업용 살충제로서 이용되는 rotenone 등이 있음 Licoricon Morusin Icariin Kuwanon G Rotenone

16 Coniferyl alcohol을 가지는 Flavonoid
1분자 dihydroflavonol과 1분자 conferyl alcohol이 산소를 경유한 결합을 한 것으로 마리아엉겅퀴 Silybum marianum의 열매에 함유되는 silymarin은 항간독성, 간장질환, 담석증 등에 효과가 있음 Silymarin (=Legalon®)은 마리아엉겅퀴 추출물의 70%를 차지하는 물질로 silybin과 isosilybin, silychristin, silydianin으로 구성된 혼합물

17 Cardii Marianii Fructus
마리아엉겅퀴 Silybum marianum (=Cardus marianus)등 엉겅퀴류의 열매로 산지는 유럽 *Milk thistle 과명: 국화과 Compositae 성분: flavolignan [Silymarin: silybin, isosilybin, silychristin, silydianin] 응용: 간질환 치료제, 간장해독

18 Tannin류 식물에 함유된 다가 phenol (polyphenol)로 protein, alkaloid, 금속과 결합하여 난용성 침전 (난용화)을 형성하는 화합물로, 가죽 무두질(tanning)에 이용되는 식물 엑스에 붙여진 이름 다가의 phenol성 화합물이므로 이들 수산기(-OH)가 동물 가죽의 단백질인 collagen과 수소결합 (hydrogen bonding)함으로써 제피(製皮)의 효과를 나타냄 단백질과의 결합은 수렴작용을 가져와서 내복에 의하여 정장, 지사작용을 나타냄 금속이온 Fe3+과 결합하여 청색 (pyrogallol tannin), 녹색 (catechol tannin)을 나타내기 때문에 잉크제조에 사용

19 1. 분류: 가수분해형 tannin (hydrolyzable tannin):
① 기본구조에 다수의 ester 결합을 가지고 산, 효소등으로 가수분해되어 gallic acid, ellagic acid와 당이 유리됨 ② 열분해에 의해 pyrogallol 생성 (pyrogallol tannin) ③ FeCl3 용액에 의해 청색반응 ④ bromine 용액에 의해 침전이 형성되지 않음 축합형 tannin (condensed tannin): ① 공기산화 등으로 분자간의 축합이 진행되어 암갈색의 고분자체 (phlobaphen) 생성 ② 열분해에 의해 catechol 생성 (catechol tannin) ③ FeCl3 용액에 의해 녹색반응 ④ bromine 용액에 의해 침전이 형성됨

20 1. 가수분해형 tannin: Polyalcohol (주로 sugar)과 gallic acid 또는 gallic acid의 생체 대사물인 hexahydroxydiphenic acid (HHDP)와 그 유도체가 ester결합하여 생성되는 화합물로, 산, 알카리, 빛, 열등에 의해 가수분해되어 gallic acid 또는 ellagic acid와 대응하는 polyalcohol을 생성 ① Gallotannin: polyalcohol과 gallic acid의 ester결합만으로 이루어진 tannin 오배자 tannin (Chinese gallotannin): 붉나무 Rhus javanica (옻나무과 Anacardiaceae)의 잎에 오배자 진딧물 Melaphis chinensis이 기생하여 만든 벌레집[충녕(蟲癭)] 몰식자 tannin (Turkish gallotannin): Quercus infectoria (참나무과 Fagaceae)의 어린가지에 Cynips gallae-tinctoria가 기생하여 만든 벌레집[충녕(蟲癭)] ② Ellagitannin: 분자내에 hexahydroxydiphenoyl기 (HHDP기)를 가지며 가수분해에 의하여 ellagic acid를 생성하는 tannin

21 Geraniin: 이질풀 Geranium thunbergii (현초) (Geraniaceae 쥐손이풀과)의 주성분으로 지사, 정장약, 점막을 자극하지 않고 거의 떫은맛을 내지 않는 온화한 tannin 가수분해형 tannin oligomer: 가수분해형 tannin이 몇 분자 축합한 형태의 tannin으로 짚신나물 Agrimonia pilosa (Rosaceae 장미과)에서 분리된 agrimonin Chlorogenic acid 및 관련화합물: chlorogenic acid (3-O-caffeoylquinic acid)는 커피에 약 2% 함유되어 있음

22 Gallotannin Ellagitannin Geraniin
HHDP기 Hexahydroxydiphenic acid Ellagic acid DHHDP기 Geraniin 1,2,3,4,6-penta-O-galloyl-b-D-glucose Corilagin Brevifolin R=H Brevifolin carboxylic acid R= COOH Gallotannin Ellagitannin

23 2. 축합형 tannin: 비가수분해성, (+)-catechin, (-)-epicatechin등의 flavan-3-ol을 기본 골격으로 하여 이들이 탄소-탄소 결합을 통하여 여러 분자가 결합한 구조로 proanthocyanidin이라고 부르기도 함 탄소-탄소 결합은 C4 – C8 위치가 많고, C4 – C6 또는 산소를 매개원소로 하는 ether결합 등이 있고, 한 개의 분자내에 이와 같은 결합양식이 혼재하는 경우도 있음 대황에서 분리된 rhatannin은 flavan-3-ol 11분자가 축합되어 있음

24 Procyanidin A계열 (ether결합을 가진 2량체), B계열(2량체), C계열(3량체)
4-8결합을 가진 축합형 tannin의 예 Procyanidin R1=OH, R2=H Prodelphinidin R1=R2=OH Profisetinindin R1=R2=H

25 차의 다가 phenol과 tannin 녹차: 차나무 Thea sinensis (Theaceae 차나무과)의 잎이 발효되지 않도록 가열 처리해서 건조한 것, EGCG, ECG등이 주성분 홍차: 잎을 적당히 발효시킨 것으로, 잎의 catechin류는 서로 축합하여 결정성 홍색소인 theaflavin 및 축합형 tannin (thearubigin)등으로 변화되어 있음 우롱차: 반발효차로 녹차와 홍차의 중간정도로 발효시킨 차

26 Diarylheptanoid n-heptane의 C-1 및 C-7위에 phenyl기가 치환한 형으로 2분자의 cinnamate와 malonate의 결합에 의해 얻어진 화합물 중요성분: 생강과(Zingiberaceae)의 신미성분 curcumin: 울금의 황색 색소, 담즙분비 촉직작용 yakuchinone A, B: 익지의 신미성분 Yakuchinone A curcumin Yakuchinone B 생강과의 기타 Diarylheptanoid유사물질: cinnamate, 지방산이 malonate에 의해 결합되어 phenol성 물질 형성 gingerol: 생강의 성분, shogaol과 zingerone으로 분해 shogaol zingerone ginrerol

27 Stilbenoid (Stilbene계 화합물)
Stilbene이 기본골격으로 된 화합물 즉, 두개의 phenyl기가 ethylene기로 연결되어 있는 화합물 경질대황(비약용대황)에 함유된 rhaponticin의 경우 UV하에서 강한 청자색 형광을 나타내어 양질대황(약용)과 구별 Resveratrol: 포도과 (Vitaceae)에 포함되어 있는 항산화효과 물질로, 최근 포도주에 함유되어 관상혈관계 질환 예방에 작용 Rhaponticin Stilbene Resveratrol