第五章黄酮类化合物

第五章黄酮类化合物Flavonoids本章内容结构研究实例检识与结构鉴定提取与分离理化性质与显色反应概述学习要求1.掌握黄酮类化合物的主要结构类型，了解结构之间的生物合成关系；2.掌握黄酮类化合物的理化性质和显色反应；3.掌握黄酮类化合物的提取分离方法；4.掌握波谱法在黄酮类化合物结构鉴定中的应用，熟悉其色谱鉴定方法。第一节概述概述定义：黄酮类化合物泛指两个苯环通过中央三碳链连结而成的一系列化合物。OABC123456781`2`3`4`5`6`C6-C3-C6OO2-苯基色原酮概述黄酮类化合物为一类植物色素，分布广，数量大，生物活性温和而且多样。天然黄酮类化合物常以苷类形式（包括氧苷与碳苷）存在，糖通常联在A环6，8位。重要的黄酮类化合物槲皮素Quercetin重要的黄酮类化合物橙皮苷Hesperidin重要的黄酮类化合物儿茶素catechins表儿茶素EpicatechinOHOOHOHOHHHOH重要的黄酮类化合物OOOHOH大豆素Daidzein银杏黄酮重要的黄酮类化合物多以苷的形式存在：O-苷和C-苷（见P73）苷中常见糖的种类：单糖：D-葡萄糖，D-半乳糖，D-木糖，L-鼠李糖，L-阿拉伯糖，D-葡萄糖醛酸双糖：槐糖，龙胆二糖，芸香糖（Rha1—6Glc），新橙皮糖（Rha1—2Glc）等三糖：龙胆三糖，槐三糖酰化糖：2-乙酰葡萄糖，咖啡酰基葡萄糖1、存在形式2、结构分类（一）结构分类分类的依据：1、三碳链的氧化程度；2、B环的连接位置；3、三碳链是否成环。OABC二、分类黄酮类黄酮醇类二氢黄酮类二氢黄酮醇类OOOOOHOOOOOH二、分类异黄酮类二氢异黄酮类查耳酮类花色素类OOOOOHOOOH+二、分类黄烷-3-醇类二黄烷-3,4-二醇类二氢查耳酮类橙酮类OOHOOHOHOHOOOCH二、分类高异黄酮类双苯吡酮类（酮类）OOOO结构分类黄酮类Flavone黄酮醇类二氢黄酮类二氢黄酮醇类异黄酮类高异黄酮查耳酮二氢查耳酮OHOOHOOOOO123456781'2'3'4'5'6'ABCOO123456781'2'3'4'5'6'ABOHCOO123456781'2'3'4'5'6'ABCOO123456781'2'3'4'5'6'ABOHCOO123456781'2'3'4'5'6'ABC结构分类鱼藤酮类黄烷-3-醇类紫檀素类黄烷-3，4-二醇类花色素橙酮OOOOOOOHOHOOHOOCHO123456781'2'3'4'5'6'ABCOH3、生物活性对心血管系统的作用：降低毛细血管脆性及异常通透性：芦丁、橙皮苷扩张冠状动脉，治疗冠心病：葛根素降压抑制血小板聚集及血栓形成抗肝毒作用：水飞蓟素、（+）-儿茶素抗炎作用：二氢槲皮素雌激素样作用：大豆素、染料木素等抗菌、抗病毒作用：木樨草素、黄芩苷、黄芩素槲皮素、山萘素、二氢槲皮素泻下作用：营石苷A解痉作用：异甘草素、大豆素3、生物活性第二节黄酮类化合物的理化性质与显色反应OOOHOOOO1.颜色交叉共轭体系的存在OOOH色原酮：无色黄酮（醇）：灰黄-黄色异黄酮：微黄色二氢黄酮（醇）：无色一、性状一、性状1.颜色：助色团的引入，颜色加深7,4'引入助色团，对颜色影响较大OOOHHOOH74'2.物态：多结晶性固体，少无定型粉末3.光学活性：苷元：黄酮（醇），无光学活性二氢黄酮（醇）、黄烷醇，具光学活性苷：有光学活性一、性状OOOHOOHOH注意：花色素的颜色随pH不同而不同红（pH7)~紫（pH=8.5)~蓝（pH8.5)二、溶解性（一）黄酮苷元多难溶于水，易溶于有机溶剂（甲醇、乙醇、乙酸乙酯、乙醚）和稀碱液；1、平面型分子的水溶性小于非平面型分子；2、花色素以离子的形式存在，具有盐的通性，水溶性反而最大；（二）黄酮苷类：可溶于热水、甲醇、乙醇、稀碱液，难溶于亲脂性有机溶剂。1、多糖苷单糖苷；2、3-OH苷7-OH苷；二、溶解性三、酸性与碱性（一）显著的酸性羟基位置酸性溶解性7，4＇-二羟基强弱溶于5%NaHCO37或4＇-羟基溶于5%Na2CO3一般酚羟基溶于0.2%NaOH5-羟基溶于4%NaOH三、酸碱性酸性：来源分子中的酚羟基；可溶于碱性水溶液、吡啶、甲酰胺及二甲基甲酰胺。酸性强弱的比较：取决于羟基的数目和位置：7,4′-OH7-或4′-OH一般OH5-OHOOHOOHOHOHOH（可用于提取、分离及鉴定工作）7534'3'四、显色反应（见P75）还原试验金属盐类的络合反应硼酸的显色反应碱性试剂的显色反应还原试验1、盐酸—镁粉反应（最常用）黄酮（醇）类二氢黄酮（醇）类阳性（红色）查耳酮儿茶素类异黄酮阴性注意：花色素、部分查耳酮等在浓HCl酸性下变红，要做空白对照实验，排除干扰。还原试验2、四氢硼钠反应：（专属性）二氢黄酮（醇）阳性（红色）其它黄酮阴性附：二氢黄酮类化合物可与磷钼酸试剂反应呈棕褐色。金属盐类的络合反应可以发生金属盐类络合反应的基团：常见的金属盐类：铝盐、镁盐、锆盐等。OOOHOHOHOHOH1、三氯化铝的显色反应：大多数黄酮显黄色并有荧光。例外：4'-OH或7，4'-二OH黄酮醇显天蓝色荧光。用途：黄酮类化合物的定性定量分析。金属盐类的络合反应2、醋酸铅的显色反应试剂：中性醋酸铅或碱式醋酸铅阳性结果：生成黄～红色沉淀作用部位：金属盐类的络合反应OOOHOHOHOHOH3、锆盐—枸橼酸显色反应：用途：区别3-OH和/或5-OH的存在。金属盐类的络合反应OOOHOHOZrClOH2O注意：3-羟基黄酮产生的络合物稳定性大于5-羟基黄酮。锆盐—枸橼酸显色反应区别3-OH或5-OH的存在样品/MeOH2%ZrOCl2/MeOH溶液变黄有3-OH和/或5-OH2%枸橼酸/MeOH仍显黄色显著褪色有3-OH无3-OH，有5-OH4、醋酸镁的显色反应二氢黄酮(醇)：天蓝色荧光异黄酮、黄酮(醇)：黄~橙黄~褐色荧光5、氯化锶（SrCl2）的显色反应具有邻二酚羟基结构的黄酮类化合物:绿~棕色~黑色沉淀金属盐类的络合反应（三）硼酸的显色反应OOH具有结构的化合物在酸性条件下与硼酸反应生成亮黄色。例如：OOHOOHO（四）碱性试剂显色反应OOOHOHOHOCH3OOHOHOHOCH3OHOHH+1、二氢黄酮类遇碱变黄~橙色2、黄酮醇遇碱呈黄色，通入空气变棕色。3、具有邻二酚羟基或3，4′-二羟基取代时，在碱液中由黄-深红-绿棕色沉淀。第三节黄酮类化合物的提取与分离黄酮类化合物的提取与分离提取分离醇提法沸水法碱溶酸沉法柱色谱法pH梯度萃取法（一）醇提法95%乙醇提取苷元60~70%乙醇提取苷类注意：1.含杂质多，可用石油醚去油脂、蜡、叶绿素等脂溶性杂质。2.用炭粉吸附、酚/水洗脱的方法进行苷类成分的精制药材甲醇或乙醇提取，回收醇浸膏加水溶解水溶液分别以不同极性溶剂萃取（石油醚，氯仿，乙酸乙酯，正丁醇）石油醚层（小极性）氯仿层（苷元）乙酸乙酯层（大极性苷元及单糖苷）正丁醇层（黄酮苷）水层（多糖等）第三节提取分离方法（二）沸水法适用于苷类和水溶性苷元的提取。注意：（1）酶的活性；（2）糊化和变质；（3）加等量浓醇使蛋白质、多糖等水溶性杂质去除。•原理：酚羟基与碱成盐，溶于水；加酸后析出。•碱：常用Ca(OH)2，或CaO水溶液。•优点：可使含酚羟基化合物成盐溶解，另一方面可使含COOH的果胶、粘液质、蛋白质等杂质形成沉淀而除去。•注意：碱性不宜过强，以免破坏黄酮母核；酸化时，酸性不宜过强，pH3~4即可，以免形成盐而溶解。（三）碱提取酸沉淀法第三节提取分离方法碱提酸沉法搅拌下加入石灰乳加水300ml槐花米（15g）调节PH8-9直火加热保持微沸30min双层滤纸趁热抽滤滤液残渣在60-70度下，用浓盐酸调PH3-4静置实例操作第三节提取分离方法4.炭粉吸附法药材甲醇提取物分次加入活性炭，搅拌，静置，检查上清液有无黄酮反应，过滤滤液吸附后活性炭粉依次用沸水、沸甲醇、7%酚/水、15%酚/醇洗脱沸水沸甲醇7%酚/水15%酚/醇浓缩，加乙醚乙醚层（酚）水层（黄酮苷）二、分离（一）采用各种色谱方法：硅胶色谱：按极性大小分离，主要分离极性小和中等极性的化合物。聚酰胺色谱：原理：氢键吸附葡聚糖凝胶色谱：原理：分子筛结合吸附第三节提取分离方法应用：分离酸性强弱不同的黄酮苷元酸性比较：7,4’-OH7-或4’-OH一般OH5-OH溶于NaHCO3Na2CO3不同浓度的NaOH样品乙醚乙醚液依次萃取5%NaHCO35%Na2CO30.2%NaOH4%NaOH分别酸化各部分黄酮第三节提取分离方法（二）梯度pH萃取法（二）分离2.pH梯度萃取法适用于酸性强弱不同的黄酮苷元的分离。混合物/乙醚5%NaHCO35%NaHCO3萃取乙醚酸化回收EtoAcEtoAc5%NaCO35%NaCO3乙醚0.2%NaOH碱液乙醚（一般Ar-OH）4%NaOH碱液乙醚（3，5-OH）（无-OH）（4'-7二-OH）（4、7-OH）提取分离方法实例1.黄芩苷的提取分离方法黄芩粗粉分别加10倍、8倍量沸水煎煮两次，每次1小时，过滤药渣滤液加盐酸调pH1~2,80℃保温30min静置，离心沉淀滤液沉淀依次用水、50%EtOH洗涤95%EtOH重结晶黄芩苷OOOHOOHOOHOHOHCOOH2.芦丁的提取方法提取分离方法实例OOOHOHOHOHOglcOrha槐花米粗粉加6倍量水和适量的硼砂，煮沸边搅拌边加入石灰乳至pH8~9，微沸30min趁热抽滤药渣滤液在60~70℃条件下，加浓盐酸调至pH5，静置抽滤滤液沉淀（芦丁粗品）第四节黄酮类化合物的检识与结构鉴定检识与结构鉴定色谱法紫外及可见光谱氢核磁共振谱碳核磁共振谱质谱一、色谱法的应用硅胶TLC聚酰胺TLC双向纸色谱法第四节结构鉴定第四节结构鉴定第一向展开：分配作用，醇性溶剂为展开剂。如：n-BuOH-HAc-H2O上层溶液。Rf：苷元单糖苷双糖苷第二向展开：吸附作用。水性溶剂为展开剂。如：2~6%HAc，3%NaCl等。Rf：(1)苷元在原点附近，糖链越长，Rf越大；(2)苷元：黄酮(醇)，查耳酮二氢黄酮(醇)，二氢查耳酮双向纸色谱法一、色谱法（二）TLC主要指吸附薄层，常用硅胶TLC，聚酰胺TLC。硅胶TLC：鉴定弱极性化合物。聚酰胺TLC：分离大多数黄酮及苷类，适用范围广，分离效果好。二、紫外光谱法黄酮存在桂皮酰基及苯甲酰基组成的交叉共轭系统，在200~400nm间，有两个主要的紫外吸收带A环苯甲酰系统峰带II，220~280nmB环桂皮酰基系统峰带I，300~400nm共性：B环OH增加，峰带I红移，特别是4‘-OH，红移大；A环OH增加，峰带II红移。OOOO-OO-++（一）1.黄酮、黄酮醇类带I：黄酮类304~350nm黄酮醇（3-OH被取代）328~357黄酮醇（3-OH游离）352~385带II：240~285nm第四节结构鉴定峰带I和II强度相似nmIII黄酮及黄酮醇类化合物的紫外光谱带（λMeOHmax，nm）槲皮素在甲醇中的紫外光谱查耳酮和橙酮在甲醇溶液中的UV光谱2，3，4—三羟基查耳酮3`，4`--二羟基橙酮OHOOHOHOHOCHOOHOH200300400500取代基的影响：带I：母核上的－OH、-OCH3等供电基，可引起相应吸收带红移。氧取代程度越高，带I红移越大。羟基甲基化或苷化，将引起紫移。带II：峰位主要受A-环氧取代程度的影响，氧取代程度越高，带II越向红移。B环的取代基只影响峰形。如：只有4'-OR时，为单峰；3',4'-OR时，为双峰。第四节结构鉴定2.查耳酮、橙酮类nmIII查耳酮带I340~390nm(有裂分)带II220~270nm橙酮370~430nm(3~4个峰)第四节结构鉴定带I强，带II次强峰O2345611'2'4'6'OCHO12346查耳酮---橙酮---异黄酮--二氢黄酮---异黄酮和二氢黄酮在甲醇溶液中的UV光谱OOOH7-羟基异黄酮OOHOHO4`，7-二羟基二氢黄酮200300400500总结二氢黄酮黄酮醇黄酮查耳酮橙酮异黄酮200