第五章-黄酮类化合物---精品课程一览表PPT课件

1、1,第五章黄酮类化合物,Flavonoid,2,一、掌握黄酮类化合物的基本结构分类和黄酮类化合物的理化性质。 二、掌握黄酮类化合物酸碱性，酸性强弱与结构之间的关系及在提取分离中的应用。 三、掌握黄酮类化合物梯度pH分离法、聚酰胺柱层析法、硅胶柱层析法和凝胶过滤法的原理与应用。 四、掌握 UV、NMR光谱在黄酮类化合物结构鉴定中的应用,3,本 章 内 容,第一节 概述 第二节 黄酮类化合物的理化性质 第三节 黄酮类化合物的提取分离 第四节 黄酮类化合物的检识与结构鉴定,4,第一节 概 述,黄酮类化合物以前主要是指2-苯基色原酮的衍生物，现在则泛指两个苯环（A环与B环）通过中央三碳原子相互连接而成

2、的一系列化合物,色原酮,2-苯基色原酮,C6 -C3 -C6,生物合成途径,醋酸-丙二酸桂皮酸途径,6,一、结 构 分 类,分类依据： 中央三碳链的氧化程度、B环连接位置（2-位或3-位）以及三碳链是否构成环状 主要结构类型：（P175，表5-1,7,黄酮类,二氢黄酮类,8,二氢黄酮醇类,黄酮醇类,9,二氢异黄酮类,异黄酮类,查耳酮类,橙酮类,花色素类,11,黄烷-3-醇类,黄烷-3,4-二醇类,12,高异黄酮类,酮类,13,一、结 构 分 类,其它结构类型： 双黄酮类化合物 黄酮木脂体类化合物 生物碱型黄酮 黄酮苷类型： 单糖苷、双糖苷、叁糖苷、酰化糖苷 O-苷、C-苷,芹菜素,紫花杜鹃甲素

3、,槲皮素,黄柏苷,梨根苷,紫檀素,硫磺菊素,天竺葵素,儿茶素,异芒果苷,19,银杏素,20,二、生 物 活 性,一） 对心血管系统的作用,扩张冠脉 维生素p样作用 抑制血小板聚集降低血胆固醇,21,芦 丁,葛根素,22,23,二、生 物 活 性,二）抗肝脏毒作用 水飞蓟素、儿茶素等有很强的保肝作用,水飞蓟素,25,二、生 物 活 性,三）抗炎作用,双聚原矢车菊苷元,27,四）雌性激素样作用 许多异黄酮类化合物有雌性激素样作用,大豆异黄酮,己烯雌酚,28,五） 抗菌及抗病毒作用,二、生 物 活 性,黄芩素,木犀草素,30,桑色素,31,六）泻下作用 中药营实中的营实苷A有致泻作用,二、生 物 活

4、 性,32,七）解痉作用 异甘草素及大豆素等具有解除平滑肌痉挛样作用,二、生 物 活 性,异甘草素,33,八）抗氧化作用 直接清除自由基或提高相应酶水平,二、生 物 活 性,九）镇痛作用,十）抗肿瘤作用,36,本 章 内 容,第一节 概述 第二节 黄酮类化合物的理化性质 第三节 黄酮类化合物的提取分离 第四节 黄酮类化合物的检识与结构鉴定,37,第二节 理化性质,多为结晶性固体，少数为无定形粉末； 苷元多数无旋光性，苷类均有旋光性(多为左旋)； 黄酮类化合物的颜色与分子中是否存在交叉共轭体系及助色团（-OH、-OCH3）的类型、数目以及取代基位置有关； 共轭体系增加或共轭链延长，则化合物颜色加

5、深,一、性 状,尤其在7-位及4-位引入-OH或-OCH3等基团后，可促进电子重排，而使化合物颜色加深，引入其他位置影响较小,39,一、性状 花色苷及其苷元的颜色随着pH不同而改变，随着碱性增加颜色加深,第二节 理化性质,pH=78，淡紫色,pH11，蓝色,41,苷元一般难溶于水，溶于有机溶剂； 黄酮、黄酮醇、查耳酮等平面型，排列紧密，难溶于水,第二节 理化性质,二、溶解性,42,二氢黄酮、二氢黄酮醇等非平面型，排列不紧密，水中溶解度稍大,花青素离子形式，亲水性强,二、溶解性,第二节 理化性质,43,苷元中引入羟基后，水溶度增加； 苷化后，水溶度增加； 糖的结合位置不同，对苷的水溶度有一定影响

6、,第二节 理化性质,二、溶解性,44,以棉黄素为例,空间位阻 分子内氢键,3-O-葡萄糖苷的水溶度大于7-O-葡萄糖苷； 3-OH对水溶度的贡献小于7-OH,45,一）酸性 Ar-OH显示酸性 Ar-OH 的数目、位置影响酸性强弱(可用于提取) 以黄酮为例，酸性强弱顺序为： 7,4-二OH 7-或4-OH 一般Ar-OH 5-OH,第二节 理化性质,三、酸碱性,46,第二节 理化性质,三、酸碱性,二）碱性,吡喃环上的1-O，有未共用的电子对，表现微弱碱性，可与强无机酸生成 盐,黄酮类化合物与浓硫酸生成的 盐常有特殊颜色，可用于鉴别,47,48,四、显色反应 (P182,表5-4) 黄酮类化合物

7、的颜色反应与分子中的Ar-OH 和吡喃环相关,第二节 理化性质,49,四、显色反应,1、盐酸-镁粉（或锌粉）反应,样品,样品溶液,振摇,查耳酮、橙酮、儿茶素、异黄酮（少数例外）类则无此显色反应,一） 还原试验,方法,50,2、四氢硼钠（钾）反应： NaBH4是对二氢黄酮类化合物专属性较高的一种还原剂（红紫色）； 其它黄酮类不发生颜色变化,四、显色反应,一） 还原试验,51,二） 金属盐类试剂的络合反应,四、显色反应,A,B,C,52,二） 金属盐类试剂的络合反应,1、 铝盐 试剂：1% AlCl3或Al(NO)3 溶液 络合物多为黄色（415nm），并有荧光 4-羟基黄酮醇或 7,4-二羟基黄

8、酮醇可显示天蓝色荧光,53,2、 铅盐 试剂：1%醋酸铅及碱式醋酸铅溶液 可生成黄红色沉淀，沉淀色泽与羟基数目、位置有关 醋酸铅只能与分子中具有A、B、C三种结构的化合物生成沉淀 碱式醋酸铅则可与一般酚类化合物生成沉淀,二） 金属盐类试剂的络合反应,54,试剂：2% ZrOCl2/MeOH溶液 要求：黄酮类化合物分子中具有游离的 3-或5-OH 生成黄色的锆络合物 3-羟基,4-羰基络合物的稳定性大于5-羟 基,4-羰基络合物（仅二氢黄酮醇除外,二） 金属盐类试剂的络合反应,3、锆盐,55,锆-枸橼酸反应,样品锆络合物反应液,5-OH黄酮,褪色,3-OH黄酮,鲜黄色,二） 金属盐类试剂的络合反

9、应,3、 锆盐,56,试剂:(CH3COO)2Mg/MeOH 溶液 (常用做显色剂） 二氢黄酮、二氢黄酮醇类可显天蓝色荧光,二） 金属盐类试剂的络合反应,4、 镁盐,黄酮、黄酮醇、异黄酮等则显黄色荧光 可用于鉴别二氢黄酮、二氢黄酮醇,57,试剂：SrCl2 /MeOH溶液（氨性甲醇环境） 要求：具有邻二酚羟基的黄酮类化合物 生成绿棕色甚至黑色沉淀,二） 金属盐类试剂的络合反应,5、 氯化锶,58,绿棕色甚至黑色,59,三） 硼酸显色反应,结构要求,四、显色反应,60,可能反应的化合物,61,四） 碱性试剂显色反应,1、 二氢黄酮类易在碱液中开环，转变成相应的异构体（查耳酮类），显橙黄色,四、显

10、色反应,异构化,氧化酶,新红花苷（无色,红花苷（黄色,醌式红花苷（红色,64,2、黄酮醇类,黄酮醇类,黄色,空气,棕色,四、显色反应,四） 碱性试剂显色反应,可与其它黄酮类区别,65,3、黄酮类化合物分子中具有邻二酚羟基取代或3,4-二羟基取代时，在碱中易氧化,黄酮类,黄色,绿棕色,深红色,四、显色反应,四） 碱性试剂显色反应,66,本 章 内 容,第一节 概述 第二节 黄酮类化合物的理化性质 第三节 黄酮类化合物的提取分离 第四节 黄酮类化合物的检识与结构鉴定,67,一、提取 （一）溶剂萃取法 （二）碱提酸沉法 （三）炭粉吸附法 二、分离 （一）柱色谱法 （二）梯度pH萃取法 （三）根据官能

11、团分离,第三节 提取分离,68,第三节 提取分离,一、提取,存在形式,花、叶、果多以苷存在,木质坚硬组织游离苷元存在,提取溶剂,苷类极性较大的混合溶剂,苷元极性较小的溶剂,花青素类稀酸水,69,一、 提 取,依据：利用黄酮类化合物之间或与杂质极性不同进行萃取 提取溶剂：EtOH、MeOH,醇提液,浸膏,游离苷元,苷类,一）溶剂萃取法,70,依据：黄酮类化合物多具有Ar-OH，显示弱酸性 注意事项： 碱液浓度不宜过高（以免破坏黄酮母核,二）碱提酸沉法,一、 提 取,酸化时酸性也不能太强（生成 盐,71,碱水常用石灰水、Na2CO3、稀NaOH等 （1）其中，石灰水使用较多，可使很多酸性的水溶性杂

12、质生成钙盐沉淀，用于精制纯化； （2）石灰水的浸出效果不如NaOH，且有些黄酮类化合物能与钙结合生成不溶性沉淀； （3）稀NaOH浸出能力强，但是所得杂质多,一、 提 取,二）碱提酸沉法,72,三）炭粉吸附法： 主要适用于苷类的精制工作,一、 提 取,73,一、提取 （一）溶剂萃取法 （二）碱提酸沉法 （三）炭粉吸附法 二、分离 （一）柱色谱法 （二）梯度pH萃取法 （三）根据官能团分离,第三节 提取分离,74,第三节 提取分离,一）柱色谱法 常用吸附剂：硅胶、聚酰胺、纤维素等,二、分离,1、硅胶柱色谱 主要适用于极性相对小一点的黄酮类化合物,75,二、分 离,2、聚酰胺柱色谱 吸附强度影响因

13、素： 黄酮类化合物分子中羟基的数目与位置 溶剂与黄酮类化合物或与聚酰胺之间形成氢键的能力,一）柱色谱法,76,2、聚酰胺柱色谱,吸附规律： （1）酚羟基数目越多则吸附越强,77,2）酚羟基易于形成分子内氢键则吸附力减弱,2、聚酰胺柱色谱,吸附规律,78,3）酚羟基数目相同时 具有对位（或间位）羟基黄酮邻位羟基黄酮,吸附规律,2、聚酰胺柱色谱,79,4）分子内共轭双键越多，则吸附力越强； 查耳酮二氢黄酮 ；黄酮二氢黄酮,吸附规律,2、聚酰胺柱色谱,80,5）对于不同类型黄酮类化合物，吸附力强弱： 黄酮醇 黄酮 二氢黄酮醇 异黄酮,吸附规律,2、聚酰胺柱色谱,A,B,C,D,A B C D,82,

14、6）苷元相同时 苷元单糖苷双糖苷叁糖苷 （7）与溶剂介质有关 溶剂与聚酰胺或黄酮形成氢键的能力越强，则聚酰胺对黄酮类的吸附力越弱,吸附规律,2、聚酰胺柱色谱,83,二、分 离,作用机制： 黄酮苷分子筛（分子量大小） 分子量越大，越容易洗脱。 游离黄酮吸附作用（游离酚羟基）羟基越多越难以洗脱,一）柱色谱法,3、葡聚糖凝胶柱色谱,84,二、分 离,依据：Ar-OH 的数目及位置不同，化合物的酸性强弱不同。 酸性的一般规律,二）梯度pH萃取法,7,4-OH,7-或4-OH,一般Ar-OH,5-OH,NaHCO3,Na2CO3,NaOH,85,二、分 离,1、铅盐法 醋酸铅具邻二酚羟基的黄酮类成分沉淀

15、 碱式醋酸铅 一般Ar-OH沉淀 2、硼酸（邻二酚羟基,三）根据分子中某些特定官能团进行分离,86,本 章 内 容,第一节 概述 第二节 黄酮类化合物的理化性质 第三节 黄酮类化合物的提取分离 第四节 黄酮类化合物的检识与结构鉴定,87,第四节 结构鉴定,一、色谱法 二、紫外-可见光谱 三、氢核磁共振 四、碳核磁共振,88,一、色谱法,适用于分离各种黄酮类化合物及苷类的混合物 混合物的分离鉴定常采用双向层析 第一向展开醇性溶剂（分配） 第二向展开不同水溶液（吸附） 可利用前述呈色反应检查,一）纸色谱,89,一、色谱法,1）结构类型相同的黄酮类化合物，取代羟基越多，极性越强，则Rf 值越小； 羟

16、基甲基化后，极性降低，Rf 值增大。 （2）苷元相同时， Rf 值依次为： 苷元单糖苷双糖苷,一）纸色谱,醇性溶剂展开时,90,一、色谱法,1）苷元相同时， Rf 值相反； 苷元Rf 值很小，苷类糖链越长Rf 值越大； （2）不同类型黄酮类化合物 平面型分子几乎停留在原点不动； 非平面型分子亲水性较强， Rf 值较大,一）纸色谱,水溶液中展开时,91,一、色谱法,1、硅胶：弱极性黄酮类化合物 2、聚酰胺：含游离Ar-OH的黄酮类化合物,二）薄层色谱,92,二、紫外-可见光谱,一般测定程序： 首先测定MeOH中的UV； 测定样品在MeOH中加入各种诊断试剂后得到的UV ； 对各图谱进行比较分析，

17、得到结构信息,93,一）MeOH中的UV光谱特征,苯甲酰基,峰带,300400nm,峰带, 220280nm,桂皮酰基,94,一）MeOH中的UV光谱特征,1、黄酮及黄酮醇类 两者UV谱图相似，但带位置不同； 如果母核上引入-OH、-OCH3等基团，可引起相应吸收带红移； （P192，表5-7,5-8） 母核上的-OH甲基化或苷化后，相应吸收带紫移（带,带强，是主峰；带较弱，是次强峰； 2-OH的影响最大,2、查耳酮及橙酮,带强（主峰），带很弱，常显示为肩峰； 可区别异黄酮(245270nm)与二氢黄酮及二氢黄酮醇（270295nm,3、异黄酮、二氢黄酮及二氢黄酮醇,99,依据：甲醇钠显强碱性

18、，黄酮类化合物的所有Ar-OH解离，引起相应吸收带红移。 结构测定（带） ： 带红移5060nm，强度下降 有3-OH无4-OH 带红移4060nm，强度不下降 有4-OH 对碱敏感(a.3,4 -OH; b.邻二酚羟基),吸收衰减,二）加入诊断试剂后引起的位移及其在结构测定中的意义,1、甲醇钠,100,依据：醋酸钠碱性较弱，只能使黄酮母核上7-或4-OH解离，引起相应吸收带红移。 结构测定： 有7-OH 带红移520nm,二）加入诊断试剂后引起的位移及其在结构测定中的意义,2、醋酸钠,101,二）加入诊断试剂后引起的位移及其在结构测定中的意义,3、醋酸钠/硼酸,依据：黄酮类化合物分子中如果有

19、邻二酚羟基（5,6-二羟基除外）时，可在醋酸钠碱性下，与硼酸络合，引起相应吸收带红移。 结构测定： B环有邻二酚羟基带红移1230nm A环有邻二酚羟基带红移510nm,102,二）加入诊断试剂后引起的位移及其在结构测定中的意义,4、AlCl3 及 AlCl3/HCl,依据：黄酮类化合物分子中如果有邻二酚羟基或3-羟基4-羰基、5-羟基4-羰基时，可与AlCl3络合，引起相应吸收带红移。 铝络合物的稳定性： 黄酮醇3-OH 黄酮5-OH 二氢黄酮5-OH 邻二酚OH 二氢黄酮醇3-OH,103,二）加入诊断试剂后引起的位移及其在结构测定中的意义,4、AlCl3 及 AlCl3/HCl,若分子中

20、同时有3-或5-OH及邻二酚羟基时，则可以同时与AlCl3络合，生成二络合物； 若同时存在3-和5-OH时，优先与3-OH形成络合物； 但是邻二酚羟基及二氢黄酮醇3-OH形成的铝络合物很不稳定，加少量酸水即可分解,105,AlCl3/HCl谱图= MeOH谱图无3-或5-OH AlCl3/HCl MeOH谱图（带） 带红移3555nm只有5-OH 带红移 60nm 只有3-OH 带红移5060nm同时有3-和5-OH 带红移1720nm除5-OH外尚有6-O取代,测定结果分析,4、AlCl3 及 AlCl3/HCl,106,4、AlCl3 及 AlCl3/HCl,AlCl3/HCl谱图= Al

21、Cl3谱图A、B环上均无邻二酚羟基 AlCl3/HCl AlCl3谱图（带） 带紫移3040nmB环上有邻二酚羟基 带紫移5065nmA、B环上均有邻二酚羟基,测定结果分析,410,272,359,259,271,402,275,433,271,393,387,262,108,三、氢核磁共振,一）A环质子,1、 5,7-二羟基黄酮类化合物,5.706.90 (d,5.706.90 (d,H6总比H8出现在高场; 7-OH成苷后,均向低场位移,109,三、氢核磁共振,一）A环质子,2、7-羟基黄酮类化合物,d,8.0 (d,H5位于比其它芳环质子低场的位置; 与5,7-二羟基化合物相比,7-OH

22、化合物中H6、H8均出现在较低场,dd,110,三、氢核磁共振,二）B环质子,6.57.9(d,6.57.9(d,H3,5较高场；H2,6 位于较低场,1、 4-氧取代黄酮类化合物,111,三、氢核磁共振,二）B环质子,7.27.9(dd,6.77.1(d,2、 3,4-二氧代黄酮及黄酮醇,7.27.9(d,112,三、氢核磁共振,二）B环质子,3、 3,4,5-三氧代黄酮类化合物,6.57.5(s,113,三、氢核磁共振,三）C环质子,是区别各类型黄酮类化合物的主要依据,6.3(s,尖锐,1、黄酮类,H3常与A环的孤立芳氢相混,114,三、氢核磁共振,三）C环质子,7.6 7.8(s,H2出

23、现在比一般芳氢低场的位置,2、异黄酮类,115,三、氢核磁共振,三）C环质子,5.2(dd,3、二氢黄酮及二氢黄酮醇,2.8(2dd,4.9(d,4.3(d,2R,3R),3-OH成苷后,H2、H3均向低场位移,116,三、氢核磁共振,三）C环质子,4、查耳酮及橙酮类,6.5 6.7(s,6.7 7.4(d,7.3 7.7(d,117,三、氢核磁共振,三）糖上质子,1、单糖苷(P200,表5-16,糖与苷元相连时，糖上C-1-H(H-1 )与其它H相比，处于低场处,2、双糖苷 末端糖上的C-1-H(H-1) 处于较H-1稍高场处,119,三、氢核磁共振,脂肪族1.652.10（连接糖的数目）；

24、 芳香族2.302.50（苷元数目,四）乙酰氧基质子,120,四、碳核磁共振,一）黄酮类化合物骨架类型判断,可根据C环上三个13C信号区分,P202,表5-20) C=O： 黄酮、黄酮醇、橙酮、异黄酮 174.5184.0 二氢黄酮、二氢黄酮醇、查耳酮、二氢异黄酮 188.0197.0,121,四、碳核磁共振,一）黄酮类化合物骨架类型判断,C2： 二氢黄酮、二氢黄酮醇、二氢异黄酮100.0 C3： 二氢黄酮、二氢异黄酮 50.0 二氢黄酮醇 71.2,122,四、碳核磁共振,二）取代基的影响,OH、-OCH3的引入，使-C大幅度向低场位移，邻位及对位-C则向高场位移； 一般取代基只影响取代环；

25、 引入C5-OH时，除影响A环C位移外，C4、C2向低场位移，C3向高场位移,123,四、碳核磁共振,三）黄酮类化合物O-糖苷中糖的连接位置,1、糖的苷化位移 (1) 酚苷中，糖的C1的GS值约+4.0+6.0； (2) 苷化位置在7或2,3,4时,糖C1位于100.0102.5; (3) 5-O-Glc及7-O-Rha苷,相应的C1分别出现在104.3及99.0处,依据：苷化位移,124,四、碳核磁共振,苷化后, -C向高场位移,邻位及对位C向低场位移; 7-OH、3-OH、3-OH、4-OH糖苷化后均可看到此现象； 3-OH糖苷化后，对C2引起的苷化位移比一般邻位效应要大得多； 7-OH或

26、3-OH与Rha成苷后，C7或C3信号的苷化位移比一般糖苷要大，据此可与一般糖苷区别,2、苷元的苷化位移,125,从某中药中分离得到一黄色结晶,盐酸-镁粉反应呈紫红色，Molish反应阳性，FeCl3反应阳性，水解液检出葡萄糖。 元素分析示A的分子式为C21H20O11,结构鉴定实例,126,的光谱数据如下,H-NMR (DMSO-d6,TMS内标) : 3.23.9 (6H,m) 3.95.1 (4H,因加D2O而消失) 5.68 (1H,d,J=8.0) 6.12 (1H,d) 6.42 (1H,d) 6.86 (2H,d) 8.08 (2H,d,128,化合物的可能结构,The End,

27、130,1、确定黄酮化合物具有-OH 的方法(写出三种）. 2、某黄酮苷乙酰化后，测定其氢谱，化学位移在1.82.1处示有12个质子， 2.32.5处有18个质子，说明该化合物可能有个酚羟基和 个糖 3、黄酮化合物，存在3,7-二羟基,UV光谱 ： (1)其甲醇溶液中加入NaOMe时,（ ）. (2)其甲醇溶液中加入NaOAC时,（,131,4、 聚酰胺对黄酮类化合物发生最强吸附作用 时，应在（ ）中 、95%乙醇 、15%乙醇 、水 、酸水 、甲酰胺 5、 黄酮苷元糖苷化后，苷元的苷化位移规律 是（ ） 、 -C向低场位移 、 -C向高场位移 、邻位碳不发生位移,A,C,B,6、用化学方法区别下列化合物,7 、 分 析 比 较 有 下 列 四 种 黄 酮 类 化 合 物,134,1) 比较酸性及极性的大小 ; (2) 比较这四种化合物在如下三种色谱中Rf 值大小: 硅胶TLC（条件 CHCl3/MeOH:1 展开）; 聚酰胺TLC（条件 60%甲醇/水 展开）; 纸层折（条件 醋酸水展开,135,8、将化合物A用酸水解，得水解产物B和母液，母液经鉴定为鼠李糖。B经重结晶后，元素分