课件：中药化学.ppt

第4节 黄酮类化合物的色谱检识,纸色谱（PC） 薄层色谱（TLC） 纸电泳（PE） 高效薄层色谱（HPTLC）,一、纸色谱（PC）,双向纸色谱层析：分离黄酮及黄酮苷 第一向：醇性展开剂，如n-BuOH-HOAc-H2O（4：1：5，上层，BAW ）、 t-BuOH-HOAc-H2O（3：1：1，TBA ） 、水饱和正丁醇等 正相，极性小的化合物Rf值大。适合游离黄酮。 第二向：水性展开剂，如水、25乙酸等。 反相，极性大的化合物Rf值大。适合黄酮苷。 显色： UV、UV/AlCl3、UV/NH3等。,黄酮苷,黄酮苷元,一、纸色谱（PC）,二、薄层色谱法（TLC）,（1）硅胶：适用于极性小的弱酸性黄酮类化合物。 展开剂：多用有机溶剂，如氯仿/甲醇。 （2）聚酰胺：游离黄酮苷元及其苷。 展开剂：极性强，大多含醇、酸或水。 （3）纤维素：分离黄酮苷元及苷。 展开剂：醇性或水性。 显色： UV、UV/AlCl3、UV/NH3等。,第5节 黄酮类化合物的结构测定,一、紫外光谱（UV） 二、红外光谱（IR） 三、质谱（MS） 四 、核磁（ NMR）,原理：是分子中某些价电子吸收了一定波长的电磁波,由低能级跃近到高能级而产生的一种光谱。 引起分子中电子能级跃迁光波波长范围：100-800 nm. max：跃迁电子的能级差 max：电子跃迁的机率,一、紫外光谱（UV）,一、紫外光谱（UV）,类型： -* 150nm n -* 150 250nm (N,O) -* 160 200nm (非共轭) n -* 280 300nm 常见化合物 共轭烯烃：-*，210 270nm，K带，104 ,-不饱和醛酮：n-*，290 310nm，R带，=10-100,常用术语 生色团：分子中产生所示谱带的主要功能团。 助色团：与生色团相连使生色团波长红移且强度增大。 红（紫）移：基团或溶剂的影响，波长增大（减小）。 增色效应：溶剂或助色团影响，吸收强度增大的效应。 减色效应：取代或溶剂的影响，吸收强度减小的效应。 溶剂效应：不同溶剂中谱带产生的位移。 末端吸收：在仪器极限处测出的吸收。 肩峰：吸收曲线在下降或上升处有停顿或增加或降低。,一、紫外光谱（UV）,黄酮类存在桂皮酰基及苯甲酰基组成的交叉共轭体系,在200400nm间，有两个主要的紫外吸收带。,黄酮类化合物的UV光谱,B环 桂皮酰系统 带I：300 400 nm,A环 苯甲酰系统 带II：240 285 nm,一、紫外光谱（UV）,判断黄酮类型 (峰位、吸收强度) 黄酮（醇）：带、带 二氢黄酮、异黄酮：带弱，带强 查耳酮、橙酮：带强，带弱,一、紫外光谱（UV）,诊断试剂： 能使黄酮的酚-OH离解或形成络合物，导致UV光谱变化，对判断结构有诊断意义的试剂。如NaOMe、NaOAc、NaOAc-H3BO3、AlCl3、AlCl3/HCl等。,一、紫外光谱（UV）,（一）黄酮、黄酮醇类UV光谱,黄酮（醇）在甲醇中的UV光谱特征,（一）黄酮、黄酮醇类,（1）黄酮与黄酮醇UV图形相似，仅带位置不同，可用于区别。 黄酮：304-350 nm 黄酮醇：352-385nm（游离），328-357nm（成苷）,判断 C3-OH 的有无,（2） A、B环上的取代基影响相应的吸收峰峰位和峰形 如含氧取代基，会使相应吸收带红移。 A环：7-OH、-OCH3，红移 5-OH，、均红移 B环：4-OH或-OCH3、3-OH，红移 若有邻二酚-OH，会使带歧分，出现肩峰。 （3）母核上-OH苷化，会引起相应吸收带紫移，特别是带。,（一）黄酮、黄酮醇类,（一）黄酮、黄酮醇类,利用诊断试剂对黄酮（醇）UV光谱的影响检出羟基位置 1. 甲醇钠（NaOMe） 2. 乙酸钠（ NaOAc ） 3.乙酸钠/硼酸（ NaOAc/H3BO3 ） 4. 三氯化铝及三氯化铝/盐酸（ AlCl3 与AlCl3/HCl ）,（一）黄酮、黄酮醇类,（一）黄酮、黄酮醇类,1.甲醇钠（NaOMe） 碱性强，使所有酚-OH解离，促进电子跃迁，使相应带红移 （1）红移40-65nm，强度不变或增强，有4-OH。 （2）红移50-60nm，强度减弱，有3-OH（无4-OH） （3）7-OH，红移;且在320-330nm有新吸收带,成苷后消失 （4）含3,4-、3,3,4-、5,3,4-、5,6,7-、5,7,8-OH的黄酮类，在NaOMe作用下易氧化破坏，吸收带随测定时间延长而衰退。,（确定 4-OH ）,（一）黄酮、黄酮醇类,2. 乙酸钠（ NaOAc ） 碱性比甲醇钠小，仅使7-、4-OH解离，相应吸收带红移。 （1）7-OH，带红移5-20nm； 若6-、8-同时有含氧基，红移很小（几乎不位移）。 （2）4-OH，带红移40-65nm（与MeONa相同）。 （3）存在碱敏感结构时，如含3,4-、3,3,4-、5,6,7-、5,7,8- OH的黄酮类，吸收带随测定时间延长而衰退。,（ 确定7-OH）,（一）黄酮、黄酮醇类,3.乙酸钠/硼酸（ NaOAc/H3BO3 ） 母核上有邻二酚-OH，碱性下可与硼酸络合，使相应带红移。 A环：红移5-10nm（不含5,6-OH） B环：红移12-30nm,（确定邻二酚-OH）,4. 三氯化铝及三氯化铝/盐酸（ AlCl3 与AlCl3/HCl ） 铝盐可与5-OH,4-C=O、3-OH,4-C=O、邻二酚OH络合，红移；若络合物不稳定，加酸分解。 络合物的稳定性：3-OH 5-OH 邻二酚OH,（一）黄酮、黄酮醇类,（1）样品+AlCl3/HCl与样品+MeOH比较： 相同时：既无3-OH， 也无 5-OH 不同时：有3-OH或同时有3-OH及5-OH，红移50-60nm； 只有5-OH,红移35-55nm （2）样品+AlCl3/HCl与样品+AlCl3比较： 相同时：A、B环无邻二酚羟基 不同时：B环有邻二酚-OH，紫移30-40nm； B环有邻三酚-OH，紫移20nm。 邻二酚-OH在A环，情况类似。,（一）黄酮、黄酮醇类,（确定3-OH、 5-OH 、 邻二酚OH ）,例：芦丁的UV光谱,UVmax nm： MeOH 259 266sh 299sh 359 NaOMe 272 327 410 NaOAc 271 325 393 NaOAc/H3BO3 262 298 387 AlCl3/HCl 271 300 364sh 402 AlCl3 275 303sh 433,为359 nm（350） 黄酮醇或3-O-苷 =410-359=51nm 4-OH =271-259=12nm 7-OH =387-359=28nm B环有邻二-OH =402-359=43nm 5-OH =402-433=- 31nm B环有邻二OH,有苯甲酰系统，无桂皮酰系统，带有很强吸收，带以肩峰或低强度吸收峰出现，区分黄酮及黄酮醇。,（二）异黄酮、二氢黄酮（醇）类,带（nm） 带（nm） 类 型 245270 310330（肩峰） 异 黄 酮 270295 300330（肩峰） 二氢黄酮（醇）,（二）异黄酮、二氢黄酮（醇）类UV,加入诊断试剂：同黄酮，但诊断试剂仅影响带，即A环。,3.举例,已知某黄酮化合物有3-OCH3、5-OH，还有3个-OH，试根据已知信息确定这三个羟基的位置。 UV：（1）加入NaOMe，随时间延长而衰退； （2）加入NaOAc，I、II均红移； （3）加入NaOAc/H3BO3，I、II不变。 解析： 由（1）知，存在碱敏感基团，如3,4-OH、3,3,4-OH、5,6,7-OH、5,7,8-OH、5,3,4-OH，但3-OCH3，故可能是3,4-OH、5,6,7-OH、5,7,8-OH。 由（2）知，有7-OH 、4-OH 。 由（3）知，无邻二酚-OH。,练习：,已知含1个葡萄糖的黄酮苷，苷元是槲皮素，确定glc的连接位置。 UV（ max）： I II MeOH 366 250 NaOMe 随时间延长而衰退 NaOAc 405 264 NaOAc/H3BO3 366 250 AlCl3/HCl 428 265,练习2：,（黄酮醇） （3-OH,4-OH或邻OH） （7-OH、4-OH ） （无邻二酚-OH） （62, 3-OH和5-OH）,洋芹素葡萄糖苷，分子式为C21H20O10。黄色，盐酸-镁粉反应为橙红色，氧氯化锆-枸橼酸反应黄色褪去，UV光谱如下，推断该化合物结构。,练习3：,UV 苷 II I MeOH 268 333 NaOMe 269 386 NaOAc 267 387 NaOAc/H3BO3 267 340 UV苷元 II I MeOH 267 336 NaOMe 275 392 NaOAc 274 376 NaOAc/H3BO3 268 338,黄酮或黄酮醇苷 带I红移53nm，有4-OH 带II 无红移，无7-OH A、B环上无邻二酚-OH 黄酮 带I红移56nm，有4-OH 带II红移7nm ，有7-OH A、B环上无邻二酚-OH,小结,UV小结：,二、红外光谱（IR）,原理 分子吸收红外光引起的振动能级跃迁和转动能级跃迁而产生的吸收信号。 4000-1500cm-1为官能团区，用于官能团鉴定 1500-500cm-1为指纹区，用于鉴别两化合物是否相同 应用 推断官能团，如苯环、羰基、羟基等 IR相同的化合物，能确定为同一个化合物,主要官能团IR特征吸收,黄酮类化合物的IR,1600-1500 cm-1 游离：3640-3610 cm-1 缔合：3500-3200 cm-1 C=O，1690-1640 cm-1,质谱能够提供的信息： 分子质量：低分辨质谱可以确定分子质量 分子式：高分辨质谱仪可以确定分子式 鉴定某些官能团：如甲基(m/z 15)、羰基(m/z 28)、甲氧基(m/z 31)、乙酰基(m/z 43) 分子结构信息：由分子结构与裂解方式的经验规律,根据碎片离子的m/z及相对丰度RA提供分子结构信息 人机问答：给出可能的化合物,三、质谱（MS）,常用术语： 基峰：离子强度最大的峰，其相对强度或丰度为100。 质荷比：离子的质量与所带电荷之比，用m/z表示。 分子离子：丢失1个电子生成的带正电荷离子。 碎片离子：分子离子裂解产生的所有离子。 重排离子：经过重排反应产生的离子。 准分子离子：比分子量多（或少）1质量单位的离子。,三、质谱（MS）,电子轰击电离（electron impact ionization, EI） 化学电离（chemical ionization, CI） 场电离（field ionization, FI） 场解吸（field desorption, FD） 快原子轰击（fast atom bombardment, FAB） 基质辅助激光解吸电离（matrix-assisted laser desportion ionization, MALDI） 电喷雾电离（electrospray ionization, ESI） 大气压化学电离（atmospheric pressure chemical ionization, APCI）,MS分类离子源,三、质谱（MS）,黄酮类化合物的MS （一）黄酮苷元（El-MS） 黄酮苷元在电子轰击质谱（El-MS）中分子离子峰M+较强，且为基峰。 （二）黄酮苷（ FD-MS 、FAB-MS、ESI-MS ） 黄酮苷极性强、难气化以及对热不稳定， EI 测不到分子离子峰，采用FD-MS和FAB-MS、ESI-MS等软电离质谱技术，可获得强的分子离子峰M+、准分子离子峰M+H+、M+Na+峰。峰强度大，且给出糖基碎片（外侧糖、内侧糖）。,三、质谱（MS）,途径-I： （RDA裂解） 途径-II： 两种裂解方式相互竞争、相互制约。,（一）黄酮苷元 (El-MS),（1）黄酮 (El-MS),黄酮类化合物的质谱数据,（1）黄酮 (El-MS),（2）黄酮醇 (El-MS),大多数黄酮醇苷元的分子离子峰M+是基峰，裂解主要按方式进行，得到的B2+.、及其失去CO而形成的 B2-28+离子具有诊断价值。,根据B2+.和分子离子之间的质荷比之差，可以推断黄酮醇中A环和C环的取代情况,具有2-OH或2-OCH3的黄酮醇，易失去-OH或-OCH3形成新的五元杂环。,（2）黄酮醇,（二）黄酮苷MS（FD、FAB、ESI）,黄酮苷类化合物在FD-MS、FAB-MS、 ESI-MS谱可给出强烈的M+及M+H+。还给出糖基的某些碎片，为化合物的结构鉴定提供了重要的信息。,MS小结：,黄酮苷元类化合物的两种裂解方式： 黄酮：裂解方式I 黄酮醇：裂解方式II 判断A、B环的取代情况： 根据A1+.、B1+.、B2+. 碎片离子可以判断A、B环上-OH的取代；B2+与M+的m/z差可知A、C环的取代。,NMR是由磁性核受幅射而发生跃迁所形成的吸收光谱。研究最多、应用最广的是1H核和13C核的NMR 氢谱（1H-NMR） 碳谱（13C-NMR）,四、核磁共振谱 (NMR),四、核磁共振氢谱（1H-NMR）,化学位移 （Chemical shift,）：用于判断H的化学环境和磁环境,可提供的结构信息,1H核自旋裂分及偶合常数J (Hz) (Coupling constant)：用于判断H与H的关系,积分面积： 用于确定H个数,常见质子的化学位移(ppm)： 烷氢：RCH3，0.7-1.2 R2CH2，1.3 R3CH，1.5 烯氢：C=C-H，4.5-7.5 芳氢：Ar-H，6-9.5 醇：HO-C-H，3.4-4；HO-C-H，1-5.5 酸：HOOC-C-H，2-2.6；HOOC-C-H，10.5-12 羰基：O=C-C-H，2-2.7 醛基：R-CHO，9-10 酚：ArO-H，4.8-8.0,四、核磁共振谱 (1H NMR),偶合常数： 偕偶（Jgem）:sp3 J=1016Hz sp2 C=CH2 J=03Hz N=CH2 J=7.617Hz 邻偶（Jvic）:烯型：Jcis=612Hz Jtrans=1218Hz 芳环：J=69Hz Jae=26Hz Jaa=813Hz Jee=28Hz 远程偶合： 苯环Jm=13Hz Jp=01Hz,四、核磁共振谱 (1H NMR),（一）黄酮类化合物的1H NMR,黄酮中的主要氢质子： A环质子 B环质子 C环质子 糖基上的质子 取代基上的质子,1. A环质子,（1）5,7-二羟基黄酮 H6 6.9-5.7（d，J6,8=2.5Hz） H8 6.9-5.7（d，J8,6=2.5Hz） H6 H8， H-6较H-8高场 7-羟基苷化后H-6和H-8信号均向低场移动,A,（一）黄酮类化合物的1H NMR,（一）黄酮类化合物的1H NMR,H-6,H-8,(2) 7-羟基黄酮 H5 8.0（d，J5,6=9) H6 7.1-6.3（dd,J6,5=9,J6,8=2.5） H8 7.1-6.3（d,J8,6=2.5） H-5较H-6、H-8低场，是由于羰基的去屏蔽效应的影响。 H-6、H-8较5, 7-二OH黄酮低场，且相互位置可能颠倒。,A,（一）黄酮类化合物的1H NMR,（一）黄酮类化合物的1H NMR,B,（一）黄酮类化合物的1H NMR,2.B环质子 (1) 4-氧化黄酮 H2,6 7.5（d, J=8.5） H3,5 6.8（d, J=8.5） H-3, 5H-2, 6,（一）黄酮类化合物的1H NMR,H-2, 6,H-3, 5,(2) 3,4-二氧化黄酮： H6 7.3-7.9（dd，J6,5=8.5；J6,2=2.5） H2 7.2-7.8（d，J2,6=2.5） H5 7.1-6.7（d，J5,6=8.5）,B,（一）黄酮类化合物的1H NMR,（一）黄酮类化合物的1H NMR,H-2,H-5,H-6,(3) 3,4,5-三氧化黄酮： 若R1=R2=R3=H，则H-2,6为单峰， 6.7-7.5 若上述条件不成立，则H-2,6分别为二重峰（J=2Hz）,B,（一）黄酮类化合物的1H NMR,（一）黄酮类化合物的1H NMR,3. C环质子 (1) 黄酮 H3 6.3（s）（易与H6、H8混，但峰形不同，单峰）,C,（一）黄酮类化合物的1H NMR,（一）黄酮类化合物的1H NMR,(2) 异黄酮,H-2位于羰基位，受羰基去屏蔽作用，且通过碳与氧相连，故较一般芳香质子低场，7.6-7.8。,C,H2 7.6-7.8（s）,（一）黄酮类化合物的1H NMR,（一）黄酮类化合物的1H NMR,(3) 二氢黄酮： H-2, dd, 5.2 Jtrans = 11Hz（反偶） Jcis = 5Hz（顺偶） 两个H-3, 分别为dd峰，中心位于2.8 H-3e J = 17Hz（偕偶），5Hz（顺偶） H-3a J = 17Hz（偕偶），11Hz（反偶）,（一）黄酮类化合物的1H NMR,（一）黄酮类化合物的1H NMR,（4）二氢黄酮醇 H-2与H-3为反式双直立键，J=11Hz，双重峰 H-2 4.8-5.0 H-3 4.1-4.3 3-OR苷化，供电子能力下降，两个氢的向低场位移。,（一）黄酮类化合物的1H NMR,（一）黄酮类化合物的1H NMR,（5）查耳酮：,（一）黄酮类化合物的1H NMR,（6）橙酮：,（一）黄酮类化合物的1H NMR,4.糖上质子 在糖的1H-NMR中： 端基质子4.55.5 ppm 其它质子3.54.5 ppm 鼠李糖的C-CH3 0.71.2 ppm （d J=6.5Hz）,（一）黄酮类化合物的1H NMR,（1）单糖苷 端基质子的峰位于成苷的位置以及糖的种类有关： 葡萄糖苷： C3-OR，1-H ：5.7-6.0 C-5, C-6, C-7, C-4-OR , 1-H： 4.8-5.2 鼠李糖苷： C3-OR，1-H ：5.0-5.1 C-7-OR , 1-H： 5.1-5.3,（一）黄酮类化合物的1H NMR,H-2为a键:,（一）黄酮类化合物的1H NMR,可通过糖上C1-H与C2-H的偶合常数，来判断苷键的构型（、）,H-2为e键:无法用J值判断苷键的构型。,-L-鼠李糖苷 J12 = Jee = 2-3 Hz,-L-鼠李糖苷 J12 = Jae = 2-3 Hz,（一）黄酮类化合物的1H NMR,（1）双糖苷：末端糖上的H-1因离黄酮母核较远，受到的去屏蔽作用较小，因而较与苷元直接相连的糖的H-1处于较高场的位置。 H1末端H1与苷元相连,（一）黄酮类化合物的1H NMR,(5)其他质子 酚-OH： H5-OH 12.4 H7-OH 10.9 H3-OH 9.7 C6-CH3，C8-CH3：2.45-2.05,C6-CH3 C8-CH3 -OCH3： 4.1-3.5（3H, s） -OCOCH3：糖-OH乙酰化，2.1-1.65（3H, s） 酚-OH乙酰化，2.5-2.3（3H, s）,（一）黄酮类化合物的1H NMR,某黄酮化合物1H-NMR数据如下：,ppm： 6.18 (1H,d, J=2H) 6.38 (1H,s) 6.50 (1H,d,J=2Hz) 6.90 (2H,d,J=8Hz) 7.70 (2H,d,J=8Hz),6-H 3-H 8-H 3,5-H 2,6-H,练习,四、核磁共振碳谱（ 13C-NMR）,化学位移 （Chemical shift,） 用于判断13C的化学环境和磁环境,可提供的结构信息,峰高或峰面积 常规13C谱不提供积分曲线等定量数据,各种常见的13C核的化学位移如下：,四、核磁共振碳谱（ 13C-NMR）,(二)黄酮类化合物的13CNMR,确定黄酮类化合物的取代图示：,(二)黄酮类化合物的13CNMR,(二)黄酮类化合物的13CNMR,NMR小结：,黄酮母核： A环：5,7-OH，6-H(d) , 8-H(d) = 6.9-5.7 7-OH，6-H(dd) , 8-H(d) = 7.1-6.3；5-H(d) = 8 B环：4-OR，H-2,6(d) , H-3,5(d) = 7.9-6.5 3,4-OR，H-6(dd，2, 8 Hz) ；H-2(d, 2 Hz) ；H-5(d, 2 Hz) 3,4,5-OR，取代基相同：s，H-6(d) ,H-2(d) = 7.5-6.5 C环：黄酮H-3(s) = 6.3 糖基质子： 葡萄糖，H-其他H-1(d) = 6.0-4.8 鼠李糖，H-1(d) = 5.0 其他质子：Ar-OH 5-OH=12.4 7-OH=10.9 3-OH=9.7 -OCH3 = 4.1-3.5 -COCH3 = 2.1,槲皮素的光谱数据,IR: 3500-3000(-OH), 1670,1620(C=O),UV max(MeOH):371, 256, 206,EI-MS: 302(M+100%),274(M+-CO), 273(M+-CHO), 245(273-CO), 153, 152, 137, 109, 77,从唇形科植物中分得一成分为淡黄色结晶I，分子式为C21H22O11。 定性反应：三氯化铁，蓝绿色 盐酸-镁粉反应，橙色 Molish反应，紫色环 氧氯化锆-枸橼酸反应，黄色褪去 UV（ max）： II I MeOH 256 266sh 348 NaOMe 264 301sh 394 NaOAc 259 406 NaOAc/H3BO4 258 353 AlCl3/HCl 273 295sh 357 387,示有酚-OH 示为黄酮类化合物 示有糖或苷 示有5-OH,I为348nm，示无3-OH I红移46nm，示有4-OH 无7-OH 无邻二酚-OH I红移，示有5-OH,例1：,IRmaxcm-1 ：3350(-OH)，1659(C=O)，1603，1490(苯)。 1HNMR(DMSO-d6 TMS)：ppm 6.3(1H,s) 6.7(1H,d,J=2.5) 7.0(1H,d,J=2.5) 6.8(2H,d,J=8.0) 8.1(2H,d,J=8.0) I用酸水解，水解产物为II和母液，母液经PC鉴定为一鼠李糖（鼠李 糖苷）；II经重结晶，测定其分子式为C15H10O6，盐酸-镁粉、三氯化铁反应阳性，与锆盐-枸橼酸反应黄色褪去，Molish反应为阴性（无糖基）。,3-H 6-H 8-H 3,5-H 2,6-H,从黄芩根中分离出成分I的数据如下： 浅黄色结晶，mp.300-302(dec)。 化学检查：三氯化铁，阳性 盐酸-镁粉反应，阳性 Gibbs反应，阴性 氨性氯化锶反应，阴性 元素分析C16H12O6。 MS m/z(%)：300(M+,55.6)，285(100) （M-15为基峰，示有-OCH3），118(19.4)（B环产生的碎片）。 UV（ max）： MeOH 277 328 NaOAc 284 390 AlCl3 /HCl 274 373 NaOMe 284 395,示有酚-OH 示为黄酮类化合物 示C8无H，即被取代 示无邻二酚-OH,I为328nm，示无3-OH II红移，示有7-OH 示有5-OH 示有4-OH,例2：,IRmaxcm-1 ：3430，3200(-OH)，1660(C=O)，1610，1580(苯)。 1HNMR(DMSO-d6)：ppm 3.82(3H,s) 6.20(1H,s) 6.68(1H,s) 6.87(2H,d,J=9) 7.81(2H,d,J=9),-OCH3 6-H 3-H 3,5-H 2,6-H,百蕊草素（I）的结构测定: 浅黄色结晶，mp.190-192 化学检查：三氯化铁，暗褐色 盐酸-镁粉反应，紫红色 Molish反应，紫色环 氧氯化锆-枸橼酸反应，黄色褪去 氨性氯化锶反应，阴性 UV（ max）： II I MeOH 264 346 NaOMe 273 390 320sh NaOAc 271 395 NaOAc/H