中药化学黄酮类化合物.ppt

黄酮类化合物,黄酮的含义：,1经典含义是指以二苯基色原酮衍生的一类化合物的总称，由于该类化合物大多呈淡黄色或黄色，且分子中多具酮基，因此称为黄酮。 2现代含义是泛指二个苯环（A环和B环）通过三个碳原子相互连接而成的一系列化合物的总称，即具有C6-C3-C6结构的一类化合物的总称。,第一节：结构和分类,C6-C3-C6结构（黄酮） 依：三碳链的氧化程度 三碳链是否构成环 3-位羟基取代与否 B-环连接位置(2、3-位),黄酮 二氢黄酮 黄酮醇,芹菜素（5，7，4-三OH黄酮） 木犀草素（5，7，3，4-四OH黄酮） 黄芩素(5，6，7-三OH黄酮),山柰酚（5，7，4-三OH黄酮醇） 槲皮素（5，7，3，4-四OH黄酮醇） 杨梅素（5，7，3，4，5-五OH黄酮醇）,大豆素（7，4-二OH异黄酮） 大豆苷（大豆素-7-O-glc苷） 葛根素（7，4-二OH，8- glc异黄酮苷）,红花苷,紫檀素 鱼藤酮,二氢黄酮醇,二氢槲皮素（5，7，3，4-四OH二氢黄酮醇） 二氢桑色素（5，7，2，4-四OH二氢黄酮醇）,异黄酮,二氢异黄酮,查耳酮,二氢查耳酮（+）儿茶素 黄烷-3-醇 黄烷-3，4-二醇,梨根苷,（+）儿茶素,无色飞燕草素,硫磺菊素（6，3，4- 三OH橙酮）,异芒果素,花色素,飞燕草苷元,讪酮（双苯吡酮 ),橙酮,木脂素黄酮（水飞蓟素）,高异黄酮,第二节 黄酮类化合物的理化性质,一性状 1：形态：多为结晶性固体，少数为无定形粉末（苷） 2：颜色： 多为黄色 交叉共轭体系（电子转移、重排，共轭增强，产生颜色的基础） 助色团（给系统提供电子，使颜色加深，尤其7，4-位，辅助作用）,有 交叉共轭体系 无 黄酮（灰黄黄色） 二氢黄酮 黄酮醇（灰黄黄色） 二氢黄酮醇 查耳酮（黄橙黄色） 二氢查耳酮,花色素类（颜色随pH而改变） 黄烷醇类 异黄酮（无或微黄色） 红色（pH 8.5）,二旋光性：,旋光性 取决于 不对称碳原子的有无 有 无 所有黄酮苷（糖） 游离黄酮 游离黄酮 黄酮 二氢黄酮 黄酮醇 二氢黄酮醇 异黄酮 二氢异黄酮 查耳酮（二氢 ） 黄烷醇类 橙酮 花色素类等 （2-位） （2，3-位） （无）,三溶解性：符合苷的溶解性规律,水 甲醇乙醇 乙酸乙酯 氯仿 乙醚 稀碱水 1.游离黄酮 -+ + + + + +（酚羟基) 取决于 分子的立体结构 取代基团的性质、数目、连接位置 引入羟基，数目多，7、4-位，水溶度较大 羟基甲基化（-OCH3）, 水溶度降低R=H 平面型分子 非平面型分子 黄酮 二氢类（C-环半椅式结构） 黄酮醇 异黄酮（羰基与B-环立体障碍） 查耳酮 分子间排列不紧密， （交叉共轭） 水分子易于进入 水溶度小 水溶度大,R=H 二氢黄酮,R=OH 二氢黄酮醇,水 甲醇乙醇 乙酸乙酯 氯仿 乙醚 稀碱水 + + + - - - +,黄酮类化合物溶解性（极性）规律:,三糖苷 双糖苷 单糖苷 苷元 3 - O - 糖苷 7 - O - 糖苷（平面性分子） 花色素(平面性分子,离子型) 非平面性分子 平面性分子,2 .黄酮苷(亲水性),四酸碱性,1酸性 酸 性 来源 影响 酚羟基（ 数目、位置） 酸性规律： 7，4-OH酸性强于其他位置羟基的酸性（处于羰基对 位，羰基的共轭诱导）。 5-OH酸性最弱（处于羰基邻位，形成分子内氢键）。 酚羟基数目越多，酸性越强。,7，4-OH 7或4-OH 其他位-OH 5-OH NaHCO3 + - - - Na2CO3 + + - - NaOH + + + +,应用,应用,pH梯度法分离（游离黄酮）,2.碱性：,-吡喃酮环1-氧原子,微弱碱性（孤对电子，接受质子）,仅溶于强的、浓酸 +水 （浓硫酸）,烊 盐（呈色） 应用 初步鉴别黄酮母核类型：黄酮、黄酮醇 黄橙色，并有荧光 二氢黄酮 橙红（冷）、紫红（热） 查耳酮 橙红洋红 异黄酮（二氢） 黄色 橙酮 红洋红,五显色反应 1还原显色反应,反应类型 鉴别特征 鉴别意义 备注,盐酸-镁粉 黄酮、二氢黄酮、 红紫红 黄酮类特征性 假阳性 反应 黄酮醇、二氢黄酮醇 红紫红 鉴别反应 （花色素） （最常用） 查耳酮、橙酮、 （-） 儿茶素类、异黄酮 （-）,四氢硼钠 二氢黄酮、二氢黄酮醇 红紫红 二氢黄酮类特有 还原反应 其它黄酮类 （-）,钠汞齐反应 黄酮、二氢黄酮 红 异黄酮、二氢异黄酮 红 黄酮醇类 黄淡红色 二氢黄酮醇类 棕黄色,2.与金属盐类试剂络合反应,反应类型 鉴别特征及鉴别意义 备 注,锆盐 枸橼酸 锆盐-枸橼酸 3-OH或3，5 -二OH 黄色 黄色不褪 PPC,(ZrOCl2) 5-OH 黄色褪去 示,氨性氯化锶(SrCl2) 邻二酚羟基 绿、棕乃至黑色 三氯化铁(FeCl3) 酚羟基 紫、蓝、绿,三氯化铝 3-OH，4-C=O 黄色 （AlCl3） 5-OH，4-C=O 鲜黄色荧光 PPCTLC 邻二酚羟基 （4或7，4黄酮醇，天蓝色荧光）,示,3. 硼酸显色反应,硼酸 5 - 羟基，4 - 羰基黄酮 黄色，绿色荧光（草酸液）,（H3BO3） 6-羟基，4 - 羰基查耳酮 黄色，无荧光（枸橼酸）,反应类型 鉴别特征及鉴别意义 备 注,黄酮醇 黄色 O 棕色,稀氢氧化钠 邻三酚羟基黄酮类 暗绿蓝绿色纤维状 邻三酚羟基鉴别,氨蒸气或碳酸钠溶液 颜色变化 TLC、PPC,4. 碱性试剂反应,氢氧化钠溶液 黄酮 黄 橙色 查耳酮、橙酮 红 紫红 二氢黄酮 黄橙色（冷） 深红 紫红（较长时间或加热）,母核类型鉴别,五氯化锑 (SdCl5)： 查耳酮特征性显色反应 (红或紫红色沉淀) 黄酮、二氢黄酮、黄酮醇类呈橙色。,Gibbs反应：酚羟基对位活泼质子的特征（蓝 或蓝绿色）,5与五氯化锑反应,6其他显色反应,第三节 黄酮类化合物的提取、分离 一提取方法 溶剂法,溶剂法 关键 溶剂的选择 选择依据 黄酮类成分的存在状态（游离、苷）及溶解性,溶剂的溶解性能 提取方法（煎煮法、渗漉法、回流法等）的选择,溶剂 提取原理 游离黄酮 黄酮苷 备 注,乙醇 溶解范围广 + + （甲醇） 苷、苷元均可溶 （9095%） ( 60%） 甲醇毒性大,沸水 多糖苷易于水 + 成本低、安全,水溶性杂质多,碱性水或 稀氢氧化钠溶出能力强,碱性乙醇 酚羟基的酸性 + + 石灰水除杂质效果好,二.分离方法,（一）溶剂萃取法 黄酮与杂质 分离依据：成分之间 苷与苷元 之间的极性（分配系数K）差异 苷元与苷元 分离工艺： 原料的提取浓缩液（水溶液）,依次以石油醚、乙醚、乙酸乙酯、水饱和正丁醇萃取,石油醚液 乙醚液 乙酸乙酯 水饱和正丁醇 母液,（脂溶性杂质） 回收 回收 减压回收 （水溶性杂质) 苷元 单糖苷 多糖苷,（二）pH梯度萃取法 分离依据：游离黄酮类化合物的酸性差异（见黄酮酸性规律） 分离工艺：总游离黄酮的乙醚液,依次以5%NaHCO3 、5%Na2CO3、0.2 % NaOH、 4% NaOH萃取,5%NaHCO3液 5%Na2CO3液 0.2 % NaOH液 4% NaOH液 母液,酸化 （脂溶性杂质）,7，4-OH黄酮 7或4-OH黄酮 一般-OH黄酮 5-OH黄酮,（三）柱色谱法,吸附原理 异黄酮、二氢黄酮（醇）、 氯仿-甲醇不同比例 （105，活化） 高度甲基化或乙酰化黄酮（醇） 混合溶剂洗脱 （极性小）,分配原理 多羟基黄酮醇或黄酮苷类 氯仿-甲醇-水,（加水失活或不活化） （极性大） （80 ：20 ：1）等比例,1硅胶柱色谱,2聚酰胺色谱,（1）原理： 氢键吸附 吸附规律：与黄酮类化合物酚羟基的数目、位置及介质（溶 剂）等有关。 酚羟基数目越多，吸附能力越强。 酚羟基数目相同的情况下，酚羟基所处的位置有利于形成 分子内氢键，吸附能力减弱。 3-OH或5-OH黄酮的吸附力小于其他位置-OH黄酮； 邻二酚羟基黄酮的吸附力弱于间位或对位酚羟基黄酮 分子内芳香化程度越高，吸附力越强。 查耳酮 二氢黄酮 黄酮醇 黄酮 二氢黄酮醇 异黄酮 与介质的关系：吸附力 水（中） 甲醇、乙醇（浓度由 低到高） 碱性溶剂,洗脱规律：与吸附规律正好相反，即吸附能力越强， 越难洗脱（薄层Rf越小） （2） “双重色谱”原理主要用于解释黄酮苷与苷元聚酰胺色谱现象,正相色谱 反相色谱,聚酰胺：极性固定相（极性酰胺基团） 非极性固定相（非极性脂肪链） 洗脱剂：有机溶剂（氯仿-甲醇，极性小） 含水溶剂（甲醇-水，极性大） 先洗脱：游离黄酮（苷元，极性小） 苷（极性大）（柱色谱分离） Rf值： 苷元 苷 苷元 苷（TLC色谱鉴别） *上述规律也适用于黄酮类化合物在聚酰胺薄层上的行为。,3氧化铝柱色谱 很少应用 具有3-OH或5-OH 、4-羰基及邻二酚羟基黄酮类化合物与 铝离子络和而被牢固吸附，难于洗脱。 4 . 葡聚糖凝胶柱色谱 类型： Sephadex G型（亲水性凝胶） Sephadex LH-20型 (羟丙基葡聚糖凝胶，水及极性有机溶剂均可) 原理： “双重色谱”原理,分子筛作用 吸附原理 （按分子大小分离） （按极性大小分离）,应用：黄酮苷及苷元的分离 苷元的分离 洗脱顺序：分子由大到小被洗脱 极性由小到大被洗脱 叁糖苷 双糖苷 单糖苷 苷元 1-OH 2-OH 3-OH 4-OH 5- OH黄酮,常用洗脱剂： 碱水（0.1mol / L NH3.H2O） 盐水（0.5mol / L NaCl） 醇或醇水不同比例。 6高效液相色谱法（HPLC）适用于各种黄酮 类化合物的分离 原理：反相柱色谱（黄酮类化合物极性大） 固定相：ODS 流动相：水-乙晴不同比例,第四节黄酮类化合物的检识,一理化检识 1.颜色：多呈黄色 2.母核检识：盐酸-镁粉反应-黄酮、黄酮醇、二氢黄酮 二氢黄酮醇（+） 四氢硼钠反应-二氢黄酮（醇）类（+） 五氯化锑-查耳酮类（+） 3.取代基团检识：锆盐-枸橼酸反应-3-OH（+） 5-OH（-） 黄酮鉴别 氨性氯化锶反应-邻二酚羟基（+） 二.色谱检识 （一）纸色谱（PPC） 原理：分配原理 适用范围：游离黄酮（苷元）及黄酮苷的分离鉴别,方法： 双相色谱,第I向 醇性展开剂 第II向 水性展开剂 （BAW、TBA、水饱和正丁醇） （28%HAc、3%NaCl、1%HCl）,正相色谱 反相色谱 固定相（水）极性 流动相 （ *有认为是吸附原理）？,Rf规律：极性小的化合物Rf大 极性大的化合物Rf大,苷元（0.7以上） 单糖苷 双糖苷（0.7以下） 苷元中，平面型分子 非平面型分子 Rf规律与左边相反 母核相同，2-OH 3-OH 4-OH 5- OH黄酮,主要应用：苷元的分离鉴别 黄酮苷及花色素类的分离鉴别,（二）薄层色谱（TLC） 1硅胶薄层色谱 主要用于极性较小的黄酮类化 合物（黄酮苷元）的分离鉴别，其色谱行为可参 考硅胶柱色谱。 2聚酰胺薄层色谱 可用于黄酮苷及游离黄酮的分离 鉴别，其色谱行为可参考聚酰胺柱色谱。 3纤维素薄层色谱分配原理，其色谱行为可参考纸色谱。 各种色谱的检识顺序： 日光下观察多数黄酮有黄色斑点 紫外光下观察多数黄酮呈黄绿色荧光斑点 氨蒸气熏多数黄酮有颜色变化 喷显色剂（2%AlCl3甲醇液）多数黄酮黄色变深，荧光 加强,第五节 黄酮类化合物的结构研究,一. 紫外可见光谱在黄酮类化合物结构测定中的应用 一般鉴定程序： 先测定在甲醇中的光谱 再测定在加入各种诊断试剂后的紫外光谱 如为苷类，则可水解或甲基化后再水解，并测定苷元或其衍生物的紫外光谱 将以上各种光谱数据（或光谱图）进行对比分析，即可获得有关结构信息。,黄酮（醇）： 带 II、带I均强 母核光谱特征 二氢黄酮类、异黄酮类：带 II强、 带I弱 母核的推断 （甲醇） 查耳酮、橙酮：带 II弱、带I强,取代基：OH等，为助色团 依红移规律推断取代基团,甲醇钠：强碱，所有酚羟基解离 醋酸钠：碱性弱，酸性强的酚羟基解离 加入诊断试剂 醋酸钠/硼酸：邻二酚羟基络和 相应吸收峰红移,三氯化铝：3-OH，4-羰基 5-OH，4-羰基 络和 邻二酚羟基,黄酮类化合物在甲醇中紫外光谱特征,苯甲酰系统 桂皮酰系统 （带II 220280nm） （带1 300400nm） 黄酮类化合物结构中的交叉共轭体系,（1）母核光谱特征： 母核结构（交叉共轭系统）是产生紫外吸收的基础，其中: 由苯甲酰系统的电子跃迁产生的吸收峰为带II 220280nm 由桂皮酰系统电子跃迁产生的吸收峰为带I 300400 nm。 不同母核的黄酮类化合物由于共轭系统（交叉共轭系统）的不同，由交叉共轭系统产生的带I或带II的峰位、峰形、吸收峰的强度也不相同，因此，据此可用于黄酮母核类型的判断。,黄酮类化合物母核UV吸收特征,母核类型 带II （nm） 带I （nm） 备注,黄酮 250280（强） 304350（强） 典型的交叉共轭系统 黄酮醇（3-OH取代） 328357（强） 3-OH供电减弱，使黄酮 黄酮醇（3-OH游离） 358385（强） 3-OH供电共轭，带1红移,二氢黄酮（醇） 异黄酮（二氢） （由B环产生的桂皮酰系统不存在，带I弱，带II强）,异黄酮 245278（强） ( sh ) 桂皮酰系统破坏 二氢黄酮（醇） 270295（强） ( sh ) ,查耳酮 220270（弱） 340390（强） 橙酮 230270（弱） 370430（强）,花青素（苷） 270280 465560（可见区）,（2）取代基团对共轭吸收的影响,黄酮类核中引入-OH（酚羟基）等供电基团，使共轭程度增强，相 应的吸收峰红移。 一般，A环引入 OH，带II红移，B环引入 OH带I红移。 羟基甲基化或苷化后，原酚羟基的供电能力下降，引起相应的吸收峰紫移。 3-OH甲基化或苷化，带I紫移， 5-OH（与羰基形成分子内氢键）甲基化，带I、带II均紫移515nm， 4-OH甲基化，带I紫移310nm。 羟基乙酰化后，乙酰基的吸电作用，使原来酚羟基对共轭系统的供电能力消失，对光谱的影响亦将完全消失。,黄酮 、黄酮醇加入诊断试剂后吸收峰（带I、带II）的位移规律 诊断试剂 位移规律 归 属,NaOMe 带I红移4060nm，强度不降 示有4-OH 带I红移5060 nm，强度下降 示有3-OH、但无4-OH,NaOAc 带II红移520nm 示有7-OH,2.加入诊断试剂后引起的位移及其在结构测定中的意义（见下表）,NaOAc / H3BO3 带I红移1230nm 示B环有邻二酚羟基 带II红移510nm 示A环有邻二酚羟基 （不包括5，6-邻二酚羟基）,AlCl3 及AlCl3/HCl AlCl3/HCl谱图 = AlCl3谱图 示无邻二酚羟基 AlCl3/HCl谱图 AlCl3谱图 示有邻二酚羟基 带I紫移3040 nm 示B环有邻二酚羟基,带I紫移5065 nm 示A、B环均可能有邻二酚羟基 AlCl3/HCl谱图 = MeOH谱图 示无3-及/或5-OH AlCl3/HCl谱图 MeOH谱图 示可能有3-及/或5-OH 带I红移3555 nm 示只有5-OH 红移60nm 示只有5-OH 红移5060nm 示可能有3-OH及5-OH 仅红移1720 nm 示除5-OH外，尚有6-含氧取代,诊断试剂 位移规律 归 属,异黄酮、二氢黄酮（醇）的吸收峰（带II）位移规律,NaOAc 异黄酮 带II红移620nm 示有7-OH 二氢黄酮（醇） 带II红移3437nm 示有5，7-二OH 带II红移5158nm 示有7-二OH,AlCl3/HCl AlCl3/HCl谱图与甲醇中的谱图比较 异黄酮 带II红移1014nm 示有5-OH 二氢黄酮（醇） 带II红移2026nm 示有5-OH,诊断试剂 位移规律 归 属,查耳酮、橙酮的吸收峰（ 带I ）位移规律,NaOMe 查耳酮 带I红移60100nm，强度增加 示有4-OH 带I红移60100nm，强度不增加 示有2-或4-OH 橙酮 带I红移7095nm， 示有或6-OH,AlCl3 及AlCl3/HCl 查耳酮、橙酮 （ AlCl3较 AlCl3/HCl谱图） 带I 红移4070nm 示有B-环邻二酚羟基 查耳酮（ AlCl3/HCl谱图较MeOH谱图） 带I 红移4060nm 示有2- OH,诊断试剂 位移规律 归 属,A 环质子 B环质子 C环质子 糖上质子 取代基团质子,芳环质子 芳环质子 与类型有关 端基质子 -OH、-CH3、 其他质子 -OCH3、,-OCOCH3,二1H-NMR谱在黄酮结构研究中的应用,测定溶剂 ：CCl4 - 样品需制备成三甲基硅醚化衍生物，不能 显示羟基质子特征，目前已基本不被采用。 DMSO-d6 - 样品（苷、苷元）不需制备成衍生物， 可以显示各酚羟基质子特征。,黄酮类化合物各质子的信号特征（、峰形状、J、峰面积）,6 8ppm，B-H位于较低场 5-H最大8.0ppm（羰基去屏蔽） A-H 5.77.9 5-OH 12.40 (12.99) B-H 6.5 7.9,7-OH 10.93,J邻 6 9Hz 3-OH 9.70 J间 2 3 Hz 4-OH (10.01) J对 0 1 Hz（不计） 3-OH (9.42) 峰形状及J与取代有关 -OCH33.5 4.10(3H s),6-CH32.042.27(3H s),8-CH32.142.45(3H s) A-环 B-环 -OCOCH3 (羟基乙酰化) 5，7-二OH 4- 氧取代 糖上1.652.10(3H s) 7-OH取代 3，4- 氧取代 苷元2.302.50(3H s),3，4，5- 氧取代 glu,H-1 位于低场 较大4.85.70ppm 依、峰形（d、dd）、J 苷元-3-O-glu 5.80左右（1H.d.） J与构型有关Jaa=69Hz， Jae=23 A、B-环取代方式推断 苷元-5、7、4-O-glu 5.0左右 rha C-CH3 0.8 1.20 ( d/m ),黄酮 H-3 6.30（1H，s） 黄酮醇 C-环无质子 异黄酮 H-2 7.6 7.80（1H，s）受1-氧原子和4-羰基吸电影 响,较大 二氢黄酮 H-2 中心5.2(1H,dd.Jaa =11.0Hz, Jae = 5.0Hz) 两个H-3 中心2.8 (1H,dd.J偕 =17.0Hz, Jaa =11.0Hz) (1H,dd.J偕 = 17.0Hz, Jae = 5.0Hz) 二氢黄酮醇 H-2 4.85.0（1H，d. Jaa= 11.0Hz） H-3 4.1 4.3（1H，d. Jaa=11.0Hz） 查耳酮 H-a 6.7 7.40 (1H,d.J反=17.0Hz) H- 7.0 7.70 (1H,d.J反=17.0Hz) 橙酮 =CH 6.5 6.70（1H，s）,取代基团,B-H 6. 57. 9ppm, 位于较低场 26-H 大(2H,d. 8.0Hz) 35-H小(2H,d. 8.0Hz) 2-H7.20(1H,d.2.0Hz) （1） （2） 5-H6.7 7.1(d.8.0Hz) （1）A-H 6. 3 7. 1 ppm（一-OH供电） 6-H7.9(dd.2.0;8.0Hz) 5-H 8. 0 (1H,d. J=8.0Hz) * 3、4-OR取代不同， 6-H (1H,dd, J=8. 0;2. 0Hz) -2、6可能颠倒 8-H (1H,d, J=2. 0Hz) （2） A-H 5. 7 6. 9 ppm (二-OH供电) 26-H 6.57.5 (2H,s) 6-H 较小 (1H,d. J=2. 5Hz) 或分别以双峰（J=2.0Hz） 8-H 较大 (1H,d. J=2. 5Hz) 出现,黄 酮 黄 酮 醇 异 黄 酮 橙 酮,二 氢 黄 酮 二 氢 黄 酮 醇 查 耳 酮,三13C-NMR谱在黄酮类化合物结构研究中的应用,推断黄酮类化合物的骨架类型,（一）黄酮类化合物骨架类型的判断 利用13C-NMR谱中黄酮类化合物的中央三个碳核 信号的位置以及它们在偏共振去偶谱中的裂分情况,13C-NMR谱中黄酮类化合物结构中的中央三碳核的信号特征,C=O C-2（或C-） C-3（或C-a） 归属,174.5184.0 (s) 160.5163.2 (s) 104.7111.8 (d) 黄酮类 149.8155.4 (d) 122.3125.9 (s) 异黄酮类 147.9 (s) 136.0 (s ) 黄酮醇类 182.5182.7(s) 146.1147.7(s) 111.6111.9 (d) 橙酮类 ( =CH- ) 188.0197.0 (s) 136.9145.4 (d) 116.6128.1(d) 查耳酮类 75.080.3 (d) 42.844.6 (t) 二氢黄酮类 82.7(d) 71.2 (d) 二氢黄酮醇类,（二）黄酮类化合物取代图式的确定 利用黄酮类化合物中芳香碳原子 （A-环碳原子、B-环碳原子）的信号特征,确定取代基的取代图式,黄酮母核13C-NMR信号归属,推断取代基（X）的连接位置 依取代基的位移效应规律 ( B-环),X Zi Zo Zm Zp,-OH +26.0 -12.8 +1.6 -7.1,-