中药化学32黄酮类化学成分的提取分离技术.ppt

3.2 黄酮类化学成分的提取分离技术 教学内容： 3.2.1 概述 3.2.2 结构与分类 3.2.3 理化性质及检识 3.2.4 提取分离 3.2.5 实例：槐米、黄芩、葛根、银杏叶 重点：定义、主要类型结构、重要理化性质、提取分离、检识、结构研究。,3.2.1 概述 一、黄酮类化合物的定义 狭义的黄酮：2-苯基色原酮,广义的黄酮： C6-C3-C6,二、分布 分布广泛，多存在于高等植物中，特别是被子植物中。 黄酮：唇形科、玄参科、爵床科、菊科 黄酮醇：双子叶植物 二氢黄酮：、芸香科、豆科、杜鹃花科 二氢黄酮醇：豆科 异黄酮：鸢尾科、豆科的蝶形花亚科 双黄酮：松柏纲、银杏纲、凤尾纲,少数以游离态存在，大部分与糖结合成苷的形式存在。 苷：花、叶、果 苷元：木质部,三、生物活性 1、心血管：葛根总黄酮、银杏叶总黄酮、 芦丁、橙皮苷、葛根素、槲皮素 2、镇咳、祛痰：杜鹃素、川陈皮素、 3、保肝：水飞蓟素、异水飞蓟素、 4、抗炎：芦丁、羟乙基芦丁、橙皮苷 5、抗菌、抗病毒：木犀草素、黄芩苷、槲皮素 6、解痉：异甘草素、大豆素 7、抗肿瘤：牡荆素、桑色素、d-儿茶素 8、雌激素样作用：大豆素、染料木素、金雀花 异黄素等异黄酮。,3.2.2 黄酮类化合物的结构与分类 依据A环和B环之间三个碳是否成环、氧化程度、是否有羟基取代及B环连接位置，将天然黄酮类化合物分类如下： 一、黄酮和黄酮醇,芹菜素 木犀草素,山奈酚 槲皮素,黄芩苷 杨梅素 芦丁 羟乙基芦丁,二、二氢黄酮和二氢黄酮醇 2、3位为单键,甘草素 R= H 橙皮素 R= H 甘草苷 R= glc 橙皮苷 R= rutinose,二氢槲皮素 二氢桑色素,三、异黄酮和二氢异黄酮 3-苯基取代,大豆素 R=H 葛根素 R=glc 大豆苷 R=glc,四、查尔酮和二氢查尔酮 查尔酮 红花苷 梨根苷,补骨脂甲素 补骨脂乙素,查尔酮为苯甲醛缩苯乙酮类化合物，2,-羟基查尔酮是二氢黄酮的异构体，二者可以相互转化。 例如：红花在不同时期花的颜色不同，原因 是所含主要成分不同： 初期：新红花苷及微量的红花苷（淡黄色） 中期：红花苷（深黄色） 后期：醌式红花苷（红色或深红色）,2-羟基查尔酮,五、橙酮 C环为五元环 较少见，主要存在于玄参科、菊科、苦巨苔科和单子叶植物沙草科中。 硫磺菊素,六、花色素类 C环无羰基, 1位氧原子以佯盐形式存在，带正电荷。在中药中多以苷的形式存在。,七、黄烷醇类 1、黄烷-3-醇(儿茶素类)： 主要存在于含鞣质的木本植物中。,2、黄烷-3,4-二醇(无色花色素类)： 含鞣质的木本植物和蕨类植物中多见。,八、双黄酮类 治冠心病,九、其他黄酮 口山酮（双苯吡酮或苯色原酮），高异黄酮，黄酮木脂素，生物碱型黄酮等。,止咳祛痰,高异黄酮,水飞蓟素 榕碱,3.2.3 理化性质及检识 一、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。 2、颜色: 多为黄色 与交叉共轭体系及助色团（羟基、甲氧基）的种类、数目以及位置有关。 查尔酮黄酮（醇）异黄酮二氢黄酮（醇）、黄烷醇 黄-橙黄 灰黄-黄 微黄 近无色,在4,或7-位引入供电子基，因形成P-共轭，促使电子转移、重排，使化合物颜色加深。 PH8.5 蓝色,（二）旋光性 苷元：二氢黄酮（醇）、黄烷醇、二氢异黄酮有旋光性，其他类型无旋光性； 所有类型的苷：均有旋光，且多为左旋。,（三）溶解性 1、游离黄酮： 易溶于甲醇、乙醇，乙酸乙酯，乙醚及稀碱水中，不溶或难溶于水。 在水中溶解度大小： 花色素二氢黄酮（醇）、异黄酮黄酮（醇）、查尔酮,原因： 平面型：分子中存在着交叉共轭体系，包括黄酮醇、黄酮、查尔酮。分子排列紧密、分子间引力较大，不利于水分子进入。 非平面型：二氢黄酮、二氢黄酮醇（分子中吡喃环已被氢化，成为半椅式结构） 、异黄酮（B环受4位羰基的立体阻碍）。分子排列不紧密、分子间引力降低，有利于水分子进入。 离子型：花色素类虽然是平面型结构，但以离子形式存在，具有盐的通性，因此水溶性好。,取代基的影响： 黄酮的母核上引入羟基，水溶性增加，且与羟基数目成正比。引入甲氧基或异戊烯基后，脂溶性增加，水溶性降低。,2、黄酮苷类： 易溶于热水、甲醇、乙醇中。难溶或不溶于亲脂性有机溶剂中。 多糖苷在水中的溶解度大于单糖苷。 3-羟基苷的水溶性大于7-羟基苷。,（四）酸碱性 1、酸性 黄酮类化合物分子中具有酚羟基，故显酸性。 酸性强弱顺序： 7，4-二羟基7或4-羟基 一般酚羟基 5-羟基 5%碳酸氢钠 5%碳酸钠 0.2%NaOH 4%NaOH,2、碱性 黄酮类化合物因为分子中的-吡喃酮环上的1-氧原子，有未共用电子对，可与强酸结合生成烊盐，但极不稳定，加水分解。 不同的黄酮溶于浓硫酸时形成烊盐，常表现出特殊的颜色： （二氢）异黄酮：黄色 黄酮（醇）：黄色至橙色 二氢黄酮：橙色（冷时）至紫红色（热时） 查尔酮：橙红至洋红 橙酮：红色至洋红,（五）显色反应 酚羟基和-吡喃酮环的反应。 1、还原反应 （1）盐酸-镁粉反应 方法：样品的甲醇或乙醇液，加入少许镁粉振 摇，再滴加几滴浓盐酸，即可。 现象：泡沫呈红色。 结果：黄酮（醇）、二氢黄酮（醇）为阳性反 应；查尔酮、橙酮、黄烷醇及多数异黄 酮为阴性反应。 注意：花色素及某些橙酮、查尔酮不加镁粉仅 加盐酸即变红，容易干扰判断。,（2）四氢硼钠反应 方法：样品的甲醇液，加等量2%NaBH4的 甲醇液，加浓盐酸或硫酸，生成红 色紫红色。 应用：二氢黄酮（醇）的专属性反应,2、 金属盐类试剂的络合反应 分子中具有3-羟基、4-羰基或5-羟基、4-羰基的黄酮类化合物。 （1）铝盐 应用：定性及定量分析 方法：样品的乙醇液加1%三氯化铝乙醇液，365nm观察荧光。 现象：鲜黄色荧光 4，-OH或7，4 ，-OH黄酮显天蓝色荧光,（2）铅盐 1%醋酸铅或碱式醋酸铅水溶液。 分子中具有3-羟基、4-羰基或5-羟基、4-羰基或邻二酚羟基的黄酮类化合物。,（3）锆盐-枸橼酸反应 应用：区分3-OH或5-OH黄酮 方法：样品甲醇液中加Zrocl2/MeOH，生成黄色锆络合物，再加2%枸橼酸。 结果：仍呈鲜黄色（不减褪），则有3-OH；黄色显著减褪，则为5-OH,（4） 镁盐 应用：鉴别二氢黄酮（醇）类化合物。 方法：滤纸上滴加样品液，喷1%醋酸镁 甲醇液，加热干燥，UV灯下观察。 现象： 二氢黄酮（醇）：天蓝色荧光。 黄酮、黄酮醇、异黄酮：黄-橙黄-褐色。,（5）锶盐 应用： 检识具有邻二酚羟基的黄酮。 方法：样品的甲醇液，加0.01mol/L氯化锶甲醇液和氨气饱和的甲醇液各3滴。 现象： 绿色棕色黑色沉淀。 （6）铁盐 非特征反应,3、与硼酸的反应 酸性条件下，5-羟基黄酮、2-羟基查尔酮与硼酸反应显黄色。 4、与碱性试剂的反应 黄酮类化合物溶于碱水中显黄色橙色红色，化合物类型不同，显色情况不同，查尔酮或橙酮显红或紫红色；二氢黄酮放置一段时间或加热后也会显红色。,5、与五氯化锑的反应 用于鉴别查耳酮，生成红或紫红色沉淀，但反应是在无水四氯化碳中进行，要注意无水操作。,二、黄酮的检识 （一）理化检识 HCl-Mg：黄酮（醇）、二氢黄酮（醇）-红色 四氢硼钠：二氢黄酮（醇）-红紫红色 醋酸镁：二氢黄酮（醇） -天蓝色荧光 锆盐-枸橼酸：区别3-OH、5-OH黄酮 -黄色减退 氨性氯化锶：邻二酚羟基黄酮 -绿棕黑色 碱性试剂：查尔酮 、橙酮 -红紫红色 五氯化锑：查尔酮 - 红紫红色,（二）色谱检识 1、纸色谱：双向展开，现少用。 2、硅胶薄层色谱： 主要用于检识极性较小的黄酮。氯仿-甲醇或乙酸乙酯-丁酮-甲酸-水等系统展开。 3、聚酰胺薄层色谱：各种黄酮 游离黄酮：氯仿-甲醇、氯仿-甲醇-甲酸 黄酮苷：甲醇-乙酸-水、甲(乙)醇-水,3.2.4 提取分离 一、提取 溶剂： 甲醇，乙醇，热水，碱性稀醇，碱水。 多糖苷：沸水 花色苷：0.1%盐酸水溶液提取。 注意： 苷类提取要防止酶解。,1、乙醇或甲醇提取： 浓缩提取液得浸膏，加水分散，用乙醚萃取得苷元（游离黄酮），再用乙酸乙酯或正丁醇萃取得黄酮苷。 净化除杂： 石油醚脱脂，除去叶绿素，胡萝卜素等脂溶性色素。 2、热水提取： 仅用于提取黄酮苷类，冷后苷类沉淀析出。 净化除杂： 水溶液醇沉，除去蛋白质，多糖 。,3、碱溶酸沉法： 常用碱水：石灰水，Na2CO3，稀NaOH 碱性稀醇：5% NaOH的50%乙醇 酸沉：盐酸 注意：酸碱浓度不宜过高（碱性过强，破 坏黄酮母核；酸性过强，生成烊 盐，影响产率）。 石灰水：可除去鞣质，果胶，粘液质等有利于纯化。但浸出效果不及NaOH ，且有些黄酮可与钙生成不溶性沉淀。 稀NaOH：浸出效率高，但杂质也多。,二、分离 分离依据：极性差异、酸性强弱、分子大小和特殊结构。 （一）系统溶剂萃取法： 总浸膏加水分散先用乙醚萃取苷元，再用乙酸乙酯萃取苷，最后用正丁醇萃取极性较大的苷。,（二）PH梯度萃取法： 用不同强度的碱萃取分离（NaHCO3; Na2CO3; NaOH）。,（三）柱层析法 1、聚酰胺柱层析 （1）吸附原理： 聚酰胺分子中酰胺基与黄酮类化合物分子上的酚羟基形成氢键缔合而产生吸附作用。,（2）吸附规律： A：与酚羟基的数目有关，酚羟基数目越多，吸附力越强。 B：与酚羟基的位置有关，如果酚羟基所处的位置易于形成分子内氢键，则吸附力减弱。 C：分子内芳香化程度越高，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 D：不同类型黄酮被吸附的强弱顺序为： 黄酮醇黄酮二氢黄酮异黄酮,（3）溶剂的洗脱能力由弱到强： 水甲醇或乙醇丙酮稀氢氧化钠或氨水甲酰胺二甲基甲酰胺尿素水溶液,（4）色谱行为： 以含水系统（如甲醇-水）作洗脱剂时，则苷比苷元先洗脱下来反相色谱。 用有机溶剂（如氯仿-甲醇）作洗脱剂时，则苷元比苷先洗脱下来正相色谱。 因为聚酰胺具有双重色谱性能，分子中既有非极性的脂肪链，又有极性的酰胺基团。,2、硅胶柱层析 适于分离异黄酮、二氢黄酮（醇）和高度甲基化或乙酰化的黄酮及黄酮醇类。 （1）分离苷元时： 用氯仿-甲醇混合溶剂洗脱。 （2）分离苷时： 用氯仿-甲醇-水或乙酸乙酯-丙酮-水洗脱。,3、葡聚糖凝胶色谱法 （1）凝胶类型：Sephadex LH-20常用，甲醇、甲醇-水洗脱。 （2）分离苷元时：利用吸附作用，游离酚羟基数目越多，则吸附力越强，越难洗脱。 （3）分离苷时：主要靠分子筛作用，洗脱时按苷分子量由大到小的顺序依次被洗脱出来。 （4）洗脱下来的先后顺序为： 叁糖苷，双糖苷，单糖苷，二羟基苷元，三羟基苷元，四羟基苷元，五羟基苷元，六羟基苷元。,例如： Sephadex LH-20柱上，甲醇对下列化合物洗脱顺序为： 黄酮类化合物 取代基 Ve/Vo 芹菜素 5，7，4-三羟基 5.3 木犀草素 5，7，3，4-四羟基 6.3 槲皮素 3，5，7，3，4-五羟基 8.3 杨梅素 3，5，7，3，4，5-六羟基 9.2 山柰酚-3-鼠李糖基 三糖苷 3.3 半乳糖-7-鼠李糖苷 槲皮素-3-芸香糖苷 双糖苷 4.0 槲皮素-3-鼠李糖苷 单糖苷 4.9,4、高效液相色谱法 常用C18反相色谱柱，用甲醇-水-甲酸系统或乙腈-水-甲酸系统洗脱。 5、氧化铝柱层析 很少用，因为含有邻二酚羟基、3-OH或5-OH的黄酮能与铝离子络合，难以洗脱。 无上述结构的黄酮可以用。如葛根中异黄酮的分离。,1、在水中溶解度最大的是 A、黄酮 B、黄酮醇 C、二氢黄酮 D、二氢黄酮醇 E、花色素 2、聚酰胺对下列 的吸附力最弱。 A、黄酮醇 B、黄酮 C、二氢黄酮 D、异黄酮,3、为保护黄酮母核中的邻二酚羟基，提取时可加入 A、NH3.H2O B、Na2B4O7 C、NaOH D、Ca(OH)2 E、Na2CO3 4、5-OH黄酮酸性最弱的原因是 A、与C4O形成分子内氢键 B、-OH数目少 C、交叉共轭体系 D、平面型分子 E、排列紧密,5、二氢黄酮几乎无色是因为 A、有交叉共轭体系 B、无交叉共轭体系 C、平面型分子 D、非平面型分子 E、有-OH 6、用来区别黄酮化合物分子中C3-OH或C5-OH的反应是 A、盐酸镁粉 B、四氢硼钠 C、FeCl3 D、锆盐-枸橼酸 E、Emerson试剂,A、二氢黄酮 B、黄酮醇 C、花色素 D、异黄酮 E、以上均不是 1、颜色最浅的是 2、 颜色最深的是 3、分子堆积紧密，水溶性最小的是 4、以离子状态存在，水溶性最大的是,3.2.5 实例：黄芩、槐米、葛根、银杏叶 一、黄芩 来源 唇形科黄芩的干燥根。 功效 清热燥湿、泻火解毒、止血安胎。 成分 主要含黄酮类成分，另有氨基酸、挥 发油、糖和甾醇。 （一）主要成分的结构与性质 有20多种黄酮类成分。以黄芩苷含量最高(4%-5.2%)，具有抗菌、消炎、降转氨酶作用。,黄芩苷：为葡萄糖醛酸苷。在酸水中溶解度小，可溶于热乙酸、含水醇，不易被酸水解，能被黄芩酶水解。 黄芩素：溶于甲醇、乙醇、乙酸乙酯及热冰醋酸。溶于稀氢氧化钠呈绿色。黄芩素具有5，6，7-三羟基，在空气中易被氧化转为醌式结构而显绿色。 汉黄芩苷：黄芩中特有的成分，5-羟基-8-甲氧基-黄酮-7-O-葡萄糖醛酸苷。 除葡萄糖醛酸苷，也有葡萄糖苷。除黄酮外，也有少量的二氢黄酮及查尔酮。,黄芩素 汉黄芩素,黄芩新素 I 黄芩新素 II,（二）主成分的提取分离 1. 黄芩苷的提取分离 黄芩水煎液酸化（PH12）离心沉淀碱化（PH7）加醇溶解滤液酸化（PH12）过滤沉淀水洗，50%乙醇洗、重结晶黄芩苷 2. 黄芩中黄芩苷、黄芩素、汉黄芩素及汉黄芩苷的分离： 见下页流程图,黄芩粗粉 乙醚提取（苷元） 乙醚部分 药渣 聚酰胺层析 95%乙醇热提（苷） 氯仿洗脱 乙醇提取物 药渣 黄色带1 带2 聚酰胺层析 水煮提 黄芩新素 水洗脱 水提液 汉黄芩素 盐酸沉淀 汉黄芩苷 反复结晶 黄芩素 黄芩苷,二、槐米 来源 豆科槐Sophora japonica的花蕾。 功效 凉血止血、清肝泻火。 主要成分 黄酮：芦丁（含量23%） 芦丁的溶解度： 热水：1：200 冷水：1：10000 沸乙醇：1：60 沸甲醇：1：7,提取分离：水煮