黄酮类化合物PPT课件.ppt

1 黄酮类化合物FLAVONOIDS 2 第一节概述一 基本结构和分类 一 基本结构1952年以前 黄酮类化合物主要是指基本母核为2 苯基色原酮的一系列化合物 色原酮2 苯基色原酮 黄酮 3 现在的黄酮类化合物则泛指两个苯环 A与B环 通过中央三碳链相互连接而成的一类化合物 ACBC6 C3 C6 4 天然黄酮类化合物多以苷类形式存在 黄酮类化合物的苷元的结构类型根据三碳链氧化程度 B环 苯基 连接位置 2 位或3 位 以及三碳链是否构成环状分为下列类型 5 黄酮类 flavones 木犀草素 luteolin 存在于忍冬藤 菊花 浮萍中 具有抗菌作用 6 7 黄酮醇类 flavonols 槲皮素 quercetin 具有抗炎 止咳祛痰等作用 槲皮素片用于治疗支气管炎 此外还有降低血压 增强毛细血管抵抗力 减少毛细血管脆性 降血脂 扩张冠状动脉 增加冠脉血流量等作用 芦丁 rutin 是槲皮素的 O芸香糖苷 用于治疗毛细管脆弱引起的出血病 并用作高血压的辅助治疗剂 8 豆科植物槐米中含有芦丁和槲皮素 9 二氢黄酮类 flavanones 10 4 二氢黄酮醇类 flavanonols 水飞蓟素是二氢黄酮醇与苯丙素衍生物缩合成的黄酮木脂素类成分 具有保肝作用 用于治疗急 慢性肝炎及肝硬化 代谢中毒性肝损伤 11 5 查尔酮类 chalcones 查尔酮为苯甲醛缩苯乙酮类化合物 其邻羟基衍生物可视为二氢黄酮的异构体 二者可相互转化 12 红花所含的色素红花苷是第一个发现的查耳酮类植物成分 红花在开花初期 花冠呈淡黄色 开花中期 花冠呈深黄色 开花后期或采收干燥过程中由于酶的作用 氧化成红色 13 6 异黄酮类 isoflavones 主要存在于豆科 鸢尾科等植物中 如葛根主要含有下列几种异黄酮类成分 葛根总黄酮具有扩冠 增加冠脉流量及降低心肌耗氧量等作用 大豆素具有类似罂粟碱的解痉作用 大豆苷 葛根素及大豆素均能缓解高血压患者的头痛等症状 14 豆科植物葛 15 7 二氢异黄酮类 16 8 双黄酮类 由二分子黄酮衍生物聚合生成的二聚物 多分布于裸子植物中 银杏中含有多种双黄酮 如银杏素 17 18 二 黄酮类化合物的生物活性 1 对心血管系统的作用芦丁 橙皮苷等能降低血管脆性及异常通透性 可用作防治高血压及动脉硬化的辅助治疗剂 扩冠作用 芦丁 槲皮素 葛根素 人工合成的力可定 降血脂及胆固醇 木樨草素 19 2 抗炎芦丁及其衍生物羟乙基芦丁 二氢槲皮素等具抗炎作用 3 抗菌及抗病毒作用如木樨草素 黄芩苷 黄芩素4 解痉作用异甘草素 大豆素 解除平滑肌痉挛 大豆苷 葛根素及葛根总黄酮可缓解高血压患者的头痛等症状 杜鹃素 川陈皮素 槲皮素 山奈酚 芫花素 羟基芫花素 止咳祛痰 20 5 雌性激素样作用大豆素 daidzein 等异黄酮具有雌性激素样作用 可能与它们与己烯雌酚结构类似 21 6 清除人体自由基作用 黄酮类化合物多具有酚羟基 易氧化成醌类而提供氢离子 故有显著的抗氧特点 另外还有降血脂 血糖 抗动脉粥样硬化及抗癌抗突变等作用 22 7 抗肿瘤作用 抗癌新药Flavopiridol的发现与研制Flavopiridol是一种源于植物 CDYSOXYLUMBINECTARIFERUM 的黄酮类化合物 目前正被用于十几项一期和二期的癌症临床试验 最近 不同的研究者证实其对艾滋病也有异于其他药物的疗效 它的早期发现得益于工业界对自然产物的研究兴趣 在从树皮中提取出纯化合物后 前HOECHST公司又进行了结构与人工合成的研究 由此建立了一系列同型物 包括Flavopiridol的专利 23 在NIH大规模抗癌物筛选中 Flavopiridol脱颖而出 成为一种新的低毒性的研究药物 它的治癌机理被认为是作用于激酶 从而阻断细胞循环 这一解释间接地为CDK2 Flavopiridol的复合晶体结构所证实 跨学科外向的合作以及现代技术的应用是加速Flavopiridol和其他后续药物的研究与开发所不可缺少的 24 第二节黄酮类化合物的理化性质及颜色反应 一 性状1 多为结晶性固体 少为 如黄酮苷类 无定形粉末 2 旋光性 游离苷元中 除二氢黄酮 二氢黄酮醇 黄烷 黄烷醇及双黄酮有旋光外 其余无旋光性 苷类由于结构中引入糖的分子 均有旋光性 且多为左旋 25 3 颜色 与 分子中是否存在交叉共轭体系 助色团的数目及 取代基的位置有关 色原酮部分原本无色 但在2位引入苯环后 即形成交叉共轭体系 且通过电子的转移 重排 使共轭链延长 而表现出颜色 26 黄酮 黄酮醇及苷类灰黄 黄色查耳酮黄 橙黄色二氢黄酮 二氢黄酮醇无色异黄酮微黄色其中 黄酮 黄酮醇及苷类 查耳酮等因分子中存在交叉共轭体系 在7 4 位引入 OH OCH3等供电子基团则促进电子移位 重排 使化合物颜色加深 花色苷及其苷元的颜色随pH的不同而改变 呈现红 pH8 5 27 二 溶解度 1 游离苷元难溶或不溶于水 易溶于MeOH EtOH EtOAc Et2O黄酮 黄酮醇及查耳酮是平面型分子 分子堆砌紧密 分子间引力较大 更难溶于水 二氢黄酮 二氢黄酮醇是非平面型分子 分子排列不紧密 分子间引力降低 对水的溶解度较大 28 花色苷元 花青素 类虽系平面型分子 但因以离子形式存在 具有盐的通性 故亲水性较强 水溶度较大 29 黄酮苷元引入羟基越多 水溶性越强 羟基甲基化后 则增加在有机溶剂中的溶解度 如一般黄酮类化合物不溶于石油醚中 可与脂溶性杂质分开 但川陈皮素 5 6 7 8 3 4 六甲氧基黄酮 却可溶于石油醚 30 2 黄酮类化合物的羟基苷化后 水溶性相应增大 而在有机溶剂中的溶解度相应减小 黄酮苷一般易溶于H2O MeOH EtOH等 难溶或不溶于苯 氯仿等 31 三 酸碱性 1 酸性黄酮类化合物多具有酚羟基而呈酸性 可溶于碱性水液 吡啶 甲酰胺及二甲基甲酰胺 酸性强弱顺序 7 4 二羟基 7 或4 羟基 一般酚羟基 5 羟基此性质可用于提取 分离及鉴定工作 32 2 碱性 吡喃酮上的1 位氧原子上有未共用电子对 表性微弱的碱性 可与强无机酸如浓硫酸 盐酸生成yang盐 但极不稳定 加水即可分解 黄酮类化合物溶于浓硫酸中生成的yang盐常表性特殊的颜色 可用于鉴别 33 四 显色反应 一 还原反应 1 盐酸 镁粉 盐酸 锌粉 反应黄酮 黄酮醇及二氢黄酮 二氢黄酮醇类在盐酸 镁粉作用下 易被氢化还原 迅速生成红 紫红 个别有绿 兰色 将样品溶于甲醇或乙醇 加少量镁粉振摇 滴加几滴浓盐酸 1 2分钟内 必要时微热 即可出现颜色 多显橙红 紫红色 少数兰 紫色 B环有 OH或OCH3取代时 颜色随之加深 查耳酮 橙酮 儿茶素类则不反应 34 2 四氢硼钠反应与二氢黄酮类化合物产生红 紫色 取样品10mg溶于甲醇 加NaBH410mg 再滴加1 浓盐酸或浓硫酸 呈红 紫色 35 二 金属盐类试剂的络合反应 黄酮类化合物分子结构中多有3 OH 4 O 5 OH 4 O 邻二酚羟基 常可与铝盐 铅盐 锆盐 镁盐等试剂生成有色络合物 36 第三节黄酮类化合物的提取分离 一 提取黄酮类化合物在花 液 果等组织中 多以苷的形式存在 在木部坚硬组织中 多以游离苷元形式存在 根据化合物极性不同 溶解性不同 采用不同溶剂提取 37 1 苷元 多用CHCl3 Et2O EtOAc等极性较小溶剂提取 对于多OCH3化的成分 用苯 石油醚提取 对于极性大的成分 如查耳酮 橙酮 双黄酮 羟基黄酮等 用EtOAc EtOH Me2CO MeOH H2O 1 1 等溶剂提取 38 2 苷类水或热水提取 多糖苷在热水中溶解度较大 在冷水中溶解度较小 也可用EtOH MeOH EtOAc提取 3 含羟基的苷或苷元 可用碱水提取 39 二 粗提物的精制处理 1 溶剂萃取法去杂石油醚 除去叶绿素 胡罗卜素等脂溶性色素水溶醇沉 除去蛋白质 多糖 大分子水溶性物质 40 2 碱提酸沉法 适用于含酚羟基的化合物 如槐米中芦丁的提取 注意事项 酸碱度不宜过大 邻二酚羟基的保护 碱性条件下 邻二酚羟基易被氧化 加硼砂保护 石灰乳的加入可除去果胶 粘液等水溶性酸性杂质 41 3 活性炭吸附法 适用于苷类的精制工作 植物的甲醇提取液加活性炭至吸附完全 过滤得吸附苷的活性炭粉末 依次用沸甲醇 沸水 7 酚 水 15 酚 醇洗脱 分步收集 检查 合并 大部分苷类可用7 酚 水洗下 经减压浓缩至小体积 乙醚除酚 余下水层经减压浓缩得较纯黄酮苷 42 4 离子交换法 用阳离子交换树脂从水提液中吸附黄酮类化合物 与不被吸附的杂质分离 再用甲醇将黄酮类化合物洗脱 RSO3 H ArOH 黄酮 无法交换 故实际上树脂仅起到吸附作用 43 三 分离 1 极性大小不同 利用吸附或分配原理进行分离常用吸附剂有聚酰胺 硅胶 纤维素粉 聚酰胺层析 主要有聚己内酰胺型 Perlon 六次甲基二胺已二酸盐 Nylon 型 聚乙烯吡咯烷酮 Polyclar 型三种 其原理是酰胺羰基与黄酮酚羟基形成氢键缔合而吸附 吸附能力与酚羟基多少 位置及氢键缔合力大小有关 44 硅胶层析 对酚羟基多的黄酮类 如多羟基黄酮及其苷类 硅胶减活性使用 对酚羟基少的黄酮类 如甲基化 乙酰化黄酮及二氢黄酮 异黄酮 则无须减活性 45 2 利用分子大小不同 用葡聚糖凝胶分子筛分离 主要用两种型号的凝胶Sephadex G型和Sephadex LH20型分离游离黄酮主要是吸附作用 极性小 大洗脱 分离黄酮苷类 主要是分子筛作用 分子大 小洗脱 常用洗脱剂 碱性水溶液 含盐水溶液 醇及含水醇 含水丙酮 甲醇 氯仿 46 利用酸性强弱 采用pH梯度萃取法 混合物溶于有机溶剂 依次用 NaHCO3 Na2CO3 0 2 NaOH 4 NaOH萃取 相应的黄酮类化合物洗脱顺序 7 4 二羟基 7或4 羟基 一般酚羟基 羟基黄酮 47 根据分子中某些特定官能团进行分离 醋酸铅沉淀法 硼酸络合法 根据具有邻二酚羟基的黄酮与硼酸络合 生成物易溶于水的性质与其它类型黄酮分离 通常在不与水混溶的有机溶剂如乙醚中 用硼酸液萃取 水相即为邻二酚羟基类黄酮 48 第四节黄酮类化合物的检识与结构测定 目前主要采用的方法有 与标准品或与文献对照PPC或TLC得到的Rf 分析对比样品在甲醇溶液中及加入酸 碱或金属盐类试剂后得到的UV光谱 1H NMR 13C NMR MS 49 一 层析在黄酮类鉴定中的作用 1 纸层析 PPC 苷类成分可采用双向展开 第一向展开采用醇性溶剂 正丁醇 醋酸 水4 1 5 第二向展开用水性溶剂 如氯仿 醋酸 水 3 6 1 苷元则多采用醇性溶剂 花色苷及其苷元 可用含盐酸或醋酸的溶剂 50 2 薄层层析 TLC 硅胶薄层用于弱极性黄酮较好 常用甲苯 甲酸甲酯 甲酸 5 4 1 苯 甲醇 95 5 或苯 甲醇 冰醋酸 35 5 5 等 聚酰胺层析适用范围广 可分离含游离酚羟基或其苷类 常用展开系统 乙醇 水 3 2 丙酮 水 1 1 等 显色剂 紫外光 2 三氯化铝甲醇液 1 FeCl3 1 K3Fe CN 6 1 1 混合液 51 二 紫外光谱在黄酮类鉴定中的应用 可用于确定黄酮母核类型及确定某些位置是否含有羟基 一般程序 测定样品在甲醇中的UV谱以了解母核类型 在甲醇溶液中分别加入各种诊断试剂后测UV谱和可见光谱以了解3 5 7 3 4 有无羟基及邻二酚羟基 苷类可水解后 或先甲基化再水解 再用上法测苷元的UV谱以了解糖的连接位置 52 一 黄酮类化合物在甲醇溶液中的紫外光谱 多数黄酮类化合物由两个主要吸收带组成 带I在300 400nm区间 由B环桂皮酰系统的电子跃迁所引起 53 带II在240 285nm区间 由A环苯甲酰系统的电子跃迁所引起 54 55 不同类型黄酮类化合物的紫外光谱 56 三 1H NMR 常用溶剂 氘代氯仿 CDDl3 氘代二甲基亚砜 DMSO d6 氘代吡啶 C5D5N 也可将黄酮类化合物作成三甲基硅醚衍生物溶于四氯化碳中进行测定 57 一 A环质子 1 5 7 二OH黄酮 7 3 S 陈耀祖P646 对于羟基 S的邻 间 对分别为 0 45 0 1 0 40 58 2 7 OH黄酮 H 5较H 6 H 8低场 是由于羰基的负屏蔽效应的影响 H 6 H 8较5 7 二OH黄酮低场 且相互位置可能颠倒 共轭效应在共轭链上产生电荷正负交替现象 59 二 B环质子 6 5 8 1 4 氧取代黄酮类化合物 H 3 5 6 5 7 1 d J 8 5HzH 2 6 7 1 8 1 d J 8 5Hz由于C环对H 2 6 的负屏蔽作用大于对H 3 5 且H 3 5 受4 OR的屏蔽作用 故前者较低场 C环氧化程度越高 H 2 6 处于越低场的位置 60 2 3 4 二氧取代黄酮类化合物 H 2 受C环负屏蔽和3 OR屏蔽作用 H 6 也受C环负屏蔽作用 而H 5 则仅受4 OR屏蔽作用 故由低场到高场的顺序为 H 6 H 2 H 5 但有时也会发生H 2 和H 6 重叠的现象 1 3 4 二