黄酮类化合物.ppt

GYH 黄酮类化合物 GYH 概述黄酮类化合物的结构与分类黄酮类化合物的理化性质黄酮类化合物的提取与分离黄酮类化合物的色谱检识法黄酮类化合物的结构测定结构测定实例含黄酮类化合物中药实例 1 2 3 4 5 6 7 8 GYH 第七章黄酮类化合物 黄酮类 flavonoids 化合物是广泛存在于自然界 主要植物 的一类重要的化合物 也是中药中一类重要的有效成分 GYH 其主要生物活性表现在 1 止咳平喘祛痰 杜鹃素 芫花素2 扩张冠状动脉 降低血脂 芦丁 橙皮苷3 利胆保肝 水飞蓟素 儿茶素4 抗菌消炎 黄芩素 木犀草素5 解痉 大豆素 葛根苷等 6 抑制肿瘤 牡荆素 汉黄芩素等 黄酮类化合物 GYH 黄酮类化合物在植物界主要分布在双子叶植物中 常见的科属有 芸香科 唇形科 伞形科及豆科等 黄酮类化合物 GYH 至1979年止 国内外发表的黄酮类化合物共1674 其中苷元902个 苷722个 其它为合成产物 至1993年止 黄酮类化合物总数超过4000个 黄酮醇类最常见 黄酮类其次 其余则较少 黄酮类化合物 GYH 第一节黄酮类化合物的结构和分类 一 基本结构过去 1952年以前 黄酮类化合物 Flavonoids 主要指基本母核为2 苯基色原酮的一系列化合物 GYH 色原酮 2 苯基色原酮 黄酮类化合物 GYH 目前黄酮类化合物巳远远超出这个范围 泛指两个芳环 A与B 通过三个碳原子相互联结而成的一系列化合物 C6 C3 C6 黄酮类化合物 GYH 天然黄酮类多为上述基本母核的衍生物 常见取代基有 OH OCH3 CH3 异戊烯基等 存在形式 1 游离黄酮即苷元的形式2 与糖结合成苷的形式 黄酮类化合物 GYH 组成黄酮苷常见的糖有单糖 D 葡萄糖 D 半乳糖 L 鼠李糖 D 木糖 D 葡萄糖醛酸等 双糖 槐糖 glc 1 2glc 芸香糖 rh 1 6glc 新陈皮糖 rh 1 2glu 龙胆二糖 glc 1 6glc 等 叁糖 龙胆三糖 glc 1 6glc 1 6glc 等 黄酮类化合物 GYH 糖大多连结在C3 OH C7 OH C5 OH 多为氧苷 也有C 苷如 异芒果素 葛根素等 黄酮类化合物 GYH 黄酮类化合物 异芒果素 GYH 二 黄酮类化合物的分类 根据中央三碳链的氧化程度B环 苯基 连接位置 2 或3 三碳链是否成环等特点可将中药中主要的黄酮类化合物分类 如表所示 GYH 黄酮类化合物的主要结构类型 黄酮类化合物 GYH 黄酮类化合物 GYH 一 黄酮和黄酮醇类 黄酮类 该类化合物中以芹菜素和木犀草素最为常见 黄芩素也是个代表性化合物 芹菜素 木犀草素 黄酮类化合物 GYH 黄酮醇类 和山奈酚广泛存在 黄酮类化合物 槲皮素 GYH 二 双黄酮类 1 3 8 双芹菜素型 银杏素 白果素 银杏素 黄酮类化合物 GYH 三 二氢黄酮及二氢黄酮醇类1 二氢黄酮类 紫花杜鹃甲素 甘草苷 甘草苷 黄酮类化合物 GYH 紫花杜鹃甲素 黄酮类化合物 GYH 2 二氢黄酮醇类 水飞蓟素 黄酮类化合物 水飞蓟素 GYH 四 查耳酮类查耳酮的定位与其他黄酮类化合物不同 黄酮类化合物 GYH 五 异黄酮类大豆素 大豆苷 葛根素等 豆科植物多见 大豆素 黄酮类化合物 GYH 六 噢口弄类 硫磺菊素 定位与其它黄酮类不同 硫磺菊素 黄酮类化合物 GYH 七 花色素类 矢车菊素 飞燕草素 黄酮类化合物 飞燕草素 GYH 八 黄烷醇类 黄烷 3 醇的衍生物称儿茶素类 黄酮类化合物 儿茶素 GYH 九 其它黄酮类1 口山酮类 为苯骈色酮 异芒果素为碳苷 异芒果素 黄酮类化合物 GYH 黄酮类化合物因其结构相对较简单 结构测定和全合成研究开展得也较早 是天然化学领域中研究得较成熟的一类 黄酮类化合物 GYH 第二节黄酮类化合物的理化性质 一 形态多为结晶性固体 少数 其苷 为无定形粉末 二 旋光性游离的苷元中 除二氢黄酮 二氢黄酮醇 黄烷及黄烷醇有旋光性外 其余则无 苷类因接有糖 故均有旋光性 且多为左旋 GYH 三 颜色黄酮类化合物的颜色与分子中是否有交叉共轭体系及助色团 OH OCH3 数目 取代位置有关 黄酮类化合物 GYH 黄酮类化合物 黄酮类化合物的交叉共轭系统 GYH 黄酮 黄酮醇及其苷类多呈灰黄色 黄色查耳酮多为黄色 橙黄色二氢黄酮 二氢黄酮醇 几乎无色异黄酮类为微黄色 黄酮类化合物 GYH 黄酮类化合物 GYH 若黄酮或黄酮醇7 位或4 位引入OH及 OCH3等助色团 即供电子基 后 则促进电子转移 重排 使光被吸收的强度增加 从而使化合物的颜色加深 但若 OH OCH3引入其它位置 由于不能发生上述重排而影响较小 黄酮类化合物 GYH 四 溶解度游离苷元 难溶于水 易溶于甲醇 乙醇 醋酸乙酯 乙醚等有机溶剂及稀碱液 黄酮类化合物 GYH 苷元之间的比较黄酮 黄酮醇 查耳酮为平面结构 堆砌较紧密 故更难溶于水 黄酮类化合物 平面结构 GYH 二氢黄酮 二氢黄酮醇等为非平面结构 分子间隙较大 故水溶性更大 黄酮类化合物 非平面结构 GYH 花色素类虽为平面型结构 但它是以盐的形式存在 故具有盐的通性 水溶性较大 黄酮类化合物 离子型结构 GYH 黄酮苷元分子中 引入的羟基数目愈多 水溶性就愈大 呈正比关系 若羟基甲基化后 水溶性相对降低 脂溶性增加 黄酮类化合物 GYH 黄酮苷 一般易溶于热水 甲醇 乙醇等极性溶剂中 难溶于苯 氯仿 乙醚 石油醚等低极性有机溶剂 结糖的数目愈多 水溶性更大 黄酮类化合物 GYH 此外连接糖的位置也有关 3 羟基苷比相应的7 羟基苷水溶性大 黄酮类化合物 GYH 黄酮类化合物 3 羟基黄酮苷 GYH 黄酮类化合物 GYH 五 酸碱性1 酸性 黄酮类化合物由于大多数都含有酚羟基 故显示酸性 可溶于碱性水溶液 吡啶 甲酰胺以及二甲基甲酰胺中 黄酮类化合物 GYH 黄酮类化合物 p 共轭效应 GYH 其酸性的相对强弱随酚羟基数目及位置的不同而不同 以黄酮为例 其酚羟基酸性强弱顺序依次为 7 4 二OH 7或4 OH 一般酚OH 5 OH 黄酮类化合物 GYH 7 4 OH者可溶解于碳酸氢钠水溶液7 或4 OH者可溶解于碳酸钠水溶液5 OH者只溶于浓度较高的氢氧化钠水溶液中 其它位酚 OH者溶于氢氧化钠水溶液 黄酮类化合物 GYH 2 碱性黄酮类化合物分子中 吡喃酮环上的一位氧原子 因具有一对孤对电子 表现出微弱的碱性 能与强酸生成盐 生成的盐很不稳定 加水后即可分解 黄酮类化合物 GYH 六 显色反应黄酮类化合物的颜色反应多与分子中的酚羟基及 吡喃酮环有关 1 还原反应盐酸 镁粉反应 黄酮类化合物最常用鉴别方法之一 查耳酮 橙酮 儿茶素类则无该显色反应 黄酮类化合物 GYH 槲皮素 花色苷元 红色 20 双花色苷元 红色 主要产物 黄酮类化合物 其反应机理两种解释 GYH 黄酮类化合物 二氢黄酮 4 羟基黄烷 花色苷无 GYH 四氢硼钠还原反应 属二氢黄酮和二氢黄酮醇类的专一反应 对其它黄酮类无反应 故可作为和其它黄酮类的区别反应 黄酮类化合物 GYH 黄酮类化合物 GYH 2 与金属盐类试剂的络合反应 铝盐 铅盐 铬盐 镁盐 锶盐 锆盐等金属盐类试剂能与具下列任一基团的黄酮类化合物反应 生成有色络合物 黄酮类化合物 GYH 铝盐 常用试剂为1 三氯化铝或硝酸铝溶液 生成的络合物紫外灯下为黄色 max 415 并有荧光 可用于定性和定量分析 黄酮类化合物 GYH 锆盐 枸橼酸显色反应 用于区别黄酮类化合物分子中3 或5 OH的存在 黄酮类化合物 GYH 2 二氯氧锆 ZrOCl2 甲醇溶液 黄色示有C3 OH或C5 OH存在2 枸橼酸 甲醇 加水稀释 黄色不退 示有C3 OH 黄酮类化合物 GYH 氨性氯化锶 SrCl2 显色反应 用于鉴定邻二酚羟基的反应 此反应在碱性条件下进行 与具有邻二酚羟基的黄酮类反应生成绿 棕 黑色沉淀 黄酮类化合物 GYH 三氯化铁反应 能与几乎所有酚羟基成正反应 生成绿 兰 黑或紫色 Gibb s反应 酚羟基对位无取代活泼氢的反应 生成蓝或蓝绿色 黄酮类化合物 GYH 第三节提取和分离 一 提取方法1 甲醇或乙醇提取高浓度的醇 90 95 适于提苷元60 左右浓度的醇适于提苷2 热水提取法提取苷 GYH 碱水提取黄酮类成分是根据这类成分含有酚羟基 采取碱酸颠倒法处理 药材石灰水或NaCO3水溶液提取液盐酸 HCl 酸化pH5 6析出沉淀 黄酮类化合物 3 碱水或碱性稀醇提取 GYH 槐花米加约6倍量水 煮沸 在搅拌下缓缓加入石灰乳至pH8 9 在此pH条件下微沸20 30分钟 乘热抽滤 残渣同上再加4倍量水煎1次 乘热抽滤 合并滤液在60 700C下 用浓硫酸调至pH 5 搅匀 静置24小时 抽滤 沉淀物水洗至中性 60oC干燥得芦丁粗品 于水中重结晶 70 80oC干燥得芦丁纯品 黄酮类化合物 例 从槐花米中提取芦丁 GYH 4 系统溶剂提取法 黄酮苷以及极性稍大的苷元可选择极性较大的溶剂进行提取 丙酮 乙酸乙酯 乙醇 甲醇 水等 一些多糖苷类可选择沸水提取 如槐花米中提取芦丁 苷元选择极性较小的溶剂进行提取 氯仿 乙醚等 黄酮类化合物 GYH 二 分离方法 黄酮类化合物进行分离工作的主要依据 极性大小不同 采用吸附或分配原理进行分离酸性强弱不同 采用pH梯度法分子大小不同 采用凝胶分子筛分子中某些特殊结构 采用金属络合物法 黄酮类化合物 GYH 1 溶剂萃取法用醇或沸水提取液 进行浓缩除去溶剂得浸膏或浓水液 可采用不同极性的有机溶剂 极性由低至高依次分别进行萃取 根据 相似相溶原则 得到不同极性的提取物 可能使苷和苷元得以分离 不同极性的苷元之间也可能得到分离 甚至得到单体 黄酮类化合物 GYH 2 pH梯度萃取法 pH梯度萃取法适合于酸性强弱不同的黄酮苷元的分离 利用黄酮类化合物具有酸性酚羟基的特点 能溶于碱液 在酸性条件下又游离出来 能与其它杂质得以分开 达到纯化精制之目的 黄酮类化合物 GYH 如依次用5 NaHCO3 萃取出7 4 二OH黄酮 5 Na2CO3 萃取出7或4 OH黄酮 0 2 NaOH 萃取出具一般酚羟基黄酮 4 NaOH 萃取出5 OH黄酮 黄酮类化合物 GYH 3 铅盐法在黄酮类成分的混合物中 具有邻二酚羟基的成分与无此结构的成分 可用铅盐法分离 有邻二酚羟基的成分可被中性乙酸铅沉淀 不具邻二酚羟基的成分可被碱式乙酸铅沉淀 据此得以分离 黄酮类化合物 GYH 脱铅 采用H2S除铅 生成硫化铅沉淀 现常用硫酸盐或磷酸盐 或阳离子交换树脂脱铅 用聚乙烯吡咯烷酮 polyvinylpyrrolidone PVP 作沉淀剂 黄酮类化合物 GYH 四 柱层析法分离黄酮类化合物常用吸附剂是硅胶 聚酰胺和纤维素 1 聚酰胺柱色谱对黄酮类化合物来说 聚酰胺是用的较多而且效果较理想的吸附剂 黄酮类化合物 GYH 吸附力大小取决于黄酮类化合物中所具有的酚羟基的数目和多少和所处的位置以及溶剂与黄酮类化合物或与聚酰胺之间形成氢键的能力的大小 黄酮类化合物 GYH 黄酮类化合物从聚酰胺上被洗脱时有如下一些规律 含水醇洗脱剂 1 苷元相同 洗脱先后顺序一般为 叁糖苷 双糖苷 单糖苷 苷元2 黄酮类化合物分子中酚羟基数目越多 形成氢键多 吸附力越强 难被洗脱 黄酮类化合物 GYH 3 母核上酚羟基数目相同 吸附力 间位或对位OH 邻位OH 黄酮类化合物 则 含邻位OH黄酮比含间位或对位OH黄酮易被洗脱 GYH 4 分子内芳香化程度越高 共轭双键多者吸附力强 吸附力 查耳酮 二氢黄酮则 二氢黄酮比查耳酮易被洗脱 黄酮类化合物 GYH 5 不同类型黄酮化合物先后洗脱顺序为 黄酮醇 黄酮 二氢黄酮 异黄酮上述规律也适用于黄酮类化合物在聚酰胺薄层色谱上的行为 黄酮类化合物 GYH 2 硅胶柱层析用的较广 己被传统地用于分离异黄酮 黄酮烷 二氢黄酮醇和高度甲基化了的 或乙酰化了的 黄酮和黄酮醇 氯仿 甲醇混合溶剂作洗脱剂 分离苷时 常将硅胶作为担体 水为固定相 氯仿 甲醇 水为流动相 移动相 属分配柱层析 黄酮类化合物 GYH 3 氧化铝柱层析氧化铝通常在分离黄酮类化合物中用的较少 这是因为铝离子与具有4 酮基 5 羟基或4 酮 3 羟基结构以及邻二酚羟基结构的黄酮类化合物形成络合物而被紧紧地吸附在氧化铝柱上 难以洗脱 黄酮类化合物 GYH 若没有上述结构或上述结构被甲基化 也可用氧化铝柱进行分离 例如葛根中异黄酮的分离 黄酮类化合物 GYH 4 葡聚糖凝胶 sephadexgel 柱层析葡聚糖凝胶用于黄酮苷和苷元的分离 但机理不同表现为双重性 分离苷元时 其主要是表现吸附作用 吸附能力的强弱与黄酮苷元所含有的酚羟基数目多少成正比 分离苷时 则主要表现出分子筛的性能 按分子量由大至小依次洗脱 黄酮类化合物 GYH 表以甲醇为溶剂的Ve Vo 相对洗提率 黄酮类化合物 GYH 5 高压液相色谱柱6 液滴逆流色谱法 黄酮类化合物 GYH 三 根据分子中某些特定官能团进行分离黄酮类化合物中具有邻二酚羟基的成分与无此结构的成分 可用铅盐法分离 中性醋酸铅可沉淀具有邻二羟基黄酮类化合物 碱式醋酸铅可沉淀不具有邻二羟基黄酮类化合物 黄酮类化合物 GYH 第四节黄酮类化合物的色谱检识法 一 纸层析适于分离各种类型黄酮类化合物及其苷的混合物 混合物的鉴定要得到较好的效果常采用双向层析法 GYH 双向纸色谱分离检识黄酮类化合物时 第一向常用 醇性 展开剂 正丁醇 醋酸 水 n BuOH HOAc H2OBAW4 1 5 上层 第二向常用 水性 展开剂 2 5 醋酸水溶液 检识苷元常用醇性展开剂 而检识苷则常用水性展开剂 黄酮类化合物 GYH 显色剂 大多数黄酮类化合物在紫外光下观察纸层上现出具有颜色的斑点 用氨水熏蒸这些颜色常常产生大的变化 2 AlCl3 甲醇 黄酮类化合物 GYH 二 硅胶薄层 甲苯 甲酸甲酯 甲醇 5 4 1 三 聚酰胺薄层 用于分离含游离酚羟基的黄酮苷和苷元效果较好 展开剂大多含有醇 酸或水 如氯仿 甲醇 苯 甲醇 丁酮 甲醇 乙酸 水 甲醇 水等 黄酮类化合物 GYH 第五节黄酮类化合物的结构测定 一 利用紫外光谱测定黄酮类化合物结构UV来测定黄酮类化合物的一般程序如下 测定样品在甲醇溶液中的UV光谱 测定样品在甲醇溶液中加入各种诊断试剂后得到的UV光谱 GYH 常用的诊断试剂有 甲醇钠 NaOMe 醋酸钠 NaOAc 醋酸钠 硼酸 NaOAc H3BO3 三氯化铝 AlCl3 及三氯化铝 盐酸 AlCl3 HCl 等 黄酮类化合物 GYH 上述诊断试剂的主要作用是使样品生成其酚盐 与样品作用生成络合物 其结果引起样品在UV中的吸收波长发生位移 根据位移变化的大小 来判断其结构特点 从而提供重要的信息 黄酮类化合物 GYH 大多数黄酮类化合物的紫外光谱有两个主要的吸收峰组成 240 280范围内 带II A环 苯甲酰系统引起300 400范围内 带I B环 桂皮酰系统引起 黄酮类化合物 GYH 黄酮类化合物 苯甲酰基 桂皮酰基 GYH 黄酮类化合物在甲醇中的紫外光谱特征 1 黄酮和黄酮醇黄酮类带I 304 350之间吸收黄酮醇带I 352 385之间吸收第一吸收带的位置可鉴别这两类化合物的类型 黄酮类化合物 GYH A 带 主要受B环影响高度氧化的黄酮和黄酮醇的吸收波长比氧取代较少的黄酮和黄酮醇向长波移动 尤以7位和4 位更为显著 因为它使上述重排更易进行 B环上引入羟基对黄酮类化合物UV光谱的带 的影响 黄酮类化合物 GYH B 带 主要受A环影响A环上的含氧取代基增加时 使带II向红位移 而对带I无影响 或影响甚微 A环上引入羟基或含氧基团对黄酮类化合物UV光谱带II的影响 见P292 如果羟基乙酰化则酚羟基对光谱的影响便消失 黄酮类化合物 GYH 2 异黄酮 二氢黄酮和二氢黄酮醇其UV谱特征 带 强 主峰 带 弱 肩峰 3 查耳酮及橙酮类其UV谱特征 带 强 主峰 带 弱 次强峰 黄酮类化合物 GYH 诊断试剂在结构测定中的意义 利用诊断试剂对黄酮 黄酮醇类化合物UV光谱的影响检出羟基位置 黄酮类化合物 GYH 黄酮类化合物 GYH 诊断试剂在结构测定中的意义 黄酮类化合物 GYH 黄酮类化合物 GYH 黄酮类化合物 GYH 黄酮类化合物 GYH 黄酮类化合物 GYH 黄酮类化合物 GYH 黄酮类化合物 GYH 黄酮类化合物 GYH 黄酮类化合物 GYH 黄酮类化合物 GYH 利用1HNMR谱测定黄酮类化合物的结构 氢核磁共振己成为黄酮类化合物结构分析的一种重要方法 所用溶剂有氘代氯仿 CDCl3 氘代二甲基亚砜 DMSO d6 氘代吡啶 C5D5N 黄酮类化合物 GYH 一 A环质子 1 5 7 二羟基黄酮类化合物H 6和H 8分别以双重峰 J 2 5Hz 出现在6 9 5 7ppm之间 黄酮类化合物 GYH 黄酮类化合物 GYH 7 羟基黄酮类化合物 有三个芳香质子H 5 H 6和H 8 黄酮类化合物 GYH 黄酮类化合物 GYH 4 氧取代黄酮类化合物B环有四个质子H 2 H 6 及H 5 H 3 两组 出现在6 50 7 90处 黄酮类化合物 二 B环质子 GYH 黄酮类化合物 GYH 3 4 二氧化黄酮类化合物H 5 H 2 H 6 通常在7 2 7 9ppm之间 黄酮类化合物 GYH 黄酮类化合物 GYH 3 4 5 三氧取代黄酮类化合物 黄酮类化合物 GYH 黄酮类化合物 GYH 黄酮类 H 3常以一个尖锐的单峰出现在约6 3ppm处 黄酮类化合物 三 C环质子 GYH 黄酮类化合物 GYH 异黄酮类H 2为一尖锐单峰 出现在7 8 7 6ppm 比一般芳香质子较低的磁场区 黄酮类化合物 GYH 黄酮类化合物 GYH 黄酮类化合物 GYH 二氢黄酮及二氢黄酮醇 黄酮类化合物 GYH 黄酮类化合物 GYH 二氢黄酮和二氢黄酮醇中H 2和H 3的化学位移 黄酮类化合物 GYH 黄酮类化合物 GYH 单糖苷类 形成苷时 糖上H 1 化学位移值与其它位置上的H相比 一般处在较低的磁场区 如 3 O 苷 H 1 的值处于 5 8ppm 其它位置苷 H 1 的值均小于 5 2ppm 故很容易相区别 黄酮类化合物 四 糖基上质子 GYH 黄酮类化合物 GYH 苷键构型的判断 天然黄酮类化合物 葡萄糖苷中 H 1 和H 2 为二直立键偶合系统 均为a键 Ja a 7Hz H 1 显示为二重峰 黄酮类化合物 GYH 而天然黄酮类化合物 L 鼠李糖苷上 H 1 与H 2 系二平伏键 e e 偶合系统 故Je e 2Hz 分别为d峰 黄酮类化合物 GYH 黄酮类化合物 GYH 酚羟基质子 10ppm左右 但5 OH为12ppm左右 C6 及C8 CH 3质子 芳香甲基质子化学位移值为2 3ppm左右 6位略高于8位0 2ppm 黄酮类化合物 五 其他质子 GYH 乙酰氧基上的质子 糖上乙酰氧基上甲基质子信号位于 1 65 2 10ppm苷元上乙酰氧基上甲基质子信号位于 2 30 2 50ppm 黄酮类化合物 GYH 甲氧基质子 一般出现在3 5 4 1ppm处 酚羟基质子 处在低场约10ppm左右 重水 D2O