第5章黄酮类化合物

第五章黄酮类化合物 Flavonoids 一 基本结构与分类 一 黄酮类化合物的基本结构 色原酮 2 苯基色原酮 第一节概述 黄酮类化合物是泛指两个具有酚羟基的苯环 A 与B 环 通过中央三碳原子相互连接而成的一系列化合物 定义 二 黄酮类化合物的分类 中央三碳链的氧化程度 B 环联接位置 2 或3 位 三碳链是否构成环状 分为以下几种类型 根据其 1 黄酮类 flavones 以2 苯基色原酮为基本母核 C3无含氧取代基 黄芩苷 2 黄酮醇类 flavonol 槲皮素R H 芦丁R 芸香糖基 以2 苯基色原酮为基本母核 C3有含氧取代基 3 二氢黄酮类 flavanones 二氢黄酮 橙皮苷 4 二氢黄酮醇类 flavanonols 二氢槲皮素 二氢黄酮醇 5 异黄酮类 isoflavones 其B环连接在C3位上 6 查耳酮类 chalcones 两苯环之间的三碳链为开链结构 查耳酮 红花苷 7 花色素类 又称花青素 是一类水溶性色素 多以苷的形式存在 矢车菊素 花色素 8 黄烷 3 醇类 又称儿茶素类化合物 儿茶素 黄烷醇 9 橙酮类 橙酮 硫磺菊素 三 组成黄酮苷的糖类 单糖类 D 葡萄糖 D 半乳糖 D 木糖 L 鼠李糖 L 阿拉伯糖 D 葡萄糖醛酸等 酰化糖类 2 乙酰葡萄糖等 三糖类 龙胆三糖 槐三糖等 双糖类 槐糖 芸香糖 龙胆二糖等 二 黄酮类化合物的生物活性 自学 一 对心血管系统的作用 二 抗肝脏毒作用 三 抗炎作用 四 雌性激素样作用 五 抗菌及抗病毒作用 六 泻下作用 七 解痉作用 第二节黄酮类的理化性质及显色反应 一 性状 多为结晶性固体 少数苷为无定形粉末 2 旋光性 游离的苷元中 二氢黄酮 醇 黄烷 醇 其余则无光学活性 1 晶形 苷类 且多为左旋 3 颜色 黄酮 黄酮醇及其苷类 灰黄 黄色 查耳酮 黄 橙黄色 二氢黄酮 二氢黄酮醇 不显色 异黄酮 显微黄色 黄酮 醇 分子中 尤其在7 位及4 位引入 OH及 OCH3等助色团后 而使化合物的颜色加深 花色素及其苷元的颜色随pH不同而改变 一般显红 pH 7 紫 pH 8 5 蓝 pH 8 5 等颜色 二 溶解性 1 苷与苷元 游离苷元 苷类 2 苷元 黄酮 黄酮醇 查耳酮等 更难溶于水 平面性强的分子 因分子与分子间排列紧密 分子间引力较大 二氢黄酮及二氢黄酮醇等 溶解度稍大 因系非平面性分子 故分子与分子间排列不紧密 分子间引力降低 有利于水分子进入 溶解度稍大 R H 二氢黄酮R OH 二氢黄酮醇 花色苷元 花青素 类 水溶度较大 虽也为平面性结构 但因以离子形式存在 具有盐的通性 故亲水性较强 花青素 3 苷类 苷元相同时 羟基糖越多 糖分子越多 水溶度越大 同一苷元 3 O 葡萄糖苷的水溶度 7 O 葡萄糖苷 三 酸性与碱性 一 酸性 黄酮酚羟基酸性强弱顺序依次为 7 4 二OH 7 或4 OH 一般酚羟基 5 OH 应用 用于提取 分离及鉴定工作 二 碱性 强酸下形成洋盐 吡喃环上的1 氧原子 因有未共用的电子对 故表现微弱的碱性 可与强无机酸生成盐 但生成的盐极不稳定 加水后即可分解 四 呈色反应 一 还原试验 鉴别 1 盐酸 镁粉 或锌粉 反应 黄酮 醇 橙红 紫红色二氢黄酮 醇 查耳酮 橙酮 儿茶素 异黄酮类除少数例外 也不显色 操作 样品 乙醇中加入少许镁粉振摇 滴加几滴浓HCl 即可显色 排除干扰 先作空白对照实验 Mg粉 2 四氢硼钠反应 区别二氢黄酮类 上述四种黄酮 HCl 无色 红色 二 金属盐类试剂的络合反应 C3 OH C5 OH 邻二OH 络合应具备的条件 结果 颜色 沉淀 用途 鉴定 结构测定 提取分离 1 铝盐 1 AlCl3溶液 络合物多为黄色 为显色剂和比色测定 2 铅盐 常用1 醋酸铅及碱式醋酸铅水溶液 可生成沉淀 应用 鉴定 提取及分离工作 3 ZrOCl2 锆盐 5 OH黄酮类3 OH 2 枸橼酸 黄 3 OH黄酮 褪色 5 OH黄酮 2 ZrOCl2 黄 甲醇 3 OH 4 酮基络合物稳定性 5 OH 4 酮基络合物 原因 4 镁盐 鉴别两类二氢黄酮 黄酮 黄酮醇及异黄酮 显黄色 橙黄色 褐色 5 氯化锶 SrCl2 鉴别邻二OH 具邻二酚OH黄酮类 氨性甲醇 绿色 棕色乃至黑色 三 硼酸显色反应 具5 OH的黄酮2 OH查耳酮 硼酸 四 碱性试剂显色反应 在日光及紫外光下 通过纸斑反应 观察样品用碱性试剂处理后的颜色变化情况 对于鉴别黄酮类化合物有一定意义 亮黄色 酸性液 第三节黄酮类化合物的提取与分离 一 提取 存在形式 花 叶 果等组织中 苷木部坚硬组织中 游离苷元 选择溶剂 黄酮苷 极性稍大的苷元 丙酮 醋酸乙酯 乙醇 水 甲醇 水 1 1 甲醇 花青素类 可加少量酸 如0 l 盐酸 黄酮苷元 宜用极性较小的溶剂 氯仿 乙醚 醋酸乙酯 等提取 多糖苷类 沸水提取 对得到的粗提取物可进行精制处理 常用的方法有 一 溶剂萃取法 1 醇浸液 去脂杂 加p e 水提取去水杂 加多倍量高度醇 二 碱提取酸沉淀法 适合酸性成分 具有Ar OH的黄酮 药材 碱水液 H OH 沉淀 黄酮苷 苷元 水 水杂 M 三 炭粉吸附法 适于苷类的精制 甲醇粗提液 活性炭 黄酮 活性炭 沸水 沸甲醇 7 酚 水 15 酚 醇 四 树脂吸附提取法 适于苷类的精制 二 分离 分离黄酮的依据 1 极性大小不同 吸附层析 2 分配比不同 分配层析 3 酸性不同 pH梯度萃取法 4 MW大小不同 葡聚糖凝胶分子筛或膜技术 5 官能团 络合 沉淀等 一 柱色谱法 1 硅胶柱色谱 适于分离异黄酮 二氢黄酮 醇 及高度甲基化 或乙醚化 的黄酮 醇 类 常用的分离方法有柱层析法 萃取法 铅盐法 HPLC法 薄层层析法等 常用的吸附剂或载体有硅胶 聚酰胺及纤维素粉等 也有用氧化铝 氧化镁及硅藻土等 1 分离对象 酚 醌 硝基化合物 2 聚酰胺柱色谱 2 原理 氢键吸附 3 影响因素 黄酮类分子中羟基的数目与位置 溶剂与黄酮类溶剂与聚酰胺 之间形成氢键缔合能力的大小 4 洗脱规律 先 后顺序 叁糖苷 双糖苷 单糖苷 苷元 苷元相同 OH位置 C O邻位 OH黄酮 C O对位 或间位 OH黄酮 OH多少 酚羟基少 羟基多 黄酮类型 异黄酮 二氢黄酮醇 黄酮 黄酮醇 芳香程度 芳香程度高 共轭双键多吸附力 芳香程度高 共轭双键少 二氢黄酮 查耳酮 溶剂影响 聚酰胺的双重色谱性 以含水移动相 如甲醇一水 作洗脱剂 苷比苷元先洗下来 以有机溶剂作洗脱剂 如氯仿一甲醇 苷元比苷先洗脱下来 3 葡聚糖凝胶柱色谱 分离黄酮类化合物的机理 双重性 分离黄酮苷元 靠吸附作用羟基少 极性小 吸附力弱 先被洗脱 分离黄酮苷时 分子筛性质起主导作用糖数量多 分子量大 分子筛时 先洗脱下来 二 梯度pH萃取法 酸性不同的黄酮苷元的分离 酸性 7 4 OH 7 或4 OH 一般Ar OH 5 OH 5 NaHCO35 Na2CO20 2 NaOH4 NaOH 三 根据分子中某些特定官能团进行分离 H3BO3络合反应 邻二酚羟基 2 Pb Ac 2沉淀反应 邻二酚羟基 3 碱性醋酸铅 不具邻二酚羟基黄酮 注意脱铅 第四节黄酮类化合物的检识与结构测定 测定一般步骤 1 化学反应 2 PC TLC 3 UV光谱 4 1H NMR 5 MS 6 13C NMR 一化学反应 确定化合物的类别 二 色谱法在黄酮类鉴定中的应用 确定黄酮的种类与数量 一 纸色谱 PC 分离黄酮类化合物及其苷的混合物 1 原理 分配色谱 2 溶剂选择 黄酮苷元 酸性醇溶剂花色苷元 酸性水溶剂HCl或HOAc苷类 双向展开 第一向展开剂 采用醇性溶剂 第二向展开剂 采用水或水溶液 如 n BuOH HOAc H2O 4 1 5上层 如 2 6 HOAc等 3 在不同展开剂中 苷 苷元的Rf值不同 醇性溶剂 Rf苷元 单糖苷 双糖苷 水溶剂 Rf三糖苷 双糖苷 苷元 二 硅胶薄层色谱 不用Al2O3 分离与鉴定弱极性黄酮类 三 聚酰胺薄层色谱 分离含游离酚羟基的黄酮及其苷类 三 紫外及可见光谱在黄酮类鉴定中的应用 紫外及可见光谱一般程序 1 测定样品在甲醇中的UV光谱2 测定甲醇 诊断试剂后的UV光谱3 苷类 水解 或甲基化后 水解测苷元或衍生物的UV光谱 一 黄酮类化合物在甲醇溶液中的UV光谱特征 1 两个谱带 与结构的关系 2 各种类型黄酮的UV光谱特点 1 黄酮及黄酮醇类 木犀草素 黄酮类 槲皮素 黄酮醇类 A 黄酮及黄酮醇类UV光谱 甲醇 二 加入诊断试剂后引起的位移及其在结构测定中的意义 诊断试剂 因黄酮中具有酚羟基 羰基 加入某些试剂 使其化学结构变化 吸收峰位改变 这些试剂称为诊断试剂 测定顺序 1 样品 CH3OH 测定黄酮类型 2 加诊断试剂 CH3OH NaOCH3 确定4 OH 3 OH CH3OH NaOAC 确定7 OH t 对碱敏感的结构 CH3OH NaOAC H3BO3 邻二OH AlCl3 HCl与CH3OH C3 OH C5 OH AlCl3 AlCl3 HCl 邻二OH 3 苷类 水解后测定苷元的UV光谱 与苷比较 四 氢核磁共振在黄酮类结构分析中的应用 一 测试溶剂的选择及样品处理 1 氘代氯仿 适合苷元 苷 O CH3 2 氘代二甲基亚砜 DMSO d6 苷 3 四氯化碳 三甲基硅醚化的苷 苷元 Ar OH 吡啶 无水甲醇 苷元中 使苷 苷元 极性小 溶于CCl4 优点 可溶于CCl4中 bp低 无干扰信号 测试后用甲醇水解 回收样品等 二 影响黄酮类化合物氢质子化学位移的因素 例 芹菜中的芹菜素 芹菜素 1 电效应 1 诱导效应 C O A环C5 C7B环2 6 4 A环C6 C8B环3 5 B环 H2 6 H3 5 2 共轭效应 OH的影响 B环 H2 6 H3 5 A环 H8 H6 上述诱导效应与共轭效应结果使得 H2 6 H3 5 H8 H6 B环 苯丙酰系统 诱导效应起主导作用 A环 苯甲酰系统 共轭效应起主导作用 苯甲酰与苯丙酰共轭体系的比较 2 磁效应 C3 H C5 H 受C O的负屏蔽效应影响 C3 H 磁效应与电效应不一致 C5 H 磁效应与电效应一致 H5 H3 三 黄酮类化合物H的 和J值规律 1 A环质子 1 5 7 二羟基取代 H 86 30 6 50 1HdJ 2 5Hz H 66 00 6 20 1HdJ 2 5Hz 2 7 羟基取代 H 57 90 8 20 1HdJ 9 0Hz H 66 70 7 10 1HddJ 2 5HzJ 9 0Hz H 86 70 7 00 1HdJ 2 5Hz B环质子 1 4 O R取代 H 2 H 6 7 70 8 10 2HdJ 8 5Hz H 3 H 5 6 50 7 10 2HdJ 8 5Hz 2 3 4 O R取代 H 5 6 70 7 10 1HdJ 8 5Hz H 2 7 20 7 90 1HdJ 2 5Hz H 6 7 20 7 90 1HddJ 2 5HzJ 8 5Hz C环质子 黄酮类 H 36 30 s 四 糖上的质子 H 1 4 00 6 00 d D glc H1H260oJH1H2 2 3Hz D glc H1H2180oJH1H2 8Hz 5 OCH3上的质子 3 50 4 10 6 COCH3上的质