中药化学-6第六章--黄酮类化合物.ppt

第六章黄酮类化合物,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（pH8.5）,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-OH7或4-OH其他位-OH5-OHNaHCO3+-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：苷元苷苷元双糖苷单糖苷苷元1-OH2-OH3-OH4-OH5-OH黄酮,常用洗脱剂：碱水（0.1mol/LNH3.H2O）盐水（0.5mol/LNaCl）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-OH3-OH4-OH5-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II220280nm）（带1300400nm）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II220280nm由桂皮酰系统电子跃迁产生的吸收峰为带I300400nm。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）270280465560（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5060nm，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/HClAlCl3/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3040nm示B环有邻二酚羟基,带I紫移5065nm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-OHAlCl3/HCl谱图MeOH谱图示可能有3-及/或5-OH带I红移3555nm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1720nm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/HClAlCl3/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）,68ppm，B-H位于较低场5-H最大8.0ppm（羰基去屏蔽）A-H5.77.95-OH12.40(12.99)B-H6.57.9,7-OH10.93,J邻69Hz3-OH9.70J间23Hz4-OH(10.01)J对01Hz（不计）3-OH(9.42)峰形状及J与取代有关-OCH33.54.10(3Hs),6-CH32.042.27(3Hs),8-CH32.142.45(3Hs)A-环B-环-OCOCH3(羟基乙酰化)5，7-二OH4-氧取代糖上1.652.10(3Hs)7-OH取代3，4-氧取代苷元2.302.50(3Hs),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-glu5.80左右（1H.d.）J与构型有关Jaa=69Hz，Jae=23A、B-环取代方式推断苷元-5、7、4-O-glu5.0左右rhaC-CH30.81.20(d/m),黄酮H-36.30（1H，s）黄酮醇C-环无质子异黄酮H-27.67.80（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-24.85.0（1H，d.Jaa=11.0Hz）H-34.14.3（1H，d.Jaa=11.0Hz）查耳酮H-a6.77.40(1H,d.J反=17.0Hz)H-7.07.70(1H,d.J反=17.0Hz)橙酮=CH6.56.70（1H，s）,取代基团,B-H6.57.9ppm,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-H6.77.1(d.8.0Hz)（1）A-H6.37.1ppm（一-OH供电）6-H7.9(dd.2.0;8.0Hz)5-H8.0(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-H5.76.9ppm(二-OH供电)26-H6.57.5(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=OC-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),XZiZoZmZp,-OH+26.0-12.8+1.6-7.1,-OCH3+31.4-14.4+1.0-7.8,确定5，7-二OH取代黄酮图式依5，7-二OH黄酮中的C6和C8信号特征90100ppm范围内C6C8,确定糖与苷