中药化学第六章黄酮类化合物.ppt

1、第五章 黄酮类化合物 Flavonoids,第一节：概述第二节：结构与分类第三节：理化性质第四节：提取与分离第五节：检识第六节：结构研究第七节；中药实例,（3） 具有C6 C3 C6通式；泛指两个苯环（ A和 B 环） 通过三个碳原子相互连接而成的一系列化合物。,广泛存在于自然界，重要的天然有机化合物，生理活性多种多样,第一节： 概述,（1） 黄色带有酮基化合物 （A B C 环）,（2） 2 苯基苯骈 -吡喃酮 （苯骈 -吡喃酮：色原酮）,存在形式：苷、苷元 分布于菊科、豆科，等 植物体内花、叶、茎,三、分布,二、生物合成途径,是复合型的，既分别经莽草酸途径和乙酸-丙二酸途径。,5、保肝作用

2、： 水飞蓟素 、 （+）儿茶素,四、药理活性,1、活血化瘀作用 ： 芦丁 、 槲皮素 、 葛根素,2、抗菌消炎作用： 黄芩苷 ， 黄芩素,3、雌性激素样作用： 金雀异黄酮 ，大豆素,4、抗病毒作用： 槲皮素 、 山奈酚 、 桑色素,1、黄酮 flavones ：占总数 1/4,2、黄酮醇 flavonol ：占总数 1/3 C环(C3 - OH),第二节、结构与分类 根据黄酮类化合物A环和B环中间的三碳链的氧化程度，三碳链是否构成环状结构，3位是否有羟基取代以及B环（苯基）连接的位置等特点，可将主要的天然黄酮类化合物分为一下几类,3、二氢黄酮 flavanones ：C环(C2 - C3)无双

3、键,4、二氢黄酮醇 flavanonols ：C环无双键 C3-OH,6、橙酮 aurones ： C环是五元环,5、异黄酮 isoflavones ：B环取代在C环 C3 上,7、查耳酮 chalcones ： C环是开裂状态 （编号P200）,8、黄烷、黄烷醇 flavan3ols ： C环上无羰基,1,2,9、花色素 anthooganidins ： C环上无羰基，且C环O原子是阳离子状态,10、山酮 ( 双苯吡酮类) xanthones ：C环与B环骈合,11、双黄酮（醇）biflavonoids ： 二个黄酮（或黄酮醇）聚合在一起 12 、二氢异黄酮 、二氢查尔酮,6、木糖 D-xy

4、lose (D-Xyl),二、黄酮苷类化合物：黄酮类化合物多以苷的形式存在，由于苷元不同，以及糖的种类、数量、连接位置和连接方式的不同，形成数目众多、结构各异的黄酮苷类化合物。 组成黄酮苷的糖类主要有：,（一） 单糖类,1、D-glucose ( D-glc) D-glucaronic acid (D-gluA),2、鼠李糖 L-Rhamnose (L-Rha),3、半乳糖 D-galactose (D-Gal),4、甘露糖 D-mannose (D-Man),5、阿拉伯糖 L-Arabinose (L-Ara),槐糖 sophorose （glc 12 glc） 龙胆二糖 gentiobio

5、se （glc 1 6 glc） 芸香糖 rutinose （rha 1 6 glc） 新橙皮糖 neohesperidose（rha 1 2 glc）,（二） 双糖类,（三） 连接位置：单糖连接在C-7，3及4位； 双糖连接在C-3，7位 碳苷连接在C-6，8位,第三节 ： 理化性质,1、性状（形态）：多为结晶性固体，少数为无定形粉末 （黄酮苷类） 。 二氢黄酮不易结晶。,一、物理性质,（3） 碱性下，黄色加深,（1） 颜色与分子中是否存在交叉共轭体系有关,黄酮（醇） 灰黄- 黄色 异黄酮 无色 二氢黄酮（醇） 白色 橙酮、查耳酮 黄- 橙黄色,2、颜色：,（2） 在黄酮（醇）7 、4引入O

6、H 、OCH3 等助色团，促进 电子移位、重排，化合物的颜色加深,（4） PH不同而颜色改变，PH7显红色，PH=8.5显紫色，PH8.5显蓝色，例如：矢车菊苷。,苷元 ：除双氢黄酮（醇）、黄烷（醇）有旋光性，其余均无旋光性 苷 ：分子中有糖部分 ，左旋,3、荧光：共轭体系大，向长波方向移 。,4、旋光性：,黄酮-黄绿色荧光 黄酮 醇-亮黄色 3甲基化或成苷-暗棕绿色荧光, 查耳酮-棕黄色 异黄酮-紫色,苷元：亲脂性 易溶MeOH 、 EtOH 、 Et2O；难溶于水,1.结构：平面型分子 难溶于水： 黄酮（醇）、查耳酮,非平面型分子 溶解度稍大： 二氢黄酮（醇）,离子型分子 具有盐的通性，水

7、溶性大 ：花青素,5、溶解度：取决于存在状态,苷 ：亲水性 易溶热水、甲醇、乙醇； 难溶CHCl3,2.取代基: 3-OH7-OGlc (水溶性）,P-共轭7 、4OH 酸性强,7 、4 二OH 7 或4OH 一般ph-OH 3或5-OH,二、化学性质,酸碱性：以黄酮为例： 6.1：酸性,5% NaOH,5%NaHCO3,5%Na2CO3,0.5% NaOH,3、与浓H2SO4 , HCl 反应呈特殊颜色,6.2 碱性,1、碱性很弱，只与强酸成盐,2、生成盐极不稳定，加水分解,黄酮（醇）、二氢黄酮（醇）： 显橙红紫红色 查耳酮、橙酮、儿茶素： （） 阴性, 检查：样品 /甲醇 + Mg粉 +3

8、d 浓 HCl,显色,1、还原反应,三、显色反应,1）盐酸镁粉反应,注意,1、当样品是花青素、部分橙酮、查尔酮时：空白 对照实验 2、样品为植物粗提物时：观察升起的泡沫, 选择性还原二氢黄酮 红紫色 其它黄酮类化合物均不显色,可以与之区别 二氢黄酮可与 磷钼酸试剂反应呈现棕褐色,2） 四氢硼钠反应（NaBH4）,操作： 样品乙醇液2等量的四氢硼钠，一分钟后加 入浓盐酸或浓硫酸数滴。,为二氢黄酮的特征反应,2、金属离子络合反应,Al 3+ Pb 2+ Zr 3+ Mg 2+ Sr2+ Fe 3+,黄酮类化合物具有结构单元：均可与重金属生成络合物,（2） 1% PbAc2 1%Pb (OH)Ac

9、黄红色 ,1、1% AlCl3 / MeOH Al(NO3)3 黄色络合物 荧光（max = 415 nm） 黄酮醇或，二黄酮醇显天蓝色荧光,（3） 2%ZrOCl2 / MeOH + 枸橼酸盐 区别 3-OH 与 5-OH黄酮,+ 枸橼酸,+ 2%ZrOCl2 / MeOH,原因： 3-OH黄酮锆盐络合物比5-OH黄酮锆盐络合物稳定,（5） FeCl3试剂 Ph-OH + Fe3+ 呈色,+ Sr 2+ + 2OH -,（5） SrCl2试剂（氨性甲醇中） 绿棕色黑色 ,3、硼酸显色反应 鉴别 5-OH黄酮和 2 OH查尔酮 无机酸或有机酸条件下-亮黄色 草酸-黄色伴有绿色荧光 枸橼酸丙酮-

10、黄色, 无荧光 4、与五氯化锑反应 鉴别查尔酮-红或紫红色 条件: 无水环境,（1） 碱性试剂： NH3气：颜色可逆的 NaHCO3水溶液：颜色不可逆,5、碱性试剂显色反应,（2） 碱性试剂反应可以帮助鉴别分子中某些结构特征,第三节 提取与分离,过程分三个阶段,黄酮成分与其它非黄酮分开,将总黄酮 单体黄酮,1、水煎煮法：,注意： 酶的活性：提取苷类，先破坏酶 破坏酶方法：沸水提取 、 高浓度醇,一、提取方法：,药材,浸膏,系统溶剂萃取, 例如：,芦丁溶解度：,槐米粉,水煎液,粗品芦丁,芦丁,适当浓缩,碱：石灰 CaO 、 Ca(OH)2 酸：硫酸、盐酸,2、碱提取酸沉淀法,（3） 酸化时，浓度

11、不宜过强，否则生成盐，使析出的黄酮又重新溶解，降低产率,注意：,（1） 碱浓度不易过高，强碱加热易破坏母核,（2） 花、果类药材，含杂质果胶、粘液质，宜用石灰乳 （水），可使含COOH的杂质生成钙盐，有利纯化,4、有机溶剂提取法（极性小的苷元）,3、乙醇回流提取法, 分离依据 A：酚OH 酸性；邻二 ph-OH B：依据分子量大小Sephadex LH-20 C：依据分子极性,二、分离方法,（一） 柱色谱法,1、硅胶柱色谱：极性差异 极性大，吸附牢 极性小，吸附差，先洗下来,2、聚酰胺柱色谱：是分离黄酮类较理想的吸附剂 P62, 原理：H 键吸附。吸附能力取决于H 键能力的大小, 特点：吸附容

12、量高,（1） 苷元相同时，连糖愈多，吸附力愈差 吸附能力：苷元 单糖苷 双糖苷 叁糖苷 洗脱顺序：苷元 单糖苷 双糖苷 叁糖苷,（2） 母核羟基数目愈多，吸附力愈强,（3） 与形成H键基团的位置有关，若所处位置易于形成分子 内H键，吸附力减小 3、 4 、7 OH 6、7、 3、 4OH 5、6、7OH,聚酰胺柱色谱分离特点：, 洗脱剂洗脱能力： 水 MeOH Me2CO NaOH MF DMF,（4） 分子中芳香核共轭双键多者，易被吸附 查耳酮 二氢黄酮,（5） 不同类型黄酮化合物，被吸附强弱顺序 黄酮醇 黄酮 二氢黄酮醇 异黄酮,3、葡聚糖凝胶柱层析,（1） 常用型号：Sephadex-G

13、型 Sephadex- LH-20型,（2） 分离原理：,游离酚OH的数目多，吸附力大,分子量大（连糖越多），先被洗脱下来 。,A：碱水溶液NH4OH、盐水溶液Nacl B：醇性溶剂甲醇，甲醇-水 C：其他，含水丙酮、甲醇 / 氯仿,（3）洗脱溶剂：,依次用弱碱 强碱，自有机溶剂中将黄酮苷元由强酸弱酸顺序萃取出来,（二） 梯度PH萃取法,适用范围：分离酸性强弱不同的黄酮苷元,流程图如下：,1、铅盐法：,2、硼酸络合法：, 邻二酚OH与H3BO3络合，生成酸性强的络合物，易溶于水，与不具上述结构的黄酮分开,（三） 根据分子中特殊官能团分离,化学方法 色谱方法,谱学特征解析：UV 1H 谱 13C

14、 谱 MS,辅助手段,方法:,2、测定mp：熔距12 测定混合mp（与标准品）：纯度不够，mp,一、纯度检查：,1、TLC：三种以上展开剂，与标准品共层析 （Rf、斑点颜色、形状相同）,当加入诊断试剂时，通过光谱的改变又可推测基本结构中OH取代情况，提供结构信息,二、紫外光谱,黄酮化合物的 UV 光谱特征，对区分各种类型的黄酮具有意义,优点：,1 、规律性强 2 、测试技术合理 3 、样品用量少,特征： 母核具有两个吸收带,（一） 黄酮化合物在 MeOH 中的基本光谱,母核,取代基的影响,一、 位置 二 、种类 三 、数量,A环取代：影响带的峰形和峰位，对带基本无影响 B环取代: 影响带的峰形

15、和峰位，对带影响很小， 只影响其峰形。,注意：当 5 位有取代基时即影响带又影响带 ，因为 5位取代基可与4位羰基形成亲电系统，而4位羰基 又直接参与两个共轭系统。,一、位置,二 、种类,-OH ：使峰红移； -OCH3 ：或-OH 甲基化，或糖苷化， 则红移减小,三 、数量,有加和性，取代基数目越多，影响越大。 -OH 数目增加，则红移更多,1、黄酮、黄酮醇类：,黄酮： 304350 nm,黄酮醇：352385 nm (C3-OH游离）,同：UV光谱相似，2个主峰，峰形及峰强度相似。 异：Band 峰位不同,黄酮醇：328357 nm (C3-OH被取代）,二氢黄酮、二氢黄酮醇、异黄酮类,同

16、：苯甲酰系统相同，桂皮酰系统被破坏 Band 吸收强， Band 吸收弱，可作为Band 的肩峰或低强度峰出现。 异： Band 的峰位不同,异黄酮： 245270 nm （27025）,二氢黄酮、 二氢黄酮醇： 270295 nm （27025）,查尔酮、橙酮类,同： Band 为主峰，强度高， Band 弱或为肩峰 异： Band 峰位不同,查尔酮：340390 nm,橙酮： 370430 nm,Band = Band 黄酮,Band Band 查耳酮、橙酮,Band Band 二氢黄酮、异黄酮,2、判断 C3OH 的存在状态,有 C3OH Band max 350 nm,C3O糖苷 Ba

17、nd max 350 nm,1、判断结构类型,注意：黄酮及黄酮母核上的羟基甲基化 或苷化时，将引起相应吸收带向 紫移，带紫移更明显。,（二） 加入诊断试剂光谱,诊断试剂：通过加入某些试剂，使化合物中的OH 全 部或部分解离，或形成络合物，使光谱发生 规律性变化，用以判断化合物的结构。因为 这些试剂对化合物结构具有诊断意义，故称 之为诊断试剂。 诊断试剂类型：一般为碱性物质，如NaOMe、 NaOAc、 NaOAc / H3BO3、 AlCl3 / HCl等,1、MeOH + NaOMe ：,Band红移： A环上有OH 7-OH游离，在320-330 nm有吸收，若成苷， 吸收消失。,Band

18、红移： B环上有OH 40-65 nm强度不变或增强时，有4-OH 50-60 nm 强度减弱时，有3-OH无4-OH,峰强度 ：对碱敏感的取代图式， 在碱性下发生降解反应,多用来判断7 -OH 、 4-OH 、 3-OH的存在。,主要用来判断 4-OH 、 3-OH的存在。,2、MeOH + NaOAc 鉴别酸性强的酚OH， 7、 4-OH,3、MeOH + NaOAc / H3BO3 判断有无邻二酚OH,Band红移12-30 nm ： B 环上有邻二 酚OH,Band 红移5-10 nm ： A 环上有邻二酚OH,Band红移（5-20 nm）：示有 7 -OH,Band红移： B环上有

19、邻二酚OH 、C3有-OH Band红移： A环上有邻二酚OH、C5有-OH,4、MeOH + AlCl3 Al 3+ 络合物，引起相应吸收带红移, 生成铝络合物的相对稳定性： 3-OH黄酮 5-OH黄酮 邻二酚OH,5、MeOH + AlCl3 / HCl： 加入 HCl，铝络合物分解，光谱发生紫移,AlCl3 / HCl谱 AlCl3 谱：示结构中有邻二酚羟基,AlCl3 / HCl谱= MeOH谱： 示结构中无 3-OH 或 5-OH,AlCl3 / HCl谱 MeOH谱：示结构中有3-OH 或 5-OH,Band： 红移5060 nm：示有 3-OH 或3-OH 和5-OH 红移355

20、5 nm：示有5-OH ，无3-OH 红移1720 nm：可能含有6-OR（含氧取代）,B环上有邻二酚OH时， AlCl3 / HCl谱比AlCl3 谱紫移 3040 nm B环上有邻三酚OH时， AlCl3 / HCl谱比AlCl3 谱紫移 20 nm,3、 苯环 ： 1600 cm-1 1500 cm-1,三、红外光谱,1、 C=O 1700 cm-1 （强峰）,2、 醇 ： OH 3350 cm-1 酚 ： OH 3300 cm-1, 测定黄酮溶剂：,加入D2O消失,DMSO-d6：溶解范围广，信号分辨力强，可以鉴别黄酮母核上酚OH,CCl4 ：三甲基硅醚衍生物,四、1H-NMR的应用：

21、是分析黄酮结构的重要方法,CDCl3,氘代吡啶,1）A环： 5，7- 二OH,1、黄酮苷元的 1H-NMR 信号,7-OH糖苷化后6位和8位质子均向低场移动,黄酮(醇),5-H： 7.98.2（d, J=9.0 ） 6-H： 6.77.1（dd, J=9.0, 2.5 ） 8-H： 6.77.0（d, J=2.5 ）,7- OH,二氢黄酮（醇）,5-H： 7.77.9（d, J=9.0 ） 6-H： 6.46.5（dd, J=9.0, 2.5 ） 8-H： 6.36.4（d, J=2.5 ）,2）B环：一般比 A 环质子位于低场 4- OH （H-3,5 较为高场）：,3、 4- 二含氧取代,

22、H-5 ： 6.77.1（d, J8.5 ） H-2： 7.27.9（ d, J2.5 ） H-6： 7.27.9（ dd, J8.5, 2.5 ）,注意：黄酮及黄酮醇中，如是3- OH， 4- OCH3取代，则H-2位于高场； 反之亦然。,H-3（黄酮）: 6.3( 1H, s ),H-2（异黄酮）: 7.67.8( 1H, s ); 8.58.7( 1H, s, DMSO-d6 ),3） C 环,H-2: 5.22 ( 1H, dd, Jtrans=11 Jcis =5) H-3: 2.80 ( 1H, dd, J=17.0, 11 ) ( 1H, dd, J=17.0, 5.0 ),二氢

23、黄酮,二氢黄酮醇,化合物 H-2 H-3 二氢黄酮醇 4.80-5.00 d( 11.0) 4.10-4.30 d(11.0) 二氢黄酮醇3-O-糖苷 5.00-5.60 d ( 11.0) 4.30-4.60 d(11.0),注意：3- OH成苷后， C2-H 或C3-H 将移向低场。,H- ： 6.70-7.40 ( 1H, d, J=Ca. 17.0 ) H- ： 7.30-7.70 ( 1H, d, J=Ca. 17.0 ),查耳酮,苄氢: 6.50-6.70( 1H,s ) 6.37-6.94( 1H,s, DMSO-d6 ),橙酮,2、糖上质子：, 葡萄糖：糖上C1H 一般位于较低

24、磁场，具体 值与成苷位置、糖的种类有关, 鼠李糖：CCH3 特征：0.81.2 ppm （m）,单糖苷,在黄酮化合物DGlc 分子中， Glc 上的 H-1和 H-2 为二直立键偶合系统，Jaa=7Hz, H-1表现为一个双重峰 在黄酮化合物LRha分子中， Rha上的 H-1和H-2 为二平伏键偶合系统， Jee=2Hz， H-1也表现为一个双重峰,双糖苷：,末端糖的端基氢位于相对高场， 具体移动程度因位置而异,苯环上其他取代基的氢,取代基 甲基（6/8位） 2.04-2.45 ( 3H,s ) 乙酰氧基 2.30-2.50 ( 3H, s ) 甲氧基 3.50-4.10 ( 3H, s )

25、,异黄酮： 180 （s） 140 （d） 120 （s）,（一）对推断黄酮化合物骨架类型有帮助 骨架中中央3个 C 核信号的位置及它们的裂分情况,五、13C-NMR的应用,C-4 C-2 C-3,黄酮 ： 180 （s） 160 （s） 110 （d）,黄酮醇 ： 180 （s） 150 （s） 136 （s）,二氢黄酮： 190 （s） 80 （d） 45 （t）,二氢黄酮醇： 190 （s） 80 （d） 70 （d）,取代基Zi ZoZm Zp OH26.6-12.81.6-7.1 OCH331.4-14.41.0-7.8,取代基影响,5- OH黄酮：,C4 C2 C3 +4.5 +0

26、.9 -2.0,2. 5，7二羟基取代,C6 较 C8 位于低场（90100ppm）,C6或C8上的H被CH3、OH取代 或成苷， C6或C8信号将移向低场,1、糖苷化后，苷元上直接连接C原子向高场位移 邻对位C原子向低场位移 2、糖苷化后糖上端基C-1信号低场移+4+6ppm,（二） 苷化位移：判定糖在苷元上的结合位置,黄酮苷极性大，热不稳定，EI 测不到分子 离子峰，用 FD-MS,六、MS 的应用,1、EI-MS：,2、FD-MS：,3、黄酮苷元的 MS 裂解方式（两种）, 裂解方式 （ RDA开裂 ）, 裂解方式,例如 ：有一化合物 A1碎片: m/z 152 (152-120=32)

27、 说明A环上有2个含O取代 (2个OH ) B1碎片: m/z 132 (132-102=30) 说明B环上有1个含O取代 (1个OCH 3),MS：产生A1 B1 B2 三种碎片,黄酮化合物谱学特征,一、黄酮类（Flavones）,UV： Band 304320 nm Band 240280 nm,1H-NMR：特征质子 H-3 ， S ， 6.3,MS：苷元的基峰为分子离子峰,二、黄酮醇类（Flavonols）,UV：Band 352385nm Band 240 280 nm,1H-NMR：无 H-3 吸收峰,13C-NMR： C-2 ，d ，75 80 C-3 ，t ，42.5 44.6 C-4 ，s ，195198 （羰基C向低场移10ppm）,三、二氢黄酮类（Flavanones）,UV： Band 270295 nm 强峰,1H-NMR：特征质子 H-2 dd 55.5 ； H-3 ddd 2.8,MS：有A1 B1 碎片,四、异黄酮（isoflavones）,UV： Band 245270 nm 强峰,1H-NMR：特征质子 H-2 S 7.88.1,13C-NMR： C-2 ， d ，149 156 C-3 ， S ，122 125 C-4 ， S ，180182,某化合物淡黄色结晶，分子量284，分子式C16H12O5； Mg-HCl反