沈阳药科大学天然药物化学课件——第五章-黄酮

第五章黄酮类化合物（Flavonoids）天然药物化学基本内容黄酮类化合物的结构特征、分类；主要性质、及酸性与羟基取代位置、数目的关系；呈色反应在鉴别及结构测定工作中的用途和意义；黄酮类化合物的提取分离原理：聚酰胺柱色谱分析法（酚类化合物）梯度PH萃取法（酚酸类化合物）铅盐沉淀法（分子中具有羧酸、邻二酚羟基及特殊络合结构）黄酮类化合物的谱学特征，UV、1H-NMR、13C-NMR及MS规律及在结构测定中的重要意义。基本要求掌握黄酮类化合物结构分类，酸性判别及鉴别方法；熟悉酚酸类化合物提取分离方法的原理和应用；及黄酮类化合物结构鉴定方法和谱学特征。本章内容第一节绪论第二节理化性质与颜色反应第三节提取分离方法第四节结构鉴定第五节结构研究实例一、定义：黄酮类化合物是泛指两个苯环通过三碳相互连接而成的一系列化合物。第一节绪论OO1234567891'3'5'2'4'6'10O1234567891'3'5'2'4'6'10ACBC6-C3-C6二、生物合成途径及分类：桂皮酸－莽草酸途径第一节绪论OHOOH糖莽草酸途径OHCoAOOCOOOH双氢黄酮OOOH黄酮OHOOH双氢查耳酮OOOH奥弄类OOOH异黄酮类OOOH双氢黄酮醇OOHOH黄烷醇OOH花色素OH+OOOH黄酮醇OHOH查耳酮C3-位：有OH黄酮醇(Flavonol)无OH黄酮(Flavone)C2－3饱和：二氢黄酮（醇）(Flavanone)C3与B环相连：异黄酮（Isoflavone）C环开环：查耳酮（Chalcone）第一节绪论C环还原：黄烷类其它类型：花色素类、橙酮类、奥弄类、高异黄酮、山酮类OOABC23例第一节绪论OOHOOHOHOHOHOOHOOHOHOHOOHOHOHHHOHOHOOOH槲皮素柚皮素(+)儿茶素大豆素多以苷的形式存在：O-苷和C-苷苷中常见糖的种类：单糖：D-葡萄糖，D-半乳糖，D-木糖，L-鼠李糖，L-阿拉伯糖，D-葡萄糖醛酸双糖：槐糖，龙胆二糖，芸香糖（Rha1—6Glc），新橙皮糖（Rha1—2Glc）等三糖：龙胆三糖，槐三糖酰化糖：2-乙酰葡萄糖，咖啡酰基葡萄糖第一节绪论三、存在形式本章内容第一节绪论第二节理化性质与颜色反应第三节提取分离方法第四节结构鉴定第五节结构研究实例一、一般性状形态：多为结晶，少数为无定形粉末。颜色：结构存在交叉共轭体系，因此化合物多有颜色。黄酮（醇）及其苷：呈黄色-灰黄色查耳酮：黄-橙色二氢黄酮（醇）：无色异黄酮：微黄色花色素可随着pH值的变化颜色有所不同：红色（pH7），紫色(pH8.5)，蓝色(pH8.5)第二节理化性质与颜色反应•溶解度黄酮(醇),查耳酮：平面型分子二氢黄酮(醇)：非平面型分子花色素：离子苷元：难溶于水，易溶于乙酸乙酯，乙醚等有机溶剂中苷：易溶于水、乙醇、甲醇中，糖链越长水溶性越大。第二节理化性质与颜色反应水中溶解度增加OHHHO二、酸碱性酸性：来源分子中的酚羟基；可溶于碱性水溶液、吡啶、甲酰胺及二甲基甲酰胺。酸性强弱的比较：取决于羟基的数目和位置：7,4′-OH7-或4′-OH一般OH5-OH第二节理化性质与颜色反应OOHOOHOHOHOH（可用于提取、分离及鉴定工作）7534'3'二、酸碱性来源：1-位氧原子的未共用电子对，显微弱的碱性，可与强酸生成（金羊）盐而溶于酸水中。第二节理化性质与颜色反应碱性：H+OOH+OOHOOHOHOHOH三、显色反应（一）还原反应HCl-Mg反应HCl-Zn四氢硼钠（NaBH4)为（+）的反应，颜色多为橙红-紫红第二节理化性质与颜色反应HCl+MgHCl＋ZnNaBH4＋－＋－＋－黄酮(醇)类(苷)异黄酮（少数显色）黄酮醇-3-O-糖苷黄酮醇二氢黄酮类注：二氢黄酮与磷钼酸试剂反应呈棕褐色其它黄酮类化合物二氢黄酮类（苷）黄烷醇类二氢黄酮醇二氢黄酮醇-3-O-糖苷查耳酮橙酮应用：可用于各类化合物的鉴别第二节理化性质与颜色反应三、显色反应（二）络合反应黄酮类化合物分子结构中多具有下列结构：可与金属盐类试剂产生络合反应（1）锆盐（4）镁盐（2）铝盐（5）氯化锶（3）铅盐（6）三氯化铁反应OOOHOOOHOHOH（1）锆盐OOOHOOOHOOOZrClOOOZrClOH2OOH2O2%ZrOCl2黄绿色络合物2%枸橼酸不退色褪色第二节理化性质与颜色反应（2）铝盐（3）铅盐黄红第二节理化性质与颜色反应（4）镁盐二氢黄酮(醇),显天蓝色荧光,有5-OH更明显黄酮(醇)、异黄酮，显黄~橙、黄~褐色第二节理化性质与颜色反应（5）氯化锶(邻二酚羟基)+SrC12绿色棕色º黑色ÚÉ«~~样品氨性溶液（三）硼酸显色反应——鉴别5-OH黄酮和2′－查耳酮在酸存在下，生成亮黄色。（四）碱性试剂NH3蒸气：颜色加深，可逆；Na2CO3反应不可逆。二氢黄酮遇碱开环：生成查耳酮，显橙黄色。黄酮类有邻二酚羟基或3，4′-二羟基：在OH-中易氧化。生成由黄色、深红色至绿棕色沉淀。第二节理化性质与颜色反应三、显色反应HCl-Mg反应HCl-Zn反应NaBH4反应锆-枸橼酸反应SrCl2反应硼酸+草酸反应Molish反应（+）（+）（-）黄色，加枸橼酸,褪色（+）（+）黄色（+）第二节理化性质与颜色反应练习：下面的一个化合物可能发生的反应OOHOOHOOHOHrutinose芦丁（rutin）本章内容第一节绪论第二节理化性质与颜色反应第三节提取分离方法第四节结构鉴定第五节结构研究实例一、提取精制根据化合物的性质，可采取以下提取方法化合物：极性——溶剂萃取酸性——碱提酸沉解离性—离子交换碳粉吸附法第三节提取分离方法1.溶剂萃取法药材甲醇或乙醇提取，回收醇浸膏加水溶解水溶液分别以不同极性溶剂萃取（石油醚，氯仿，乙酸乙酯，正丁醇）石油醚层（小极性）氯仿层（苷元）乙酸乙酯层（大极性苷元及单糖苷）正丁醇层（黄酮苷）水层（多糖等）第三节提取分离方法•原理：酚羟基与碱成盐，溶于水；加酸后析出。•碱：常用Ca(OH)2，或CaO水溶液。•优点：可使含酚羟基化合物成盐溶解，另一方面可使含COOH的果胶、粘液质、蛋白质等杂质形成沉淀而除去。•注意：碱性不宜过强，以免破坏黄酮母核；酸化时，酸性不宜过强，pH3~4即可，以免形成盐而溶解。第三节提取分离方法2.碱提酸沉法第三节提取分离方法2.碱提酸沉法搅拌下加入石灰乳加水300ml槐花米（15g）调节PH8-9直火加热保持微沸30min双层滤纸趁热抽滤滤液残渣在60-70度下，用浓盐酸调PH3-4静置实例操作第三节提取分离方法3.离子交换原理：酚羟基与碱成盐，溶于水；采用阴离子交换树脂交换，加酸后析出，用有机溶剂回流提取。第三节提取分离方法4.炭粉吸附法药材甲醇提取物分次加入活性炭，搅拌，静置，检查上清液有无黄酮反应，过滤滤液吸附后活性炭粉依次用沸水、沸甲醇、7%酚/水、15%酚/醇洗脱沸水沸甲醇7%酚/水15%酚/醇浓缩，加乙醚乙醚层（酚）水层（黄酮苷）二、分离（一）采用各种色谱方法：硅胶色谱：按极性大小分离，主要分离极性小和中等极性的化合物。可用CC，PTLC。聚酰胺色谱：原理：氢键吸附葡聚糖凝胶色谱：原理：分子筛结合吸附第三节提取分离方法聚酰胺：其洗脱顺序先—后(1)苷元相同,三糖苷双糖苷单糖苷苷元(2)母核上羟基增加，洗脱速度减慢(3)羟基数目相同,有缔合羟基无缔合羟基(4)不同类型黄酮的洗脱顺序：异黄酮二氢黄酮（醇）查耳酮黄酮黄酮醇（芳香核、共轭双键多者吸附力强）第三节提取分离方法第三节提取分离方法习题：下列黄酮化合物，（1）用聚酰胺柱色谱，含水甲醇梯度洗脱，（2）用硅胶柱色谱分离，氯仿-甲醇梯度洗脱，分别写出洗脱顺序OOHOOHOHAOOHOOHOHOHBOORha-GlcOOHOODOORha-GlcOOHOHOHEOOGlcOOHOHOHC第三节提取分离方法答案：1.聚酰胺柱色谱洗脱顺序：由先到后D，E，C，B，A2.用硅胶柱色谱洗脱顺序：由先到后A，B，C，D，E常用型号：Sephadex-G，Sephadex-LH20机理：分离游离黄酮－－靠吸附作用。吸附程度取决于游离酚羟基数目，苷元的羟基数越多,越难洗脱。分离黄酮苷－－分子筛起主导作用。在洗脱时，黄酮苷类按分子量由大到小的顺序流出柱体。葡聚糖凝胶第三节提取分离方法应用：分离酸性强弱不同的黄酮苷元酸性比较：7,4’-OH7-或4’-OH一般OH5-OH溶于NaHCO3Na2CO3不同浓度的NaOH样品乙醚乙醚液依次萃取5%NaHCO35%Na2CO30.2%NaOH4%NaOH分别酸化各部分黄酮第三节提取分离方法（二）梯度pH萃取法醋酸铅沉淀法：邻二酚羟基黄酮＋醋酸铅沉淀不具有邻二酚羟基＋碱式醋酸铅沉淀硼酸沉淀法：邻二酚羟基＋硼酸络合物溶于水，与其它黄酮分离。第三节提取分离方法（三）利用分子中的特定基团习题：从某植物中分离出四种化合物，其结构如下：(1)试比较四种化合物的酸性，(2)比较极性大小(3)比较它们的Rf值大小顺序：硅胶TLC聚酰胺TLCAR1=R2=HBR1=H,R2=RhaCR1=Glc,R2=HDR1=Glc,R2=Rha酸性ACBD极性DCBARf：ABCDDBCA第三节提取分离方法OOOHR2OOHOR1本章内容第一节绪论第二节理化性质与颜色反应第三节提取分离方法第四节结构鉴定第五节结构研究实例一、色谱法的应用硅胶TLC聚酰胺TLC双向纸色谱法第四节结构鉴定第四节结构鉴定第一向展开：分配作用，醇性溶剂为展开剂。如：n-BuOH-HAc-H2O上层溶液。Rf：苷元单糖苷双糖苷第二向展开：吸附作用。水性溶剂为展开剂。如：2~6%HAc，3%NaCl等。Rf：(1)苷元在原点附近，糖链越长，Rf越大；(2)苷元：黄酮(醇)，查耳酮二氢黄酮(醇)，二氢查耳酮双向纸色谱法二、紫外光谱法黄酮存在桂皮酰基及苯甲酰基组成的交叉共轭系统，在200~400nm间，有两个主要的紫外吸收带A环苯甲酰系统峰带II，220~280nmB环桂皮酰基系统峰带I，300~400nm共性：B环OH增加，峰带I红移，特别是4‘-OH，红移大；A环OH增加，峰带II红移。第四节结构鉴定OOOO-OO-++（一）1.黄酮、黄酮醇类带I：黄酮类304~350nm黄酮醇（3-OH被取代）328~357黄酮醇（3-OH游离）352~385带II：240~285nm第四节结构鉴定峰带I和II强度相似nmIII黄酮及黄酮醇类化合物的紫外光谱带（λMeOHmax，nm）槲皮素在甲醇中的紫外光谱取代基的影响：带I：母核上的－OH、-OCH3等供电基，可引起相应吸收带红移。氧取代程度越高，带I红移越大。羟基甲基化或苷化，将引起紫移。带II：峰位主要受A-环氧取代程度的影响，氧取代程度越高，带II越向红移。B环的取代基只影响峰形。如：只有4'-OR时，为单峰；3',4'-OR时，为双峰。第四节结构鉴定2.查耳酮、橙酮类nmIII查耳酮带I340~390nm(有裂分)带II220~270nm橙酮370~430nm(3~4个峰)第四节结构鉴定带I强，带II次强峰O2345611'2'4'6'OCHO12346查耳酮---橙酮---异黄酮--二氢黄酮---3.异黄酮、二氢黄酮(醇)类nmIII只有A-环苯甲酰系统，带II为主峰带II：异黄酮245~270nm二氢黄酮（醇）270~295nm带I：肩峰第四节结构鉴定带I弱，带II强峰（二）利用诊断试剂，判断羟基位置1.甲醇钠（NaOMe）黄酮类化合物上所有酚羟基，均可在NaOMe中成盐，引起红移。第四节结构鉴定•黄酮醇类：a.带I位移40~60nm,强度不降。示有4’-OH.b.带I红移50~60nm,强度下降。示有3-OH,但无4’-OH。确定4'-OH二氢黄酮（醇）、异黄酮类:a.带II红移35~40nm。示有5,7-OH。b.带I移至400nm。示无5-OH。第四节结构鉴定c.320~330nm,有峰，7-OH。d.3,4’-OH,3,3’,4’-OH,3’,4’,5’-OH等,随时间延长,峰衰