黄酮类化合物、醌类化合物教案.doc
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1、第四章 黄酮类化合物目的要求:1掌握黄酮类化合物的结构类型,了解其生物活性。2掌握黄酮类化合物的理化性质及不同类型的化学鉴别方法。3掌握黄酮类化合物的提取及分离方法和检识方法。4掌握各种光谱在黄酮类化合物结构鉴定中的应用。教学时数:6学时。重点及难点:重点:黄酮类化合物的结构分类及理化性质难点:黄酮类化合物的颜色、溶解性、及酸性第一节概述黄酮类化合物为一类植物色素,分布广,数量大,生理活性多样。名称来源:黄酮大多呈黄色,又带有酮基,所以就叫黄酮。(一)定义泛指两个具有酚羟基的苯环通过中央三碳原子相互连接而成的一系列化合物,母核结构为:生源:三个丙二酰辅酶A和一个桂皮酰辅酶A生合成而产生。(二)
2、结构分类及结构类别间的生物合成关系1.分类依据:中央三碳链的氧化程度、B环连接位置及三碳链是否成环。(1)黄酮类 (2)黄酮醇 (3)二氢黄酮类 (4)二氢黄酮醇类(5)花色素类 (6)黄烷3,4二醇类 (7)双苯吡酮类(8)黄烷-3-醇类(9)异黄酮 (10)二氢异黄酮类 (11)查耳酮类 (12)二氢查耳酮类 (13)橙酮类 (14)高异黄酮类此外,还有双黄酮类:由两分子黄酮或两分子二氢黄酮或一分子黄酮及一分子二氢黄酮以C-C或C-O-C键连接而成。黄酮木脂体类:水飞蓟素生物碱型黄酮。2.各主要类别间的生物合成关系 (三)存在形式天然黄酮类化合物多以苷类形式存在,包括氧苷及碳苷(例如葛根素
3、),糖通常联在A环6,8位。组成黄酮苷的糖主要有:单糖类:D-葡萄糖,L-鼠李糖,D-半乳糖,D-葡萄糖醛酸双糖类:槐糖(glca12glc),芸香糖(rha16glc)(四)黄酮类化合物的生理活性1.对心血管系统的作用(1)扩张冠脉:芦丁、葛根素黄酮片临床用于心绞痛、高血压。(2)Vip样作用:橙皮苷可降低血管脆性及异常通透性,用作高血压辅助治疗剂。(3)抑制血小板聚集作用:抑制ADP、胶原或凝血酶诱导的血小板聚集,从而防止血栓形成。(4)降低血胆甾醇作用:山楂总黄酮 2.抗肝脏毒性作用:水飞蓟素为二氢黄酮醇及苯丙素衍生物缩合而成,对肝细胞膜有稳定作用,能保护肝脏,改善肝功能,适用于急慢性肝
4、炎、肝硬化、中毒性肝损伤。3.抗炎作用:黄酮类化合物可抑制脂氧化酶,从而抑制前列腺素的生物合成,达到抗炎目的。4.雌性激素样作用:大豆素 己烯雌酚5.抗菌及抗病毒作用:黄芩苷:抗菌 山奈酚:抗病毒6.止咳平喘驱痰作用7.抗癌作用8.解痉作用二、黄酮类化合物的性质及呈色反应(一)性质各类黄酮类化合物的颜色、旋光性、溶解性、类别性质 黄酮、黄酮醇及其苷 二氢黄酮、二氢黄酮醇及其苷 异黄酮 查耳酮 花色素 颜色 灰黄黄 无色 微黄 黄橙黄 随PH不同而改变 旋光性 苷元:无苷:有 苷元及苷均有 苷元:无苷:有 苷元:无苷:有 苷元:无苷:有 水溶性 平面型分子,分子间引力大,溶解性差 非平面分子,溶
5、解性较黄酮类好 溶解性一般较差 溶解性较异黄酮好 水溶性 (二)溶解度:溶解度因结构及存在状态不同而存在较大差异。一般游离苷元难溶或不溶于水,易溶于甲醇、乙醇、乙酸乙酯、乙醚等有机溶剂及稀碱溶液中。水溶性大小顺序为:花色苷元非平面型分子平面型分子。平面型分子堆砌紧密,分子作用力大苷元母核引入羟基后,水溶性增大,脂溶性减小;引入甲氧基或异戊烯基后,脂溶性增大,水溶性减小。黄酮苷类易溶于热水、甲醇、乙醇等强极性溶剂,难溶于或不溶于苯、乙醚、氯仿、石油醚等。糖基数目和位置对溶解度有一定影响。(三)酸碱性1.酸性 黄酮类化合物母核上有酚羟基取代时化合物具有酸性,酸性及酚羟基取代的数目和位置有关,此性质
6、可用于鉴别和分离。黄酮类化合物酸性强弱及结构间的关系羟基位置 酸性 溶解性 7,4-二羟基7或4-羟基一般酚羟基5-羟基 强弱 溶于5%NaHCO3溶液溶于5%Na2CO3溶液溶于0.2%NaOH溶液溶于4%NaOH溶液 2.碱性:1位氧原子有未共用电子对,表现微弱碱性,可及浓盐酸、硫酸成佯盐,极不稳定,遇水分解,佯盐黄色,可用于鉴别。(三)显色反应1.还原试验:盐酸-镁粉反应:操作过程:样品的甲醇(乙醇)溶液+镁粉少许振摇+几滴浓盐酸(必要时加热)12分钟后若在泡沫处呈红色,则是阳性。 机理:生成阳碳离子黄酮、黄酮醇、二氢黄酮、二氢黄酮醇:橙红紫红色查耳酮、橙酮、儿茶素:阴性异黄酮:个别阳性
7、,大多阴性花色素,某些查耳酮,橙酮在盐酸作用下即可显色,为排除干扰,需做对照试验。(2)盐酸-锌粉反应:同盐酸-镁粉(3)四氢硼钠反应:二氢黄酮(醇)类阳性,专属性较高。 操作过程:二氢黄酮类甲醇液+等量2%四氢硼钠甲醇液一分钟后加浓盐酸或浓硫酸生成紫色紫红色 若A环或B环上有一个以上羟基或甲氧基取代,则颜色加深。2.金属盐类络合反应结构中具有3-羟基,4-酮基;5-羟基,4-酮基;邻二酚羟基时可及金属离子络合产生颜色反应。(1)锆盐:具有3-羟基和5-羟基的黄酮均可及2%二氯氧锆溶液反应生成黄色络合物,但3-羟基黄酮产生的络合物稳定性大于5-羟基黄酮,加酸后3-羟基黄酮产生的络合物黄色不褪,
8、而5-羟基黄酮产生的络合物黄色褪去,据此可用于区别两类黄酮。(2)镁盐:样品溶液滴于纸上,喷醋酸镁甲醇溶液,加热,紫外检视。 二氢黄酮,二氢黄酮醇:天蓝色荧光 异黄酮,黄酮:黄橙黄褐色(3)铝盐:主要用1%三氯化铝乙醇溶液,络合物显黄色并有荧光。(4)铅盐:中性醋酸铅可沉淀具有邻二酚羟基结构的黄酮,碱式醋酸铅可沉淀具有酚羟基结构的黄酮,据此可用于分离。(5)锶盐:具有邻二酚羟基的黄酮可及氯化锶甲醇溶液反应生成绿棕黑色沉淀,用于鉴别。(6)铁盐:具有酚羟基的黄酮即可显色。3.硼酸显色反应在无机酸或有机酸存在条件下,5-羟基黄酮或2-羟基查耳酮可及硼酸反应生成亮黄色。4.碱性试剂显色反应:NH3,
9、Na2CO3等碱性试剂处理点有样品的滤纸,可用于鉴别(1)二氢黄酮 查耳酮(2)黄酮醇遇碱呈黄色,通入空气变棕色(3)具有邻二酚羟基或3,4-二羟基取代时,在碱液中由黄-深红-绿棕。第三节. 黄酮类化合物的提取及分离一、粗提物的制备苷元可选择乙醚、乙酸乙酯、氯仿等中强极性溶剂,苷类可选择甲醇、乙醇、丙酮等溶剂提取。处理:有时为了防止水解,提取前要用合适的方法破坏酶的活性。(一)提取方法1、溶剂:苷类及极性较大的苷元,用乙醇、甲醇、甲醇和水、丙酮、乙酸乙酯、沸水2、花色苷:1%盐酸溶液3、苷元:氯仿、乙醚、乙酸乙酯、甲氧基多的苷元可用苯4、处理:有时为防止水解,提取前先破坏水解酶的活性(二)溶剂
10、提取法1、乙醇(甲醇)回流浓缩成浸膏乙醚提取游离黄酮苷元乙酸乙酯(正丁醇)提取黄酮苷类。萃取溶剂系统:水乙酸乙酯;正丁醇石油醚2、用水煎煮药材热水提取液放冷析出黄酮3、除杂质:醇提浓缩液,用石油醚萃取脂溶性杂质,如叶绿素、胡萝卜素;水提浓缩液加醇沉淀水溶性杂质,如蛋白质、多糖等(二)对粗提物进行精制1、溶剂萃取法:被分离物质及混入的杂质性质不同,选用不同极性溶剂萃取达到去杂质目的。例如:醇提液用石油醚萃取可除去油脂、蜡、叶绿素;水提液加醇沉淀可去除蛋白、多糖等水溶性杂质。2、碱提取酸沉淀法:由于黄酮类多具有酚羟基,因此具有酸性,可及碱液生成盐后被提取出来,提取液加盐酸酸化,游离出黄酮苷元,或水
11、溶性较小的黄酮苷,沉淀析出例如从槐米中提取芸香苷(芦丁)槐米 20g(压碎) 10 倍量0.4%硼砂溶液,煮沸后加入槐米,并在搅拌下加入石灰乳至PH8,煮沸后2030分钟,滤过,共煎煮两次 浸出液 6070下用盐酸调至PH34,静置,抽滤,水洗至中性, 60以下干燥粗芦丁 水或乙醇重结晶(必要时用活性炭除杂质)芦丁纯品 (1)芦丁分子中含邻二酚羟基易被氧化,碱性条件下更易分解,加硼砂及邻二酚羟基结合,起保护作用;(2)碱性太强,提取过程中易破坏黄酮母核;(3) 酸性太强,黄酮易生成烊盐,溶解度增大,降低产品收率;(4)提取碱液多用石灰水,因为钙离子能使含多羟基的鞣质果胶,粘液质等水溶性杂质生成
12、沉淀,但浸出效果不如氢氧化钠溶液,且有些黄酮也可生成不溶物.3、碳粉吸附法:适于苷类精制甲醇提取液加入活性炭至上清液无黄酮反应,吸附了黄酮苷的碳粉依次用沸甲醇、沸水、7%酚-水、15%酚-醇洗,7%酚-水洗下的基本为黄酮苷类。(三)分离方法依据:极性不同硅胶、氧化铝分离(极性吸附), 酚羟基数目、位置不同聚酰胺分离(氢键吸附),酸性不同PH梯度萃取,分子量不同凝胶层析, 特殊结构化学分离。1、硅胶色谱法(吸附色谱法):适用于苷元的分离(1)用途:主要用于分离异黄酮、二氢黄酮、二氢黄酮醇和高度甲基化,或乙酰化的黄酮及黄酮醇(2)处理:浓盐酸除去影响分离效果的金属离子(3)移动相:分离苷元(氯仿甲
13、醇)分离苷类(氯仿甲醇水)或者(乙酸乙酯丙酮水)2、聚酰胺色谱法:适用于分离醌、酚、黄酮。(1)性质:聚酰胺为高聚物,常用的为锦纶-6(己内酰胺聚合而成)和锦纶-66(己二酸及己二胺聚合而成),不溶于水、甲醇、乙醇、乙醚、氯仿、丙酮等常用溶剂,对碱稳定,可溶于浓盐酸、冰醋酸、甲酸。(2)分离原理:聚酰胺分子中具有酰胺羰基,可及酚羟基形成氢键,主要依据及被分离物质成氢键能力不同进行分离。(3)洗脱剂:水乙醇甲醇丙酮氢氧化钠水溶液(或氨水)甲酰胺二甲基甲酰胺尿素水溶液(洗脱能力依次增强)常用洗脱剂为水乙醇,水可洗下非黄酮体水溶性成分及少数黄酮体苷;10%-30%醇可洗下黄酮苷;50-95%乙醇可洗
14、下黄酮苷元。(4)洗脱规律:叁糖苷双糖苷单糖苷苷元。母核酚羟基数目越多,洗脱越慢;酚羟基数目相同,易成分子内氢键者吸附弱。异黄酮二氢黄酮醇黄酮黄酮醇。芳香核多,共轭程度高,难洗脱。3、葡聚糖凝胶层析常用Sephadex G(适用于水溶性成分分离)和 Sephadex LH-20(可用于亲脂性成分分离)。原理:苷类分子筛;苷元:凝胶非完全惰性,有一定吸附力,这种吸附力来自分子间的氢键。例如: :5,7,4-羟基黄酮,3,5,7,3, 4-黄酮,3,5,7,3,4,5-羟基黄酮洗脱顺序为5,7,4-羟基黄酮3,5,7,3,4-黄酮3,5,7,3,4,5-羟基黄酮4.PH梯度萃取法样品的乙酸乙酯溶液
15、分别用5%碳酸氢钠溶液,5%碳酸钠溶液,0.2%氢氧化钠溶液,4%氢氧化钠溶液萃取,依次得到7,4-二羟基黄酮,7或4-羟基黄酮,一般酚羟基黄酮,5-羟基黄酮。5.特定功能团分离(1)铅盐法:可分离含邻二酚羟基和不含邻二酚羟基的化合物。(2)硼酸络合法:含邻二酚羟基的化合物可及硼酸络合生成可溶于水的产物,据此可用于分离。四. 黄酮类化合物的鉴定及结构测定(一)层析在黄酮类鉴定中的应用1.纸层析苷元:分配层析。流动相:BAW系统。苷:双向纸层析。第一向:醇性溶剂展开,例如BAW系统,化合物极性大,吸附强。 第二向:水类溶剂展开,例如2-6%醋酸水,化合物极性大,吸附弱。Rf及结构的关系:(1)水
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