天然产物化学5黄酮类化合物.ppt

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1、（Flavonoids）本章内容第一节概述第二节理化性质第三节提取与分离第四节结构测定一、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

2、）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。大豆素R=H 大豆苷R=glc 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-乙酸葡萄糖等。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

3、、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（pH8

4、.5）蓝（pH8.5）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

5、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无色红色二氢黄酮类/EtOH2NaBH4/MeOH浓HCl 红紫色（二）金属盐类试剂的络合反应C3-OH，

6、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 1AlCl3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。3ZrOCl2（锆盐）5-OH黄酮类3-OH2%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5OH，4-酮基络合物原因：4镁盐 鉴别两类二氢黄酮 二氢黄酮 Mg(Ac)22二氢黄酮醇天蓝色荧光喷洒黄酮、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

7、乃至黑色（三）硼酸显色反应具5OH 的黄酮 2OH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（

8、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

9、、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

10、甲醇）苷元比苷先洗脱下来。极性移动相（含水 溶剂系统）洗脱时有机溶剂（如氯仿一甲醇）洗脱时聚酰胺非极性固定相极性固定相色谱行为类似反相分配色谱正相分配色谱苷极性苷元 苷元极性苷苷先洗脱 苷元易洗脱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-OH7-或 4-OH一般Ar-OH5-OH5%NaHCO3 3 5%Na2 2CO2 20.2%NaOH4%NaOH溶解的碱水（三）根据分子中某些特定官能团进行分离

11、1.H3 3BO3 3络合反应（邻二酚羟基）2.Pb(Ac)2 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（PPC）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

12、: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 苯甲酰基 峰带（220280nm）桂皮酰基 峰带（300400nm）2各种类型黄酮的UV光谱特点（1）

13、黄酮及黄酮醇类 黄酮 黄酮 3-OR黄酮醇 带(nm)带(nm)220-280304-350328-357352-385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-OHCH3OH+NaOAC确定7-OHt,对碱敏感的结构 CH3OH+NaOAC+H3BO3邻二OHAlCl3/HCl与CH3OHC3-OH、C5-OHAlC

14、l3-AlCl3/HCl邻二OH3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OCH32.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,C7 B环 2,6,4+A环C6,C8 B环 3,5-B环 H2,6 H3,5（2）共轭效应-OH的影响B环 H2

15、,6 H3,5A环 H8 H6上述诱导效应与共轭效应结果使得：H2,6 H3,5H8 H6B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B环H A环H2.磁效应 C3H,C5H:受C=O的负屏蔽效应影响C3H：磁效应与电效应不一致C5H：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1A环质子（1）5，7-二羟基取代H-8 6.306.50（1H d J=2.5Hz）H-6 6.006.20（1H d J=2.5Hz）（2）7-羟基取代H-5 7.908.20（1H d J=9.0Hz）H-6 6.707.10（1H dd

16、 J=2.5Hz J=9.0Hz）H-8 6.707.00（1H d J=2.5Hz）B环质子（1）4-O-R取代H-2，H-6 7.708.10（2H d J=8.5Hz）H-3，H-5 6.507.10（2H d J=8.5Hz）（2）3，4-O-R取代H-5 6.707.10（1H d J=8.5Hz）H-2 7.207.90（1H d J=2.5Hz）H-6 7.207.90（1H dd J=2.5Hz J=8.5Hz）C环质子黄酮类 H-3 6.30（s）（四）糖上的质子H-1 4.006.00（d）-D-glc H1H2 60o J H1H2=23Hz-D-glc H1H2 180

17、o J H1H2=8Hz5-OCH3上的质子 3.504.10 6-COCH3上的质子脂肪族 l.652.10芳香族 2.302.50 H-2”H-6”4.006.00（m）四、质谱在黄酮类结构分析中的应用多数苷元：峰较强，为基峰，无须作成衍生物EI-MS中多数苷：极性强，难气化，多作成甲基化或三甲基硅醚化衍生物，而获得 或不作成衍生物，也可用FD-MS，FAB-MS等质谱技术，获得非常强的黄酮类化合物苷元的EI-MS2个裂解途径：途径-+222120 102途径-222+105偶数质量，偶数电子781.黄酮类基本裂解途径分子离子峰很强M+MM2828+途径-（RDA裂解）中A、B+较强黄酮类基本裂解途径