天然药物化学第六章-黄酮类化合物.ppt

,*,知识要求：,掌握,黄酮类化合物的基本构造、结构类型、理化性质、提取分离的方法,熟悉,黄酮类化合物的性状和鉴定的基本知识,了解,紫外光谱、核磁共振谱在黄酮类化合物结构鉴定中的应用。,能力要求;,熟练,掌握槐米中黄酮类化合物的提取技术,学会,应用化学方法、色谱鉴定黄酮类化合物的操作技术,黄酮类化合物广泛存在于自然界，其数量之多位于,天然酚性化合物,之首。,主要分布在双子叶植物及裸子植物中。,多与糖结合成,苷,，少部分以游离形式存在。,因大部分呈,黄色并具有酮基,，故称为黄酮,第一节 结构类型,黄酮醇类,槲皮素,(quercetin),具有抗炎、止咳祛痰等作用。降低血压、增强毛细血管抵抗力、扩张冠状动脉；,芦丁(rutin),是槲皮素的O芸香糖苷。用于治疗毛细管脆弱引起的出血病，并用作高血压及动脉硬化的辅助治疗剂。,芦丁,槲皮素,豆科植物 槐中药槐米中含有芦丁和槲皮素。,二氢黄酮类,4二氢黄酮醇类,水飞蓟素是二氢黄酮醇与苯丙素衍生物缩合成的黄酮木脂素类成分。具有保肝作用，用于治疗急、慢性肝炎及肝硬化，代谢中毒性肝损伤。,5查尔酮类,查尔酮为,苯甲醛缩苯乙酮类化合物,，其邻羟基衍生物可视为,二氢黄酮,的异构体，二者可相互转化。,二氢黄酮的吡喃酮环芳香性低，在碱的作用下易开环生成6-羟基查耳酮，由无色转为深黄色，后者经酸化又能转化为原来的二氢黄酮。,红花在开花初期，花冠呈淡黄色；开花中期，花冠呈深黄色；开花后期或采收干燥过程中由于酶的作用，氧化成红色。,第一个发现的查耳酮类植物成分,6异黄酮类(isoflavones),主要存在于豆科、鸢尾科等植物中。,如葛根主要含有下列几种异黄酮类成分。,葛根总黄酮具有扩冠、增加冠脉流量及降低心肌耗氧量等作用。大豆素具有类似罂粟碱的解痉作用。,大豆苷、葛根素及大豆素均能缓解高血压患者的头痛等症状。,7,二氢异黄酮类/紫檀素类,8双黄酮类,由二分子黄酮衍生物聚合生成的二聚物，多分布于裸子植物中。银杏中含有多种双黄酮，如银杏素。,银杏叶片（舒血宁片）,作用与用途,活血化瘀，通脉舒络,。用于动脉硬化及高血压病所致的冠状动脉供血不全、心绞痛，心肌梗塞、脑血管痉挛等以及动脉血管供血不良所引起的疾患.,银杏叶片提取物被法国、德国列为降血压特效药,、天然药品；被日本列为抗衰老、治老年痴呆症特效药品。,9,花色素类,使花、叶、果、茎等呈现蓝、紫、红等颜色的色素。以苷的形式存在于细胞液中，经水解可生成苷元花色素及糖。,10,黄烷-3-醇(flavan-3-ols)及黄烷-3，4-二醇(flavan-3,4-diols)类,11,双苯吡酮类,水龙骨科植物石韦中的异芒果素具有止咳祛痰的功效。,12,橙酮类,硫磺菊素,(sulphuretin),黄酮类化合物的生物活性,1.对,心血管系统,的作用,Vp样作用：芦丁、橙皮苷等有Vp样,作用，能降低血管脆性及异常通透性，可用作防治高血压及动脉硬化的辅助治疗剂。,扩冠作用：芦丁、槲皮素、葛根素、,人工合成的力可定,。,降血脂及胆固醇：木犀草素,治疗冠心病或活血化淤类中药含有黄酮类,芦丁片,芦丁是从中国所独有的国槐的花蕾中提取的植物药，也称,维生素,P,，具有降低毛细血管的异常通透性和脆性的作用，是心脑血管保护药，国内用于心脑血管药品制剂的主要成分，国外还大量用于食品添加剂和化妆品。,2.抗肝脏毒作用,从水飞蓟种子中得到的水飞蓟素具有保肝作用，用于治疗急、慢性肝炎、肝硬化及多种中毒性肝损伤。,（+）-儿茶素(catergen)也可抗肝脏毒作用，治疗脂肪肝及因半乳糖胺或四氯化碳等引起的中毒性肝损伤。,水,飞,蓟,3.抗炎 芦丁及其衍生物羟乙基芦丁、二氢槲皮素等具抗炎作用。,4.抗菌及抗病毒作用,如木樨草素、黄芩苷、黄芩素,5.解痉作用,异甘草素、大豆素：解除平滑肌痉挛；,大豆苷、葛根素及葛根总黄酮可缓解高血压患者的头痛等症状；,杜鹃素、川陈皮素、槲皮素、山奈酚、芫花素、羟基芫花素：止咳祛痰。,6.雌性激素样作用,大豆素(daidzein),等异黄酮具有雌性激素样作用，可能与它们的结构与己烯雌酚结构类似。,7.,清除人体自由基作用,黄酮类化合物多具有,酚羟基,，易氧化成醌类而提供氢离子，故有显著的抗氧化特点。,另外还有降血脂、血糖，抗动脉粥样硬化及抗癌抗突变等作用。,第二节 理化性质及颜色反应,一、性状,1.多为,结晶性固体,，少为（如黄酮苷类）无定形粉末。,2.,旋光性：游离苷元中，除,二氢黄酮、二氢黄酮醇、黄烷、黄烷醇,有旋光外，其余无旋光性。,苷类由于结构中引入糖的分子，均有旋光性，且多为,左旋,。,3.颜色：,与 分子中是否存在,交叉共轭体系,助色团的数目,取代基的位置有关。,色原酮部分原本无色，但在2位引入苯环后，即形成交叉共轭体系，且通过电子的转移，重排，使共轭链延长，而表现出颜色。,黄酮、黄酮醇及苷类,灰黄,-黄色,查耳酮,黄-橙黄色,二氢黄酮、二氢黄酮醇,无色,异黄酮,微黄色,其中，,黄酮、黄酮醇及苷类、查耳酮,等因分子中存在交叉共轭体系，在,7,4,位引入,-OH,-OCH,3,等供电子基团则促进电子移位、重排，使化合物颜色加深。,花色苷及其苷元,的颜色随pH的不同而改变：呈现,红（pH8.5）,二、溶解度,1.游离,苷元,难溶或不溶于水，易溶于MeOH,EtOH,EtOAc,Et,2,O,黄酮、黄酮醇及查耳酮是,平面型分子,，分子堆砌紧密，分子间引力较大，,更难溶于水,。,R=H，二氢黄酮,R=OH，二氢黄酮醇,二氢黄酮、二氢黄酮醇,是非平面型分子，分子排列不紧密，分子间引力降低，有利于水分子进入，对水的溶解度较大。,花色苷元（花青素）类,虽系平面型分子，但因以,离子形式,存在，具有盐的通性，故亲水性较强，水溶度较大。,黄酮苷元引入,羟基越多,，水溶性越强，羟基甲基化后，则增加在有机溶剂中的溶解度。,如一般黄酮类化合物(多羟基化合物)不溶于石油醚中，可与脂溶性杂质分开，但,川陈皮素,（5,6,7,8,3,4-,六甲氧基,黄酮）却可溶于石油醚。,2.黄酮类化合物的羟基苷化后，水溶性相应增大，而在有机溶剂中的溶解度相应减小。黄酮苷一般易溶于H,2,O,MeOH,EtOH等，难溶或不溶于苯，氯仿等。,同一苷元，,3-O-葡萄糖苷的水溶度7-O-葡萄糖苷,（立体障碍使分子的平面性降低）,三、酸碱性,1.酸性,黄酮类化合物多具有酚羟基而呈酸性，可溶于碱性水液，吡啶，甲酰胺及二甲基甲酰胺。,酸性强弱顺序：,7,4-二羟基 7,或4羟基 一般酚羟基5-羟基,此性质可用于提取、分离及鉴定工作。,2.碱性,-吡喃酮上的1-位氧原子上有未共用电子对，表现微弱的碱性，可与强无机酸如浓硫酸，盐酸生成yang盐，但极不稳定，加水即可分解。,黄酮类化合物溶于浓硫酸中生成的yang,盐常表现特殊的颜色，可用于鉴别。,四、显色反应,(一)还原反应,1.盐酸-镁粉（盐酸-锌粉）反应,黄酮、黄酮醇及二氢黄酮、二氢黄酮醇类,在盐酸-镁粉作用下，易被氢化还原，迅速生成红-紫红（个别有绿-兰色）:将样品溶于甲醇或乙醇，加少量镁粉振摇，滴加几滴浓盐酸，1-2分钟内（必要时微热）即可出现颜色。多显橙红-紫红色，少数兰-紫色，,B环有-OH或OCH,3,取代时,，颜色随之加深，,查耳酮、橙酮、儿茶素类则不反应,。,花色素及部分查耳酮、橙酮等在浓盐酸酸性条件下也会发生色变，故须,先做一空白对照,。,2.四氢硼钠反应,与,二氢黄酮（醇）类化合物,产生红,-紫色。,取样品10mg溶于甲醇，加NaBH,4,10mg，再滴加1%浓盐酸或浓硫酸，呈红-,紫色。,其他黄酮类化合物均不显色。,（二）金属盐类试剂的络合反应,黄酮类化合物分子结构中多有,3-OH,4=O;5-OH,4=O;邻二酚羟基,，常可与铝盐、铅盐、锆盐、镁盐等试剂生成有色络合物。,结果：颜色，沉淀,用途：鉴定，结构测定，提取分离,1.铝盐,1%AlCl,3,或Al(NO,3,),3,：,生成络合物为,黄色,(,max=415nm)，并有荧光。,2.锆盐:2%二氯氧化锆甲醇液,3-OH，4-酮基络合物稳定性,5OH，4-酮基络合物,原因：,3.镁盐,醋酸镁甲醇液,作显色剂，可在纸上进行。,二氢黄酮（醇）类显天蓝色荧光，若具有C,5,-OH，色泽更明显。而黄酮、黄酮醇及异黄酮类则显黄-橙黄-褐色。,4.氯化锶(SrCl,2,),使具有,邻二酚羟基,的黄酮显绿-棕色-黑色沉淀。,5.氯化铁(FeCl,3,),检查,酚羟基,。,多数黄酮类化合物具有酚羟基，可产生正反应，生成绿、蓝、黑、紫等颜色。,6.,铅盐,1%PbAc2或碱式醋酸铅水液。生成黄-红色沉淀。色泽因羟基数目及位置不同而异。,醋酸铅可沉淀具有,邻二酚羟基或兼有3-OH,4=O或5-OH,4=O,者。,碱式醋酸铅沉淀能力要大得多，可沉淀一般酚类化合物。,据此不仅可用于鉴定，也可用于提取及分离工作.,（三）硼酸显色反应,1 具有下列结构（,5-羟基黄酮，2-羟基查耳酮,）,2,有无机酸或有机酸存在,在草酸存在下，显黄色并带绿色荧光。,在枸橼酸丙酮存在条件下，只显黄色而无荧光,。,（四）碱性试剂显色反应,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色变情况。,1.,二氢黄酮类,易在碱液中开环，转变成相应异构体查耳酮类化合物，显橙-,红色。,2.,黄酮醇类,在碱液中先呈黄色，通入空气后变为棕色，据此可与黄酮类区别。,3.,黄酮类,化合物当分子中有,邻二酚羟基取代或3,4-二羟基取代,时，在碱液中不稳定，很快氧化，由,黄色,深红色,绿棕色沉淀,。,第三节 提取分离一、提取,黄酮类化合物在花、叶、果等组织中，多以苷的形式存在；在木部坚硬组织中，多以游离苷元形式存在；,根据化合物极性不同，溶解性不同，采用不同溶剂提取。,1.苷元 多用CHCl,3,、Et,2,O、EtOAc等极性较小溶剂提取；对于多OCH,3,的成分，用苯、石油醚提取；对于极性大的成分，如查耳酮、橙酮、双黄酮、羟基黄酮等，用EtOAc、EtOH、Me,2,CO、MeOH:H,2,O(1:1),等溶剂提取。,2.苷类 水或热水提取，（多糖苷在热水中溶解度较大，在冷水中溶解度较小）；,也可用EtOH、MeOH、EtOAc提取。,3.含羟基的苷或苷元，可用,碱水,提取。,4.,提取花青素类可加入少量酸.,常见的提取方法（一）,碱溶酸沉法,适用于,含酚羟基的化合物,，如槐米中芦丁的提取。,常用碱液：,饱和石灰水溶液、5%Na,2,CO,3,溶液及稀氢氧化钠溶液等,注意事项：,石灰乳的加入可除去果胶、粘液等水溶性酸性杂质,邻二酚羟基的保护：碱性条件下，邻二酚羟基易被氧化，加硼砂保护,酸碱度不宜过大,强碱：加热时易破坏黄酮母核,强酸：生成yang盐而溶解,二、溶剂提取法,1,醇提取法,乙醇和甲醇是最常用的提取溶剂。,60%左右的稀醇提取黄铜苷类,90-95%,提取黄酮苷元,石油醚,可除去,醇提取液中的杂质如,叶绿素、胡萝卜素等脂溶性色素,2.水提取法,用,热水,提取黄铜苷类,其中蛋白质、多糖等大分子水溶性物质可以用多倍量的,浓醇,沉淀除去,3.系统溶剂提取法,实验室常用极性由小到大的溶剂依次将黄酮类化合物按相应的极性顺序提取出来,二、分离,（一）pH梯度萃取法,酸性不同的黄酮苷元的分离,酸性：,7,4-OH,7-,或,4-OH,一般Ar-,OH,5-OH,5%NaHCO,3,5%Na,2,CO,2,0.2%NaOH 4%NaOH,溶解,的碱水,（二）柱色谱法,1、聚酰胺层析：,其原理是,酰胺羰基,与,黄酮酚羟基,形成氢键缔合而吸附，吸附能力与,酚羟基多少、位置及氢键缔合力大小,有关。,各种溶剂在聚酰胺柱上洗脱能力由弱至强依次为：,水，甲醇，丙酮，氢氧化钠水溶液，甲酰胺，二甲基甲酰胺，脲素水溶液。,聚酰胺是分离黄酮,的理想吸附剂,黄酮类化合物从聚酰胺柱洗脱时有下列规律：,苷元相同，洗脱先后顺序一般为：,三糖苷,双糖苷,单糖苷,苷元,母核上增加羟基，洗脱速度相应减慢,羟基位置的影响：具有羰基邻位羟基黄酮比具有对位（或间位）羟基黄酮先洗脱下来,不同类型的黄酮类化合物，先后流出顺序一般是：,异黄酮,二氢黄酮醇,黄酮,黄酮醇,分子中芳香核、共轭双键多者吸附力强，故查耳酮往往较相应的二氢黄酮难于洗脱。,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,、硅胶层析,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,对酚羟基多的黄酮类，如多羟基黄酮及 其苷类，硅胶减活性使用,对酚羟基少的黄酮类，如甲基化、乙酰化黄酮及二氢黄酮、异黄酮，则无须减活性。,3炭粉吸附法,适用于苷类的精制工作。,植物的甲醇提取液加活性炭至吸附完全，过滤得吸附苷的活性炭粉末。,依次用沸甲醇、沸水、7%酚/水、15%酚/醇洗脱，分步收集、检查、合并。,大部分苷类可用7%酚/水洗下，经减压浓缩至小体积，乙醚除酚，余下水层经减压浓缩得较纯黄酮苷。,4.,利用分子大小不同，用葡聚糖凝胶分子筛分离,分离游离黄酮主要是吸附作用，极性小,大洗脱。,分离黄酮苷类，主要是分子筛作用，分子大,小洗脱。,总的洗脱顺序：,糖多的苷,糖少的苷,游离苷元（极性小,大）,常用洗脱剂：碱性水溶液，含盐水溶液,醇及含水醇,含水丙酮，甲醇氯仿,第四节 鉴定,目前主要采用的方法有：,与标准品或与文献对照PPC或TLC得到的Rf值,分析对比样品在甲醇溶液中及加入酸、碱或金属盐类试剂后得到的UV光谱,1.硅胶薄层色谱(TLC),用于,弱极性黄酮,较好。,展开剂：,常用甲苯：甲酸甲酯：甲酸（,5：4：1）；,苯：甲醇（95：5）或苯：甲醇：冰醋酸（35：5：5）等。,.聚酰胺薄层色谱,适用范围广，可分离含游离酚羟基的黄酮或其苷类。,常用展开系统：乙醇:水（3:2）；丙酮:水（1:1）等。,显色剂：紫外光；2%三氯化铝甲醇液；1%FeCl,3,/1%K,3,Fe(CN),6,(1:1)混合液。,二、纸色谱,适合分离鉴定包括苷和苷元的各种黄酮类化合物,苷类成分可采用,双向纸色谱法,，第一相展开采用,醇性溶剂,，如BAW系统（正丁醇：醋酸：水4：1：5上层）；第二相展开用,水性溶剂,，如氯仿：醋酸：水（3：6：1）,苷元则多采用醇性溶剂。,花色苷及其苷元，可用含盐酸或醋酸的溶剂。,R,f,值与结构之间的关系：,1、醇性展开剂,（1）苷元单糖苷双糖苷,（2）分子中 羟基数目增多，极性增强，R,f,值相应减小，羟基甲基化后，极性降低，R,f,值增大,2、水性展开剂,（1）双糖苷单糖苷苷元。苷元几乎留于原点，苷类R,f,值可在0.5以上，且糖链越长，则R,f,值越大,（2）平面型黄酮苷元几乎原点不同，非平面型黄酮苷元因亲水性较强，R,f,值较大,显色：,（1）日光下观察,（2）紫外灯下观察荧光,（3）显色剂显色,常用显色剂：1%三氯化铝甲醇溶液，氨熏、10%碳酸钠水溶液等,一、紫外-可见光谱,可用于确定,黄酮母核类型,及确定某些位置,是否含有羟基。,一般程序：,测定样品在甲醇中的,UV谱以了解母核类型；,在甲醇溶液中分别加入各种诊断试剂后测UV谱和可见光谱以了解3,5,7,3,4有无羟基及邻二酚羟基；,苷类可水解后（或先甲基化再水解），再用上法测苷元的UV谱以了解糖的连接位置。,第五节 结构测定,（一）黄酮类化合物在甲醇溶液中的紫外光谱,多数黄酮类化合物由两个主要吸收带组成：,带I在,300-400nm,区间，由,B环桂皮酰基系统,的电子跃迁所引起；,带II在,220-280nm,区间，由,A环苯甲酰系统,的电子跃迁所引起。,根据带I、带II的峰位及形状（或强度），推测黄酮类化合物结构类型。,带II(240-285nm)（苯甲酰系统）,带I(300-400nm),桂皮酰系统,类 型,说 明,240-280,304-350,黄酮类,-OH越多，带I带II越红移,带II峰位主要受A环氧取代程度的影响，,B环3,4有-OH基，带II为双峰（主峰伴肩峰）,328-357,黄酮醇类,(3-OR,),352-385,黄酮醇类,(3-OH),245-270,270-295,300-400,异黄酮类,二氢黄酮（醇）,B环上有-OH,OCH,3,对带I影响不大,220-270,340-390,或340-390(Ia),300-320(Ib),查耳酮类,查耳酮2-OH使带I向红移影响大,370-430(3-4个小峰),橙酮类,不同类型黄酮类化合物的紫外光谱,2加入诊断试剂后引起的位移及结构测定,加入试剂,带II,带I,说明,样品+MeOH,220-285,300-400,两峰强度基本相同，具体位置与母核上电负性取代基(-OH,-OCH,3,)有关，-OH,-OCH,3,越多，越长移,+NaOMe,或+NaOH,A环有-OH，红移小，无意义,红移,40-60nm,（,不变或增强）,红移,50-60nm,（,下降）,有,4-OH,，无3-OH,有3-OH，无4-OH,有3,4-OH或3,3,4-OH（衰减更快）,7-OH,带I，II随加NaOMe时间延长，逐渐衰减,320-330nm有小峰,+NaOAc,(未熔融),5-20,在长波一侧有明显肩峰,7-OH,示有4-OH，但无3-及/或7-OH,解 释,加入试剂,带II,带I,说明,+NaOAc/,H,3,BO,3,5-10,12-30,有6,7-OH或7,8-OH(5,6-OH无),B环有邻二酚羟基,AlCl,3,/,HCl,60,50-60,35-55,17-20,0,有3-OH,有3,5-二OH,有5-OH，无3-OH,有6-OR和,5-OH,无3-OH,5-OH或6-OR存在,AlCl,3,光谱-,AlCl,3,/,HCl光谱,紫移,30-40,50-65,0,B环有邻二酚羟基,A,B环皆有邻二酚羟基,A,B环皆无邻二酚羟基,解 释,说明：,1）+NaOMe,OH,OMe，红移,另有3,4-OH或3,3,4-OH时，在NaOMe作用下易氧化破坏，故峰有衰减。,2）NaOAc为弱碱，仅使酸性较强的7-OH解离。,back,3,）,形成络合物的能力：,黄酮醇3-OH 黄酮5-OH（二氢黄酮5-OH）邻二酚羟基 二氢黄酮醇5-OH,邻二酚羟基和二氢黄酮醇5-OH在,酸性条件下不与AlCl,3,络合,；,但不在酸性条件下，五者皆与Al,3+,络合；,形成,络合物越稳定，红移越多。,4）二者相减可检测邻二酚羟基。,返回,