第五章黄酮类化合物

1、第五章第五章 黄酮类化合物黄酮类化合物FlavonoidsOHOOOHOHOHOHHOOOHOH本章内容本章内容 结构研究实例结构研究实例检识与结构鉴定检识与结构鉴定 提取与分离提取与分离理化性质与显色反应理化性质与显色反应概述概述学习要求学习要求1.掌握黄酮类化合物的主要结构类型，了解结构之间的生物合成关系；2.掌握黄酮类化合物的理化性质和显色反应；3.掌握黄酮类化合物的提取分离方法；4.掌握波谱法在黄酮类化合物结构鉴定中的应用，熟悉其色谱鉴定方法。第一节第一节 概述概述概述概述定义：定义： 黄酮类化合物泛指两个苯环通过中黄酮类化合物泛指两个苯环通过中央三碳链连结而成的一系列化合物。央三碳链

2、连结而成的一系列化合物。OABC12345678123456C6-C3-C6OO2-2-苯基色原酮概述概述 黄酮类化合物为一类植物色素，分布广，数量大，生物活性温和而且多样。 天然黄酮类化合物常以苷类形式（包括氧苷与碳苷）存在，糖通常连在A环6，8位。重要的黄酮类化合物重要的黄酮类化合物槲皮素Quercetin重要的黄酮类化合物重要的黄酮类化合物橙皮苷橙皮苷HesperidinOOOHOHOCH3RhaglcO重要的黄酮类化合物重要的黄酮类化合物儿茶素catechins表儿茶素Epicatechin重要的黄酮类化合物重要的黄酮类化合物OOOHOH大豆素Daidzein银杏黄酮重要的黄酮类化合物

3、重要的黄酮类化合物生源生源： 由三个丙二酸单酰辅酶由三个丙二酸单酰辅酶A A和一个桂皮酰和一个桂皮酰辅酶辅酶A A生物合成而成生物合成而成. .一、黄酮类化合物生物合成的基本途径一、黄酮类化合物生物合成的基本途径OABC桂皮酰辅酶A丙二酰辅酶ACOCoACH2COCoACOOH3 X二、结构分类及结构类别间的生物合成关系二、结构分类及结构类别间的生物合成关系（一）结构分类分类的依据： 1、三碳链的氧化程度；2、B环的连接位置；3、三碳链是否成环。OABC结构分类结构分类黄酮类黄酮类Flavone黄酮醇类黄酮醇类二氢黄酮二氢黄酮类类二氢黄酮二氢黄酮醇类醇类异黄酮类异黄酮类二氢异黄酮二氢异黄酮类类

4、查耳酮查耳酮二氢查耳酮二氢查耳酮OOOHOOHOOOOOOHOOOOOHOO结构分类结构分类鱼藤酮类鱼藤酮类黄烷黄烷-3-3-醇醇类类 紫檀素类紫檀素类黄烷黄烷-3 -3，4- 4-二醇类二醇类 花色素花色素橙酮橙酮OOOOOOOHOHOOHOOCHO+OH第二节 黄酮类化合物的理化性质与显色反应一、性状及旋光性一、性状及旋光性1、苷元多呈晶形，苷类为无定形粉末；2、颜色：多为黄色，与结构中的交叉共轭体系和助色团有关。OOOH.例如：黄酮、黄酮醇多为灰黄灰黄黄色黄色，而二氢黄酮、黄酮醇多为无色。注意：花色素的颜色随pH不同而不同红（pH8.5)一、性状及旋光性一、性状及旋光性旋光性旋光性有旋光

5、性取决于有无不对称碳原子所有黄酮苷（糖）二氢黄酮二氢黄酮醇二氢异黄酮黄烷醇类游离黄酮黄酮醇异黄酮查耳酮（二氢）橙酮花色素类等无 黄酮类化合物的溶解度因结构及存在的黄酮类化合物的溶解度因结构及存在的不同而有很大差异。不同而有很大差异。1）苷元：难溶于水，易溶于有机溶剂（甲醇、乙醇、醋酸乙酯、丙酮）及稀碱水中；1、黄酮（醇）、查耳酮等平面性强的分子，使分子与分子间排列紧密，分子间引力较大，更难溶于水；二、溶解性二、溶解性2 2、二氢黄酮及二氢黄酮醇等，无交叉共轭体系，二氢黄酮及二氢黄酮醇等，无交叉共轭体系，由由于吡喃酮环已被氢化成为类似于半椅式结构，破坏于吡喃酮环已被氢化成为类似于半椅式结构，破坏

6、了分子的平面性，为非平面型分子。分子与分子间了分子的平面性，为非平面型分子。分子与分子间排列不紧密，分子间引力下降，溶解度稍大排列不紧密，分子间引力下降，溶解度稍大3 3、异黄酮类异黄酮类B B环由于受吡喃酮环羰基的立体障碍，分环由于受吡喃酮环羰基的立体障碍，分子的平面性降低，故亲水性比平面型分子增加子的平面性降低，故亲水性比平面型分子增加4 4、花色苷元（花色素类）花色苷元（花色素类）虽为平面结构，但离子形虽为平面结构，但离子形式存在，具有盐的通用性，水溶度较大式存在，具有盐的通用性，水溶度较大； 水 甲醇 乙醇 乙酸乙酯 氯仿 乙醚 稀碱水1.1.游离黄酮游离黄酮 -+ + + + + +

7、 +（酚羟基)取决于取决于R=OH 二氢黄酮醇R=H 二氢黄酮黄酮类苷元溶解度大小：黄酮类苷元溶解度大小： 花色素苷元二氢黄酮（醇）异黄酮花色素苷元二氢黄酮（醇）异黄酮黄酮（醇）、查耳酮黄酮（醇）、查耳酮2）苷： 黄酮苷一般溶于水、甲醇、乙醇等强极性溶剂中，但难溶于或不溶于苯、氯仿等有机溶剂中。糖链越长，则水溶度越大。二糖链苷单糖链苷； 多糖苷单糖苷； C3-羟基苷C7-羟基苷（ C3-羟基苷与C4-羰基的立体障碍使分子平面性降低） 水水 甲醇甲醇 乙醇乙醇 乙酸乙酯乙酸乙酯 氯仿氯仿 乙醚乙醚 稀稀 + + + + - - - + + + + + - - - +黄酮类化合物溶解性（极性）规律

8、黄酮类化合物溶解性（极性）规律: :三糖苷 双糖苷 单糖苷 苷元3 - O - 糖苷 7 - O - 糖苷（平面性分子）花色素(平面性分子,离子型) 非平面性分子 平面性分子黄酮黄酮苷( (亲水性亲水性) ) 糖的连接位置对苷的水溶性的影响糖的连接位置对苷的水溶性的影响OOOHOHOOglcHOHOOOHOHOglcOOOHOHOHOH三、酸性与碱性三、酸性与碱性（一）显著的酸性（一）显著的酸性羟基位置 酸性 溶解性 7，4-二羟基强弱溶于5%NaHCO37或4-羟基 溶于5%Na2CO3一般酚羟基溶于0.2%NaOH5-羟基 溶于4%NaOH三、酸性与碱性三、酸性与碱性（二）微弱的碱性： 1

9、位氧原子有未共用电子对，表现微弱碱性，可与浓盐酸、浓硫酸成 盐，极不稳定，遇水分解。OOOO.-+HClH2O四、显色反应四、显色反应还原试验还原试验金属盐类的金属盐类的络合反应络合反应硼酸的显色硼酸的显色反应反应碱性试剂的碱性试剂的 显色反应显色反应还原试验还原试验1 1、盐酸盐酸镁粉反应镁粉反应（最常用）（最常用） 黄酮（醇）类二氢黄酮（醇）类 阳性（红色）查耳酮儿茶素类异黄酮阴性注意：花色素、部分查耳酮等在浓HCl酸性下变红，要做空白对照实验，排除干扰。还原试验还原试验2 2、四氢硼钠反应：（、四氢硼钠反应：（专属性专属性）二氢黄酮（醇）二氢黄酮（醇） 阳性阳性（红色红色）其它黄酮其它黄

10、酮阴性阴性附：二氢黄酮类化合物可与附：二氢黄酮类化合物可与磷钼酸磷钼酸试剂试剂反应呈反应呈棕褐色棕褐色。金属盐类的络合反应金属盐类的络合反应可以发生金属盐类络合反应的基团：可以发生金属盐类络合反应的基团：常见的金属盐类：常见的金属盐类：铝盐、镁盐、锆盐等铝盐、镁盐、锆盐等。OOOHOHOHOHOH1、三氯化铝的显色反应： 3-OH，4-C=O 黄色黄色 5-OH，4-C=O 鲜黄色荧光鲜黄色荧光 邻二酚羟基邻二酚羟基 （44或或7 7，44黄酮醇，天黄酮醇，天蓝色荧光）蓝色荧光）大多数黄酮显黄色并有荧光。用途：黄酮类化合物的定性定量分析。金属盐类的络合反应金属盐类的络合反应2、醋酸铅的显色反应

11、试剂：中性醋酸铅或碱式醋酸铅阳性结果：生成黄红色沉淀作用部位：金属盐类的络合反应金属盐类的络合反应OOOHOHOHOHOH3、锆盐枸橼酸显色反应：用途：区别3-OH 和/或 5-OH的存在。金属盐类的络合反应金属盐类的络合反应OOOHOHOZrClOH2O注意：3-羟基黄酮产生的络合物稳定性大于5-羟基黄酮。 锆盐锆盐枸橼酸显色反应区别枸橼酸显色反应区别3-OH或或5-OH的存在的存在样品样品/ MeOH2%2%ZrOCl2/MeOH溶液变黄溶液变黄有有3-OH和和/或或5-OH2%枸橼酸枸橼酸/MeOH仍显黄色仍显黄色显著褪色显著褪色有有3-OH无无3-OH，有，有5-OH4、醋酸镁的显色反

12、应二氢黄酮(醇)：天蓝色荧光异黄酮、黄酮(醇) ：黄橙黄褐色荧光5、氯化锶（SrCl2）的显色反应具有邻二酚羟基结构的黄酮类化合物:绿棕色黑色沉淀 金属盐类的络合反应金属盐类的络合反应（三）硼酸的显色反应（三）硼酸的显色反应OOH具有具有结构的化合物结构的化合物在酸性条件下与硼酸反应生成亮黄色。例如：OOHOOHO（四）碱性试剂显色反应（四）碱性试剂显色反应OOOHOHOHOCH3OOHOHOHOCH3OHOHH+1、二氢黄酮类遇碱变黄橙色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，在碱液中易氧化，在碱液中由黄-深 红-绿棕色沉淀。第三节 黄酮类化合物的提

13、取与分离黄酮类化合物的提取与分离黄酮类化合物的提取与分离提取提取分离分离醇提法醇提法沸水法沸水法碱溶酸沉法碱溶酸沉法柱色谱法柱色谱法pHpH梯度萃梯度萃取法取法系统溶剂系统溶剂萃取法萃取法聚酰胺聚酰胺吸附法吸附法硼酸络合法硼酸络合法（一）醇提法（一）醇提法95%乙醇 提取苷元6070%乙醇 提取苷类 注意：1.含杂质多，可用石油醚去油脂、蜡、叶绿素 等脂溶性杂质。2.用炭粉吸附、酚/水洗脱的方法进行苷类成分的精制（二）沸水法（二）沸水法适用于苷类和水溶性苷元的提取。注意：（1）酶的活性；（2）糊化和变质；（3）加等量浓醇使蛋白质、多糖等水溶性杂质去除。（三）碱提取酸沉淀法（三）碱提取酸沉淀法常

14、用碱的种类：常用碱的种类：稀稀NaOH石灰水石灰水含含5%NaOH稀乙醇稀乙醇注意注意：（1 1）碱水浓度不宜过）碱水浓度不宜过高高否则易破坏母核；否则易破坏母核；（2 2）酸化时酸性不能酸化时酸性不能太强，否则易生成太强，否则易生成 盐，使得率下降。盐，使得率下降。（一）柱色谱法（一）柱色谱法1 1硅胶柱色谱硅胶柱色谱2 2聚酰胺柱色谱聚酰胺柱色谱3 3葡聚糖凝胶柱色葡聚糖凝胶柱色谱谱4 4 氧化铝色谱氧化铝色谱5 5 高相液相色谱高相液相色谱1 1硅胶柱色谱（依极性差异进行分离）硅胶柱色谱（依极性差异进行分离）非极性与极性化合物都能用，适于分离黄酮类、黄酮醇类、二氢黄酮类、二氢黄酮醇类、异

15、黄酮类和黄酮苷元类2 2、聚酰胺柱色谱聚酰胺柱色谱（1）基本原理双重色谱双重色谱氢键吸附氢键吸附相似相溶相似相溶水溶性相差不大水溶性相差不大水溶性相差较大水溶性相差较大（2）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。 洗脱规律洗脱规律：与吸附规律正好相反，即吸附能力越强，：与吸附规律正好相反，即吸附能力越强， 越难洗脱（薄层越难洗脱（薄层Rf越小）越小） （2） “双重色谱双重色谱”原理原理主要用于解释黄酮苷与苷元聚酰胺色谱现象主要用于解释黄酮苷与苷元聚酰胺色谱现象 正相色谱正

16、相色谱 反相色谱反相色谱聚酰胺：极性固定相（极性酰胺基团） 非极性固定相（非极性脂肪链）洗脱剂：有机溶剂（氯仿-甲醇，极性小） 含水溶剂（甲醇-水，极性大） 先洗脱：游离黄酮（苷元，极性小） 苷（极性大）（柱色谱分离） Rf值： 苷元 苷 苷元 双糖苷单糖苷苷元OOOHOHHOOHOHOH3,5,7,3,4,5-六羟基黄酮六羟基黄酮3 3、葡聚糖凝胶色谱法、葡聚糖凝胶色谱法（1）基本原理双重属性双重属性吸附属性吸附属性分子筛属性分子筛属性分子量相差不大分子量相差不大分子量相差较大分子量相差较大类型：类型： Sephadex G型（亲水性凝胶）型（亲水性凝胶） Sephadex LH-20型型

17、(羟丙基葡聚糖凝胶，水及极性有机溶剂均可羟丙基葡聚糖凝胶，水及极性有机溶剂均可) 原理：原理： “双重色谱双重色谱”原理原理 分子筛作用 吸附原理 （按分子大小分离） （按极性大小分离） 应用应用：黄酮苷及苷元的分离：黄酮苷及苷元的分离 苷元的分离苷元的分离 洗脱顺序洗脱顺序：分子由大到小被洗脱 极性由小到大被洗脱叁糖苷 双糖苷 单糖苷 苷元 1-OH 2-OH 3-OH 4-OH 5- OH黄酮 常用洗脱剂：碱水（0.1mol / L NH3.H2O）；盐水（0.5mol / L NaCl）； 醇或醇水不同比例。例例： 黄酮类化合物在黄酮类化合物在Sephadex-LH20(Sephadex

18、-LH20(甲醇甲醇) )上的上的VeVe/Vo/Vo黄酮类化合物黄酮类化合物取代图式取代图式Ve/ Vo芹菜素芹菜素木犀草素木犀草素槲皮素槲皮素杨梅素杨梅素山奈酚山奈酚-3-半乳糖鼠李糖半乳糖鼠李糖-7-鼠李糖苷鼠李糖苷槲皮素槲皮素-3-芸香糖苷芸香糖苷槲皮素槲皮素-3-鼠李糖苷鼠李糖苷5,7,4-三三OH5,7,3,4-四四OH3,5,7,3,4-五五OH3,5,7,3,4,5-六六OH三糖苷三糖苷双糖苷双糖苷单糖苷单糖苷5.36.38.39.23.34.04.9注：Ve为洗脱样品时需要的溶剂总量或洗脱体积；Vo为柱子的空体积。Ve/Vo数值越小，说明化合物越容易被洗脱下来。 分离依据：游

19、离黄酮类化合物的酸性差异（见黄酮酸性规律） 分离工艺：总游离黄酮的乙醚液 依次以依次以5%NaHCO3 、5%Na2CO3、0.2 % NaOH、 4% NaOH萃取萃取 5%NaHCO3液液 5%Na2CO3液液 0.2 % NaOH液液 4% NaOH液液 母液母液 酸化酸化 （脂溶性杂质）（脂溶性杂质）7，4-OH黄酮黄酮 7或或4-OH黄酮黄酮 一般一般-OH黄酮黄酮 5-OH黄酮黄酮（二）（二）pH梯度萃取法梯度萃取法 根据具有邻二酚羟基的黄酮与硼酸络合，生成物易溶于水的性质与其它类型黄酮分离。 通常在不与水混溶的有机溶剂如乙醚中，用硼酸液萃取，水相即为邻二酚羟基类黄酮。（四）系统溶

20、剂萃取法 依据极性与相应溶解性的差异分离（五）聚酰胺吸附法 依据酚羟基与聚酰胺的吸附与不含酚羟基的成分分离（三）（三）硼酸络合法第四节第四节 黄酮类化合物的黄酮类化合物的检识与结构鉴定检识与结构鉴定检识与结构鉴定检识与结构鉴定色谱法色谱法紫外及可见光谱氢核磁共振谱碳核磁共振谱质谱二、紫外及可见光谱法二、紫外及可见光谱法OO带带（240-280 nm）由苯甲酰基系统引起由苯甲酰基系统引起反应反应A环取代情况环取代情况 带带（300-380nm）由）由桂皮酰基系统引起反应桂皮酰基系统引起反应B环取代情况环取代情况 (一) 黄酮类化合物在甲醇溶液中的UV光谱 判断黄酮类化合物类型1 .1 .黄酮、黄

21、酮醇类黄酮、黄酮醇类 峰带峰带I I和和IIII强度相似强度相似nm带I ：黄酮类 304350nm 黄酮醇（3-OH被取代）328357nm 黄酮醇（3-OH游离） 352385nm带II ： 240285nmIII木犀草素和槲皮素在甲醇溶液中的木犀草素和槲皮素在甲醇溶液中的UVUV光谱数据光谱数据OOOHOHOHOH木犀草素木犀草素MeOHMeOH 253 253 （带（带II II） 349 349 （带（带I I）OOOHOHOHOHOH槲皮素槲皮素MeOHMeOH 256 256 （带（带II II） 371371（带（带I I）2.2.查耳酮、橙酮类查耳酮、橙酮类 带带I I 强，

22、带强，带II II 次强峰次强峰nmIII 带带I 带带II 查耳酮 340390nm(有裂分) 220270nm橙酮 370430nm(34个峰)OCHO12346O23456112463.异黄酮、二氢黄酮(醇)类 带I 弱，带II 强峰只有A-环苯甲酰系统，带II 为主峰带II 异黄酮 245270nm 二氢黄酮（醇） 270295nm带I 肩峰IIInm异黄酮和二氢黄酮在甲醇溶液中的异黄酮和二氢黄酮在甲醇溶液中的UVUV光谱光谱OOOH7-羟基异黄酮羟基异黄酮OOHOHO4，7-二羟基二氢黄酮二羟基二氢黄酮200300400500 总结总结二氢黄酮二氢黄酮 黄酮醇黄酮醇黄酮黄酮查耳酮查耳

23、酮橙酮橙酮异黄酮异黄酮 200300400(nm)加入诊断试剂：加入诊断试剂： 甲醇钠：强碱，所有酚羟基解离甲醇钠：强碱，所有酚羟基解离 醋酸钠：碱性弱，酸性强的酚羟基解离醋酸钠：碱性弱，酸性强的酚羟基解离 醋酸钠硼酸：邻二酚羟基络合醋酸钠硼酸：邻二酚羟基络合 三氯化铝：三氯化铝：3-OH3-OH，4-4-羰基；羰基；5-OH5-OH，4-4-羰基络合邻二羰基络合邻二酚羟基酚羟基上述相应吸收峰红移上述相应吸收峰红移（二）加入诊断试剂后引起的位移及其（二）加入诊断试剂后引起的位移及其在结构测定中的意义在结构测定中的意义常见的诊断试剂常见的诊断试剂NaOMeNaOAc（熔融/未熔融）NaOAc/H

24、3BO3AlCl3AlCl3 /HCl诊断试剂诊断试剂位移规律位移规律归属归属NaOMe带带I红移红移40-60nm，强度不降，强度不降带带I红移红移50-60nm，强度下降，强度下降示有示有 -OH示有示有 -OH，但，但4-OHNaOAc带带II红移红移5-20nm示有示有 -OHNaOAc/H3BO3带带I红移红移12-30nm带带II红移红移5-10nm示示 环有邻二酚羟基环有邻二酚羟基示示 环有邻二酚羟基（不环有邻二酚羟基（不包括包括5,6-邻二酚羟基）邻二酚羟基）AlCl3及及AlCl3/HClAlCl3/HCl谱图谱图= AlCl3谱图谱图AlCl3/HCl谱图谱图AlCl3谱图

25、谱图带带I蓝移蓝移30-40nm带带I蓝移蓝移50-65nm示示邻二酚羟基邻二酚羟基示示邻二酚羟基邻二酚羟基示示 环有邻二酚羟基环有邻二酚羟基示示 、 环均可能有邻二环均可能有邻二酚羟基酚羟基诊断试剂诊断试剂位移规律位移规律归属归属AlCl3及及AlCl3/HClAlCl3/HCl谱图= MeOH谱图AlCl3/HCl谱图MeOH谱图示无 -OH及或5-OH示可能有 -及或5-OH带I红移35-55nm示只有 -OH带I红移60nm带I红移50-60nm带I仅红移17-20nm示只有 -OH示可能有 -及5-OH示除5-OH外，尚有6-含氧取代诊断试剂诊断试剂位移规律位移规律归属归属NaOAc

26、异黄酮 带II红移6-20nm二氢黄酮（醇）带II红移34-37nm，带II红移51-58nm示有 -OH示有-二OH示有 -OHAlCl3/HClAlCl3/HCl谱图与甲醇中的谱图比较异黄酮 带II红移10-14nm二氢黄酮（醇）带II红移20-26nm示5-OH示有5-OH三、黄酮类化合物的三、黄酮类化合物的1 1HNMRHNMR谱特征谱特征 B环质环质子信号子信号C环质子环质子信号信号A环质环质子信号子信号（一）（一）A环质子环质子 ()1) 5，7-二羟基取代：H-6: 5.706.90ppm(d,J=2.5Hz)H-8: 5.706.90ppm(d,J=2.5Hz)H-6通常比H-

27、8位于较高磁场区。OOHOHHHO（二）（二）B B环质子环质子 6.57.9ppm左右左右 （三）（三）C C环质子环质子1、黄酮类： H-3，s，尖峰， 6.30 ppm；OOH2、异黄酮类：H-2，单峰（s） ，7.607.80ppmOOH3、二氢黄酮：H-2，dd峰，J=5，11Hz，5.20ppm; H-3，两组dd峰，偶合常数分别为5，17Hz和 11，17Hz，中心位于2.80 ppmOOHHH黄酮类化合物的结构解析 AlCl3/HCl谱图= AlCl3谱图1 1H-NMR:H-NMR: OOOHOHHOOOOHOHOHOH356784P206P206黄色晶体HCl-Mg反应（+

28、）-Molish反应（+）-化合物A经酸水解得到化合物B 和葡萄糖- ;ZrOCl2反应黄色，加枸橼酸后黄色退去-SrCl2/NH3 反应（-）-NaOMe带I（368nm）红移35nm-NaOAc带II（267nm）未发生红移-再结合上述解析说明化合物A有游离，。NaOMe带I（392nm）红移-;NaOAc带II（274nm）发生红移（红移了7nm）-AlCl3/HCl及AlCl3吸收峰-同时NaOAc/H3BO3的吸收峰-再结合上述解析得知苷元化合物B中有游离5-OH、7-OH、4-OH，无3-OH。说明化合物B通过7-OH与葡萄糖相连形成化合物再结合氢谱数据可推断：OOOGluOHOHOOHOOHOH化合物A化合物B（2）1H-NMR d：6.20：6-H（间位偶合，与8-H发生偶合）6.50：8-H（间位偶合，与6-H发生偶合）6.30：3-H（单峰，无偶合）7.75：2，6-H（J=8.5Hz，与3，5-H发生偶合）6.90：3，5-H（J=8.5Hz，与2，6-H发生偶合）填空题填空题1、确定黄酮化合物结构具有5-OH的方法有（ ）、（ ）、（ ）。 2、黄酮类化合物因其结构的不同而在水中的溶解度不同。