中药化学课件：黄酮类化合物

1、黄酮类化合物黄酮的含义： 1经典含义是指以二苯基色原酮衍生的一类化合物的总称，由于该类化合物大多呈淡黄色或黄色，且分子中多具酮基，因此称为黄酮。2现代含义是泛指二个苯环A环和B环通过三个碳原子相互连接而成的一系列化合物的总称，即具有C6-C3-C6结构的一类化合物的总称。第一节：结构和分类C6-C3-C6结构黄酮 依：三碳链的氧化程度 三碳链是否构成环 3-位羟基取代与否 B-环连接位置(2、3-位)黄酮 二氢黄酮黄酮醇 芹菜素（5，7，4-三OH黄酮） 木犀草素（5，7，3，4-四OH黄酮） 黄芩素(5，6，7-三OH黄酮)橙皮苷（5，7，3 - 三OH，4-OCH3二氢黄酮） 甘草苷（甘草

2、素-7-O-glu苷） 甘草素（7，4 二OH二氢黄酮） 山柰酚（5，7，4-三OH黄酮醇） 槲皮素（5，7，3，4-四OH黄酮醇） 杨梅素（5，7，3，4，5-五OH黄酮醇） 大豆素（7，4-二OH异黄酮） 大豆苷（大豆素-7-O-glc苷） 葛根素（7，4-二OH，8- glc异黄酮苷）红花苷紫檀素鱼藤酮二氢黄酮醇二氢槲皮素5，7，3，4-四OH二氢黄酮醇 二氢桑色素5，7，2，4-四OH二氢黄酮醇异黄酮二氢异黄酮查耳酮二氢查耳酮+儿茶素黄烷-3-醇 黄烷-3，4-二醇梨根苷（+）儿茶素无色飞燕草素硫磺菊素（6，3，4- 三OH橙酮）异芒果素花色素飞燕草苷元讪酮双苯吡酮 )橙酮 木脂素黄酮

3、（水飞蓟素） 高异黄酮第二节 黄酮类化合物的理化性质一性状1：形态：多为结晶性固体，少数为无定形粉末苷2：颜色： 多为黄色 交叉共轭体系电子转移、重排，共轭增强，产生颜色的根底 助色团给系统提供电子，使颜色加深，尤其7，4-位，辅助作用 有 交叉共轭体系 无黄酮灰黄黄色 二氢黄酮黄酮醇灰黄黄色 二氢黄酮醇查耳酮黄橙黄色 二氢查耳酮花色素类颜色随pH而改变 黄烷醇类 异黄酮无或微黄色 红色pH 8.5二旋光性： 旋光性 取决于 不对称碳原子的有无 有 无 所有黄酮苷糖 游离黄酮 游离黄酮 黄酮 二氢黄酮 黄酮醇 二氢黄酮醇 异黄酮 二氢异黄酮 查耳酮二氢 黄烷醇类 橙酮 花色素类等 2-位 2，

4、3-位 无三溶解性：符合苷的溶解性规律 水 甲醇乙醇 乙酸乙酯 氯仿 乙醚 稀碱水 1.游离黄酮 -+ + + + + +酚羟基) 取决于 分子的立体结构 取代基团的性质、数目、连接位置 引入羟基，数目多，7、4-位，水溶度较大 羟基甲基化-OCH3, 水溶度降低R=H 平面型分子 非平面型分子 黄酮 二氢类C-环半椅式结构 黄酮醇 异黄酮羰基与B-环立体障碍 查耳酮 分子间排列不紧密， 交叉共轭 水分子易于进入 水溶度小 水溶度大 R=H 二氢黄酮R=OH 二氢黄酮醇水 甲醇乙醇 乙酸乙酯 氯仿 乙醚 稀碱水 + + + - - - +黄酮类化合物溶解性极性规律:三糖苷 双糖苷 单糖苷 苷元

5、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2 .黄酮苷(亲水性) 四酸碱性1酸性 酸 性 来源 影响 酚羟基 数目、位置酸性规律： 7，4-OH酸性强于其他位置羟基的酸性处于羰基对 位，羰基的共轭诱导。 5-OH酸性最弱处于羰基邻位，形成分子内氢键。 酚羟基数目越多，酸性越强。 7，4-OH 7或4-OH 其他位-OH 5-OHNaHCO3 + - - - Na2CO3 + + - - NaOH + + + + 应用应用pH梯度法别离游离黄酮2.碱性： -吡喃酮环1-氧原子 微弱碱性孤对电子，接受质子 仅溶于强的、浓酸+水 浓硫酸

6、 烊 盐呈色 应用 初步鉴别黄酮母核类型：黄酮、黄酮醇 黄橙色，并有荧光 二氢黄酮 橙红冷、紫红热 查耳酮 橙红洋红 异黄酮二氢 黄色 橙酮 红洋红五显色反响 1复原显色反响反响类型 鉴别特征 鉴别意义 备注 盐酸-镁粉 黄酮、二氢黄酮、 红紫红 黄酮类特征性 假阳性 反响 黄酮醇、二氢黄酮醇 红紫红 鉴别反响 花色素 最常用 查耳酮、橙酮、 - 儿茶素类、异黄酮 - 四氢硼钠 二氢黄酮、二氢黄酮醇 红紫红 二氢黄酮类特有 复原反响 其它黄酮类 - 钠汞齐反响 黄酮、二氢黄酮 红 异黄酮、二氢异黄酮 红 黄酮醇类 黄淡红色 二氢黄酮醇类 棕黄色2.与金属盐类试剂络合反响反响类型 鉴别特征及鉴别

7、意义 备 注 锆盐 枸橼酸 锆盐-枸橼酸 3-OH或3，5 -二OH 黄色 黄色不褪 PPC(ZrOCl2) 5-OH 黄色褪去 示 氨性氯化锶(SrCl2) 邻二酚羟基 绿、棕乃至黑色 三氯化铁(FeCl3) 酚羟基 紫、蓝、绿三氯化铝 3-OH，4-C=O 黄色 AlCl3 5-OH，4-C=O 鲜黄色荧光 PPCTLC 邻二酚羟基 4或7，4黄酮醇，天蓝色荧光示3. 硼酸显色反响 硼酸 5 - 羟基，4 - 羰基黄酮 黄色，绿色荧光草酸液 H3BO3 6-羟基，4 - 羰基查耳酮 黄色，无荧光枸橼酸 反响类型 鉴别特征及鉴别意义 备 注黄酮醇 黄色 O 棕色 稀氢氧化钠 邻三酚羟基黄酮类

8、 暗绿蓝绿色纤维状 邻三酚羟基鉴别氨蒸气或碳酸钠溶液 颜色变化 TLC、PPC4. 碱性试剂反响氢氧化钠溶液 黄酮 黄 橙色 查耳酮、橙酮 红 紫红 二氢黄酮 黄橙色冷 深红 紫红较长时间或加热母核类型鉴别 五氯化锑 (SdCl5)： 查耳酮特征性显色反响 (红或紫红色沉淀) 黄酮、二氢黄酮、黄酮醇类呈橙色。Gibbs反响：酚羟基对位活泼质子的特征蓝 或蓝绿色 5与五氯化锑反响6其他显色反响第三节 黄酮类化合物的提取、别离 一提取方法 溶剂法 溶剂法 关键 溶剂的选择 选择依据 黄酮类成分的存在状态游离、苷及溶解性 溶剂的溶解性能 提取方法煎煮法、渗漉法、回流法等的选择 溶剂 提取原理 游离黄

9、酮 黄酮苷 备 注 乙醇 溶解范围广 + + 甲醇 苷、苷元均可溶 9095% ( 60% 甲醇毒性大沸水 多糖苷易于水 + 本钱低、平安,水溶性杂质多 碱性水或 稀氢氧化钠溶出能力强 碱性乙醇 酚羟基的酸性 + + 石灰水除杂质效果好二.别离方法一溶剂萃取法 黄酮与杂质 别离依据：成分之间 苷与苷元 之间的极性分配系数K差异 苷元与苷元 别离工艺： 原料的提取浓缩液水溶液 依次以石油醚、乙醚、乙酸乙酯、水饱和正丁醇萃取 石油醚液 乙醚液 乙酸乙酯 水饱和正丁醇 母液脂溶性杂质 回收 回收 减压回收 水溶性杂质) 苷元 单糖苷 多糖苷 二pH梯度萃取法 别离依据：游离黄酮类化合物的酸性差异见黄

10、酮酸性规律 别离工艺：总游离黄酮的乙醚液 依次以5%NaHCO3 、5%Na2CO3、0.2 % NaOH、 4% NaOH萃取 5%NaHCO3液 5%Na2CO3液 0.2 % NaOH液 4% NaOH液 母液 酸化 脂溶性杂质7，4-OH黄酮 7或4-OH黄酮 一般-OH黄酮 5-OH黄酮三柱色谱法 吸附原理 异黄酮、二氢黄酮醇、 氯仿-甲醇不同比例105，活化 高度甲基化或乙酰化黄酮醇 混合溶剂洗脱 极性小分配原理 多羟基黄酮醇或黄酮苷类 氯仿-甲醇-水 加水失活或不活化 极性大 80 ：20 ：1等比例1硅胶柱色谱2聚酰胺色谱 1原理： 氢键吸附 吸附规律：与黄酮类化合物酚羟基的数

11、目、位置及介质溶 剂等有关。 酚羟基数目越多，吸附能力越强。 酚羟基数目相同的情况下，酚羟基所处的位置有利于形成 分子内氢键，吸附能力减弱。 3-OH或5-OH黄酮的吸附力小于其他位置-OH黄酮； 邻二酚羟基黄酮的吸附力弱于间位或对位酚羟基黄酮 分子内芳香化程度越高，吸附力越强。 查耳酮 二氢黄酮 黄酮醇 黄酮 二氢黄酮醇 异黄酮 与介质的关系：吸附力 水中 甲醇、乙醇浓度由 低到高 碱性溶剂 洗脱规律：与吸附规律正好相反，即吸附能力越强， 越难洗脱薄层Rf越小 2 “双重色谱原理主要用于解释黄酮苷与苷元聚酰胺色谱现象 正相色谱 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

12、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 苷极性大柱色谱别离 Rf值： 苷元 苷 苷元 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。6高效液相色谱法HPLC适用于各种黄酮 类化合物的别离 原理：反相柱色谱黄酮类化合物极性大 固定相：ODS 流动相：水-乙晴不同比例 第四节黄酮类化合物的检识一理化检识 1.颜色：多呈黄色 2.母核检识：盐酸-镁粉反响-黄酮、黄酮醇、二氢黄酮 二氢黄酮醇+ 四氢硼钠反响-二

13、氢黄酮醇类+ 五氯化锑-查耳酮类+ 3.取代基团检识：锆盐-枸橼酸反响-3-OH+ 5-OH- 黄酮鉴别 氨性氯化锶反响-邻二酚羟基+二.色谱检识 一纸色谱PPC 原理：分配原理 适用范围：游离黄酮苷元及黄酮苷的别离鉴别 方法： 双相色谱 第I向 醇性展开剂 第II向 水性展开剂BAW、TBA、水饱和正丁醇 28%HAc、3%NaCl、1%HCl 正相色谱 反相色谱固定相水极性 流动相 *有认为是吸附原理？Rf规律：极性小的化合物Rf大 极性大的化合物Rf大 苷元以上 单糖苷 双糖苷以下 苷元中，平面型分子 非平面型分子 Rf规律与左边相反母核相同，2-OH 3-OH 4-OH 5- OH黄酮

14、 主要应用：苷元的别离鉴别 黄酮苷及花色素类的别离鉴别 二薄层色谱TLC 1硅胶薄层色谱 主要用于极性较小的黄酮类化 合物黄酮苷元的别离鉴别，其色谱行为可参 考硅胶柱色谱。 2聚酰胺薄层色谱 可用于黄酮苷及游离黄酮的别离 鉴别，其色谱行为可参考聚酰胺柱色谱。 3纤维素薄层色谱分配原理，其色谱行为可参考纸色谱。 各种色谱的检识顺序： 日光下观察多数黄酮有黄色斑点 紫外光下观察多数黄酮呈黄绿色荧光斑点 氨蒸气熏多数黄酮有颜色变化 喷显色剂2%AlCl3甲醇液多数黄酮黄色变深，荧光 加强第五节 黄酮类化合物的结构研究一. 紫外可见光谱在黄酮类化合物结构测定中的应用 一般鉴定程序：先测定在甲醇中的光谱

15、再测定在参加各种诊断试剂后的紫外光谱如为苷类，那么可水解或甲基化后再水解，并测定苷元或其衍生物的紫外光谱 将以上各种光谱数据或光谱图进行比照分析，即可获得有关结构信息。 黄酮醇： 带 II、带I均强母核光谱特征 二氢黄酮类、异黄酮类：带 II强、 带I弱 母核的推断 甲醇 查耳酮、橙酮：带 II弱、带I强 取代基：OH等，为助色团 依红移规律推断取代基团 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 参加诊断试剂 醋酸钠/硼酸：邻二酚羟基络和 相应吸收峰红移 三氯化铝：3-OH，4-羰基 5-OH，4-羰基 络和 邻二酚羟基黄酮类化合物在甲醇中紫外光谱特征 苯甲酰系统 桂皮

16、酰系统带II 220280nm 带1 300400nm 黄酮类化合物结构中的交叉共轭体系1母核光谱特征： 母核结构交叉共轭系统是产生紫外吸收的根底，其中: 由苯甲酰系统的电子跃迁产生的吸收峰为带II 220280nm 由桂皮酰系统电子跃迁产生的吸收峰为带I 300400 nm。 不同母核的黄酮类化合物由于共轭系统交叉共轭系统的不同，由交叉共轭系统产生的带I或带II的峰位、峰形、吸收峰的强度也不相同，因此，据此可用于黄酮母核类型的判断。黄酮类化合物母核UV吸收特征母核类型 带II nm 带I nm 备注黄酮 250280强 304350强 典型的交叉共轭系统黄酮醇3-OH取代 328357强 3

17、-OH供电减弱，使黄酮黄酮醇3-OH游离 358385强 3-OH供电共轭，带1红移 二氢黄酮（醇） 异黄酮（二氢）（由B环产生的桂皮酰系统不存在，带I弱，带II强） 异黄酮 245278强 ( sh ) 桂皮酰系统破坏 二氢黄酮醇 270295强 ( sh ) 查耳酮 220270弱 340390强橙酮 230270弱 370430强 花青素苷 270280 465560可见区2取代基团对共轭吸收的影响黄酮类核中引入-OH酚羟基等供电基团，使共轭程度增强，相 应的吸收峰红移。 一般，A环引入 OH，带II红移，B环引入 OH带I红移。羟基甲基化或苷化后，原酚羟基的供电能力下降，引起相应的吸收

18、峰紫移。 3-OH甲基化或苷化，带I紫移， 5-OH与羰基形成分子内氢键甲基化，带I、带II均紫移515nm， 4-OH甲基化，带I紫移310nm。羟基乙酰化后，乙酰基的吸电作用，使原来酚羟基对共轭系统的供电能力消失，对光谱的影响亦将完全消失。 黄酮 、黄酮醇参加诊断试剂后吸收峰带I、带II的位移规律诊断试剂 位移规律 归 属 NaOMe 带I红移4060nm，强度不降 示有4-OH 带I红移5060 nm，强度下降 示有3-OH、但无4-OHNaOAc 带II红移520nm 示有7-OH2.参加诊断试剂后引起的位移及其在结构测定中的意义见下表NaOAc / H3BO3 带I红移1230nm

19、示B环有邻二酚羟基 带II红移510nm 示A环有邻二酚羟基 不包括5，6-邻二酚羟基AlCl3 及AlCl3/HCl AlCl3/HCl谱图 = AlCl3谱图 示无邻二酚羟基 AlCl3/HCl谱图 AlCl3谱图 示有邻二酚羟基 带I紫移3040 nm 示B环有邻二酚羟基 带I紫移5065 nm 示A、B环均可能有邻二酚羟基 AlCl3/HCl谱图 = MeOH谱图 示无3-及/或5-OH AlCl3/HCl谱图 MeOH谱图 示可能有3-及/或5-OH 带I红移3555 nm 示只有5-OH 红移60nm 示只有5-OH 红移5060nm 示可能有3-OH及5-OH 仅红移1720 n

20、m 示除5-OH外，尚有6-含氧取代诊断试剂 位移规律 归 属异黄酮、二氢黄酮醇的吸收峰带II位移规律NaOAc 异黄酮 带II红移620nm 示有7-OH 二氢黄酮醇 带II红移3437nm 示有5，7-二OH 带II红移5158nm 示有7-二OHAlCl3/HCl AlCl3/HCl谱图与甲醇中的谱图比较 异黄酮 带II红移1014nm 示有5-OH 二氢黄酮醇 带II红移2026nm 示有5-OH 诊断试剂 位移规律 归 属查耳酮、橙酮的吸收峰 带I 位移规律 NaOMe 查耳酮 带I红移60100nm，强度增加 示有4-OH 带I红移60100nm，强度不增加 示有2-或4-OH 橙

21、酮 带I红移7095nm， 示有或6-OH AlCl3 及AlCl3/HCl 查耳酮、橙酮 AlCl3较 AlCl3/HCl谱图 带I 红移4070nm 示有B-环邻二酚羟基 查耳酮 AlCl3/HCl谱图较MeOH谱图 带I 红移4060nm 示有2- OH诊断试剂 位移规律 归 属A 环质子 B环质子 C环质子 糖上质子 取代基团质子 芳环质子 芳环质子 与类型有关 端基质子 -OH、-CH3、 其他质子 -OCH3、-OCOCH3 二1H-NMR谱在黄酮结构研究中的应用 测定溶剂 ：CCl4 - 样品需制备成三甲基硅醚化衍生物，不能 显示羟基质子特征，目前已根本不被采用。 DMSO-d6

22、 - 样品苷、苷元不需制备成衍生物， 可以显示各酚羟基质子特征。 黄酮类化合物各质子的信号特征、峰形状、J、峰面积6 8ppm，B-H位于较低场5-H最大羰基去屏蔽A-H7.9 5-OH 12.40 (12.99) B-H 7.9 7-OH 10.93 J邻 6 9Hz 3-OH J间 2 3 Hz 4-OH (10.01)J对 0 1 Hz不计 3-OH (9.42)峰形状及J与取代有关 -OCH33.5 4.10(3H s) 6-CH32.27(3H s) 8-CH32.45(3H s)A-环 B-环 -OCOCH3 (羟基乙酰化)5，7-二OH 4- 氧取代 糖上2.10(3H s)7-

23、OH取代 3，4- 氧取代 苷元2.50(3H s) 3，4，5- 氧取代 glu H-1 位于低场 较大5.70ppm 依、峰形d、dd、J 苷元-3-O-glu 左右1H.d. J与构型有关Jaa=69Hz， Jae=23A、B-环取代方式推断 苷元-5、7、4-O-glu 左右 rha C-CH3 0.8 1.20 ( d/m )黄酮 H-3 1H，s黄酮醇 C-环无质子异黄酮 H-2 7.6 1H，s受1-氧原子和4-羰基吸电影 响,较大二氢黄酮 H-2 中心5.2(1H,dd.Jaa =11.0Hz, Jae = 5.0Hz) 两个H-3 中心偕 =17.0Hz, Jaa =11.0

24、Hz)偕 = 17.0Hz, Jae = 5.0Hz) 二氢黄酮醇 H-2 5.01H，d. Jaa H-3 4.31H，d. Jaa 查耳酮 H-a 6.7 反=17.0Hz) H- 7.0 反=17.0Hz) 橙酮 =CH 6.5 6.701H，s取代基团a B-H 6. 57. 9ppm, 位于较低场 26-H 大(2H,d. 8.0Hz) 35-H小(2H,d. 8.0Hz) 2-H7.20(1H,d.2.0Hz) 1 2 5 7.1(d.8.0Hz)1A-H 6. 3 7. 1 ppm一-OH供电 6-H7.9(dd.2.0;8.0Hz)5-H 8. 0 (1H,d. J=8.0Hz

25、) * 3、4-OR取代不同， 6-H (1H,dd, J=8. 0;2. 0Hz) -2、6可能颠倒 8-H (1H,d, J=2. 0Hz) 2 A-H 5. 7 6. 9 ppm (二-OH供电) 26-H 6.57.5 (2H,s) 6-H 较小 (1H,d. J=2. 5Hz) 或分别以双峰 8-H 较大 (1H,d. J=2. 5Hz) 出现 黄 酮 黄 酮 醇 异 黄 酮 橙 酮二 氢 黄 酮 二 氢 黄 酮 醇 查 耳 酮三13C-NMR谱在黄酮类化合物结构研究中的应用 推断黄酮类化合物的骨架类型 一黄酮类化合物骨架类型的判断 利用13C-NMR谱中黄酮类化合物的中央三个碳核信

26、号的位置以及它们在偏共振去偶谱中的裂分情况 13C-NMR谱中黄酮类化合物结构中的中央三碳核的信号特征 C=O C-2或C- C-3或C-a 归属 174.5184.0 (s) 160.5163.2 (s) 104.7111.8 (d) 黄酮类 149.8155.4 (d) 122.3125.9 (s) 异黄酮类 147.9 (s) 136.0 (s ) 黄酮醇类 182.5182.7(s) 146.1147.7(s) 111.6111.9 (d) 橙酮类 ( =CH- )188.0197.0 (s) 136.9145.4 (d) 116.6128.1(d) 查耳酮类 75.080.3 (d) 42.844.6 (t) 二氢黄酮类 82.7(d) 71.2 (d) 二氢黄酮醇类二黄酮类化合物取代图式确实定 利用黄酮类化合物中芳香碳原子 A-环碳原子、B-环碳原子的信号特征 确定取代基的取代图式黄酮母核13C-NMR信号归属推断取代基X的连接位置 依取代基的位移效应规律 ( B-环) X Zi Zo Zm Zp -OCH3确定5，7-二OH取代黄酮图式 依5，7-二O