天然产物化学5黄酮类化合物课件

第五章黄酮类化合物（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

第一节

概述

（二）黄酮类化合物的分类

①

中央三碳链的氧化程度

②

B-环联接位置（2-或3-位）③

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。

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。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（

pH＝8.5）

蓝（pH＞8.5）等颜色②二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

③

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（二）碱性——强酸下形成洋盐

γ-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。1.铝盐

1％AlCl3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。3．ZrOCl2（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＞5－OH，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)2二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～棕色乃至黑色↓（三）硼酸显色反应具5－OH

的黄酮

2－OH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.e２．水提取去水杂——加多倍量高度醇（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、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

①

苷元相同：③-OH位置：C=O邻位-OH黄酮＞C=O对位（或间位）-OH黄酮

②-OH多少：酚羟基少＞羟基多

＞

④黄酮类型：

异黄酮＞二氢黄酮醇＞黄酮＞黄酮醇⑤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

⑥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’-OH＞7-或

4’-OH＞一般Ar-OH

＞5-OH5%NaHCO3

5%Na2CO20.2%NaOH4%NaOH溶解的碱水（三）根据分子中某些特定官能团进行分离

H3BO3络合反应（邻二酚羟基）2.Pb(Ac)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(4:1:5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Ⅰ、Ⅱ与结构的关系

苯甲酰基

峰带Ⅱ（220～280nm）

桂皮酰基

峰带Ⅰ（300～400nm）

2．各种类型黄酮的UV光谱特点（1）黄酮及黄酮醇类

黄酮

黄酮

–3-OR黄酮醇

带Ⅱ(nm)

带Ⅰ(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CH3OH→C3-OH、C5-

OH

AlCl3-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—O—CH32.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：①可溶于CCl4中，bp低②无干扰信号③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’→δ+A环C6,C8

B环

3’,5’→δ-∴

B环

δH2’,6’

>δH3’,5’（2）共轭效应①-OH的影响B环δH2’,6’>δH3’,5’A环

δH8>

δH6∴上述诱导效应与共轭效应结果使得：δH2’,6’

>δH3’,5’δH8>δH6B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②苯甲酰与苯丙酰共轭体系的比较∴δB环HδA环H>2.磁效应

C3—H,C5—H:受C=O的负屏蔽效应影响C3—H：磁效应与电效应不一致C5—H：磁效应与电效应一致∴

δH5

>δH3（三）黄酮类化合物H的δ和J值规律1．A环质子

（1）5，7-二羟基取代δH-86.30～6.50（1HdJ=2.5Hz）δH-66.00～6.20

（1HdJ=2.5Hz）（2）7-羟基取代δH-5

7.90～8.20（1HdJ=9.0Hz）δH-66.70～7.10

（1HddJ=2.5HzJ=9.0Hz）δH-86.70～7.00（1HdJ=2.5Hz）２．B环质子（1）4’-O-R取代δH-2’，H-6’7.70～8.10

（2HdJ=8.5Hz）δH-3’，H-5’6.50～7.10

（2HdJ=8.5Hz）（2）3’，4’-O-R取代δH-5’6.70～7.10（1Hd