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文档简介
黄酮类化合物级※黄酮类化合物在中草药中的存在:槐米、陈皮、黄芩、葛根、银杏叶等;※在植物体内,黄酮类化合物一部分与糖结合成苷,另一部分则以游离形式存在;※黄酮类化合物多具有颜色;※生理活性多样。第2页,共168页,2024年2月25日,星期天本章内容
第一节概述
第二节理化性质
第三节提取与分离
第四节结构测定第3页,共168页,2024年2月25日,星期天一、基本结构二、分类三、存在形式
第一节
概述
第4页,共168页,2024年2月25日,星期天一、基本结构2-苯基色原酮C6-C3-C6
第一节
概述
第5页,共168页,2024年2月25日,星期天
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:第6页,共168页,2024年2月25日,星期天结构特征具有高度共轭体系——为基本生色团,且母核上有-OH或-OCH3
取代(助色团);符合C6-C3-C6
基本骨架;均属酚类衍生物。第7页,共168页,2024年2月25日,星期天(查耳酮)(二氢黄酮)解氨酶
桂皮酰羟化酶丙二酰辅酶A
AB苯丙氨酸桂皮酰辅酶A
生物合成的基本途径第8页,共168页,2024年2月25日,星期天同位素标记实验证明:A环来自于三个丙二酰辅酶A,B环则来自于桂皮酰辅酶A。同时证明:间苯三酚并不是黄酮类化合物生物合成的前体化合物。第9页,共168页,2024年2月25日,星期天1.C环开环:称查耳酮(Chalcone)
五元环:橙酮3.B环连在C3位:称异黄酮(Isoflavone)2.C2,C3饱和:即加“二氢”,称二氢黄酮(Flavanone)二、分类
根据中央三碳链的差异
第10页,共168页,2024年2月25日,星期天4.C3位有无-OH,有:为黄酮醇(Flavonol)
无:为黄酮(Flavone)5.4-C=O被还原:称黄烷类如:黄烷-3,4-二醇,黄烷-3-醇6.其它类:花色素类、口山酮类、高异黄酮类、双黄酮类等二、分类
根据中央三碳链的差异
第11页,共168页,2024年2月25日,星期天二、分类
根据中央三碳链的差异
第12页,共168页,2024年2月25日,星期天第13页,共168页,2024年2月25日,星期天(1)黄酮类(8)二氢查耳酮类(2)黄酮醇类(9)橙酮类(3)二氢黄酮类(10)花色素类(4)二氢黄酮醇类(11)黄烷醇类(5)异黄酮类(12)双苯吡酮类(6)二氢异黄酮类(13)高异黄酮类(7)查耳酮类
(14)其他黄酮类
第14页,共168页,2024年2月25日,星期天(1)黄酮类黄酮类:是以2-苯基色原酮为基本母核,3位无含氧取代的一类化合物。
典型化合物:芹菜素黄芩素黄芩苷川陈皮素第15页,共168页,2024年2月25日,星期天芹菜素:5,7,4`-三OH
芹菜苷:-7-O-芹糖
OHOHOH黄芩素:5,6,7-三OH川陈皮素:5,6,7,8,3`,4`-六OCH3OHOHOHOCH3OCH3OCH3OCH3OCH3OCH3D-ApiOHOH第16页,共168页,2024年2月25日,星期天(2)黄酮醇类:黄酮基本母核的3位上连有羟基或其他含氧基团。
典型化合物:山柰酚、槲皮素芦丁、杨梅素OOOH第17页,共168页,2024年2月25日,星期天槲皮素:3,5,7,3`,4`-五OHOHOHOHOHOH山柰酚:3,5,7,4`-四OHOHOHOHOH第18页,共168页,2024年2月25日,星期天二氢黄酮:黄酮基本母核的2、3位双键被氢化而成。(3)二氢黄酮典型化合物:橙皮素、橙皮苷、甘草素、甘草苷二氢黄酮类(Flavanones)OO第19页,共168页,2024年2月25日,星期天如橙皮中的橙皮素和橙皮苷;甘草中的甘草素和甘草苷。橙皮素R=H橙皮苷R=芸香糖OOOHROOCH3OH甘草素R=H甘草苷R=glcOOHOOR第20页,共168页,2024年2月25日,星期天(4)二氢黄酮醇:是黄酮醇类的2、3位被氢化的黄酮醇类化合物,而且常与相应的黄酮醇共存于同一植物中。
二氢黄酮醇类(Flavanonols)OOOH第21页,共168页,2024年2月25日,星期天典型化合物:二氢槲皮素二氢桑色素OOHOOHOHOHOHOOHOOHOHOHHO第22页,共168页,2024年2月25日,星期天黄柏叶中具有抗癌活性的黄柏素-7-O-葡萄糖苷也属于二氢黄酮醇类。黄柏素-7-O-葡萄糖苷OOOOHOHOHglcOH第23页,共168页,2024年2月25日,星期天(6)异黄酮异黄酮类:母核为3-苯基色原酮的结构,即B环连接在C环的3位上。异黄酮类(Isoflavanone)OO第24页,共168页,2024年2月25日,星期天典型化合物:大豆素、大豆苷、大豆素-7,4′-二葡萄糖苷、葛根素和葛根素木糖苷常存在于豆科植物葛根。第25页,共168页,2024年2月25日,星期天大豆素R1=R2=R3=H大豆苷R1=R3=HR2=glc葛根素R2=R3=HR1=glc大豆素-7,4’-二葡萄糖苷R1=HR2=R3=glc葛根素木糖苷R1=glcR2=xylR3=HOOOR3R1R2O第26页,共168页,2024年2月25日,星期天(6)二氢异黄酮
异黄酮基本母核的2、3位被氢化。二氢异黄酮类(Isoflavanones)OO第27页,共168页,2024年2月25日,星期天典型化合物:紫檀素三叶豆紫檀苷高丽槐素鱼藤酮如:中药广豆根-----抗癌活性毛鱼藤----------杀虫和毒鱼第28页,共168页,2024年2月25日,星期天紫檀素R=CH3三叶豆紫檀苷R=glc高丽槐素R=H鱼藤酮OROOOOOOOOCH3OCH3O第29页,共168页,2024年2月25日,星期天(7)查耳酮查耳酮:两苯环之间的三碳链为开链结构,即三碳链不构成环。
查耳酮类(Chalcones)第30页,共168页,2024年2月25日,星期天如:红花的花中含有的红花苷红花苷OHOOHOHOOHglc第31页,共168页,2024年2月25日,星期天(8)二氢查耳酮
查耳酮αβ双键氢化而成
二氢查耳酮类(Dihydrochalcones)OHO第32页,共168页,2024年2月25日,星期天如:苹果种仁中含有的梨根苷。梨根苷OHOHOOHOglc第33页,共168页,2024年2月25日,星期天(9)橙酮橙酮(噢口弄类):C环为含氧五元环。母核碳原子的编号也与其他黄酮类不同。橙酮类OCHO12345671'2'3'4'5'6'第34页,共168页,2024年2月25日,星期天如:在黄花波斯菊花中含有的硫磺菊素属于此类。硫磺菊素OCHOHOOHOH12345671'2'3'4'5'6'第35页,共168页,2024年2月25日,星期天(10)花色素结构特点:基本母核的C环无羰基,1位氧原子以(金羊)盐形式存在。
花色素类(Anthocyanidins)O+OH第36页,共168页,2024年2月25日,星期天如:矢车菊苷元、飞燕草苷元以及它们所组成的苷最为常见。矢车菊苷元R1=OHR2=H飞燕草苷元R1=R2=OH天竺葵苷元R1=R2=HO+OHHOOHR1OHR2第37页,共168页,2024年2月25日,星期天(11)黄烷醇类根据C环上的3,4位存在羟基的情况分为黄烷-3-醇和黄烷-3,4-二醇。1.黄烷-3-醇类,又称儿茶素类黄烷三醇类(Flavan-3-ols)OOH第38页,共168页,2024年2月25日,星期天如儿茶素:中药儿茶中的主要成分,有四个光学异构体,但在植物中主要有异构体两个,儿茶素和表儿茶素。儿茶素表儿茶素第39页,共168页,2024年2月25日,星期天2.黄烷-3,4-二醇类,又称无色花色素类黄烷-3,4-二醇类(Flavan-3,4-diols)OOHOH第40页,共168页,2024年2月25日,星期天在含鞣质的木本植物和蕨类植物。
如:无色矢车菊素。
无色矢车菊素OOHHOOHOHOHHOH第41页,共168页,2024年2月25日,星期天(12)双苯吡酮类
又称为苯骈色原酮,母核由苯环和色原酮的2,3位骈合而成,是一种特殊类型的黄酮类化合物。OO第42页,共168页,2024年2月25日,星期天常分布龙胆科、藤黄科、百合科植物中
如:芒果叶和知母叶中的异芒果素
-----具有止咳去痰作用。异芒果素OOHOHOOHOHHOCH2OHHOOH第43页,共168页,2024年2月25日,星期天(13)高异黄酮
基本母核为3-苄基色原酮高异黄酮类(Homoisoflavones)OO3第44页,共168页,2024年2月25日,星期天(14)其他黄酮类
包括双黄酮类,黄酮木脂体类,生物碱型黄酮等。裸子植物:银杏素银杏素OOOHCH3OOCH3OOOHHOOH第45页,共168页,2024年2月25日,星期天2’-羟基查耳酮(深黄色)二氢黄酮(无色)各类别间存在一定的转化关系第46页,共168页,2024年2月25日,星期天三、存在形式
多以苷存在:O-苷,C-苷糖的种类单糖:D-Glc,D-Gal,L-Rha,L-Ara,D-GluA,D-Xyl等双糖:Glcβ1→2glc,Glcβ1→6glc,
Rhaα1→6glc等三糖:Glcβ1→2glcβ1→2
glc,
Glcβ1→6glcβ1→2
fru等酰化糖:2-乙酰葡萄糖、咖啡酰基葡萄糖等。第47页,共168页,2024年2月25日,星期天糖的连接位置①O-糖苷:如:黄酮醇类,3-,7-,3’-,4’-单糖链苷;或3,7-,3,4’-,7,4’-双糖链苷。②C-糖苷:
通常以6-位或8-位连接,例如:牡荆素第48页,共168页,2024年2月25日,星期天牡荆素第49页,共168页,2024年2月25日,星期天常见取代基:
-OH,-OCH3,-CH3,异戊烯基,亚甲氧基取代基的位置:
-OH,-OCH3等含氧基团:A环:5,7位
B环:3‘,4’位
烷基:A环:6,8位
B环:3‘位第50页,共168页,2024年2月25日,星期天
第二节
理化性质
本节内容
一性状
二溶解性
三酸碱性
四显色反应第51页,共168页,2024年2月25日,星期天晶形:苷元多为结晶,少数苷为无定形粉末颜色:与分子中是否存在交叉共轭体系及助色团(-OH,-OCH3等)的种类、数目以及取代位置有关。一性状色原酮2-苯基色原酮第52页,共168页,2024年2月25日,星期天
黄酮(醇)及其苷类——灰黄~黄色查耳酮——黄~橙黄色,二氢黄酮(醇)——无色异黄酮——显微黄色花色素及其苷元——红(pH<7)紫(pH=8.5)蓝(pH>8.5)
第53页,共168页,2024年2月25日,星期天二溶解性
游离苷元:易溶于有机溶剂,难溶于水
苷类:可溶于水、乙醇、甲醇第54页,共168页,2024年2月25日,星期天水溶度:苷元<苷苷连糖数目多,水溶度大苷元:黄酮(醇)、查耳酮二氢黄酮(醇)花色素平面型分子非平面型分子离子水溶性增大第55页,共168页,2024年2月25日,星期天
三酸碱性(一)酸性来源:游离Ar-OH
强弱:与Ar-OH数目、位置有关第56页,共168页,2024年2月25日,星期天例:黄酮酸性规律溶于NaHCO3NaOH水液Na2CO3或Ca(OH)2水液7,4`-二OH>7-OH或4`-OH>Ar-OH>5-OH>3-OH此性质可用于提取、分离。(PH梯度洗脱)第57页,共168页,2024年2月25日,星期天(二)碱性强酸下形成洋盐第58页,共168页,2024年2月25日,星期天碱性
黄酮类化合物分子中
-吡喃酮环上的1-位氧原子,因有未共用的电子对,故表现微弱的碱性,可与强无机酸,如浓硫酸、盐酸等生成(金羊)盐,但生成的(金羊)盐不稳定,加水可分解。第59页,共168页,2024年2月25日,星期天
四显色反应
(一)还原反应(二)金属盐类络合反应(三)硼酸显色反应(四)碱性试剂显色反应HCl--Mg反应HCl—Zn反应NaBH4反应铝盐、铅盐、锆盐、镁盐、二氯化锶、三氯化铁氨蒸气Na2CO3第60页,共168页,2024年2月25日,星期天(一)还原反应
1、HCl-Mg(Zn)反应
—鉴定黄酮类化合物最常用的颜色反应一般黄酮(醇)、二氢黄酮(醇)显红~紫红色,少数显紫~兰色第61页,共168页,2024年2月25日,星期天操作:样品/乙醇中加入少许镁粉振摇,滴加几滴浓HCl,即1~2分钟可显色(必要时加热)。(1)同类化合物,当B环上有OH,OCH3取代时,呈现的颜色亦随之加深。(2)查耳酮、橙酮、儿茶素不显色,异黄酮除个别例外,一般不显色。(3)个别黄酮化合物不呈色。第62页,共168页,2024年2月25日,星期天二氢黄酮类/EtOH2%NaBH4/MeOH
浓HCl红~紫色(一)还原反应
2、NaBH4反应
—二氢黄酮类化合物专属性较高的反应第63页,共168页,2024年2月25日,星期天2.NaBH4(K)反应
NaBH4
是二H黄酮的专属试剂,其它黄酮
类化合物均不显色,可与之区别。
KBH4
反应颜色:红~紫色反应机理:第64页,共168页,2024年2月25日,星期天(二)金属盐类试剂的络合反应络合应具备的条件:以上任一结构都可以与一些金属盐生成有色络合物第65页,共168页,2024年2月25日,星期天常用金属盐试剂有:1.铝盐常用1%AlCl3或Al(NO3)3
乙醇(甲醇)液黄酮的络合物为黄色,有荧光。应用:(1)定性:鉴别是否为黄酮化合物。(2)定量:将黄酮化合物与AlCl3反应后有最大吸收峰,用于定量。第66页,共168页,2024年2月25日,星期天2、铅盐常用1%PbAc2或Pb(OH)Ac水溶液,黄酮类可与生成水不溶性沉淀(黄~红色)
沉淀颜色与酚OH数目、位置有关PbAc2:只能与分子中具有邻二酚OH或兼有3-OH、4-酮基或5-OH、4-酮基结构的化合物反应生成沉淀。Pb(OH)Ac:沉淀能力大,与一般酚OH均可与之沉淀。可用于提取分离、鉴定第67页,共168页,2024年2月25日,星期天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黄甲醇第68页,共168页,2024年2月25日,星期天3-OH,4-酮基络合物稳定性>5-OH,4-酮基络合物(二氢黄酮醇除外)原因:>第69页,共168页,2024年2月25日,星期天4、镁盐常用1%MgAc2
甲醇溶液方法:在纸上滴一滴供试液,喷以醋酸镁的甲醇液,加热干燥,在UV光下观察。应用:二H黄酮(醇)显天蓝色荧光,若有区分C5-OH,色泽更为明显。其它黄酮类显黄~橙黄~褐色。第70页,共168页,2024年2月25日,星期天
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↓第71页,共168页,2024年2月25日,星期天6、三氯化铁反应酚OH显色反应,无专属性但一般仅在含有氢键缔合的酚羟基时,才呈现明显的颜色。
1、4、6反应可在试管或纸片上进行。第72页,共168页,2024年2月25日,星期天(三)硼酸显色反应有该结构的黄酮为正反应(亮黄色)
5-OH黄酮(醇)包括
2`-OH查耳酮在与硼酸生成不同颜色OHO第73页,共168页,2024年2月25日,星期天例:草酸中:显黄色并具绿色荧光
柠檬酸(丙酮)中:只显黄色无荧光应用:该反应可将上述三类黄酮与其它类别黄酮相区别第74页,共168页,2024年2月25日,星期天(四)碱性试剂显色反应1.黄酮类的鉴别:日光或UV光下,通过纸斑反应,观察试样用氨蒸气或其它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。第75页,共168页,2024年2月25日,星期天2.鉴定二氢黄酮类与查耳酮:
二氢黄酮无色查耳酮橙-黄色二氢黄酮类易在碱液中开环,转变成相应的异构体-查耳酮类化合物,显橙-黄色。第76页,共168页,2024年2月25日,星期天3.黄酮醇与其它类型黄酮相区别:黄酮醇类在碱液中先呈黄色,通入空气后变为棕色,据此可与其它黄酮类区别4.黄酮类化合物如分子中有邻二酚OH或C3,C4`-二OH取代时,在碱液中不稳定,易氧化,颜色变深,由黄色-深红色-绿棕色沉淀。第77页,共168页,2024年2月25日,星期天
第三节黄酮类化合物的提取与分离
一、提取(一)粗提(二)精制二、分离第78页,共168页,2024年2月25日,星期天
一、提取(一)粗提存在形式:花、叶、果等组织中——苷木部坚硬组织中——游离苷元选择溶剂:①黄酮苷,极性稍大的苷元
——丙酮、醋酸乙酯、乙醇、水、甲醇-水(1:1)、甲醇第79页,共168页,2024年2月25日,星期天③花青素类——可加少量酸(如
0.l%盐酸)④黄酮苷元——宜用极性较小的溶剂(氯仿、乙醚、醋酸乙酯)等提取②多糖苷类——沸水提取
第80页,共168页,2024年2月25日,星期天对粗提取物可进行精制处理,常用的方法有:
一、提取
(二)精制①溶剂萃取法②碱提取酸沉淀法③炭粉吸附法第81页,共168页,2024年2月25日,星期天①溶剂萃取法1.醇浸液、去脂溶性色素——加石油醚2.水提取液去除水杂质(蛋白质、多糖等)
——加多倍量浓醇第82页,共168页,2024年2月25日,星期天醇浸液除去亲脂性杂质水提取除去水溶性杂质醇液醇液①溶剂萃取法第83页,共168页,2024年2月25日,星期天②碱提取酸沉淀法
适合酸性成分——具有Ar-OH的黄酮
此法适用于含量高的已知黄酮成分如:rutin(芦丁)10~20%baicalin(黄芩苷)4~5%
常用该法
hesperdin(橙皮苷)4~5%第84页,共168页,2024年2月25日,星期天黄酮苷类虽有一定极性,可溶于水,但却难溶于酸性水,易溶于碱性水,故可用碱性水提取,再于碱水提取液中加入酸,黄酮苷类即可沉淀析出。此法简便易行。如:槐米中芦丁的提取见教材P182第85页,共168页,2024年2月25日,星期天例如:从槐花米提取芦丁过程
槐花米→加6倍量水→煮沸→以石灰乳调pH=8-9→微沸30min→趁热过滤→残渣再水煮一次→合并两次滤液→60-70℃时以浓盐酸调节pH=4-5→静置24小时→抽滤→水洗至中性→60℃干燥得粗品芦丁→沸水重结晶→70-80℃干燥得纯品芦丁。第86页,共168页,2024年2月25日,星期天药材碱水液
H+
OH-
沉淀(黄酮苷,苷元)
水(水杂,M+)操作流程:第87页,共168页,2024年2月25日,星期天应当注意:(1)碱液浓度不宜过高,以免在强碱性下,尤其加热时会破坏黄酮母核。(2)酸化时,酸性也不宜过强,以免生成(金羊)盐,致使析出的黄酮类化合物又重新溶解,降低产品收率。第88页,共168页,2024年2月25日,星期天(3)药料中含有大量果胶、粘液等不溶性杂质时,如花、果类药材,宜用石灰乳或石灰水代替其它碱性水溶液进行提取,以使上述含羟基的杂质生成钙盐沉淀,不致溶出。这也有利于黄酮类化合物的纯化处理。第89页,共168页,2024年2月25日,星期天(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
第90页,共168页,2024年2月25日,星期天二、分离(一)柱色谱法(二)梯度pH萃取法第91页,共168页,2024年2月25日,星期天(一)柱色谱法
(1)硅胶柱色谱柱色谱法(2)聚酰胺柱色谱
(3)葡聚糖凝胶(Sephadexgel)柱色谱第92页,共168页,2024年2月25日,星期天(1)硅胶柱色谱适于分离异黄酮,二H黄酮(醇)及高度甲基化(或乙酰化)的黄酮(醇)类少数情况下,硅胶加水去活性后,也可用来分离某些极性较大的黄酮第93页,共168页,2024年2月25日,星期天(2)聚酰胺柱色谱黄酮、酚类、醌类吸附原理:H键吸附理论特点:吸附强度主要取决于黄酮类化合物分子中羟基的数目与位置及溶剂与黄酮类化合物或与聚酰胺之间形成氢键缔合能力的大小。影响聚酰胺吸附化合物能力的因素:
1.与所采用溶剂的类型有关
第94页,共168页,2024年2月25日,星期天2.与被分离物质的结构——酚OH数目及位置有关酚OH数目:苷元不同时,聚酰胺吸附能力为:黄酮醇>黄酮>二H黄酮醇>异黄酮,洗脱能力则相反酚OH位置:酚OH不能形成分子内H键吸附>能形成分子内H键
>第95页,共168页,2024年2月25日,星期天黄酮类化合物从聚酰胺柱上洗脱时有下列规律:①苷元相同,洗脱先后顺序一般是:三糖苷
双糖苷
单糖苷
苷元②母核上增加羟基,洗脱速度减缓。羟基数目相同时,洗脱先后为:具有羰基邻位羟基黄酮
具有羰基对(或间)位羟基黄酮第96页,共168页,2024年2月25日,星期天③不同类型黄酮化合物,先后流出顺序一般是:异黄酮
二氢黄酮醇
黄酮
黄酮醇实例第97页,共168页,2024年2月25日,星期天第98页,共168页,2024年2月25日,星期天④分子中芳香核、共轭双键多者则吸附力强,所以查耳酮往往比相应的二氢黄酮难于洗脱。如:第99页,共168页,2024年2月25日,星期天第100页,共168页,2024年2月25日,星期天(3)葡聚糖凝胶(Sephadexgel)柱色谱常用型号:Sephadex-G型
Sephadex-LH20型原理:(1)分离苷元:吸附强弱
(2)分离苷:分子筛作用洗脱剂:甲醇、乙醇、碱水、含水丙酮等
第101页,共168页,2024年2月25日,星期天(3)葡聚糖凝胶(Sephadexgel)柱色谱常用型号:Sephadex-G型
Sephadex-LH20型原理:(1)分离苷元:吸附强弱
(2)分离苷:分子筛作用洗脱剂:甲醇、乙醇、碱水、含水丙酮等
第102页,共168页,2024年2月25日,星期天洗脱先后顺序:分离游离黄酮主要是吸附作用,极性小
大顺序洗脱。分离黄酮苷类,主要是分子筛作用,分子量大
小顺序洗脱。总的洗脱顺序:糖多的苷
糖少的苷
游离苷元(极性小
大)第103页,共168页,2024年2月25日,星期天(二)梯度pH萃取法原理:酸性强弱不同方法:有机溶剂溶解,碱水梯度萃取溶剂碱性:弱强苷元出柱顺序:酸性强弱第104页,共168页,2024年2月25日,星期天Example第105页,共168页,2024年2月25日,星期天第四节黄酮类化合物的检识与
结构鉴定目前主要采用的方法有:①与标准品或与文献对照PC或TLC得到的Rf或hRf值(Rf
100)②分析对比样品在甲醇溶液中及加入诊断试剂后得到的UV光谱③1H-NMR④13C-NMR⑤MS第106页,共168页,2024年2月25日,星期天1.纸色谱
(1)常用溶剂系统(展开剂)醇性BAW(n-BuOH-HAc-H2O)4:1:5TBA(t-BuOH-HAc-H2O)3:1:1
水饱和的n-BuOH等水性H2O、不同浓度的:2%醋酸、15%醋酸等
3%NaCL、HAC-浓HCL-H2O30:3:3一、色谱法在黄酮类化合物鉴定中的应用第107页,共168页,2024年2月25日,星期天(2)不同极性溶剂中Rf值的比较
a.在醇性展开剂中不同苷元时:平面性分子Rf值>非平面型分子同类型苷元时:苷元Rf值>单糖苷>双糖苷
第108页,共168页,2024年2月25日,星期天即:醇性溶剂展开时,①同一类型苷元,羟基越多,Rf越小。②羟基被甲氧基取代,Rf增大。③醇性溶剂展开时,羟基糖苷化,极性增大,Rf下降。①②③用酸水展开时,上述顺序颠倒。第109页,共168页,2024年2月25日,星期天b.在水性展开剂中(极性大的化合物Rf值大)不同苷元时:平面性分子Rf值<非平面型分子同类型苷元时:苷元Rf值<单糖苷<双糖苷如:BAW4:1:5Rf值quercetin>rutin15%HAcquercetin<rutin第110页,共168页,2024年2月25日,星期天(3)显色①UV下观察,可见有色班点,氨蒸气处理后常有明显的颜色变化。②显色剂
1~2%AlCl3(MeOH)(UV)或1%FeCl3-1%K3Fe(CN)61:1水液第111页,共168页,2024年2月25日,星期天混合物的鉴定常用双向色谱法:第一向:醇性溶剂展开,例如BAW系统,(分配作用原理进行分离)第二向:水类溶剂展开,例如2-6%醋酸水,化合物极性大,吸附弱。(吸附作用原理进行分离)第112页,共168页,2024年2月25日,星期天2.薄层色谱(TCL)⑴硅胶TLC-鉴定与分离弱极性化合物。⑵聚酰胺TLC-适用范围广,特别适合分离含游离酚羟基的黄酮及其苷类。第113页,共168页,2024年2月25日,星期天(1)硅胶TLC
常用展开剂:分离黄酮苷元:甲苯-甲酸甲脂-甲酸5:4:1CHCl3-MeOH8.5:1.5分离黄酮苷元的衍生物:苯-丙酮9:1苯-醋酸乙酯(7.5:2.5)第114页,共168页,2024年2月25日,星期天(2)聚酰胺TLC
常用展开剂:
a.含水极性溶剂:不同浓度的含水乙醇(形成H键)
b.亲脂性有机溶剂:分配色谱原理乙醇-水-乙酰丙酮(2:4:1)
苯-甲酮-丁酮(6:2:2)(3)显色剂同PC显色剂第115页,共168页,2024年2月25日,星期天二、紫外及可见光谱在黄酮类鉴定
中的应用测定黄酮类化合物的UV吸收光谱,对结构的鉴定有特殊意义特点:1.用量少
2.用特殊试剂使黄酮母核上官能团发生反应,提供取代基的位置或数量的信息第116页,共168页,2024年2月25日,星期天一般程序:
1.测定样品甲醇液的UV光谱2.测定样品甲醇液+诊断试剂后的UV光谱3.若为苷类→水解,或甲基化后水解→测苷元或衍生物的UV光谱
第117页,共168页,2024年2月25日,星期天(一)黄酮类化合物在甲醇溶液中的UV光谱特征在多数黄酮类化合物在UV光谱中有两个主要吸收带,即在200~400nm区域内有两个吸收带带Ⅱ220~280nm带Ⅰ300~400nm第118页,共168页,2024年2月25日,星期天
1.黄酮及黄酮醇类
两者谱形相似,但带Ⅰ位置不同带Ⅱ带Ⅰ
黄酮240~280nm
304~350nmI<350nm
黄酮醇240~280nm
352~385nmI>350nm3-OR240~280nm328~357nm第119页,共168页,2024年2月25日,星期天木犀草素(黄酮类)槲皮素(黄酮醇类)
黄酮及黄酮醇类UV光谱(甲醇)第120页,共168页,2024年2月25日,星期天①表5-8:说明母核氧取代程度升高,则带Ⅰ红移.
②表5-8:带Ⅱ的峰位主要受A环氧取代程度的影响,取代程度升高,则带Ⅱ红移;B环的取代对其峰位影响甚微,但可影响它的形状。③若OH甲基化或苷化,引起相应吸收带,尤其带Ⅰ紫移.
④若OH乙酰化,原来酚OH对光谱的影响全消除.
规律:第121页,共168页,2024年2月25日,星期天2.查耳酮及橙酮类
共同特点:带Ⅰ很强为主峰,带Ⅱ为较弱,为次强峰。带Ⅱ带Ⅰ
查耳酮220~270
340~390
橙酮220~270
第122页,共168页,2024年2月25日,星期天3.异黄酮、二氢黄酮及二氢黄酮醇
共同特点:带Ⅱ强吸收为主峰,带Ⅰ很弱,常在主峰的长波方向有一肩峰。带Ⅱ带Ⅰ
异黄酮245~270二氢黄酮(醇)270~295第123页,共168页,2024年2月25日,星期天诊断试剂:
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。(二)加入诊断后引起的位移及其在结构测
定中的意义第124页,共168页,2024年2月25日,星期天以黄酮及黄酮醇为例一般程序:1.测定样品在MeOH中UV吸收光谱-原始谱带
2.加入诊断试剂后测定UV及可见光谱常用的诊断试剂:①甲醇钠;②醋酸钠(熔融及未熔融);③醋酸钠/硼酸;④三氯化铝及三氯化铝/盐酸
第125页,共168页,2024年2月25日,星期天①甲醇钠:a.检查黄酮(醇)中游离3-OH或4`-OH
有4`-OH带Ⅰ+40~60nm,峰强度不下降有3-OH带Ⅰ+50~60nm,峰强度减弱
b.检查黄酮(醇)中游离3,4`-OH体系或
3,3`,4`-三OH等对碱敏感的OH,其产生吸收峰,强度随时间延长而递减.第126页,共168页,2024年2月25日,星期天②醋酸钠(未熔融)NaOAc比NaOMe的碱性弱,只能使强酸性OH离子化,检查7-OH,3-OH,4`-OHa.7-OH存在,带Ⅱ+5~20nmb.4`-OH存在,无3-OH或7-OH取代时,带Ⅰ在长波一侧有明显的肩峰。醋酸钠(熔融)碱性提高,表现与NaOMe类似效果.第127页,共168页,2024年2月25日,星期天③NaOAc/H3BO3
NaOAc与H3BO3的混合物用于检识黄酮母核上的所有邻二酚OH
a.若B环有邻二酚OH存在,则带Ⅰ+12~30nmb.若A环有邻二酚OH存在(但不包括5,6-位),则带Ⅱ+5~10nm
第128页,共168页,2024年2月25日,星期天④AlCl3及AlCl3/HCl(1)AlCl3与含3-OH或5-OH的黄酮(醇)以及邻二酚OH螯合,使吸收峰红移
(2)由于AlCl3形成络合物的稳定性为:3-OH
>5-OH
>邻二酚OH∴酸水存在下稳定破坏螯合不螯合但MeOH中加数滴酸水仍稳定
第129页,共168页,2024年2月25日,星期天AlCl3/HCl谱图=AlCl3谱图则结构中无邻二酚OHAlCl3/HCl谱图≠AlCl3谱图则结构中可能有邻二酚OHa.若B环有邻二酚OH存在则带Ⅰ紫移30~40nmb.若A.B环可能有邻二酚OH,则带Ⅰ紫移50~65nm第130页,共168页,2024年2月25日,星期天AlCl3/HCl谱图=MeOH谱图,示无3-及/或5-OHAlCl3/HCl谱图≠MeOH谱图,示可能有3-及/或5-OHa若只有5-OH存在,带Ⅰ+35~55nmb只有3-OH存在,带Ⅰ+60nmc可能同时有3及5-OH,带Ⅰ+50~60nm
d若除5-OH外,尚有6-O取代,则带Ⅰ+17~20nm第131页,共168页,2024年2月25日,星期天说明:(1)+NaOMe或NaOAc,OH
ONa,变为离子化合物,共轭系统中的电子云密度增加,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,仅使酸性较强者,如7,4’-OH解离。第132页,共168页,2024年2月25日,星期天(3)AlCl3及AlCl3/HCl形成络合物的能力:①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
②邻二酚羟基和二氢黄酮醇5-OH在酸性条件下不与
AlCl3络合;但不在酸性条件下,五者皆与Al3+络合;形成络合物越稳定,红移越多。第133页,共168页,2024年2月25日,星期天三、氢核磁共振在黄酮类结构分析中的应用1H-NMR已成为天然黄酮类化合物结构分析的一种非常重要的方法测定方法:1.直接测定法:常用CDCl3,DMSO-d6,氘代吡啶做溶剂。
2.间接测定法:即将黄酮类化合物作成三甲基硅醚衍生物,四氯化碳作溶剂。(OHOSi(OCH3)3)第134页,共168页,2024年2月25日,星期天1.A环质子
(1)5,7-二羟基取代δH-85.70~6.90(1HdJ=2.5Hz)δH-65.70~6.90
(1HdJ=2.5Hz)H-6较高场归纳黄酮类化合物H-NMR的规律第135页,共168页,2024年2月25日,星期天(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)第136页,共168页,2024年2月25日,星期天2.B环质子(1)4’-O-R取代B环质子分别为H-2’,6’及H-3’,5’两组,构成AA`BB`系统,可粗略看AB偶合系统,出现在δ6.50~7.90处,大体上位于比A环质子稍低的磁场区。(表5-14)第137页,共168页,2024年2月25日,星期天(2)3’,4’-O-R取代δH-5’6.70~7.10(1HdJ=8.5Hz)
δH-2’7.20~7.90(1HdJ=2.5Hz)δH-6’7.20~7.90
(1HddJ=2.5HzJ=8.5Hz)第138页,共168页,2024年2月25日,星期天
(3)
3`,4`,5`-三OR3`,4`,5`-为三OH时:H-2`,6`
δ6.5~7.5S
3`或5`-OH甲基化或苷化时:H-2`,6`d
第139页,共168页,2024年2月25日,星期天3.
C环质子
其所示特征是区别各类黄酮类化合物的主要依据。1)黄酮醇黄酮
H-3δ6.3~6.8S(尖单峰)第140页,共168页,2024年2月25日,星期天2)异黄酮类
H-2位于C=O的β位,通过碳与氧相接,故以单峰(S)出现在比一般芳香质子较低磁场区δ7.6~7.8ppm
第141页,共168页,2024年2月25日,星期天3)二氢黄酮(醇)
二氢黄酮ABX系统H-2与两个磁不等同的H-3偶合,故作为一个双二重峰出现,中心位于δ5.20处。两个H-3因有相互偕偶及H-2的邻偶,将分别作为一个双峰出现,中心位于δ2.80处。但往往相互重叠。第142页,共168页,2024年2月25日,星期天
二氢黄酮醇H-2及H-3分别作为一个二重峰出现。H2(δ4.90)H3(δ4.30)两质子互为反式第143页,共168页,2024年2月25日,星期天4)查耳酮及橙酮类苄氢:δ6.50-6.70(1H,s)
δ6.37-6.94(1H,s,DMSO-d6)查耳酮橙酮δ7.30~7.70δ6.70~7.40第144页,共168页,2024年2月25日,星期天(四)糖上的质子1.单糖苷成苷后,糖端基质子C-1”-H
与其他H比较。一般在较低磁场区。见P198,表5-17。原因:1)由苷键O原子上电子与苷元P-π共轭
2)糖上C1与O()相连吸电子,使C1缺电子,致使H-1上电子云密度降低多,H-1共振峰在较低磁场区出现.
第145页,共168页,2024年2月25日,星期天A.成苷位置不同,糖端基质子的化学位移不同例.黄酮醇类3–O-糖苷4`,5,7-O-糖苷
δ低场一些5.70~6.0ppm4.8~5.2ppm
B.与糖的种类有关例.黄酮醇–3-Oglc苷黄酮醇-3-O-rha苷
H-1δ5.7-6.0ppm5.0~5.1ppm
第146页,共168页,2024年2月25日,星期天2.双糖苷苷元-O-糖-O-糖
直接与苷元相连的端基质子共振峰在稍低磁场(化学位移稍大)末端糖的端基质子因离黄酮母核较远,受到的负屏蔽影响相对较小,化学位移稍小(共振峰在较高磁场)第147页,共168页,2024年2月25日,星期天(五)6-及8-C-CH3δ
2+
且6-C-CH3质子恒定地出现在较
8-C-CH3质子稍高场0.2ppm如:异黄酮6-C-CH3:
δ2.04~2.27
8-C-CH3:δ2.14~2.45第148页,共168页,2024年2月25日,星期天(六)乙酰氧基的质子
——据乙酰化物进行结构测定
化学位移应用芳香族2.30~2.50ppm乙酰化测定酚OH数目脂肪族
1.65~2.10ppm由脂肪族乙酰氧基数目推测苷中结合糖的数目第149页,共168页,2024年2月25日,星期天(七)甲氧基上的质子
苷元上一般δ3.50~4.10ppm
第150页,共168页,2024年2月25日,星期天13C-NMR在黄酮类化合物结构鉴定中的应用黄酮类化合物结构鉴定
60年代UV70年代UV1H-NMR80年代主要为13C-NMR
13C-NMR信号归属一般通过:(1)用简单化合物(如苯乙酮、桂皮酸)及其衍生物的光谱进行比较
(2)用经验性的简单芳香化合物的取代基位移加和规律计算等方法加以解析第151页,共168页,2024年2月25日,星期天(一)黄酮类化合物骨架类型的判断(二)黄酮类化合物取代图式的确定方法(三)黄酮类化合物O-糖苷中糖的连接位置(四)双糖苷及低聚糖苷中分子内苷键及糖的连接顺序13C-NMR在黄酮类化合物结构鉴定中的应用
第152页,共168页,2024年2月25日,星期天(一)黄酮类化合物骨架类型的判断利用中央三碳核的信号特征,推测黄酮化合物的骨架类型(见P200,表5-21)。另,双黄酮类化合物中,如果分子的两部分氧化水平不一致时,则会在不同磁场处出现两个C=O基吸收。第153页,共168页,2024年2月25日,星期天(二)黄酮类化合物取代图式的确定方法
采用芳香碳原子的信号特征确定取代基的取代图式,但不能据此确定骨架的类型。1.取代基位移的影响通常:①A-环上引入取代基,位
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