第五章 黄酮类化合物

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,Page ,*,单击此处编辑母版标题样式,第五章 黄酮类化合物,2,第一节,概述,化合物数目多，存在于高等植物及蕨类植物，,2003,年统计的该类化合物已超过,9000,个；多数黄酮类化合物是,羟基或甲氧基取代,衍生物。,多与糖结合成,苷,，少部分以游离形式存在。,Page ,3,第一节 黄酮类化合物的结构类型,以前，黄酮类化合物主要是指基本母核为,2-,苯基色原酮,的一系列化合物。,色原酮,2-,苯基色原酮（黄酮）,一、黄酮类化合物的结构类型,现在泛指两个具有酚羟基的苯环（,A,与,B,环）通过中央三碳链相互连接而成的一系列化合物。,分类依据：,三碳链氧化程度,B,环（苯基）连接位置（,2-,或,3-,位）,三碳链是否构成环状,C6-C3-C6,A,B,c,Page ,6,由葡萄糖分别经,桂皮酸途径,和,醋酸,-,丙二酸途径,分别生成桂皮酰辅酶,A,和三分子丙二酰辅酶,A,，合成查耳酮，再经过查耳酮异构酶的作用形成二氢黄酮。二氢黄酮再在各种酶的作用下衍变为各类黄酮。,生物合成途径,基本结构类型,结构新颖的黄酮类母核,鱼藤酮类，紫檀素类,双黄酮类 (biflavonoids),2分子黄酮,2分子二氢黄酮,1分子黄酮 + 1分子二氢黄酮,通过C-O-C、C-C相连,黄酮木脂素 (flavonolignan),1分子黄酮 + 1分子木脂素,生物碱型黄酮,黄酮骨架上连有生物碱,其他黄酮类化合物,黄酮苷,多与糖成结合成苷，可成O-苷，也有C-苷,单糖,D-Glc、D-Gal、D-Xyl、L-Rha、L-Ara、D-Glu A,双糖类,槐糖：Glc 12 glc,龙胆二糖 Glc 16 glc,芸香糖 Rha 16 glc,新陈皮糖 Rha 12 glc,三糖类,龙胆三糖 Glc 16 glc 12 fru,槐三糖 Glc 12 glc 12 glc,木犀草素,，多以,糖苷,的形式存在于辣椒、野菊花、金银花（忍冬）中，具有具有镇咳和祛痰作用。,黄酮类（,flavones,）,黄酮醇类（,flavonols,）,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。,黄酮醇类（,flavonols,）,头花蓼,槐米,金丝桃,二氢黄酮类,(flavanones),4,二氢黄酮醇类,(flavanonols),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（,chalcones,）,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,5,查尔酮类（,chalcones,）,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,花色素类,(anthocyanidins),使花、叶、果、茎等呈现、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。,小测试来啦,以下化合物属于什么类？,二、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：木樨草素,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。,Page ,24,3.,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。,Page ,25,6.,雌性激素样作用,大豆素,(daidzein),等异黄酮具有雌性激素样作用，可能与它们与己烯雌酚结构类似。,Page ,26,7.,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。,8.,其他活性,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。,Page ,27,第二节 黄酮类化合物的理化性质及显色反应,Page ,28,1.,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、黄烷醇及双黄酮有旋光外，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。,一、性状,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。,Page ,30,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, OCH3,等,助色团,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,（,pH 7,或,4,羟基,一般酚羟基,5-,羟基,3-,羟基,此性质可用于提取、分离及鉴定工作。,Page ,35,2.,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，盐酸生成佯盐，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佯盐常表现出特殊的颜色，可用于鉴别。,Page ,36,四、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,-,蓝色）。,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,OCH3,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，故须先做一对照。,Page ,37,2,.,四氢硼钠反应,与二氢黄酮类化合物产生红,-,紫色。,取0.1ml样品溶液，加等量2%,NaBH,4,甲醇溶液，1min后再滴加数滴浓盐酸或浓硫酸，呈,紫,-,紫红,色。,Page ,38,（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,。,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，,可做定性或定量分析,。,(,二,),络合反应,Page ,39,2.,铅盐,1%PbAc,2,或碱式醋酸铅水液。生成,黄,-,红,色沉淀。,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。,碱式醋酸铅可沉淀具有一般酚类化合物。,Page ,40,3.,锆盐,: 2%,二氯氧化锆甲醇溶液,Page ,41,4.,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,C5-OH,，色泽更明显。而黄酮、黄酮醇及异黄酮类则显,黄,-,橙黄,-,褐色,。,5.,氯化锶,(SrCl,2,),使具有邻二酚羟基的黄酮显,绿,-,棕色,-,黑色沉淀。,6.,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。,Page ,42,(,三,),硼酸显色反应,条件：,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。,Page ,43,Page,44,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,-,黄,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，生成,黄色,深红色,绿棕色,沉淀。,(,四,),碱性试剂显色反应,五、,Wessely-Moser,重排,黄酮类,6-C-,糖苷及,8-C-,糖苷在常规酸水解条件下不能被水解，但可发生互变（,Wessely-Moser,重排反应），成为两者的混合物。,Page,45,Page,46,第三节,黄酮类化合物的提取分离,一、提取,黄酮类化合物在花、液、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。,Page,47,1.,苷元,多用,CHCl,3,、,Et,2,O,、,EtOAc,等极性较小溶剂提取；,对于多,OCH,3,化的成分，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.,花青素类：,可加入少量酸，但一般黄酮类化合物则应避免。,提取,粗提物的精制处理,1,溶剂萃取法,去杂质,石油醚：除去叶绿素、胡罗卜素等脂溶性色素,水溶醇沉：除去蛋白质、多糖、大分子水溶性物质,逆流分配：水,-,乙酸乙酯，正丁醇,-,石油醚,在萃取除杂的同时，可使不同极性或极性相差较大者分离，如极性不同的苷和苷元，极性苷元和非极性苷元。,2,碱提酸沉法,适用于含酚羟基的化合物，如槐米中芦丁的提取。,注意事项：,酸碱度不宜过大,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,石灰乳的加入可除去果胶、粘液等水溶性酸性杂质,Page ,49,3,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。,Page ,50,二、分离,1.,柱色谱法,根据极性大小不同，利用吸附或分配原理进行分离。,常用吸附剂有聚酰胺、硅胶、纤维素粉。,Page,51,Page ,51,柱色谱法,硅胶层析,Page,52,酚羟基少的黄酮类，如异黄酮、二氢黄酮、高度甲基化（或乙酰化）的黄酮及黄酮醇类。,对酚羟基多的黄酮类，如多羟基黄酮及其苷类，硅胶加水去活化使用。,柱色谱法,聚酰胺层析,主要有聚己内酰胺型,(Perlon),、六次甲基二胺已二酸盐,(Nylon),型、聚乙烯吡咯烷酮,(Polyclar),型三种。,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。,Page,53,黄酮类化合物从聚酰胺柱洗脱时有下列规律：,Page,54,柱色谱法,聚酰胺层析,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：具有邻位羟基黄酮具有对位（或间位）羟基黄酮,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。,柱色谱法,葡聚糖凝胶,Page,55,主要用两种型号的凝胶,Sephadex-G,型和,Sephadex-LH20,型,分离游离黄酮主要是吸附作用，极性小先洗脱。,分离黄酮苷类，主要是分子筛作用，分子大先洗脱。,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,2.,梯度,pH,萃取法,Page,56,第四节,黄酮类化合物的检识与结构测定,目前主要采用的方法有：,与标准品或与文献对照,PC,或,TLC,得到的,R,f,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,H-NMR,13,C-NMR,MS,第四节 黄酮类化合物的检识与结构测定,一、色谱法在黄酮类化合物鉴定中的应用,1.,纸色谱（PC）,分离各种天然黄酮化合物及苷类的混合物。一般采用,双向色谱法,。,2. 硅胶薄层色谱,分离鉴定,弱极性,黄酮类化合物。,3. 聚酰胺薄层色谱,适合分离,含游离酚羟基的黄酮及苷类,。展开剂需要较强的极性。,Page ,58,二、紫外光谱在黄酮类鉴定中的应用,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。,Page ,59,（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。,（一）黄酮类化合物在甲醇溶液中的紫外光谱,黄酮类化合物在甲醇溶液中的紫外光谱,（教材,164,页表5-,4,）,不同类型黄酮类化合物的紫外光谱,（二）加入诊断试剂后引起的位移及结构测定（见教材,164,页表5-,5,）,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，皆与,Al,3+,络合；,形成,络合物越稳定，红移越多,。,AlCl,3,诊断试剂对紫外吸收的影响,课堂练习,1. 黄酮类化合物的基本碳架是( ),2. 与2-羟基查耳酮互为异构体的是( ),3. 黄酮类化合物呈黄色时结构的特点是( ),4. 水溶性最大的黄酮类化合物是( ),5. 不属于平面型结构的黄酮类化合物是( ),6. 酸性最弱的黄酮类化合物是 ( ),7. 一般不发生盐酸-镁粉反应的是( ),8. 如某样品液不加镁粉而仅加盐酸显红色，则该样品中含有 ( ),9. 在聚酰胺柱上洗脱能力最弱的溶剂是( ),10. 从槐米中提取芦丁时，常用碱溶酸沉法，加石灰乳调pH应调至 ( ),A.pH 6-7 B.pH 7-8 C.pH 8-9 D.pH l0-12 E.pH 12以上,课后作业,：指出下列化合物属于何种黄酮类型？,洗脱剂一定时，下列化合物在不同层析中洗脱顺序如何？,（,1,）硅胶柱（,CHCl,3,：,MeOH 9,：,1,洗脱）（,2,）聚酰胺柱（用乙醇洗脱）（,3,）葡聚糖凝胶柱（用甲醇洗脱）,