天然药物化学-黄酮类(图文并茂).ppt

黄酮类化合物FLAVONOIDS 第五章 黄芩 黄酮类化合物 是自然界存在的一类具有多方面生理和药理作用的物质 蜂胶中含的黄酮类化合物其品种和数量都非常丰富 有关科研人员从各种不同的蜂胶中 分离和鉴定的黄酮类化合物就有桷皮素等46种 其中 5 7 二羟基 3 4二甲基黄酮和5 羟基4 7 二甲氧基双氢黄酮 首次从蜂胶中发现 成为蜂胶中独特的有效成分 不同产地 不同的胶源植物种类 其所含的黄酮类化合物的品种和数量不同 研究人员 1985年 测定了中国产的蜂胶样品 其黄酮平均含量为10 31 0 29 医学工作者发现 许多治疗冠心病的中草药和有活血化瘀作用的中药 都含有黄酮类成分 因此 黄酮类化合物是一种具有重要药理作用的化合物 仅截止到1974年为止 国内外已发表的黄酮类化合物共1674个 主要是天然黄酮类 也有少部分为合成品 其中苷元902个 苷722个 并以黄酮醇类最为常见 约占总数的三分之一 其次为黄酮类 占总数的四分之一以上 其余则较少见 至于双黄酮类多局限分布于裸子植物 尤其松柏纲 银杏纲和凤尾纲等植物中 至1980年 黄酮类化合物总数已达到2721个 至1993年 黄酮类化合物总数已达到4000个 在20世纪30年代中期匈牙利科学家艾伯特 聖喬其 AlbertSzentGyorgy 首次分离出类黄酮混合物 拓展提高 黄酮化合物的现状 色原酮2 苯基色原酮 黄酮 一 基本结构和分类 一 基本结构1952年以前 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 第一节概述 C6 C3 C6 现在的黄酮类化合物则泛指两个苯环 A与B环 通过中央三碳链相互连接而成的一类化合物 A B C 三碳链氧化程度B环 苯基 连接位置 2 位或3 位 以及三碳链是否构成环状 B A C 黄酮类化合物的苷元的结构类型根据 分为下列类型 12种 木犀草素 luteolin 存在于忍冬藤 菊花 浮萍中 具有抗菌作用 1 黄酮类 flavones 抗菌成分主要有 黄芩为清热解毒类中药 黄芩苷 baicalin 次黄芩素 wogonin 等 槐米中含有 2 黄酮醇类 flavonols 芦丁 槲皮素 槐米为豆科植物槐树 SophorajdponicaL 的花蕾 在二千年前我国即作药用 神农本草经 将愧实列为上品 其中 芦丁是有效成分 可用于治疗毛细血管脆性引起的出血症 并用于高血压的辅助治疗剂 槲皮素 quercetin 具有抗炎 止咳祛痰等作用 槲皮素片用于治疗支气管炎 此外还有降低血压 增强毛细血管抵抗力 减少毛细血管脆性 降血脂 扩张冠状动脉 增加冠脉血流量等作用 芦丁 rutin 是槲皮素的3 O芸香糖苷 用于治疗毛细管脆弱引起的出血病 并用作高血压的辅助治疗剂 3 二氢黄酮类 flavanones 柚皮素 Naringenin 来源于芸香科植物柚 CitrusparadisiMacfadyen 的果实 分子式C15H12O5 分子量272 25 结构式 柚皮苷 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 二氢黄酮的吡酮环芳香性低 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 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 菊科植物红花 红花所含的色素 红花苷 是第一个发现的查耳酮类植物成分 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 主要存在于豆科 鸢 yuan 尾科等植物中 如葛根主要含有下列几种异黄酮类成分 6 异黄酮类 isoflavones 葛根素 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 大豆素 7 二氢异黄酮类 豆科植物紫檀tan 8 双黄酮类 由二分子黄酮衍生物聚合生成的二聚物 多分布于裸子植物中 其主要的活性成分为两类 黄酮类和萜类 德国的银杏专利提取物EGb761 黄酮24 萜内酯6 银杏中含有多种双黄酮 如银杏素 9 花色苷类 anthocyanidins 是使花 叶 果 茎等呈现蓝 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 10 黄烷 3 醇 flavan 3 ols 及黄烷 3 4 二醇 flavan 3 4 diols 类 儿茶 水龙骨科植物石韦中的异芒果素具有止咳祛痰的功效 11 苯骈色酮 xanthanes 黄花波斯菊花中含有硫磺菊素 sulphuretin 12 橙酮类化合物 天然黄酮类化合物多和糖形成苷而存在 并且由于糖的种类 数量 连接位置及连接方式不同 组成了各种各样的黄酮苷类 组成黄酮苷的糖类主要有 单糖双糖类三糖类酰化糖类 单糖类 D 葡萄糖 D 半乳糖 D 木糖 L 鼠李糖 L 阿拉伯糖及D 葡萄糖醛酸等 双糖类 槐糖 glc 1 2glc 龙胆二糖 glc 1 6glc 芸香糖 rh 1 6glc 新橙皮糖 rh 1 2glc 刺槐二糖 rh 1 6gal 等 三糖类 龙胆三糖 glc 1 6glc 1 2fru 槐三糖 glc 1 2glc 1 2glc 等 酰化糖类 2 乙酰葡萄糖 咖啡酰基葡萄糖 caffeoylglucose 等 黄酮苷中糖的连接位置与苷元的结构类型有关 如黄酮醇类常形成3 7 3 4 单糖苷 或3 7 3 4 及7 4 双糖链苷等 除氧苷外 天然黄酮类化合物中还发现有C 键苷 如 葛根黄素木糖苷 和葛根素共同构成了中药葛根扩张冠状动脉的有效成分 葛根黄素木糖苷 葛根素 二 黄酮类化合物的生物合成途径 A环来自三个丙二酰辅酶A B环来自桂皮酰辅酶A 三 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 人工全合成的力可定 乙氧黄酮 降血脂及胆固醇 木樨草素 芦丁是从中国所独有的国槐的花蕾中提取的植物药 也称维生素P 具有降低毛细血管的异常通透性和脆性的作用 是心脑血管保护药 国内用于心脑血管药品制剂的主要成分 国外还大量用于食品添加剂和化妆品 鉴别 1 取本品的细粉少许 加氢氧化钠试液5mL 溶液显橘黄色 2 取本品的细粉少许 加乙醇15mL 微热使芦丁溶解 溶液分成二份 一份中加盐酸1mL与金属镁或金属锌数小粒 渐显红色 另一份中加三氯化铁试液1滴 显棕绿色 芦丁片 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 本品为菊科植物水飞蓟 紫花 Silybummarianum L Gacntm的果实 经提取精制所得的淡黄色粉末 或结晶性粉末 无味 无臭 易溶于丙酮 醋酸乙酯 乙醇及由醇 难溶于氯仿 不溶于水 主要化学成份为水飞蓟宾 Silybin C25H22O10及其异物等黄酮类物质 功能与主治 本品具有保肝及降血脂作用 用于治疗慢性肝炎 早期肝硬变 代谢中毒性肝损伤及高血脂症 水飞蓟片 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 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 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 故有显著的抗氧特点 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 8 抗肿瘤作用 抗癌新药Flavopiridol的发现与研制Flavopiridol是一种源于植物 CDYSOXYLUMBINECTARIFERUM 的黄酮类化合物 目前正被用于十几项一期和二期的癌症临床试验 它的早期发现得益于工业界对自然产物的研究兴趣 在从树皮中提取出纯化合物后 前HOECHST公司又进行了结构与人工合成的研究 由此建立了一系列同型物 包括Flavopiridol的专利 最新的研究采用基因芯片的技术发现药物flavopiridol杀伤癌细胞的令人惊讶的机理 这项研究是由美国国家卫生院 美国国家癌症研究院和EMMES公司联合完成的 是把最新的基因工程技术用于医药研究的典范 它是从印度植物中提炼的植物碱 植物的叶和根是印度应用的草药 在NIH大规模抗癌物筛选中 Flavopiridol脱颖而出 成为一种新的低毒性的研究药物 它的治癌机理被认为是作用于激酶 从而阻断细胞循环 这一解释间接地为CDK2 Flavopiridol的复合晶体结构所证实 跨学科外向的合作以及现代技术的应用是加速Flavopiridol和其他后续药物的研究与开发所不可缺少的 cyclindependentkinase CDK 细胞周期蛋白依赖激酶 最近 不同的研究者证实其对艾滋病也有异于其他药物的疗效 第二节黄酮类化合物的理化性质及颜色反应 一 性状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 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 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等供电子基团则促进电子移位 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 pH8 5 二 溶解度 1 游离苷元难溶或不溶于水 易溶于MeOH EtOH EtOAc Et2O黄酮 黄酮醇及查耳酮是平面型分子 分子堆砌紧密 分子间引力较大 更难溶于水 二氢黄酮 二氢黄酮醇是非平面型分子 分子排列不紧密 分子间引力降低 对水的溶解度较大 花色苷元 花青素 类虽系平面型分子 但因以离子形式存在 具有盐的通性 故亲水性较强 水溶度较大 黄酮苷元引入羟基越多 水溶性越强 羟基甲基化后 则增加在有机溶剂中的溶解度 如一般黄酮类化合物不溶于石油醚中 可与脂溶性杂质分开 但川陈皮素 5 6 7 8 3 4 六甲氧基黄酮 却可溶于石油醚 2 黄酮类化合物的羟基苷化后 水溶性相应增大 而在有机溶剂中的溶解度相应减小黄酮苷一般易溶于H2O MeOH EtOH等 难溶或不溶于苯 氯仿等 三 酸碱性 1 酸性黄酮类化合物多具有酚羟基而呈酸性 可溶于碱性水液 吡啶 甲酰胺及二甲基甲酰胺 酸性强弱顺序 7 4 二羟基 7 或4 羟基 一般酚羟基 5 羟基此性质可用于提取 分离及鉴定工作 黄酮类化合物溶于浓硫酸中生成的烊盐常表现特殊的颜色 可用于鉴别 2 碱性 吡喃酮上的1 位氧原子上有未共用电子对 表性微弱的碱性 可与强无机酸如浓硫酸 盐酸生成烊盐 但极不稳定 加水即可分解 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 兰色 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 2 四氢硼钠反应与二氢黄酮类化合物产生红 紫色 其它黄酮类化合物均不显色 可与之区别 取样品10mg溶于甲醇 加NaBH410mg 再滴加1 浓盐酸或浓硫酸 呈红 紫色 二 金属盐类试剂的络合反应 常可与铝盐 铅盐 锆盐 镁盐等试剂生成有色络合物 铝盐1 AlCl3或Al NO3 3 生成络合物为黄色 max 415nm 并有荧光 黄酮类化合物分子结构中多有 3 OH 4 O5 OH 4 O邻二酚羟基 2 铅盐 1 PbAc2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 3 锆盐 2 氯氧化锆甲醇液 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 SrCl2 使具有邻二酚羟基的黄酮显绿 棕色 黑色沉淀 6 氯化铁 FeCl3 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 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 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 四 碱性试剂显色反应 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 红色 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 在碱液中不安定 很快氧化 由黄色 深红色 绿棕色沉淀 五 与五氯化锑的反应 查耳酮的无水 CCl4溶液与五氯化锑作用生成红或紫红沉淀 黄酮 黄酮醇 二氢黄酮类显黄 橙黄色 方法 样品5 10mg溶于5ml无水CCl4中 加1ml2 的五氯化锑的CCl4溶液 反应必须无水 否则生成沉淀不稳定 六 Gibbs反应 检查5 OH对位未被取代的黄酮 将样品溶于吡啶中 加入Gibbs试剂显蓝或蓝绿色 Gibbs试剂 甲液 0 5 2 6 二氯苯醌 4氯亚胺的乙醇溶液 乙液 硼酸 氯化钾 氢氧化钾缓冲液 pH9 4 五 Wessely Moser重排P181 L arabinopyranosyl D glucopyranosyl 6 HCl 100 7hr schaftoside isoschaftoside 因此在鉴定该类苷的结构时尽量不能用酸处理 而要用2D NMR技术来确定其结构 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 1 苷元 多用CHCl3 Et2O EtOAc等极性较小溶剂提取 对于多OCH3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 Me2CO MeOH H2O 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 提取花青素类可加入少量酸 但一般黄酮类化合物则应避免 二 粗提物的精制处理 1 溶剂萃取法去杂石油醚 除去叶绿素 胡箩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 碱水提酸沉淀法 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 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 4 离子交换法 用阳离子交换树脂从水提液中吸附黄酮类化合物 与不被吸附的杂质分离 再用甲醇将黄酮类化合物洗脱 RSO3 H ArOH 黄酮 无法交换 故实际上树脂仅起到吸附作用 三 分离 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 聚酰胺层析主要有三种 聚己内酰胺型 Perlon 六次甲基二胺已二酸盐型 Nylon 聚乙烯吡咯烷酮型 Polyclar 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 黄酮类化合物从聚酰胺柱洗脱时有下列规律 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 硅胶层析 对酚羟基多的黄酮类 如多羟基黄酮及其苷类 硅胶减活性 含水量高 使用 对酚羟基少的黄酮类 如甲基化 乙酰化黄酮及二氢黄酮 异黄酮 则无须减活性 2 利用分子大小不同 用葡聚糖凝胶分子筛分离 主要用两种型号的凝胶Sephadex G型和Sephadex LH 20型分离游离黄酮主要是吸附作用 极性小 大洗脱 分离黄酮苷类 主要是分子筛作用 分子大 小洗脱 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 3 利用酸性强弱 采用pH梯度萃取法 混合物溶于有机溶剂 依次用 5 NaHCO3 5 Na2CO3 0 2 NaOH 4 NaOH萃取相应的黄酮类化合物洗脱顺序 7 4 二羟基 7或4 羟基 一般酚羟基 5 羟基黄酮 4 根据分子中某些特定官能团进行分离 醋酸铅沉淀法硼酸络合法 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 举例 从芹菜 ApiumgraveolensL 种子中分离graveobiodideA及B 碱式醋酸铅可沉淀具有一般酚类化合物 有邻二酚羟基 无邻二酚羟基 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PPC或TLC得到的Rf或hRf值 Rf 100 分析对比样品 在甲醇溶液中 加入酸 碱或金属盐类试剂后得到的UV光谱 1H NMR 13C NMR MS 一 层析在黄酮类鉴定中的作用 1 纸层析 PPC 苷类成分可采用双向展开 第一相展开采用醇性溶剂 如BAW系统 正丁醇 醋酸 水4 1 5上层 第二相展开用水性溶剂 如氯仿 醋酸 水 3 6 1 苷元则多采用醇性溶剂 花色苷及其苷元 可用含盐酸或醋酸的溶剂 2 薄层层析 TLC 硅胶薄层用于弱极性黄酮较好 常用甲苯 甲酸甲酯 甲酸 5 4 1 苯 甲醇 95 5 或苯 甲醇 冰醋酸 35 5 5 等 聚酰胺层析适用范围广 可分离含游离酚羟基或其苷类 常用展开系统 乙醇 水 3 2 丙酮 水 1 1 等 显色剂 紫外光 2 三氯化铝甲醇液 1 FeCl3 1 K3Fe CN 6 1 1 混合液 芦丁R 槲皮素Q 芦丁R 槲皮素Q 醇性展开剂 HAc H2O 85 15 PC 聚酰胺层析 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 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240 285nm区间 由A环苯甲酰系统的电子跃迁所引起 不同类型黄酮类化合物的紫外光谱 2 加入诊断试剂后引起的位移及结构测定 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 说明 1 NaOMe OH OMe 红移 back 3 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3 OH邻二酚羟基和二氢黄酮醇3 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 4 二者相减可检测邻二酚羟基 back 从中药柴胡中得到山奈苷 酸水解PPC检查出鼠李糖 该苷及苷元的UV max nm 谱如下 解析结构 山奈苷带II带IMeOH265345NaOMe265388 43 4 OHAlCl3275399 54 5 OHAlCl3 HCl275399AlCl3 AlCl3 HCl 无邻二酚羟基NaOAc265399带II无红移 无7 OHNaOAc H3BO3265386 41 Kaempferitrin 山奈苷元带II带IMeOH265367NaOMe276424 分解 带I红移 57 且分解 3 4 OHAlCl3270424 54 5 OHAlCl3 HCl269424AlCl3 AlCl3 HCl 无邻二酚羟基NaOAc276387带II红移20 7 OHNaOAc H3BO3267387 40 Kaempferitrin 三 1H NMR 常用溶剂 氘代氯仿 CDDl3 氘代二甲基亚砜 DMSO d6 氘代吡啶 C5D5N 也可将黄酮类化合物作成三甲基硅醚衍生物溶于四氯化碳中进行测定 优点 无干扰信号 勿须昂贵的氘代试剂 供试后的样品用含水甲醇处理可回收 三甲基硅醚衍生物可很方便的转变成乙酰衍生物或甲醚衍生物 一 A环质子 1 5 7 二OH黄酮 H 6信号比H 8信号位于高场 7 OH成苷后 H 6信号 H 8信号均向低场位移 H 5较H 6 H 8低场 是由于羰基的负屏蔽效应的影响 7 OH黄酮中H 6 H 8较5 7 二OH黄酮中H 6 H 8低场 且相互位置可能颠倒 2 7 OH黄酮 H 5较H 6 H 8低场 由于C环对H 2 6 的负屏蔽作用大于对H 3 5 且H 3 5 受4 OR的屏蔽作用 故前者较低场 C环氧化程度越高 H 2 6 处于越低场的位置 二 B环质子 6 5 8 0 1 4 氧取代黄酮类化合物 H 3 5 6 5 7 1 d J 8 5HzH 2 6 7 1 8 1 d J 8 5Hz H 2 6 较H 3 5 低场 H 2 受C环负屏蔽和3 OR屏蔽作用 H 6 也受C环负屏蔽作用 而H 5 则仅4 OR屏蔽作用 故由低场到高场的顺序为 H 6 H 2 H 5 但有时也会发生H 2 和H 6 重叠的现象 H 5 6 7 7 1d J 8 5HzH 2 7 2d J 2 5HzH 6 7 9dd J 2 5 8 5Hz 2 3 4 二氧取代黄酮类化合物 1 3 4 二氧取代黄酮及黄酮醇 H 6 H 2 H 5 2 3 4 二氧取代异黄酮 二氢黄酮及二氢黄酮醇H 2 5 6 常作为一个复杂多重峰 通常为两组峰 6 7 7 1 若R1 R2 R3 H 则H 2 6 为单峰 6 7 7 5若上述条件不成立 则H 2 6 分别为二重峰 J 2Hz 3 3 4 5 三氧取代黄酮类化合物 H 2 6 对称 三 C环质子 1 黄酮类 S H 2位于羰基 位 同时受羰基和苯环的负屏蔽作用 且通过碳与氧相连 故较一般芳香质子低场 7 6 7 8 若用DMSO d6作溶剂 则 8 5 8 7 2 异黄酮类 两个H 3 分别为dd峰 中心位于 2 8 J 17Hz 偕偶 5Hz 顺偶 及J 17Hz 偕偶 11Hz 反偶 H 2 dd 5 2 Jtrans 11Hz 反偶 Jcis 5Hz 顺偶 3 二氢黄酮和二氢黄酮醇 1 二氢黄酮 两个H 3 分别为dd峰 中心位于 2 8 3 OR苷化 供电子能力下降 两个氢的 值升高 向低场位移 可用于判断二氢黄酮醇苷中糖的位置 H 2与H 3为反式双直立键 J 11HzH 2 4 9H 3 4 3 2 二氢黄酮醇 H 2 4 9H 3 4 3 4 查耳酮 5 橙酮 四 糖上的质子 1 单糖苷类糖与苷元相连时 糖上1 H与其它H比较 一般位于较低磁场区 因 OR R 苷元 不表现供电子 仅表现吸电子的诱导作用 端基H受两个O的诱导 处于低场 4 0 6 0 1 葡萄糖位于不同位置时端基H化学位移的区别 C3 OR1 H的 值约为5 8C 5 C 6 C 7 C 4 OR1 H的 值约为4 8 5 2 2 葡萄糖苷与鼠李糖苷的区别黄酮醇3 O 葡萄糖苷 5 8 d J 7Hz 二直立键偶合系统 黄酮醇3 O 鼠李糖苷 5 0 5 1 d J 2Hz 二平伏键偶合系统 另外鼠李糖上的C CH3 0 8 1 2 d J 6 5Hz 2 双糖苷类末端糖上的H 1 因离黄酮母核较远 受到的负屏蔽作用较小 因而叫H 1 处于较高场的位置 五 其它质子如6 及8 C CH3 乙酰氧基质子 甲氧基质子 四 13C NMR 方法 1 对比法 与简单的模型化合物如苯乙酮 桂皮酸及它们的衍生物光谱的比较 2 计算法 用经验的简单芳香化合物的取代位移加和规律进行计算 3 选用各种一维和二维NMR技术 一 骨架类型的判断 根据中央三碳链的碳信号 即先根据羰基碳的 值 再结合C2 C3的裂分和 值判断 二 黄酮类化合物取代图式的确定方法 黄酮类化合物中芳香碳原子的信号特征可以用来确定取代基的取代图式 以黄酮为例 其13C NMR信号如下所示 OH及 OCH3的引人将使直接相连碳原子 碳 信号大幅度地向低场位移 邻位碳原子 碳 及对位碳则向高场位移 间位碳虽也向低场位移 但幅度很小 1 B环引人取代基位移的影响 A 环上引入取代基时 位移效应只影响到A环 而B 环上引入取代基时 位移效应只影响到B环 若是一个环上同时引入几个取代基时 其位移效应将具有某种程度的加和性 黄酮母核上引入5 OH时 不仅影响A环碳原子的化学位移 还因C5 OH与C4 O形成分子内氢键缔合 故可使C4 C2信号向低场移动 分别为 4 5及 0 9 而C 3信号向高场移动 2 0 C5 OH如果被甲基化或苷化 氢键缔合遭到破坏 则上述信号将分别向高场位移 2 5 7 二羟基黄酮类中C 6及C 8信号的特征 对大多数5 7 二羟基黄酮类化合物来说 C 6 d 及C 8 d 信号在 90 0 100 0的范围内出现 且C 6信号总是比C 8信号出现在较低的磁场 在二氢黄酮中两者差别较小 约差0 9个化学位移单位 但在黄酮及黄酮醇中差别较大 约为4 8 C 6或C 8有无烷基或者芳香基取代可通过观察13C NMR上C 6 C 8信号是否发生位移而加以认定 生松素 pinocembrin 及其6 C 甲基及8 C 甲基衍生物的C 6 C 8 C 6信号总是比C 8信号出现在较低的磁场 木犀草素 luteolin 即使因其C 6上联接的H被 OH取代而向低场大幅度的位移 C 8信号也未因此而发生大的改变 芹菜素 apigenin 肥皂黄素 saponarin 及apigenin 6 8 di C glucosideC 6 C 8数据 三 黄酮类化合物O 糖苷中糖的连接位置 1 糖的苷化位移及端基碳的信号酚性苷中 糖上端基碳的苷化位移约为 4 0 6 0 黄酮苷类化合物当苷化位置在苷元的7或2 3 4 时 糖的C 1信号将位于约 100 0 102 5范围内 5 O 葡萄糖苷及7 O 鼠李糖苷相应的C 1信号分别出现 104 3及99 0处 黄酮类双糖苷或低聚糖苷的13C NMR中 糖的端基碳信号出现在 98 0 109 0区域内 常与C 6 C 8 C 3及C 10混在一起而不易区别 可采用HMQC 1H detectedheteronuclearmultiple quantumcoherence 等二维核磁共振技术鉴别 10 9 2 苷元的苷化位移 苷元糖苷化后与糖直接相连碳原子向低场位移 其邻位及对位碳原子则向高场位移 且对位碳原子的位移幅度大而且恒定 C 5 OH糖苷化后 除上述苷化位移效应外 还因C5 OH与C4 O的氢键缔合受到破坏 故对C环碳原子也将发生巨大的影响 C 2 C 4信号明显地向高场位移 而C 3信号则移向低场 四 双糖苷及低聚糖苷中分子内苷键及糖的联接顺序 1 当糖上的羟基被苷化时将使该 OH所在碳原子产生一个相当大的低场位移 例如在黄酮类化合物芦丁 苷元 O D glucosyl 6 1 L rhamnoside 中 葡萄糖的C 6信号将向低场位移5 8 但C 5则向高场位移约1 4 2 黄酮类双糖苷及低聚糖苷中糖的联结顺序常采用HMBC 1H detectedheteronuclermultiple bond coherence 二维核磁共振技术进行确定 五 质谱在黄酮类结构测定中的应用 多数黄酮类化合物苷元在电子轰击质谱 El MS 中因分子离子峰较强 往往成为基峰 故一般无须作成衍生物即可进行测定 但是当测定极性强 难气化以及对热不稳定的黄酮苷类化合物时 则采用FD MS和FAB MS ESI MS等软电离质谱技术获得强的分子离子峰 M 及具有偶数电子的准分子离子峰 quasi molecularionpeak M H 一 黄酮类化合物苷元的电子轰击质谱 El MS 黄酮类化合物苷元的El MS中 除分子离子峰 M 外 也常常生成 M 1 即 M H 基峰 如为甲基化衍生物 则可以得到 M 15 即 M CH3 离子 120102 黄酮类化合物主要有下列两种基本裂解途径 途径 I RDA裂解 此外 还有分子离子M 生成 M 1 M H 及 M 28 M CO 由A1生成 M 28 A1 CO 及B2生成 B2 28 B2 CO 等碎片离子 途径 II 1 黄酮类裂解基本规律 A 环的取代图式可通过测定A1 的m z的值进行确定 一些黄酮类化合物的质谱数据 同样 根据B 环碎片离子的m z值 也可精确测定B环的取代情况 Back 黄酮在有四个以上氧取代基时 常常给出中等强度的A1及B1碎片 它具有重要的鉴定意义 但是黄酮醇则不然 当氧取代超过四个以上时 只能产生微弱的Al 及Bl 碎片离子 在3 6及8 位含有C异戊烯基的黄酮类 除一般黄酮裂解途径外 还产生一些新的碎片离子 如 化合物 I 中A环上的 二甲烯丙基在裂解过程中脱去C4H7 碎片 并重排成稳定的卓瓮离子 在6 及8 位含有甲氧基的黄酮可失去CH3 得到 M 15 强峰 常为基峰 随后又失去CO 生成 M 43 离子 2 黄酮醇类质谱 多数黄酮醇苷元 分子离子峰是基峰 在裂解时主要按途径 进行 得到B2 离子 继续失去CO形成的 B2 28 离子 与途径 相比 途径I通常不太主要 其中 A H 是来自A 环的主要离子 其上转移的H来自3 OR基团 在黄酮醇全甲基化衍生物的质谱图上 B2 离子应当出现在m z105 B环无羟基取代 或135 OCH3 示B环有一个羟基 或165 有两个 OCH3 示B环有两个羟基 或195 有三个 OCH3 示B环有三个羟基 等处 其中最强的峰即为B2 离子 具有2 OH或2 OCH3的黄酮醇类在裂解时有个重要特点 即可以通过失去OH 或OCH3 形成一个新的稳定的五元杂环 二 黄酮苷类化合物的FD MS 黄酮苷类化合物在El MS上既不显示分子离子峰 也不显示糖基的碎片 故不宜用El MS测定 而FD MS谱可给出强烈的M 及 M H 还给出葡萄糖基的某些碎片 为化合物的结构鉴定提供了重要的信息 P45 在FD MS中 因为 M 23Na 离子的强度随着溶剂极性及发射丝电流强度的改变而变化 可用以帮助区别分子离子峰 M 及伪分子离子峰 M 1 P45页 结构研究举例 某化合物分子式为C15H10O5 Mg HCl反应阳性 根据UV 1H NMR和MS数据写出化合物结构 说明数据分析结果 MS裂解过程 1H NMR数据归属 MeOH267 296sh 336NaOMe275 324 392带II红移275 267 7 7 OHNaOAc276 301 376带I红移376 336 40 4 OHAlCl3276 301 348 384AlCl3 HCl276 302 340 381AlCl3 AlCl3 HCl 结构中无邻二酚羟基NaOAc H3BO3268 302sh 338与MeOH基本相同 结构中无邻二酚羟基 UV max nm 6 15 1H J 2 5Hz A环氢 间偶 6 H 6 3 1H s 黄酮3 OH6 5 1H d J 2 5Hz A环氢 间偶 8 H 6 85 2H d J 8 5Hz B环氢 邻偶 3 5 H 7 75 2H d J 8 5Hz B环氢 邻偶 2 6 H 1H NMR 四甲基硅醚衍生物 CCl4 270 M 242 152 124 121 118 93152证明A环有两个酚羟基 118证明B环有一个酚羟基 MS m e 例二 某化合物为黄色结晶 HCl Mg反应 元素分析为C16H12O6 测波谱数据如下 确定其结构 MeOH252 267 344NaOMe270 303 sh 386带I红移386 344 42nm 4 OHNaOAc275 322 367带II红移275 252 23nm 7 OHAlCl3273 296 362 390AlCl3 HCl276 295 351 383AlCl3与AlCl3 HCl基本相同 结构中无邻二酚羟基NaOAc H3BO3253 sh 268 348与MeOH相同 结构中无邻二酚羟基 UV max nm 7 4 1H dd J 8 0 2 0Hz B环氢 6 H 6 8 1H J 8 0Hz B环氢 5 H 6 3 1H s 黄酮3 H3 8 3H s B环 OCH37 3 1H d J 2 0Hz B环氢 2 H 6 5 1H d J 2 5Hz A环上间位氢 8 H 6 2 1H d J 2 5Hz A环上间位氢 6 H 1H NMR 300 299 285 272 153 152 151 148152证明A环有两个酚羟基 148证明B环有一个酚羟基和一个甲氧基 EI MS 181 8 164 4 163 6 161 7 157 9 151 2 146 9 123 3 118 7 113 1 112 1 104 0 103 7 99 0 94 0 55 8碳的归属可通过与取代基位移参数的计算进行归属 13C NMR 例 槲皮素的光谱数据1 IR 3500 3000 OH 1670 1620 C O 2 UV max MeOH 371 256 206 3 EI MS 302 M 100 274 M CO 273 M CHO 245 273 CO 153 152 142 137 124 123 109 77 4 1H NMR CD3OD 6 24 1H d J 2 0Hz H 6 6 44 1H d J 2 0Hz H 8 6 94 1H d J 8 5Hz H 5 7 68 1H dd J 8 5 2 1Hz H 6 7 78 1H d J 2 1Hz H 2 H 6 6 44 6 94 7 68 7 78 5 13C NMR CD3OD 148 0 C 2 137 0 C 3 177 3 C 4 158 2 C 5 99 2 C 6 165 5 C 7 94 47 C 8 162 5 C 9 104 5 C 10 124 2 C 1 116 0 C 2 146 2 C 3 148 7 C 4 116 2 C 5 121 0 C 6 C 4 C 7 C 9 C 5 C 4 C 2 C 3 C 3 C 1 C 6 C 5 C 2 C 6 C 8 知识目标 掌握黄酮类化合物提取 分离方法的基本原理理解黄酮类化合物的结构特征 分类及理化性质了解黄酮类化合物的结构鉴定方法 能力目标 能写出黄酮类化合物各类型的基本母核结构能运用黄酮化合物的性质 学会黄酮化合物的提取分离方法能对常见含黄酮化合物成分的天然药物进行检识 学习目标 3 鉴别下列化合物 1 黄酮类化合物的结构类型有哪些 分类依据是什么 思考题 重点 2 黄酮类化合物的主要鉴别反应有哪些 P182 1 2 3 4 四氢硼钠反应与二氢黄酮类化合物产生红 紫色 4 已知下列四种化合物存在于松木心材的乙醚提取液中 并可按下列程度分出 试问各自应在何部位提取物中出现 为什么 7 4 二羟基 7 或4 羟基 一般酚羟基 5 羟基 5 NaHCO3 5 Na2CO3 0 2 NaOH 4 NaOH萃取 5 某一中草药的浸膏 经处理后得总黄酮 经层析鉴定含有山茶酸 3 单 L鼠李糖甙 I 和桷 jue 皮素 3 单 L 鼠李糖甙 曾用重结晶 硅胶 聚酰胺 纤维粉柱层析进行分离 均未获得满意结果 试设计别的可能达到的分离方法 6 用1HNMR法区别P196 7 聚酰胺层析法分离黄酮类化合物的原理是什么 常用洗脱剂 洗脱规律是什么 d dd 8 结构鉴定 从一种中草药中获一治疗慢性支气管炎的成分 该成分为淡黄色色结晶 mp178 182 分解 微溶于乙醇 Mg HCl试验 为橙红色 ZrOCl2试验 显黄色 加柠檬酸后黄色褪去 Molish试验 紫红色 D 211 9 C2H5OH 元素分析 C 56 3 H 4 49 MS 448 M IR 3292 1667 1600 1500cm 1UV MeOHmaxnm log 255 4 43 350 4 30 样品33mg经2 H2SO4加热水解 冷却 水洗后过滤得浅黄结晶21mg 苷元 水解液经处理进行纸层析 证明有鼠李糖 1H NMR波谱示鼠李糖端基H信号 5 05 1H d J 2Hz 苷元mp314 分解 Mg HCl试验二红色 ZrOCl2试剂 显黄色 加柠檬试剂黄色不褪Molish试验 阳性MS 302 M 苷元 UV MeOHmax nm log 256 4 21 371 4 16 加NaOH 5分钟 峰分解加NaOAc277 387加NaOAc H3BO3259 385加AlCl3270 450加AlCl3 HCl265 4251H NMR6 2 d 1H J 2 5Hz 6 5 d 1H J 2 5Hz 6 9 d 1H J 8 5Hz 7 6 d 1H J 2 5Hz 7 8 dd 1H J 2 5Hz及8 5Hz 试写出结构式 THEEND back Flavopiridol back back 1942年德国药学家首次制成芸香苷之后 世界上确立了维生素P的概念 在此后的进一步研究中发现了维生素P中的一种最重要的黄酮类物质 即 芦丁 聖喬其於1937年獲得諾貝爾醫學獎 主要成就是對生物氧化過程的研究 特別是维生素C與延胡索酸 fumaricacid 的催化作用 back 1935年 聖喬其果然從檸檬皮中分離出一種類黃酮化合物 稱之為 檸檬素 citrin 研究發現 這種物質有強化血管壁的作用 效果比純維生素C更好 聖喬其認為 他又發現了一種人體不可缺少的維生素 於是把檸檬素改名為 維生素P 聖喬其當年發現的維生素P或檸檬素 其實包括維生素C和數種類黃酮物質 如 芸香素 槲皮素 quercetin 橙皮苷 hesperidin 和原花青素 等 木犀草素 luteolin 具有抗菌作用 back back 据近代研究表明槐米中芦丁的含量高达23 5 开放后槐花中芦丁降至13 0 芦丁广泛存在于植物界 现已发现含芦丁的植物至少有70种以上 除槐米外 荞麦叶 烟叶和蒲公英中均含有较多的芦丁 芦丁溶解度在冷水中1 10 000 沸水中1 200 沸乙醇中1 60 沸甲醇中1 7 可溶于乙醇 吡啶 甲酰胺 甘油 丙酮 冰醋酸 乙酸乙酯中 不溶于苯 乙醚 氯仿 石油醚 芦丁分子中因含有邻二酚羟基 性质不太稳定 暴露在空气中能缓缓变为暗褐色 在碱性条件下更容易被氧化分解 硼酸盐能与邻二酚羟基结合 达到保护的目的 故在碱性溶液中加热提取芦丁时 往往加入少量硼砂 back 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 back