1、太原理工大學化學化工學院 常宏宏 20111.2,天然藥物化學,第五章,黃酮類化合物 flavonoids,二、黃酮類化合物的性質(zhì)與顏色反應,一、黃酮類化合物的概述,三、黃酮類化合物的提取與分離,四、黃酮類化合物的波譜,第五章 黃酮類化合物,黃酮類化合物多具有顏色，在植物體內(nèi)大部分與糖結(jié)合成甙，一部分以游離形式存在。 1. 基本結(jié)構和分類 以前，黃酮類化合物主要是指基本母核2-苯基色原酮類化合物，現(xiàn)在則是泛指兩個苯環(huán)（A-與B-環(huán)）通過中央三碳鏈相互聯(lián)結(jié)而成的一系列化合物。,一、 概述,一、 概述,重要的天然黃酮類化合物分類如下所示： 黃酮類 黃酮醇,一、 概述,二氫黃酮類二氫黃酮醇類 花色素

2、類,一、 概述,黃烷-3,4-二醇類 雙苯吡酮類( 酮類) 黃烷-3-醇類,一、 概述,異黃酮類 二氫異黃酮類 查耳酮類,一、 概述,二氫查耳酮類 橙酮類 高異黃酮類,一、 概述,黃酮類化合物廣泛分布于植物界中，而且生理活性多種多樣，引起了國內(nèi)外的廣泛重視，研究進展很快。僅截止到1974年為止，國內(nèi)外已發(fā)表的黃酮類化合物共1674個（主要是天然黃酮類，也有少部分為合成品，其中甙元902個，甙722個），并以黃酮醇類最為常見，約占總數(shù)的三分之一，其次為黃酮類，占總數(shù)的四分之一以上，其余則較少見。至于雙黃酮類多局限分布于裸子植物，尤其松柏綱，銀杏綱和鳳尾綱等植物中。至1980年，黃酮類化合物總數(shù)已

3、達到2721個。至1993年，黃酮類化合物總數(shù)已達到4000多個。目前，已超8000個。,一、 概述,一、 概述,少數(shù)黃酮類化合物結(jié)構較為復雜，如水飛薊素(silybin)為黃酮木脂體類化合物。,一、 概述,榕堿及異榕堿則為生物堿型黃酮。,一、 概述,天然黃酮甙類化合物，由于糖的種類、數(shù)量、聯(lián)接位置及聯(lián)接方式不同，可以組成各種各樣的黃酮甙類： 單糖類： 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。 雙糖類： 槐糖、龍膽二糖、蕓香糖、新橙皮糖、刺槐二糖等。,一、 概述,叁糖類： 龍膽三糖、槐三糖。 酰化糖類： 2-2酰葡萄糖、咖啡?；咸烟堑取?黃酮甙中糖的聯(lián)接

4、位置與甙元的結(jié)構類型有關。如黃酮醇類常形成3-，7-， 3-， 4，-單糖甙，或3，7-， 3，4-及7，4-雙糖鏈甙等。,一、 概述,天然黃酮類C-糖甙如葛根黃素、葛根黃素木糖甙等，為中藥葛根中的擴冠有效成分。,一、 概述,葛根素： R1R2R4R5H，R3Glc 3-OH-葛根素：R1R2R5H，R3Glc, R4=OH 大豆苷 ： R1R3R4R5H，R2Glc 大豆苷元 ： R1R3R4R5R2H 芒果苷： R1R2R3R4H，R5Me,一、 概述,1.性狀 黃酮類化合物多為晶狀固體，少數(shù)（如黃酮甙類）為無定形粉末。 2. 旋光性 甙元中，二氫黃酮、二氫黃酮醇、黃烷及黃烷醇具有手性碳，

5、具旋光性，其余黃酮類無旋光性。甙類結(jié)構中含糖的部分結(jié)構，故均有旋光性，且多為左旋。,二、黃酮類化合物的性質(zhì)與顏色反應,二氫黃酮類二氫黃酮醇類 黃烷-3,4-二醇類,二、黃酮類化合物的性質(zhì)與顏色反應,黃烷-3-醇類,二、黃酮類化合物的性質(zhì)與顏色反應,3.顏色 黃酮的色原酮部分無色，在2-位上引入苯環(huán)后，即形成交叉共軛體系，使共軛鏈延長，因而呈現(xiàn)出顏色。黃酮、黃酮醇及其甙類多顯灰黃黃色，查耳酮為黃橙黃色，異黃酮類顯微黃色，二氫黃酮、二氫黃酮醇不顯色。 在上述黃酮、黃酮醇分子中，尤其在7-倍及4-位引入OH及OCH3等供電基后，化合物的顏色加深，但在其它位置引入OH、OCH3等供電基影響較小。 花色

6、甙及其甙元的顏色隨pH不同而改變，一般顯紅色( pH 7 )、紫色( pH8.5 )、藍色( pH8.5 )等顏色。,二、黃酮類化合物的性質(zhì)與顏色反應,二、黃酮類化合物的性質(zhì)與顏色反應,4.溶解度 一般來說，游離甙元難溶或不溶于水，易溶于甲醇、乙醇、醋酸乙酯、乙醚等有機溶劑及稀堿液中?；ㄉ霸ɑㄇ嗨兀╊愐噪x子形式存在，水溶度較大。黃酮類甙元分子中羥基數(shù)越多，水中的溶解度越大。 黃酮甙類，水溶性比相應甙元為大；糖鏈越長，則水溶度越大，一般易溶于水、甲醇、乙醇等強極性溶劑中，但難溶或不溶于苯、氯仿等有機溶劑中。,二、黃酮類化合物的性質(zhì)與顏色反應,5.酸堿性 酸性 黃酮類化合物因分子中多含有游離酚

7、羥基，故顯酸性，可溶于堿性溶液中。酸性強弱順序依次為：7，4-二OH 7-或4-OH 一般酚OH 5-OH 。此性質(zhì)可用于提取、分離及鑒定工作。 堿性 黃酮類化合物分子中-吡喃酮環(huán)上的1-位氧原子，因有未共用的電子對，故表現(xiàn)微弱的堿性，可與強無機酸，如濃硫酸、鹽酸等生成（金羊）鹽，但生成的（金羊） 鹽不穩(wěn)定，加水可分解。,二、黃酮類化合物的性質(zhì)與顏色反應,6.顯色反應 1）鹽酸-鎂粉（或鋅粉）反應 多數(shù)黃酮、黃酮醇、二氫黃酮及二氫黃酮醇類化合物顯橙紅紫紅色，少數(shù)顯紫藍色。查耳酮、橙酮、兒茶素類不顯色。異黃酮類一般不顯色。 2） 四氫硼鈉（鉀）反應 NaBH4是對二氫黃酮類化合物專屬性較高的一種

8、還原劑。與二氫黃酮類化合物產(chǎn)生紅紫色。其它黃酮類化合物均不顯色。 3）鋁鹽 生成的絡合物多為黃色（max=415nm），并有熒光，可用于定性及定量分析。常用試劑為1%三氯化鋁或硝酸鋁溶液。,二、黃酮類化合物的性質(zhì)與顏色反應,4） 鉛鹽 常用1%醋酸鉛及堿式醋酸鉛水溶液，堿式醋酸鉛反應能力更強，可生成黃紅色沉淀。 5） 鋯鹽 多用2%二氯氧化鋯（ZrOCl2）甲醇溶液。黃酮類化合物分子中有游離的3-或5-OH存在時，均可反應生成黃色的鋯絡合物。 3-OH，4-酮基絡合物的穩(wěn)定性5-OH，4-酮基絡合物（僅二氫黃酮醇除外）。當反應液中接著加入枸櫞酸后，5-羥基黃酮的黃色溶液顯著褪色，而3-羥基黃酮

9、溶液仍呈鮮黃色（鋯枸櫞酸反應）。,二、黃酮類化合物的性質(zhì)與顏色反應,6）鎂鹽 二氫黃酮、二氫黃酮醇類與醋酸鎂的甲醇溶液，加熱可顯天藍色熒光，若具有C5-OH，色澤更為明顯。而黃酮、黃酮醇及異黃酮類等則顯黃橙黃褐色。 7）氯化鍶（SrCl2） 在氨性甲醇溶液中，可與分子中具有鄰二酚羥基結(jié)構的黃酮類化合物生成綠色棕色乃至黑色沉淀。 8）三氯化鐵反應 多數(shù)黃酮類化合物因分子中含有游離酚羥基，與三氯化鐵水溶液或醇溶液可產(chǎn)生正反應，呈現(xiàn)顏色；當含有氫鍵締合的酚羥基時，顏色更明顯。,二、黃酮類化合物的性質(zhì)與顏色反應,9）硼酸顯色反應 在無機酸或有機酸存在條件下，5-羥基黃酮及2-羥基查耳酮可與硼酸反應，呈

10、亮黃色。 10）堿性試劑顯色反應 在日光及紫外光下，通過紙斑反應，觀察樣品用氨蒸氣和其他堿性試劑處理后的色變深的情況。當分子中有鄰二酚羥基取代或3,4-二羥基取代時，在堿液中很快氧化，最后生成綠棕色沉淀。,二、黃酮類化合物的性質(zhì)與顏色反應,1. 提取 黃酮甙類以及極性稍大的甙元（如羥基黃酮等），一般可用丙酮、醋酸乙酯、乙醇提取。一些多糖甙類可用沸水提取。在提取花青素類化合物時，可加入少量酸（0.1%鹽酸，應當慎用，避免發(fā)生水解）。 大多數(shù)黃酮甙元宜用用氯仿、乙醚、醋酸乙酯等中極性溶劑提取，而對多甲氧基黃酮類游離甙元，甚至可用苯等低極性溶劑進行提取。,三、黃酮類化合物的提取與分離,對得到的粗提物

11、可進行下列精制處理，常用方法有： （1） 溶劑萃取法 利用黃酮類化合物與混入的雜質(zhì)極性不同，選用不同溶劑進行地萃取可達到精制純化目的。例如植物葉子的醇浸液，可用石油醚處理，以便除去葉綠素、胡蘿卜素等脂溶性色素。而某些藥料水溶液則可加入多倍量濃醇，以沉淀除去蛋白質(zhì)、多糖類等水溶性雜質(zhì)。 有時溶劑萃取過程也可以用逆流分配法連續(xù)進行。常用的溶劑系統(tǒng)有：水-醋酸乙酯，正丁醇-石油醚等。 溶劑萃取過程在除去雜質(zhì)的同時，往往還可以收到分離甙和甙元或極性甙元與非極性甙元的效果。,三、黃酮類化合物的提取與分離,（2）堿提取酸沉淀法 黃酮甙類雖有一定極性，可溶于水，但卻難溶于酸性水，易溶于堿性水，故可用堿性水提

12、取，再于堿水提取液中加入酸，黃酮甙類即可沉淀析出。此法簡便易行，如蘆丁、橙皮甙、黃芩甙的提取都應用了這個方法。 在用堿酸法進行提取純化時，應當注意所用堿液濃度不宜過高，以免在強堿性下，尤其加熱進破壞黃酮母核。在加酸酸化時，酸性也不宜過強，以免生成（金羊）鹽，致使析出的黃酮類化合物又重新溶解，降低產(chǎn)品收率。 當藥料中含有大量果膠、粘液等不溶性雜質(zhì)時，如花、果類藥材，宜用石灰乳或石灰水代替其它堿性水溶液進行提取，以使上述含羥基的雜質(zhì)生成鈣鹽沉淀，不致溶出。這也有利于黃酮類化合物的純化處理。,三、黃酮類化合物的提取與分離,以從槐米中提取蘆丁為例說明該法的操作過程。 槐米（槐樹花蕾）加約6倍量水，煮沸

13、，在攪拌下緩緩加入石灰乳至pH89，在此pH條件下微沸2030分鐘，趁熱油濾，殘渣同上再加4倍水煎1次，乘熱抽濾。合并濾液在6070下，用濃鹽酸調(diào)至pH為5，攪勻，靜置24小時，抽濾。沉淀物水洗至中性，60干燥得蘆丁粗品，于水中重結(jié)晶，7080干燥得蘆丁純品。,三、黃酮類化合物的提取與分離,（3）碳粉吸附法 主要適于甙類的精制工作。通常，在植物的甲醇粗提取物中，分次加入活性炭，攪拌，靜置，直至定性檢查上清液無黃酮反應時為止。過濾，收集吸甙炭末，依次用沸甲醇、沸水、7%酚/水、15%酚/醇溶液進行洗脫，各部分洗脫液進行定性檢查（或用PPC鑒定）。,三、黃酮類化合物的提取與分離,2. 分離 現(xiàn)將較

14、常用的方法介紹如下： （1）柱層析法 分離黃酮類化合物常用的吸附劑或載體有硅膠、聚酰胺及纖維素粉等。此外，也有用氧化鋁、氧化鎂及硅藻土等。 1） 硅膠柱層析：此法應用范圍最廣，主要適于分離異黃酮、二氫黃酮、二氫黃酮醇及高度甲基化（或乙酰化）的黃酮及黃酮醇類。少數(shù)情況下，在加水去活化后也可用于分離極性較大的化合物，如多羥基黃酮醇及其甙類等。,三、黃酮類化合物的提取與分離,2） 聚酰胺柱層析：對分離黃酮類化合物來說，聚酰胺是較為理想的吸附劑。其吸附強度主要取決于黃酮類化合物分子中羥基的數(shù)目與位置及溶劑與黃酮類化合物或與聚酰胺之間形成氫鍵締合能力的大小。 聚酰胺柱層析可用于分離各種類型的黃酮類化合物

15、，包括甙及甙元、查耳酮與二氫黃酮等黃酮類化合物從聚酰胺柱上洗脫時大體有下列規(guī)律： 甙元相同，洗脫先后順序一般是： 參糖甙雙糖甙單糖甙甙元 母核上增加羥基，洗脫速度即相應減緩,三、黃酮類化合物的提取與分離, 不同類型黃酮化合物，先后流出順序一般是：異黃 酮二氫黃酮醇黃酮黃酮醇 分子中芳香核、共軛雙鍵多者則吸附力強，故查耳 酮往往比相應的二氫黃酮難于洗脫。上述規(guī)律也適 用于黃酮類化合物在聚酰胺薄層上的行為。 3） 葡聚糖疑膠柱層析 對于黃酮類化合物的分離，主要用兩種型號的凝膠：葡聚糖-G型及葡聚糖-LH-20型。,三、黃酮類化合物的提取與分離,葡聚糖凝膠分離黃酮類化合物的機理是： 分離游離黃酮時，

16、主要靠吸附作用。凝膠對黃酮類化合物的吸附程度取決于游離酚羥基的數(shù)目。但分離黃酮甙時，則分子篩的屬性起主導作用。在洗脫時，黃酮甙類大體上是按分子量由大到小的順序流出柱體， 葡聚糖凝膠柱層析中常用的洗脫劑有： 堿性水溶液（如0.1mol/L NH4OH）、含鹽水溶液 (0.5mol/L NaCl等)。 醇及含水醇，如甲醇，甲醇-水（不同比例）、 t-丁醇-甲醇(3:1)、乙醇等。 其它溶劑：如含水丙酮、甲醇-氯仿等。,三、黃酮類化合物的提取與分離,（2）梯度pH萃取法 梯度pH萃取法適合于酸性強弱不同的黃酮甙元的分離。根據(jù)黃酮類甙元酚羥基數(shù)目及位置不同其酸性強弱也不同的性質(zhì)，可以將混合物溶于有機溶

17、劑（如乙醚）后，依次用5%NaHCO3、5%Na2CO3、0.2%NaOH及4%NaOH水溶液萃取，來達到分離目的。 酸性： 7，4-二OH 7-或4-OH 一般OH 5-OH （溶于）：5%NaHCO3 5%Na2CO3 0.2%NaOH 4%NaOH液,三、黃酮類化合物的提取與分離,（3）根據(jù)分子中某些特定官能團進行分離 在黃酮類成分的混合物中，具有鄰二酚羥基成分與無此結(jié)構的成分，可用鉛鹽法分離。有鄰二酚羥基的成分可被醋酸鉛沉淀，不具有鄰二酚羥基的成分可被堿式醋酸鉛沉淀，達到分離的目的。 與黃酮類成分混存的其它雜質(zhì)，如分子中有羧基（如樹膠、粘液、果膠、有機酸、蛋白質(zhì)、氨基酸等）或鄰二酚羥基

18、（如鞣質(zhì)等）時，也可為醋酸鉛沉淀達到去雜目的。,三、黃酮類化合物的提取與分離,具黃酮類化合物與鉛鹽生成的沉淀，濾集后按常法懸在浮在乙醇中，通入H2S進行復分解，濾除硫化鉛沉淀，濾液中可得到黃酮類化合物。但初生態(tài)的PbS沉淀具有較高的吸附性，因此現(xiàn)多不主張用H2S脫鉛，而用硫酸鹽或磷酸鹽，或用陽離子交換樹脂脫鉛。有鄰二酚羥基的黃酮可與硼酸絡合，生成物易溶于水，借此也可與不具上述結(jié)構的黃酮類化合物相互分離。 在實際工作中，常將上述柱層析法與各種經(jīng)典方法相互配合應用，以達到較好的分離效果。,三、黃酮類化合物的提取與分離,1.黃酮類化合物在甲醇中的UV譜特征 溶劑：MeOH,四、黃酮類化合物的波譜,1

19、.黃酮類化合物在甲醇中的UV譜特征,1、MeOH+NaOMe: 帶I 紅移40-60nm 2、NaOAc（熔融）: 帶I 紅移40-65nm 強度下降,四、黃酮類化合物的波譜,1.黃酮類化合物在甲醇中的UV譜特征,NaOAc（未熔融）:帶紅移5-20nm,四、黃酮類化合物的波譜,AlCl3/HCl 譜圖AlCl3 ：無鄰二酚羥基。 AlCl3/HCl 譜圖AlCl3 ：B環(huán)有鄰二酚羥基：帶I 紫移30-40nm,四、黃酮類化合物的波譜,AlCl3/HCl 譜圖AlCl3 ：無鄰二酚羥基。 AlCl3/HCl 譜圖AlCl3 ：A環(huán)和B環(huán)有鄰二酚羥基：帶I 紫移 50-65nm,四、黃酮類化合物

20、的波譜,AlCl3/HCl 譜圖MeOH：無3OH或5OH AlCl3/HCl 譜圖MeOH：可能有3OH或5OH （1）帶I 紅移35-55nm, 可能只有5OH （2）帶I 紅移60nm, 可能只有3OH,四、黃酮類化合物的波譜,2. 黃酮類化合物1H-NMR譜(DMSO-d6)特征,5OH：12 ppm 7OH： 11 ppm 3OH： 10 ppm,四、黃酮類化合物的波譜,2. 黃酮類化合物1H-NMR譜,A環(huán)上的芳氫： 6H: 5.7-6.9 (d, J=2.5) 8H: 5.7-6.9 (d, J=2.5),四、黃酮類化合物的波譜,2.黃酮類化合物1H-NMR譜 黃酮醇,A環(huán)上的芳

21、氫： 5-H： 7.98.2（d, J=9.0 ） 6-H： 6.77.1（dd, J=9.0, 2.5 ） 8-H： 6.77.0（d, J=2.5 ）,四、黃酮類化合物的波譜,2.黃酮類化合物1H-NMR譜 二氫黃酮醇,A環(huán)上的芳氫： 5-H： 7.77.9（d, J=9.0 ） 6-H： 6.46.5（dd, J=9.0, 2.5 ） 8-H： 6.36.4（d, J=2.5 ）,四、黃酮類化合物的波譜,2. 黃酮類化合物1H-NMR譜,B環(huán)上的芳氫（H-3,5 較為高場）： H-3, 5 ： 6.57.1（d, J8.5 ） H-2, 6： 6.57.9（ d, J8.5 ）,四、黃酮

22、類化合物的波譜,2.黃酮類化合物1H-NMR譜,B環(huán)上的芳氫： H-5 ： 6.77.1（d, J8.5 ） H-2： 7.27.9（ d, J2.5 ） H-6： 7.27.9（ dd, J8.5, 2.5 ）,四、黃酮類化合物的波譜,H-2（異黃酮）: 7.67.8( 1H, s ); 8.58.7( 1H, s, DMSO-d6 ),2. 黃酮類化合物1H-NMR譜,C環(huán)上的氫：,H-3（黃酮）: 6.3( 1H, s ),四、黃酮類化合物的波譜,2. 黃酮類化合物1H-NMR譜,C環(huán)上的氫（二氫黃酮）：,H-2: 5.22( 1H,dd, J=11.5, 5.0 ) H-3: 2.80

23、( 1H, dd, J=17.0,11.5 ) ( 1H, dd, J=17.0,5.0 ),四、黃酮類化合物的波譜,2.黃酮類化合物1H-NMR譜,C環(huán)上的氫（二氫黃酮醇）：,化合物 H-2 H-3 二氫黃酮醇 4.80-5.00 d( 11.0) 4.10-4.30 d(11.0) 二氫黃酮醇3-O-糖苷 5.00-5.60 d ( 11.0) 4.30-4.60 d(11.0),四、黃酮類化合物的波譜,2. 黃酮類化合物1H-NMR譜,C環(huán)上的氫（查耳酮）：,H- ： 6.50-6.70 ( 1H,d, J=17.0 ) H- ： 7.30-7.70 ( 1H,d, J=17.0 ),四、黃酮類化合物的波譜,2.黃酮類化合物1H-NMR譜,C環(huán)上的氫（橙酮）：,芐氫:6.50-6.70( 1H,s ) 6.37-6.94( 1H,s, DM