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(共71张PPT)
第11章 黄酮类化合物
Flavonoids
*
第十一章 黄酮类化合物
概 述
1
黄酮类化合物的结构和分类
2
黄酮类化合物的理化性质
3
黄酮类化合物的提取和分离
4
黄酮类化合物的检识和结构鉴定
5
*
黄酮类化合物的检识和结构鉴定
一 色谱法的应用 二 紫外光谱 三 1H-NMR 四 13C-NMR 五 质谱
*
黄酮类化合物的检识
颜色：多呈黄色
母核检识：
盐酸-镁粉反应 黄酮、黄酮醇、二氢黄酮、二氢黄酮醇
四氢硼钠反应 二氢黄酮（醇）类
取代基团检识：锆盐-枸橼酸反应 3-OH、 5-OH黄酮鉴别
氨性氯化锶反应 邻二酚羟基
色谱检识:
硅胶 TLC 聚酰胺TLC 纸层析（PC）
理化检识
*
黄酮类化合物的检识和结构鉴定
硅胶TLC： 用于分析与鉴定弱极性黄酮类化合物。
展开剂：甲苯-甲酸甲酯-甲酸(5:4:1)，苯-甲醇，氯仿-甲醇等。
聚酰胺TLC： 适合于含游离酚OH的黄酮及其苷类的分析。 聚酰胺对黄酮类化合物吸附能力强，大多数展开剂中含有醇、酸或水。
纸色谱（PC）：
适用于各种黄酮类化合物及其苷类的分析
色谱法
*
黄酮类化合物的检识和结构鉴定
第一相展开采用醇性展开剂
如: BAW n-BuOH: HOAc:H2O=4:1:5上层
TBA t-BuOH: HOAc: H2O=3:1:1
水饱和n-BuOH
层析行为:
Rf值: 苷元>单糖苷>双糖苷
一般:苷元在0.70以上，而苷则小于0.7。
分
配
作
用
第二相展开采用水性展开剂
如：2~6% HOAc水溶液
3% NaCl 水溶液
HOAc:浓HCl:H2O= 30: 3 : 10
层析行为: 连接糖链越长, Rf 越大(>0.5);
苷元Rf较小，有的留在原点。
吸
附
作
用
A
B
C
D
A
B
C
D
苷元
苷元
纸色谱
*
双向PC
第I向 醇性展开剂 第II向 水性展开剂
（BAW、TBA、水饱和正丁醇） （2~8%HAc、3%NaCl、1%HCl）
正相色谱 反相色谱
固定相（水）极性 > 流动相 （ **有认为是吸附原理）？？
Rf规律：极性小的化合物Rf大 极性大的化合物Rf大
苷元（0.7以上） > 单糖苷 > 双糖苷（0.7以下）
苷元中，平面型分子 > 非平面型分子 Rf规律与左边相反
母核相同，2-OH > 3-OH > 4-OH > 5- OH黄酮
苷元的分离鉴别 黄酮苷及花色素类
*
黄酮类化合物的检识和结构鉴定
纸层析（PC）：采用双向纸层析。 苷元: 平面型分子: 黄酮(醇)、查耳酮的Rf小, 几乎留在 原点不动(Rf < 0.02); 非平面型分子: 二氢黄酮(醇)、二氢查耳酮的Rf大, 因亲水性较强(Rf 0.10-0.30)。 层析检查方法： ①观察荧光,用紫外光灯照射看到有色斑点，NH3处理 产生明显的色变。 ②用2%AlCl3甲醇液喷雾,UV灯下呈亮黄色荧光斑点。
纸色谱
*
黄酮类化合物结构鉴定
一般步骤：
1 待测样品在甲醇中的UV光谱
2 待测样品在甲醇中加入各种诊断试剂后的UV光谱
诊断试剂：NaOCH3 ,NaOAc, NaOAc/H3BO3, AlCl3, AlCl3/HCl
3 苷类水解后的UV光谱。
UV
*
黄酮类化合物的结构鉴定
苯甲酰基
带II：220~280nm
桂皮酰基
带I：300~400nm
UV
*
两者UV光谱图形相似，但带I位置不同。整个母核上氧取代程度越高，则带I将向长波方向位移（红移）。
不同类型黄酮的UV基本特征
a.
b.
黄酮
黄酮醇
*
带II吸收峰为主峰，
带I很弱，常在主峰的长波方向有一肩峰。
c.
d.
不同类型黄酮的UV基本特征
245-270nm
270-295nm
异黄酮、二氢黄酮
二氢黄酮醇
*
共同特征是带I很强，为主峰
而带II则较弱，为次强峰。带I的位置不同。
e.
f.
不同类型黄酮的UV基本特征
查耳酮
橙酮类
*
不同类型黄酮的UV基本特征
峰形 带II（240~285nm，苯甲酰系统） 带I（300~400nm，桂皮酰系统） 类型 取代
240-285 304-350 黄酮类 OH取代可以使相应的带I或I I红移，Ｂ环具有３’,4’羟基，带II为双峰
328-385 黄酮醇类（3-OR）
352-385 黄酮醇类（3-OH）
245-270 300-400 异黄酮类 B环OH和OMe对带I影响不大
270-295 二氢黄酮
220-270 340-390 查尔酮类 2’-OH使带I红移
370-430 橙酮类 带I有3-4个小峰
*
诊断试剂在结构测定中的应用
常用的诊断试剂：
甲醇钠(NaOCH3)
醋酸钠(NaOCOCH3)
醋酸钠/硼酸(NaOCOCH3/H3BO3)
三氯化铝(AlCl3)
三氯化铝/盐酸(AlCl3/HCl)
*
诊断试剂在结构测定中的应用
1. NaOMe：碱性强，酚OH易形成钠盐。PhOH PhO-Na+，从而增加电子云密度和流动性 红移。
2. NaOAc：
未熔融: 碱性较弱，只能使黄酮母核上酸性较强
的酚OH解离而使UV谱 红移。
熔 融：碱性 ,表现出与NaOMe类似的效果。
*
诊断试剂在结构测定中的应用
3. NaOAc/H3BO3：用于鉴定邻二酚OH。
在醋酸钠碱性下，邻二酚OH与硼酸络合，引起峰带红移。
*
诊断试剂在结构测定中的应用
4. AlCl3
5. AlCl3 /HCl： 分子中有3-OH，5-OH，邻二酚OH时，可与Al3+络合，引 起吸收峰红移。
铝络合物稳定性： 黄酮醇3-OH ＞ 黄酮5-OH ＞ 二氢黄酮5-OH＞ 邻二酚OH ＞ 二氢黄酮醇3-OH
*
诊断试剂对黄酮类化合物UV谱图的影响及结构的关系
诊断试剂 带II 带I 归属
NaOCH3
红移40-60nm, 强度不降 示有4’-OH
红移50-60nm, 强度下降 示有3-OH, 但无4’-OH
吸收谱随时间延长而衰退 示有对碱敏感的取代方式
NaOAc
（未熔融） 红移5-20nm 在长波一侧有明显肩峰 示有7-OH
示有4’-OH，但无3或7-OH
NaOAc
（熔融） 红移40-65nm强度下降 示有4’-OH
吸收谱随时间延长而衰退 示有对碱敏感的取代方式
*
诊断试剂 带II 带I 归属
NaOAc/H3BO3 红移5-10nm 示A环有邻二酚羟基，但不包括5,6-二羟基
红移12-30nm 示B环有邻二酚羟基
AlCl3及AlCl3/HCl
AlCl3/HCl谱图 = AlCl3谱图 示结构中无邻二酚羟基
AlCl3/HCl谱图 ≠ AlCl3谱图 示结构中可能有邻二酚羟基
带I或Ia紫移30-40nm 示B环有邻二酚羟基
带I或Ia紫移50-65nm 示A、B环上均有邻二酚羟基
AlCl3/HCl谱图 = CH3OH谱图 示无3-或5-OH
AlCl3/HCl谱图 ≠ CH3OH谱图 示可能有3-或5-OH
带I红移35-55nm 示只有5-OH
带I红移60nm 示只有3-OH
带I红移50-60nm 示可能同时有3-和5-OH
带I红移17-20nm 除5-OH外，还有6-含氧取代
诊断试剂对黄酮类化合物UV谱图的影响及结构的关系
*
练习----芦丁的UV光谱
CH3OH
NaOCH3
AlCl3
AlCl3/HCl
NaOCOCH3
NaOCOCH3/H3BO3
259, 266sh, 299sh, 359
272, 327, 410
275, 303sh, 433
271, 300, 364sh, 402
271, 325, 393
262, 298, 387
*
练习----由UV光谱推断结构
CH3OH
NaOCH3
AlCl3
AlCl3/HCl
CH3OH
NaOCOCH3
NaOCOCH3/H3BO3
259,266sh,299sh,359
272,327,410
275,303sh,433
271,300,364sh,402
259,266sh,299sh,359
271,325,393
262,298,387
红移51nm
有4’-OH
紫移31nm
示B环有邻二酚羟基
红移43nm
只有5-OH
红移12nm
有7-OH
红移28nm
示B环有邻二酚羟基
*
氢核磁共振在黄酮类结构分析中的应用
常用溶剂: CDCl3、DMSO-d6、C5H5N;
当用DMSO-d6 时: 5-OH: δ12.40;
7-OH: δ 10.93;
3-OH: δ 9.70。
加入D2O交换后，OH信号消失。
*
氢核磁共振基础知识（一）
*
氢核磁共振基础知识（二）
1
0
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
C3CH C2CH2 C-CH3
环烷烃
0.2—1.5
CH2Ar CH2NR2 CH2S C CH CH2C=O
CH2=CH-CH3
1.7—3
CH2F CH2Cl CH2Br CH2I CH2O CH2NO2
2—4.7
0.5(1)—5.5
6—8.5
10.5—12
CHCl3 (7.27)
4.6—5.9
9—10
OH NH2 NH
CR2=CH-R
RCOOH
RCHO
常用溶剂的质子的化学位移值
D
特征质子化学位移
0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
Chemical shift (d, ppm)
Cl2CHCH3
4 lines;
quartet
2 lines;
doublet
CH3
CH
核磁共振基础知识（三）
0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
Chemical shift (d, ppm)
BrCH2CH3
4 lines;
quartet
3 lines;
triplet
CH3
CH2
核磁共振基础知识（四）
0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
Chemical shift (d, ppm)
BrCH(CH3)2
7 lines;
septet
2 lines;
doublet
CH3
CH
核磁共振基础知识（五）
0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
Chemical shift (d, ppm)
OCH3
H
H
H
H
Cl
OCH3
核磁共振基础知识（六）
H
H
O2N
H
doublet of doublets
doublet
doublet
核磁共振基础知识（七）
0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
Chemical shift (d, ppm)
ClCH2
CH3
ClCH2CH2CH2CH2CH3
1H
核磁共振基础知识（八）
Chemical shift (d, ppm)
ClCH2CH2CH2CH2CH3
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
13C
CDCl3
核磁共振基础知识（九）
CH3
OH
Chemical shift (d, ppm)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
核磁共振基础知识（十）
Chemical shift (d, ppm)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
O
C
C
CH
CH
CH
CH2
CH2
CH2
CH3
CCH2CH2CH2CH3
O
核磁共振基础知识（十一）
*
1H-NMR在黄酮结构分析中的应用
A 环质子 B环质子 C环质子 糖上质子 取代基团质子
芳环质子 芳环质子 与类型有关 端基质子 -OH、-CH3、
其他质子 -OCH3、
-OCOCH3
黄酮类化合物各质子的信号特征（δ、峰形状、J、峰面积）
符合芳环质子规律
*
黄酮类化合物A、B环的取代模式
A环取代模式
B环取代模式
*
黄酮类化合物1H-NMR谱
6-H δ 5.7－6.9 (d, J = 2.5 Hz)
8-H δ 5.7－6.9 (d, J = 2.5 Hz)
6-H信号总比8-H高场
H-6 H-8
黄酮、黄酮醇、异黄酮 6.0-6.2, d 6.3-6.5, d
上述化合物7-O-糖苷 6.2-6.4, d 6.5-6.9, d
二氢黄酮、二氢黄酮醇 5.7-6.0, d 5.9-6.1, d
上述化合物7-O-糖苷 5.9-6.1, d 6.1-6.4, d
5,7-二取代黄酮
A环
*
5,7-二取代黄酮实例
芹菜素
*
5-H 7.9－8.2 (d, J = 9.0 Hz)
6-H δ6.7－7.1 (dd, J=9.0, 2.5 Hz)
8-H δ 6.7－7.0 (d, J = 2.5 Hz)
黄酮、黄酮醇、异黄酮 二氢黄酮、二氢黄酮醇
H-5 7.9-8.2, d 7.7-7.9, d
H-6 6.7-7.1, dd 6.4-6.5, dd
H-8 6.7-7.0, d 6.3-6.4, d
7-取代黄酮
A环
黄酮类化合物1H-NMR谱
*
7-取代黄酮实例
刺槐亭
*
H-2’,6’ H-3’,5’
二氢黄酮类 7.1-7.3, d 6.5-7.1, d
二氢黄酮醇类 7.2-7.4, d
异黄酮类 7.2-7.5, d
查耳酮类 7.4-7.6, d
橙酮类 7.6-7.8, d
黄酮类 7.7-7.9, d
黄酮醇类 7.9-8.1, d
B环质子形成H-2’,6’及H-3’,5’两组
形成AA’BB’系统
总体比A环质子低场
H-2’,6’比H-3’,5’低场
4’-取代黄酮
B环
黄酮类化合物1H-NMR谱
*
4′-取代黄酮实例
芹菜素
0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
Chemical shift (d, ppm)
OCH3
H
H
H
H
Cl
OCH3
AA′BB′ 取代模式
*
H-2’ H-6’
黄酮类3’,4’-OH及3’-OH,4’-OMe 7.2-7.3, d 7.3-7.5, dd
黄酮醇类3’,4’-OH及3’-OH,4’-OMe 7.5-7.7, d 7.6-7.9, dd
黄酮醇类3’-OMe,4’-OH 7.6-7.8, d 7.4-7.6, dd
黄酮醇类3’,4’-OH,3-O-糖 7.2-7.5, d 7.3-7.7, dd
对于黄酮与黄酮醇
H-5’作为一个二重峰
(d, J=8.5 Hz)出现在6.7-7.1处
H-2’(d, J=2.5 Hz)及
H-6’(dd, J=8.5, 2.5Hz)
信号出现在7.2-7.9
异黄酮、二氢黄酮及二氢异黄酮
H-2’,5’,6’作为一个多重峰出现在
6.7-7.1
3’,4’-取代黄酮
B环
黄酮类化合物1H-NMR谱
*
3′,4′-取代黄酮实例
木犀草素
*
若3 '位和5 '位取代基相同时，H-2 ', H-6 '作为一个单峰，出现在δ 6.50 ~7.50。
若3 '位和5 ' 位取代基不相同时， H-2 ', H-6 '将以不同的化学位移分别作为二重峰出现，J=2.0Hz。
3’,4’,5’-取代黄酮
B环
黄酮类化合物1H-NMR谱
*
刺槐亭
3′,4′,5′-取代黄酮实例
*
H-3常作为一个尖锐的单
峰信号出现在δ6.3处，
常会与H-6或H-8
相混，应注意区别
H-2常作为单峰
出现在较低场区
δ 7.6-7.8
(1H, s, CDCl3)
δ8.5-8.7
(1H, s, DMSO-d6)
C环
黄酮及异黄酮
黄酮类C环1H-NMR谱
*
黄酮类C环1H NMR实例
芹菜素
黄酮
*
黄酮类C环1H NMR实例
奥洛波尔
异黄酮
*
黄酮类C环1H NMR
H-2 δ 5.2 (1H, dd, Jtrans=11.5, Jcis=5.0 Hz)
H-3 δ 2.8 (1H, dd, J=17.0Hz, J=11.5Hz)
(1H, dd, J=17.0Hz, J=5.0Hz)
二氢黄酮
*
黄酮类C环1H NMR实例
甘草素
二氢黄酮
*
黄酮类C环1H NMR实例
二氢黄酮醇 二氢黄酮醇3-O糖苷
H-2 4.8-5.0, d, J=11Hz 5.0-5.6, d, J=11Hz
H-3 4.1-4.3, d, J=11Hz 4.3-4.6 , d, J=11Hz
二氢黄酮醇
*
黄酮类C环1H NMR实例
二氢槲皮素
二氢黄酮醇
*
黄酮类C环1H NMR
H-α 6.5-6.7
(1H, d, J=17.0Hz)
H-β 7.3-7.7
(1H, d, J=17.0Hz)
苄氢
6.5-6.7 (1H, s, CDCl3)
6.4-6.9 (1H, s, DMSO-d6)
查耳酮及橙酮
*
黄酮类化合物1H-NMR谱
糖上H-1‘’
黄酮醇3-O-鼠李糖苷 5.0-5.1
黄酮醇3-O-葡萄糖苷 5.7-6.0
黄酮类7-O-葡萄糖苷 4.8-5.2
黄酮类4’-O-葡萄糖苷
黄酮类5-O-葡萄糖苷
黄酮类6-及8-C-糖苷
二氢黄酮醇3-O-葡萄糖苷 4.1-4.3
二氢黄酮醇3-O-鼠李糖苷 4.0-4.2
糖
*
黄酮类1H NMR实例
芹菜素-7-O葡萄糖苷
*
黄酮类化合物1H NMR
H－CH3
甲基 2.04-2.45 (3H,s)
乙酰氧基 2.30-2.45 (3H,s)
甲氧基 3.45-4.10 (3H,s)
δ5－OH： ≈12 ppm
δ7－OH： ≈11 ppm
δ3－OH： ≈10 ppm
其他取代基
*
黄酮类型1H NMR实例
5-OH
7-OH
4‘-OH
3’-OH
木犀草素
*
13C-NMR在黄酮类化合物结构鉴定中的应用
苷化位移
黄酮类化合物取代图式
骨架类型
*
黄酮类化合物骨架类型
C=O C-2/C-β C-3/C-α 类型
168.6-169.8 137.8-140.7 122.1-122.3 异橙酮类
174.5-184.0 160.5-163.2 104.7-111.8 黄酮类
－ 149.8-155.4 122.3-125.9 异黄酮类
－ 147.9 136.0 黄酮醇类
182.5-182.7 146.1-147.7 111.6-111.9
=CH- 橙酮类
188.0-197.0 136.9-145.4 116.6-128.1 查耳酮类
－ 75.0-80.3 42.8-44.6 二氢黄酮类
－ 82.7 71.2 二氢黄酮醇类
*
黄酮类化合物取代图式
X Zi Zo Zm Zp
OH +26.6 -12.8 1.6 -7.1
OCH3 +31.4 -14.4 1.0 -7.8
*
黄酮类化合物中糖的连接位置
糖上苷化位移和C－1信号
苷化位移 C-1
（氧苷） ＋4.0－＋6.0
苷化位置 C-1(糖)
7或2’,3’,4’ 100.0-102.5
5-O-葡萄糖苷 104.3
7-O-鼠李糖苷 99.0
苷元苷化位移
直接相连的C 高场位移
邻对位C 低场位移
对位碳的位移幅度大且恒定
苷化位移
*
质谱在黄酮类化合物鉴定中的应用
方法：EI-MS（电子轰击质谱）、FD-MS（场解吸质谱）、FAB-MS（快原子轰击质谱）
苷元：EI-MS可得到分子离子峰(强, 往往为基峰)； 苷：用FD-MS、FAB-MS或将甙作成甲基化或三甲基硅醚化衍生物，再测EI-MS。
*
主要碎片离子峰为裂解途径I 产生的A1和B1 母核确定
及裂解途径II产生的 [B2]+ A、B-环取代情况确定
裂解途径I
RDA裂解
EI-MS裂解规律
*
裂解途径II
通常，上述两种基本裂解途径是相互竞争、相互制约的。并且，途径I裂解产生的碎片离子丰度大致与途径II裂解产生的碎片离子的丰度互成反比。
EI-MS裂解规律
*
结构研究中注意的问题
黄酮类6-及8-C-糖苷在常规酸水解的条件下不能被水解，而是发生互变，成为6-和8-C-糖苷的混合物。故确定其结构时常用核磁共振技术来解决。
Wessely-Moser重排
*
结构研究中注意的问题
化学法：将黄酮类化合物与结构相似的已知化合物的旋光度进行比较来测定构型。
单晶X-衍射法 ：常用方法之一，可信度高，但化合物必须是晶体。
核磁共振法： 需使用手性的氘代试剂，利用其引起的化学位移的差异来确定构型。
圆二色光谱及CD激子手性法
立体构型
*
习题
有下列四种黄酮类化合物
A、R1＝R2＝H
B、R1＝H, R2＝Rha
C、R1＝Glc, R2＝H
D、R1＝Glc, R2＝Rha
比较其酸性及极性的大小:
酸性( )＞( )＞( )＞( ) 极性( )＞( )＞( )＞( )
比较这四种化合物在如下三种色谱中Rf值大小顺序:
(1)硅胶TLC(条件CHCl3—MeOH 4:1展开),
Rf值( )＞( )＞( )＞( )
(2)聚酰胺TLC(条件60%甲醇—水展开),
Rf值( )＞( )＞( )＞( )
(3)纸色谱(条件8%醋酸水展开),
Rf值( )＞( )＞( )＞( )
*
从某中药中分离得到一淡黄色结晶I, 盐酸镁粉反应呈紫红色, Molish反应阳性, FeCl3反应阳性, ZrOCl2反区呈黄色, 但加入枸橼酸后黄色褪去. A经酸水解所得苷元ZrOCl2—拘檬酸反应黄色不褪, 水解液中检出葡萄糖和鼠李糖。
A的UV光谱数据如下:
MeOH 259, 226, 299(sh), 359
NaOMe 272, 327, 410
NaOAc 271, 325, 393
NaOAc／H3BO4 262, 298, 387
AlCl3 275, 303(sh), 433
AlCl3／HCl 271, 300, 364(sh), 402
化合物I的1H—NMR(DMSO—D6)
δ: 6. 18(1H, d, J＝2.5Hz),
6. 33(1H,d, J＝2.5Hz),
6. 82(1H, d, J＝8. 4Hz),
7. 68(1H, d, J＝2.0Hz),
7. 51(1H, dd, J＝8. 4, 2.0Hz),
12. 60(1H, s)其余略。
试回答下列各问题:
1、该化合物(I)为＿＿＿＿类, 根据＿＿＿＿＿＿＿。
2、 I是否有邻二酚羟基＿＿＿＿, 根据＿＿＿＿＿＿＿。
3、糖与苷元的连接位置＿＿＿＿, 根据＿＿＿＿＿＿＿。
4、写出化合物I的结构式，并在结构上注明母核的质子信号归属。
6.18
6.33
6.82
7.51
7.68

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