黄酮类化合物的鉴别与结构测定
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黄酮类化合物理化性质不论在黄酮类化合物的提取分离方面还是在其结构测定的研究方面黄酮类化合物的理化性质及其显色反应都发挥着谱学技术所替代不了的作用。
下面仅就其与分离和结构测定密切相关的性质进行简要介绍。
一、性状黄酮类化合物多为结晶性固体少数如黄酮苷类为无定形粉末。
游离的各种苷元母核中除二氢黄酮、二氢黄酮醇、黄烷及黄烷醇有族光性外其余则无光学活性。
苷类由于在结构中引入糖的分子故均有旋光性且多为左旋。
黄酮类化合物的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。
以黄酮为例其色原酮部分原本元色但在2位上引入苯环后即形成交叉共轭体系并通过电子转移、重排,使共轭链延长。
因而显现出颜色。
一般情况下黄酮、黄酮醇及其苷类多显灰黄黄色。
查耳酮为黄橙黄色而二氢黄酮、二氢黄酮醇、异黄酮类因不具有交叉共轭体系或共轭链短故不显色二氢黄酮及二氢黄酮醇或显微黄色异黄酮。
显然在上述黄酮、黄酮醇分子中尤其在7位及4’位引入OH及OCH3等助色团后则因促进电子移位、重排而使化合物的颜色加深。
但OH、OCH3引入其他位置则影响较小。
花色素及其苷元的颜色随pH不同而改变一般显红pH 7、紫pH85蓝pH 85等颜色。
二、溶解性黄酮类化合物的溶解度因结构及存在状态苷和苷元、单糖苷、双糖苷或三糖苷不同而有很大差异。
一般游离苷元难溶或不溶于水易溶于甲醇、乙醇、醋酸乙酯、乙醇等有机溶剂及稀碱水溶液中。
其中黄酮、黄酮醇、查耳酮等平面性强的分子因分子与分子间排列紧密分子间引力较大故更难溶于水而二氢黄酮及二氢黄酮醇等,因系非平面性分子。
故分子与分子间排列不紧密分子间引力降低有利于水分子进入溶解度稍大。
至于花色苷元花青素类虽也为平面性结构但因以离子形式存在具有盐的通性故亲水性较强水中溶解度较大。
黄酮类苷元分子中引入羟基将增加在水中的溶解度而羟基经甲基化后则增加在有机溶剂中的溶解度。
例如一般黄酮类化合物不溶于石油醚中故可与脂溶性杂质分开但川陈皮素56783’4’六甲氧基黄酮却可溶于石油醚。
黄酮类化合物的鉴别与结构测定作者:佚名来源:发表时间:2006-04-12 浏览次数:299 字号:大中小一、利用紫外光谱测定黄酮类化合物的结构大多数黄酮类化合物在甲醇中的紫外吸收光谱由两个主要吸收带组成。
出现在300~400n m之间的吸收带称为带Ⅰ,出现在240~280nm之间的吸收带称为带Ⅱ。
不同类型的黄酮化合物的带Ⅰ或带Ⅱ的峰位、峰形和吸收强度不同,因此从紫外光谱可以推测黄酮类化合物的结构类型。
结构类型峰位(nm)组内区别组间区别带Ⅰ带Ⅱ(峰位)(峰强)黄酮310~350 250~280带Ⅰ不同Ⅰ、Ⅱ皆强黄酮醇350~385 250~280异黄酮310~330(肩峰)245~275带Ⅱ不同Ⅰ弱Ⅱ强二氢黄酮(醇)300~330(肩峰)275~295查耳酮340~390 230~270(低强度)带Ⅰ不同Ⅰ强Ⅱ弱橙酮380~430 230~270(低强度)当向黄酮类化合物的甲醇(或乙醇)溶液中分别加入甲醇钠(NaOMe)、乙酸钠(Na OAc)、乙酸钠-硼酸(NaOAc-H3BO3)、三氯化铝或三氯化铝-盐酸(AlCl3/HCl)试剂能使黄酮的酚羟基离解或形成络合物等,导致光谱发生变化。
据此变化可以判断各类化合物的结构,这些试剂对结构具有诊断意义,称为诊断试剂。
黄酮和黄酮醇类(一)黄酮、黄酮醇类在甲醇中的UV光谱特征黄酮或黄酮醇的带Ⅰ是由B环桂皮酰基系统的电子跃迁所引起的吸收,带Ⅱ是由A环的苯甲酰基系统的电子跃迁所引起的吸收。
黄酮和黄酮醇的UV光谱图形相似,仅带Ⅰ位置不同,黄酮带Ⅰ位于304~350nm,黄酮醇带Ⅰ位于358~385nm。
利用带Ⅰ的峰位不同,可以区别这两类化合物。
黄酮、黄酮醇的B环或A环上取代基的性质和位置不同将影响带Ⅰ或带Ⅱ的峰位和形状。
例如,7和4′位引入羟基、甲氧基等含氧取代基,可引起相应吸收带向红位移。
又如3-或5 -位引入羟基,因能与C4=O形成氢键缔合,前者使带Ⅰ向红位移,后者使带Ⅰ、带Ⅱ均向红位移。
第四节目前主要采用的方法与对照品或与文献对照PC或TLC得到的Rf 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光谱解析样品及其衍生物的NMR谱进行MS测定一、色谱法的应用1.纸色谱(PC):双向色谱:用于分离黄酮类及其苷的混合物第一相:醇性展开剂(分配作用)n-BuOH-HOAc-H2O (4:1:5上层,BAW)t-BuOH-HOAc-H2O (3:1:1,TBA) Rf: 苷元>单糖苷>双糖苷第二相:水或水性展开剂(吸附作用)2%~6% HOAc、3%NaCl、HOAc-浓HCl-H2O (30:3:10)Rf: a.苷元在原点附近,糖链越长,Rf 越大b.苷元:黄酮(醇)、查尔酮<二氢黄酮(醇)2.硅胶薄层色谱(TLC):用于鉴定弱极性黄酮类化合物较好。
黄酮苷元展开系统:甲苯-甲酸甲酯-甲酸(5:4:1)-----常用苯-甲醇(95:5)苯-甲醇-醋酸(35:5:5)氯仿-甲醇(85:15,70:5)黄酮衍生物(甲醚化或乙酰化)展开系统:苯-丙酮(9:1)苯-乙酸乙酯(75:25)3.聚酰胺薄层色谱:主要用于分离含游离酚羟基的黄酮及其苷类。
常用展开剂:乙醇-水(3:2)水-乙醇-乙酰丙酮(4:2:1)水-乙醇-甲酸-乙酰丙酮(5:1.5:1:0.5)水饱和的正丁醇-醋酸(100:1,100:2)丙酮-水(1:1)丙酮-95%乙醇-水(2:1:2)二、紫外光谱在黄酮类鉴定中的应用一般程序:测定样品在甲醇溶液中的UV及可见光谱;测定样品在甲醇溶液中加入各种诊断试剂后得到的UV及可见光谱。
常用诊断试剂:NaOMe, NaOAc, NaOAc/H3BO3, AlCl3, AlCl3/HCl1.黄酮类化合物在甲醇中的(1)黄酮及黄酮醇ⅡⅠ主讲教师:朱宇红天然药物化学(2)查耳酮及橙酮ⅠⅡ(3)异黄酮及二氢黄酮ⅡⅠ2.黄酮(醇)加入诊断试剂后的(2)醋酸钠((3)(4)(5)3-OH, 5-OH二、黄酮类化合物OO76OH5HO8(1)A 环上芳氢(6-H :δ 5.7~8-H :δ 5.7~(1)HO8765A环上的芳氢5-H:δ 7.96-H:δ 6.7(2)H-3’,5’ 较为高场)~7.9(d, J≈8.5~7.1(d, J≈8.5 2,,3,,45,6OR2,,3,,45,6OROR (2)(d, J≈8.5 )(d, J≈2.5 )(3)(4)糖上的质子化合物糖上的H-1’’ 黄酮醇3-O-葡萄糖苷 5.70-6.00黄酮醇7-O-葡萄糖苷 4.80-5.20黄酮醇4'-O-葡萄糖苷黄酮醇5-O-葡萄糖苷黄酮醇6及8-C-糖苷黄酮醇3-O-鼠李糖苷 5.00-5.10二氢黄酮醇3-O-葡萄糖苷 4.10-4.30二氢黄酮醇3-O-鼠李糖苷 4.00-4.20三、黄酮类化合物四、黄酮类化合物五、结构鉴定例题:1H-NMR (DMSO-。
黄酮类成分的鉴别
黄酮类成分的鉴别主要有以下几种方法:
1.显色反应:黄酮类化合物可与某些试剂反应,表现出颜色变化。
例如,铝盐与黄酮类化合物生成黄色络合物;氯化锶与黄酮类化合物生成绿色~棕色~黑色沉淀;硼酸与黄酮类化合物生成亮黄色;草酸与黄酮类化合物生成黄色并有绿荧光;枸橼酸与黄酮类化合物只显黄色。
2.还原试验:镁粉和浓盐酸与黄酮类化合物反应,可生成紫-蓝-红色。
3.金属盐络合反应:某些金属盐,如AlCl3、Pb(OAc)2、Mg(OAc)2,可与黄酮类化合物生成络合物,表现出颜色变化。
4.荧光分析法:在紫外光的激发下,黄酮类化合物可发出荧光,表现出颜色变化。
5.高效液相色谱法:通过高效液相色谱法可以分离和测定黄酮类化合物的含量和组成。
6.质谱法:质谱法可用于鉴定黄酮类化合物的分子结构和化学成分。
黄酮类化合物的鉴别与结构测定作者:佚名来源:发表时间:2006-04-12 浏览次数:299 字号:大中小一、利用紫外光谱测定黄酮类化合物的结构大多数黄酮类化合物在甲醇中的紫外吸收光谱由两个主要吸收带组成。
出现在300~400n m之间的吸收带称为带Ⅰ,出现在240~280nm之间的吸收带称为带Ⅱ。
不同类型的黄酮化合物的带Ⅰ或带Ⅱ的峰位、峰形和吸收强度不同,因此从紫外光谱可以推测黄酮类化合物的结构类型。
结构类型峰位(nm)组内区别组间区别带Ⅰ带Ⅱ(峰位)(峰强)黄酮310~350250~280带Ⅰ不同Ⅰ、Ⅱ皆强黄酮醇350~385250~280异黄酮310~330(肩峰)245~275带Ⅱ不同Ⅰ弱Ⅱ强二氢黄酮(醇)300~330(肩峰)275~295查耳酮340~390230~270(低强度)带Ⅰ不同Ⅰ强Ⅱ弱橙酮380~430230~270(低强度)当向黄酮类化合物的甲醇(或乙醇)溶液中分别加入甲醇钠(NaOMe)、乙酸钠(N aOAc)、乙酸钠-硼酸(NaOAc-H3BO3)、三氯化铝或三氯化铝-盐酸(AlCl3/HCl)试剂能使黄酮的酚羟基离解或形成络合物等,导致光谱发生变化。
据此变化可以判断各类化合物的结构,这些试剂对结构具有诊断意义,称为诊断试剂。
黄酮和黄酮醇类(一)黄酮、黄酮醇类在甲醇中的UV光谱特征黄酮或黄酮醇的带Ⅰ是由B环桂皮酰基系统的电子跃迁所引起的吸收,带Ⅱ是由A环的苯甲酰基系统的电子跃迁所引起的吸收。
黄酮和黄酮醇的UV光谱图形相似,仅带Ⅰ位置不同,黄酮带Ⅰ位于304~350nm,黄酮醇带Ⅰ位于358~385nm。
利用带Ⅰ的峰位不同,可以区别这两类化合物。
黄酮、黄酮醇的B环或A环上取代基的性质和位置不同将影响带Ⅰ或带Ⅱ的峰位和形状。
例如,7和4′位引入羟基、甲氧基等含氧取代基,可引起相应吸收带向红位移。
又如3-或5 -位引入羟基,因能与C4=O形成氢键缔合,前者使带Ⅰ向红位移,后者使带Ⅰ、带Ⅱ均向红位移。
B环上的含氧取代基逐渐增加时,带Ⅰ向红位移值(nm)也逐渐增加,但不能使带Ⅱ产生位移。
有时(例如3′,4′-位有2个羟基或2个甲氧基或亚甲二氧基)仅可能影响带Ⅱ的形状,使带Ⅱ歧分为双峰或1个主峰(Ⅱb位于短波处)和1个肩峰(sh)或弯曲(Ⅱa位于长波处)。
A环上的含氧取代基增加时,使带Ⅱ向红位移,而对带Ⅰ无影响,或影响甚微(但5-羟基例外)。
黄酮或黄酮醇的3-,5-或4′-羟基被甲基化或苷化后,可使带Ⅰ向紫位移,3-OH甲基化或苷化使带Ⅰ(328~357nm)与黄酮的带Ⅰ的波长范围重叠(且光谱曲线的形状也相似),5-OH甲基化使带Ⅰ和带Ⅱ都向紫位移5~15nm,4′-OH甲基化或苷化,使带Ⅰ向紫位移3~10nm。
其他位置上的羟基取代对甲醇中的紫外光谱几乎没有影响。
(二)利用诊断试剂对黄酮、黄酮醇类化合物UV光谱的影响检出羟基位置1.甲醇钠(NaOMe),主要是判断是否有4′-OH,3、4′-二OH或3、3′、4′-三OH。
2.乙酸钠,较为突出的是判断是否有7-OH。
[举例说明]3.乙酸钠/硼酸主要判断A环或B环是否有邻二酚羟基(5,6-二OH除外)。
[举例说明]4.三氯化铝及三氯化铝/盐酸,为判断有无邻二酚羟基,3-OH、5-OH提供信息。
(三)异黄酮、二氢黄酮和二氢黄酮醇类在甲醇中的UV光谱特征这三类化合物都有苯甲酰系统,而无桂皮酰结构,所以它们的紫外光谱都有强的带Ⅱ吸收,异黄酮带Ⅱ吸收在245~270nm,而二氢黄酮和二氢黄酮醇的带Ⅱ在270~295nm,一般只受A环的含氧取代基的影响,A环含氧取代基数增加,吸收峰向红位移。
(四)利用诊断试剂对异黄酮、二氢黄酮和二氢黄酮醇类化合物的UV光谱的影响判断羟基位置1.甲醇钠①带Ⅱ向红位移,示A环上有羟基。
②如有5,6,7-或5,7,8-三羟基或3′,4′-二羟基,则吸收带将随放置的延长而逐渐衰退。
③二氢黄酮、二氢黄酮醇带Ⅱ向红位移的大小取决于是否有游离的5-OH。
2.乙醇钠①乙醇钠使7-羟基异黄酮的带Ⅱ向红位移6~20nm,但6-位有含氧取代基时,乙醇钠几乎不能使带Ⅱ产生移动。
4′,5,6,7-四羟基异黄酮的紫外光谱随时间延长而衰退。
②乙醇钠使5,7-二羟基二氢黄酮和5,7-二羟基二氢黄酮醇带Ⅱ向红位移34~37nm,而其相应的5-去氧化合物则移动51~58nm。
5,6,7-三羟基二氢黄酮的紫外光谱随时间延长而衰退。
3.乙醇钠/硼酸不能用NaOAc/H3BO3对异黄酮、二氢黄酮和二氢黄酮醇类的紫外光谱的影响来检查B环邻位二羟基,因为它们的B环与主要发色团缺少有效的共轭。
但它们中的A环有6,7 -二羟基时,加入NaOAc/H3BO3后使带Ⅱ向红位移10~15nm。
4.三氯化铝和三氯化铝/盐酸①异黄酮、二氢黄酮(可能也包括二氢黄酮醇)的A环如有邻二羟基(6,7-或7,8-,不包括5,6-),则带Ⅱ在AlCl3中比在AlCl3/HCl中向红位移11~30nm。
②有5-羟基的异黄酮,其带Ⅱ在AlCl3/HCl存在下与在甲醇中的光谱相比,向红位移10~14nm,而有5-羟基的二氢黄酮和有5-羟基的二氢黄酮醇类的带Ⅱ在同样情况下向红位移20~26nm。
目标检测:黄酮类化合物的鉴别与结构测定现在多依赖于谱学的综合解析,而化学方法和色谱方法已降至辅助地位。
未知黄酮类化合物的鉴定,多在测定分子式的基础上,利用PPC或TLC得到的Rf值或hRf值与文献比较或分析对比样品在甲醇溶液中及加入各种诊断试剂后得到的紫外及可见光谱进行剖析。
同时,对于化合物的颜色反应,以及在提取分离过程中所表现的行为(如溶解度、酸或碱中的溶解情况、铅盐沉淀等)也应注意分析。
但这些方法均有一定局限性,并曾导致得出过一些错误结论。
质子核磁共振(1H—NMR)因为可定量测定H的个数,以及根据质子的化学位移和芳香氢核之间的自旋偶合所提供的信息(裂分数目及偶合常数大小),可确定黄酮母核上的取代模式。
近来由于仪器分辨率的不断改进,加以同核去偶、溶剂位移以及核磁共振技术的使用,1H-NMR谱的测定对分析天然黄酮类化合物的结构已经成为一种非常重要的手段。
但是正如以后谈到的那样,在黄酮类化合物的1H-NM R谱上,有时要想确切指认每个信号并不是一件容易的事情。
例如当黄酮类母核的A-环上只有一个芳香氢核时,要想与H-3信号区别,就是十分困难的问题。
解决这种问题,13C 核磁共振(13C-NMR)技术有很大的优势。
加上各种取代基位移及苷化位移效应的发现,使得图谱的解析工作大大简化。
因此,13C-NMR技术在黄酮类化合物的结构鉴定中发挥着越来越重要的作用。
质谱(MS)技术,尤其场解析质谱(FD-MS)与快速原子轰击质谱(F AB-MS)及串联质谱(MS-MS)的出现与应用,使其成为黄酮类化合物结构鉴定的重要手段之一(质谱技术的优势是只需要微量的样品就可获得有关整个分子结构及其主要碎片结构的重要信息)。
实际工作中常常根据需要,灵活、综合运用上述方法和手段,并辅以必要的化学方法,以求结构鉴定获得满意的结果。
二、色谱法在黄酮类化合物鉴别中的应用纸色谱(PPC)适用于分离各种天然黄酮类化合物及其苷类的混合物。
混合物的鉴定常采用双向色谱法。
以黄酮苷类来说,一般第一向展开采用某种醇性溶剂,如n-BuOH-HOAc -H2O(4∶1∶5上层,BAW)、t-BuOH-HOAC-H2O (3∶1∶1,TBA)或水饱和的n-BuOH等,这些主要是根据分配作用原理进行分离。
第二向展开溶剂则用水或下列水溶液,如:2%~6%HOAc、3%NaCl及HOAc-浓HCl-H2O(30∶3∶10)等。
它们主要是根据吸附作用原理进行分离。
黄酮类化合物苷元一般宜用醇性溶剂或用C6H6-HOAc-H2O(125∶72∶3)、CHCl3-HOAC-H2O(13∶6∶l)、PhOH-H2O(4∶1)或HOAC一浓HCl-H2O(30∶3∶3)进行分离。
而花色苷及花色苷苷元,则可用含HCl或HOAC的溶液作为展开剂。
多数黄酮类化合物在纸色谱上用紫外光灯检查时,可以看到有色斑点,以氨蒸气处理后常产生明显的颜色变化。
此外还可喷以2%AlCl3(甲醇)溶液(在紫外光灯下检查)或1%Fe C13-1%K3Fe(CN)6(1∶1)水溶液等显色剂。
黄酮类化合物苷元中,平面性分子如黄酮、黄酮醇、查耳酮等,用含水类溶剂如3%~5%HOAC展开时,几乎停留在原点不动(Rf<0.02=;而非平面性分子如二氢黄酮、二氢黄酮醇、二氢查耳酮等,因亲水性较强,故Rf值较大(0.10~0.30)。
黄酮类化合物分子中羟基苷化后,极性即随之增大,故在醇性展开剂中Rf值相应降低,同一类型苷元,Rf值依次为:苷元>单糖苷>双糖苷。
以在BAW中展开为例,多数类型苷元(花色苷元例外)Rf值在0.70以上,而苷则小于0.70。
但在用水或2%~8%HOAC,3%NaCl或1%HCl 展开时,则上列顺序将会颠倒,苷元几乎停留在原点不动,苷类的Rf值可在0.5以上,糖链越长,则Rf值越大。
另外,糖的结合位置对Rf值也有重要的影响。
不同类型黄酮类化合物在双向PPC展开时常常出现在特定的区域,因此可推测它们的结构类型以及判定是否成苷以及含糖数量。
除PPC外,TLC用于黄酮类化合物的鉴定也日趋广泛。
一般采用吸附薄层色谱,常用的吸附剂有硅胶与聚酸胺,其次是纤维素。
硅胶薄层色谱;用于分离与鉴定弱极性黄酮类化合物较好。
分离黄酮苷元常用的展开剂是甲苯-甲酸甲酯-甲酸(5∶4∶1),并可以根据待分离成分极性的大小适当地调整甲苯与甲酸的比例。
另外尚有苯-甲醇(95:5)、苯-甲醇-醋酸(35∶5∶5)、氯仿一甲醇(8.5∶1.5∶7∶0.5)、甲苯-氯仿-丙酮(4O∶25∶35)、丁醇一吡啶-甲酸(40∶10:∶)等分离黄酮苷元的衍生物如甲醚或醋酸乙酯等中性成分,可用苯-丙酮(9∶1)、苯-醋酸乙酯(7.5∶2.5)等为展开剂。
聚酸胺薄层色谱:适用范围较广,特别适合于分离合游离酚羟基的黄酮及其苷类。
由于聚酸胺对黄酮类化合物吸附能力较强,因而需要可以破坏其氢键缔合的溶剂为展开剂。
在大多数展开剂中含有醇、酸或水。
常用的展开剂有乙醇一水(3∶2)、水-乙醇-乙酸丙酮(4∶2∶1)、水-乙醇-甲酸-乙酸丙酮(5∶1.5∶l:0.5)、水饱和的正丁醇一醋酸(100∶1∶100∶2)、丙酮-水(1∶1)、丙酮-95%乙醇-水(2∶1∶2)、95%乙醇-醋酸(100∶2)、苯-甲醇-丁酮(60∶20∶20)等。
Stahl总结前人的工作,介绍了一些黄酮苷元和黄酮苷用硅胶、聚酸胺与纤维素三种薄层色谱和四种混合溶剂作为展开剂所得到的hRf值。
三、紫外及可见光谱在黄酮类化合物鉴别中的应用紫外及可见分光光度法是鉴别黄酮类化合物结构的一种重要手段,一般程序如下:(1)测定样品在甲醇溶液中的UV光谱;(2)测定样品在甲醇溶液中加入各种诊断试剂后得到的UV及可见光谱。