1、常見(jiàn)黃酮類化合物的結(jié)構(gòu)類型有哪些?
黃酮類化合物經(jīng)典的概念主要是指基本母核為2-苯基色原酮的衍生物?,F(xiàn)泛指兩個(gè)苯環(huán)(A環(huán)與B環(huán))通過(guò)三個(gè)碳原子相互聯(lián)結(jié)而成,分子結(jié)構(gòu)中具有C6-C3-C6基本碳架的一系列化合物。
根據(jù)中央三碳鏈的氧化程度、B環(huán)連接位置(2位或3位)以及三碳鏈?zhǔn)欠駱?gòu)成環(huán)狀等特點(diǎn),可將主要天然黃酮類化合物分為黃酮、黃酮醇、二氫黃酮、二氫黃酮醇、異黃酮、二氫異黃酮、查耳酮、二氫查耳酮、花色素、黃烷醇(黃烷-3-醇、黃烷-3,4-二醇)、橙酮、口山酮(雙苯吡酮)、高異黃酮等。
此外尚有由兩分子黃酮或兩分子二氫黃酮,或一分子黃酮及一分子二氫黃酮按C-C或C-O-C鍵方式聯(lián)接而成的雙黃酮類化合物。有少數(shù)黃酮類化合物結(jié)構(gòu)很復(fù)雜,如水飛薊素為黃酮木脂素類化合物,榕堿及異榕堿為生物堿型黃酮。
除O-苷外,天然黃酮類化合物還發(fā)現(xiàn)有C-苷,如葛根黃素、葛根黃素木糖苷,為中藥葛根中的擴(kuò)張冠狀動(dòng)脈血管的有效成分。
2、黃酮類化合物有哪些重要理化性質(zhì)?
(1)性狀
黃酮類化合物多為結(jié)晶性固體,少數(shù)(如黃酮苷類)為無(wú)定形粉末。
游離的各種黃酮苷元母核中,除二氫黃酮、二氫黃酮醇、黃烷及黃烷醇有旋光性外,其余無(wú)光學(xué)活性。苷類由于在結(jié)構(gòu)中引入糖的分子,故均有旋光性,且多為左旋。
黃酮類化合物的顏色與分子中是否存在交叉共軛體系及助色團(tuán)(OH、OCH3等)的種類、數(shù)目以及取代位置有關(guān)。黃酮、黃酮醇及其苷類多顯灰黃色~黃色,查耳酮為黃色~橙黃色,而二氫黃酮、二氫黃酮醇、異黃酮類,因不具有交叉共軛體系或共軛鏈短,故不顯色(二氫黃酮及二氫黃酮醇)或顯微黃色(異黃酮)。
黃酮、黃酮醇分子中,尤其在7位或4‘位,引入-OH及-OCH3等助色團(tuán)后,因促進(jìn)電子移位、重排,而使化合物的顏色加深。
花色素及其苷元的顏色隨pH不同而改變,一般顯紅(pH<7)、紫(pH=8.5)、藍(lán)(pH>8.5)等顏色。
(2)溶解性
一般黃酮苷元難溶或不溶于水,易溶于甲醇、乙醇、醋酸乙酯、乙醚等有機(jī)溶劑及稀堿水溶液中。其中黃酮、黃酮醇、查耳酮等平面性強(qiáng)的分子,因分子與分子間排列緊密,分子間引力較大,難溶于水;而二氫黃酮和二氫黃酮醇等,因系非平面性分子,分子與分子間排列不緊密,分子間引力降低,有利于分子進(jìn)入,溶解度稍大。
花色素(花青素)苷元雖為平面型結(jié)構(gòu),但因以離子形式存在,具有鹽的通性,故親水性較強(qiáng),水中溶解度較大。
黃酮苷元分子中引入羥基,將增加在水中的溶解度;而羥基甲基化后,則增加在有機(jī)溶劑中的溶解度。
黃酮苷一般易溶于水、甲醇、乙醇等強(qiáng)極性溶劑中;難溶或不溶于苯、氯仿等有機(jī)溶劑中。糖鏈越長(zhǎng),在水中溶解度越大。糖與苷元的連接位置不同,對(duì)苷在水中的溶解度也有一定影響。
(3)酸堿性
①酸性:黃酮類化合物因分子中多具有酚羥基,顯酸性,可溶于堿性水溶液、吡啶、甲酰胺及二甲基甲酰胺中。由于酚羥基數(shù)目及位置不同,酸性強(qiáng)弱不同。以黃酮為例,其酚羥基酸性強(qiáng)弱順序依次為7,4‘-二羥基>7或4’-羥基>一般酚羥基>5-羥基。
②堿性:γ-吡喃酮環(huán)上的1位氧原子,因有未共用的電子對(duì),表現(xiàn)出微弱堿性,可與強(qiáng)無(wú)機(jī)酸,如濃硫酸、鹽酸等生成鹽,但生成的鹽極不穩(wěn)定,遇水即分解。黃酮類化合物溶于濃硫酸產(chǎn)生的鹽,常表現(xiàn)出特殊的顏色,可用于鑒別。
3、黃酮類化合物有哪些重要顏色反應(yīng)?
黃酮類化合物的顏色反應(yīng)多與分子中的酚羥基及γ-吡喃酮環(huán)有關(guān)。
(一)還原反應(yīng)
①鹽酸-鎂粉(或鋅粉)反應(yīng):是鑒定黃酮類化合物最常用的顏色反應(yīng)。多數(shù)黃酮、黃酮醇、二氫黃酮、二氫黃酮醇類化合物顯橙紅色至紫紅色,少數(shù)顯紫色至藍(lán)色。查耳酮、橙酮、兒茶素類則無(wú)該顯色反應(yīng)。異黃酮類除少數(shù)外,也不顯色。
②四氫硼鈉(鉀)反應(yīng):NaBH4是對(duì)二氫黃酮類化合物專屬性較高的一種還原劑,顯紅色至紫色。
③磷鉬酸反應(yīng):二氫黃酮可與磷鉬酸試劑反應(yīng)呈現(xiàn)棕褐色,可作為二氫黃酮類化合物的特征鑒別反應(yīng)。
(二)金屬鹽類試劑的絡(luò)合反應(yīng)
①鋁鹽:常用試劑為1%三氯化鋁或硝酸鋁溶液。生成的絡(luò)合物多為黃色(λmax=415nm),并有熒光,可用于定性或定量分析。
②鉛鹽:常用1%醋酸鉛及堿式醋酸鉛水溶液,可生成黃色至紅色沉淀。醋酸鉛只能與分子中具有鄰二酚羥基或兼有3-羥基、4-酮基或5-羥基、4-酮基結(jié)構(gòu)的化合物反應(yīng)生成沉淀。而堿式醋酸鉛的沉淀能力要大得多,一般酚類化合物均可與其發(fā)生沉淀反應(yīng)。
③鋯鹽:多用2%二氯氧鋯甲醇溶液。黃酮類化合物分子中有游離的3-或5-羥基存在時(shí),均可與該試劑反應(yīng),生成黃色的鋯絡(luò)合物。在實(shí)際應(yīng)用時(shí),通常同時(shí)使用二氯氧鋯和枸櫞酸,以判斷黃酮類化合物3-OH、5-OH的存在。若有3-OH和(或)5-OH,加二氯氧鋯顯黃色。若只有5-OH,加枸櫞酸后黃色減褪,若有3-OH,則加枸櫞酸后黃色不變,因此可用于區(qū)分黃酮和黃酮醇。
④鎂鹽:常用醋酸鎂甲醇溶液為顯色劑,二氫黃酮、二氫黃酮醇類可顯天藍(lán)色熒光。
⑤氯化鍶(SrCl2):在氨性甲醇溶液中,氯化鍶可與分子中具有鄰二酚羥基結(jié)構(gòu)的黃酮類化合物生成綠色至棕色乃至黑色沉淀。
⑥三氯化鐵
(三)硼酸顯色反應(yīng)
黃酮類化合物分子中具有5-羥基黃酮及2‘-羥基查耳酮類結(jié)構(gòu)時(shí),在無(wú)機(jī)酸或有機(jī)酸存在條件下,可與硼酸反應(yīng),生成亮黃色。
(四)堿性試劑顯色反應(yīng)
①二氫黃酮易在堿液中開(kāi)環(huán),轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的異構(gòu)體查耳酮,顯橙色至黃色。
②黃酮醇類在堿液中先呈黃色,通入空氣后變?yōu)樽厣?
③分子結(jié)構(gòu)中有鄰二酚羥基或3,4‘-二羥基取代時(shí),在堿液中不穩(wěn)定,易被氧化,產(chǎn)生沉淀。
4、黃酮類化合物常用提取純化方法有哪些?
黃酮苷類以及極性稍大的苷元(如羥基黃酮、雙黃酮、橙酮、查耳酮等),一般可用丙酮、醋酸乙酯、乙醇、水或一些極性較大的混合溶劑進(jìn)行提取。其中用得最多的是醇-水(1:1)或甲醇。一些多糖苷類則可以用沸水提取。為了避免在提取過(guò)程中黃酮苷類發(fā)生水解,常按一般提取苷的方法事先破壞酶的活性。大多數(shù)黃酮苷元宜用極性較小的溶液,如氯仿、乙醚、醋酸乙酯等提取,對(duì)多甲氧基黃酮的游離苷元,亦可用苯進(jìn)行提取。
(1)溶液萃取法:一般而言,苷元多用氯仿或乙醚萃取,單糖苷可用醋酸乙酯萃取,多糖苷可用水飽和正丁醇萃取。也可采用逆流分配法,常用的溶液系統(tǒng)有:水-醋酸乙酯,正丁醇-石油醚等。
(2)堿提取沉淀法:一些黃酮苷類,如蘆丁、橙皮苷、黃芩苷等,雖有一定極性,可溶于水或堿水,但難溶于酸水。此時(shí)可用堿水提取,再將堿水提取液調(diào)成酸性,黃酮苷類可沉淀析出。但需要注意,所用堿液濃度不宜過(guò)高;加酸酸化時(shí),酸性也不宜過(guò)強(qiáng)。當(dāng)藥材含有大量果膠、粘液等水溶性雜質(zhì)時(shí)(如花、果類藥材),宜用石灰乳或石灰水代替其他堿性水溶液進(jìn)行提取。
(3)炭粉吸附法:主要用于苷的精制。甲醇粗提物被活性炭吸附后,大部分黃酮苷可用7%酚-水洗下。(一)B17
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