第二章 糖和苷

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1 卫生部规划教材 - 第四版

2 第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章 总论糖和苷苯丙素类醌类化合物黄酮类化合物萜类和挥发油三萜及其苷类甾体及其苷类生物碱

3 第一章

4 第一章总论 一 概述二 生物合成三 提取分离的方法四 结构研究方法

5 一 概述 天然药物化学是药物化学的一个分支学科 它主要用现代科学理论和技术方法研究天然化学物资 ; 具体内容包括主要类型的天然化学成分的结构类型 提取分离方法 结构测定等 天然药物来源 : 植物 ( 为主 ) 动物 矿物天然药物中的活性成分是其药效的物资基础 例如 :

6 一 概述 C C C 3 NC 3 l-ephedrine 左左左左左 ( 左左 Ephedra spp. 中 平平 解解

7 一 概述 rutinose Rutin 芦芦 ( 槐槐槐 Sophora japonica 动槐的中 降降降降降降 防防降防防动动动动动动动动动动

8 一 概述 由于现代科学技术进步, 特别是将波谱解析方法 (NMR MS IR UV) 用于推导化合物的结构, 甚至用 X- 晶体衍射来确定化合物结构的发展, 以及分离手段的进步, 天然药化的发展速度大为加快, 发现的新化合物数目大为增加, 微量成分 水溶性成分的分离 提纯 ; 稳定性差的活性物资的分离等也不再是难题了 天然药物化学本身也已不再是原先的分离提取 结构鉴定, 而是逐步发展成生测指导下的分离提取 结构鉴定, 及半合成修饰和全合成紧密结合的一门学科

9 第一章总论 一 概述二 生物合成三 提取分离的方法四 结构研究方法

10 三 提取分离的方法 1) 提取前文献查阅综述和药材生药鉴定 2) 提取方法 1 粉碎成粗粉 2 有机溶剂法和水提法 3 水蒸气蒸馏法 4 升华法 3) 分离纯化法 1 根据物质溶解度的不同进行分离 a. 温度不同, 溶解度不同 b. 改变溶液的极性去杂 c. 酸碱法 d. 沉淀法

11 三 提取分离的方法 2 根据物质分配比不同极性分离 a. 液 - 液萃取法 b. 反流分布法 c. 液滴逆流层析法 d. 高速逆流层析法 e.gc 法 f.lc 法 :LC 分配层析载体主要有 --- 硅胶, 硅藻土, 纤维素等 ; 有正反相之分 ; 压力有低 中 高之分 ; 载量有分析 制备之分

12 三 提取分离的方法 3 根据物质吸附性不同极性分离 a. 极性吸附剂 ( 如 Si 2,Al ) 极性强, 吸附力大 非极性吸附剂 ( 如活性炭 - 对非极性化合物的吸附力强 ( 洗脱时洗脱力随洗脱剂的极性降低而增大 ) b. 化合物的极性大小依化合物的官能团的极性大小而定 ; 溶剂的极性大小可按其介电常数 (ε) 大小排列 ( 极性渐大 > ) : 己烷苯无水乙醚 CCl 3 AcEt 乙醇甲醇水 ε

13 三 提取分离的方法 c. 氢键力吸附 聚酰胺吸附层析 -- 洗脱剂的洗脱力由小到大为 : 水 > 甲醇 > 丙酮 > Na 液 > 甲酰胺 > 尿素水液 4 根据物质分子的大小进行分离如葡萄糖凝胶 (Sephadex G and L-20...) 过泸法等 5 根据物质解离程度不同的分离法离子交换法 : 强酸 : -S 3 强碱 : -N + (C 3 ) 3 Cl - 弱酸 : -C 2 弱碱 : -N 2 (N,N)

14 第一章总论 一 概述二 生物合成三 提取分离的方法四 结构研究方法

15 四 结构研究方法 从天然物中分离到化合物单体后, 需进行结构鉴定, 方法有波谱法, 化学法, 文献调研等 1) 纯化和干燥化合物的样品 2) 通过文献调研, 理化常数和化学定性分析等初步判断结构类型 3) 由波谱法等确定分子式, 分子量, 不饱和度 ; 进一步推出结构官能团 -- 推出结构片断或骨架 - 推出平面结构 - 确定其构型, 构象

16 第二章

17 第二章糖和苷 一 概述二 单糖的立体化学三 糖和苷的分类四 苷类化合物的理化性质五 苷键的裂解六 糖的核磁共振性质七 糖链的结构测定八 糖和苷的提取分离

18 一 概述 糖又称作碳水化合物 (carbohydrates), 是自然界存在的一类重要的天然产物, 是生命活动所必需的一类物质, 和核酸 蛋白质 脂质一起称为生命活动所必需的四大类化合物 按照其聚合程度可分为单糖 低聚糖 ( 寡糖 ) 和多糖等 苷类又称配糖体 (glycoside), 是由糖或糖的衍生物等与另一非糖物质通过其端基碳原子联接而成的化合物

19 一 概述 糖和苷类的生理活性是多种多样的, 糖是植物光合作用的初生产物, 通过它进而合成了植物中的绝大部分成分 所以糖类除了作为植物的贮藏养料和骨架之外, 还是其它有机物质的前体 一些具有营养 强壮作用的药物, 如山药 何首乌 大枣等均含有大量糖类 苷类种类繁多, 结构不一, 其生理活性也多种多样, 在心血管系统 呼吸系统 消化系统 神经系统以及抗菌消炎, 增强机体免疫功能 抗肿瘤等方面都具有不同的活性, 苷类已成为当今研究天然药物中不可忽视的一类成分 许多常见的中药例如人参 甘草 柴胡 黄芪 黄芩 桔梗 芍药等都含有苷类

20 第二章糖和苷 一 概述二 单糖的立体化学三 糖和苷的分类四 苷类化合物的理化性质五 苷键的裂解六 糖的核磁共振性质七 糖链的结构测定八 糖和苷的提取分离

21 二 单糖的立体化学 单糖结构的表示方法 : C C 2 C 2 C 2 Fisher 式 aworth 式 成环状结构后, 多了一个手性碳 端基碳

22 二 单糖的立体化学 绝对构型 : 离端基碳最远的碳原子的构型 D 型 /L 型 (aworth 式限于羰基碳与该原子成环的 ) C C 2 D 型 C C 2 L 型 C 2 D 型 C 2 L 型

23 二 单糖的立体化学 差向异构体 : 端基碳 (anomeric carbon) 的相对构型 α 型 /β 型 (aworth 式限于羰基碳与 该原子成环的 ) C 2 C 2 C 2 C 2 β -D- α -L- α -D- β -L- 是 C1 相对于 C5 的构型, 因此 β-d- 糖和 α-l- 糖的端基碳原子 的构型是一样的

24 二 单糖的立体化学 单糖的构象 : 吡喃糖 (pyranose, 六员环 )/ 呋喃糖 (furanose, 五员环 ), 吡喃糖的优势构象 -- 椅式 4 4 C ,4 B 2 C 4 1 C 4 1 B 1,

25 第二章糖和苷 一 概述二 单糖的立体化学三 糖和苷的分类四 苷类化合物的理化性质五 苷键的裂解六 糖的核磁共振性质七 糖链的结构测定八 糖和苷的提取分离

26 C C C C C 2 三 糖和苷的分类 一 单糖 : 已发现 200 多种, 3C~8C, 多以结合态存在. 可分为以下几类 : 1 五碳醛碳 (aldopentoses) 有 L- 阿拉伯糖 (L-arabinose),D- 木糖 (D-xylose),D- 来苏糖 (D-lyxose),D- 核糖 (D-ribose) 等 L- 阿拉伯糖的结构如下 :,, 2 C,

27 三 糖和苷的分类 2 六碳醛糖(aldohexose) 常见的有 D- 葡萄糖 (D-glucose),D- 甘露糖 (Dmannose),D- 阿洛糖 (D-allose),D- 半乳糖 (Dgalactose) 等 其中以 D- 葡萄糖最为常见 C C C C C C 2, 2 C, 2 C C, C 2

28 三 糖和苷的分类 3 六碳酮糖(ketohexose, hexulose) 如 D- 果糖 (D-fructose),L- 山梨糖 (L-sorbose) 等 下图为 α-d- 果糖的结构 : 返回 C 2 C C C C C 2 4 甲基五碳糖 C 2 C 2 C 2 常见的有 L- 鼠李糖 (L-rhamnose),L- 夫糖 (L-fucose) 和 D- 鸡纳糖 (D-quinovose) 如 L- 鼠李糖的结构

29 三 糖和苷的分类 C 2 C C C C 3, C C 3 5 支碳链糖糖链中含有支链, 如 D- 芹糖 (D-apiose) 和 D- 金缕梅糖 (D-hamamelose, 结构如下 ) C 2 2 C C C C 2, C C 2

30 三 糖和苷的分类 6 氨基糖(amino sugar) 单糖的一个或几个醇羟基置换成氨基 如庆大霉素的结构 : C 2 N 2 N 2 NC3 N 2 2 N 绛绛糖糖 2- 脱脱脱脱糖加加糖糖 7 去氧糖 (deoxysugars) 单糖分子的一个或二个羟基被氢原子取代的糖, 常见的有 6- 去氧糖 甲基五碳糖 2,6- 二去氧糖及其 3-- 甲醚等 该类糖在强心苷和微生物代谢产物中多见, 并有一些特殊的性质 如 L- 黄花夹竹桃糖 (L-thevetose) 是 2,6- 二去氧糖的 3-- 甲醚

31 三 糖和苷的分类 C 3, 3 C 8 糖醛酸(uronic acid) 单糖分子中的伯醇基氧化成羧基, 常结合成苷类或多糖存在, 常见的如葡萄糖醛酸 (glucuronic acid) 和半乳糖醛酸 (galactocuronic acid) C,, C,

32 三 糖和苷的分类 糖醛酸易环合成内酯, 在水溶液中呈平衡状态 C, C,, 二 低聚糖 (oligosaccharides, 寡糖 ): 由 2~9 个单糖通 过苷键键合而成的直链或支链的聚糖称低聚糖 分类 : 按单糖个数分为单糖 二糖 三糖等 ; 按有无游离的醛基或酮基分为还原糖和非还原糖, 若两个糖均以端基脱水缩合形成的聚糖就没有还原性

33 三 糖和苷的分类 化学命名 : 把除末端糖之外的叫糖基, 并标明连接位置和苷键构型, 也可命名 D- 木糖 1β 葡萄糖 2β-D- 果糖 樱草糖 (primverose, 还原糖 ) 蔗糖 (sucrose, 非还原糖 ) 6--β-D-xylopyranosyl- 2--β-D-glucopyranosyl D-glucopyranose D-fructofuranose 6-D- D- 葡萄糖 1 α 2β-D- 果糖

34 三 糖和苷的分类 植物中的三糖大多是以蔗糖为基本结构再 接上其它单糖而成的非还原性糖, 四糖和五糖是三糖结构再延长, 也是非还原性糖

35 三 糖和苷的分类 三 多聚糖 (polysaccharides, 多糖 ) 是由 10 个以上的单糖基通过苷键连接而成 聚合度 :100 以上至几千 性质 : 与单糖和寡糖不同, 无甜味, 非还原性 分类 : 1. 按功能分 水不溶的, 直糖链型, 主要形成动植物的支持组织 ex. 纤维素, 甲壳素 溶于热水形成胶体溶液, 多支链型, 动植物的贮存养料 ex. 淀粉, 肝糖元

36 三 糖和苷的分类 2. 按组成分由一种单糖组成 -- 均多糖 (homosaccharide) 由二种以上单糖组成 -- 杂多糖 (heterosaccharide) 系统命名 : 均多糖 : 在糖名后加字尾 -an, 如葡聚糖为 glucan 杂多糖 : 几种糖名按字母顺序排列后, 再加字尾 -an, 如葡萄甘露聚糖为 glucomannan.

37 三 糖和苷的分类 四 苷类 (glycoside) ( 又称配糖体 ) 苷类化合物的组成 : 苷元 ( 配基 ): 非糖的物质, 常见的有黄酮, 蒽醌, 三萜等 苷类 苷键 : 将二者连接起来的化学键, 可通过,N,S 等原子或直接通过 N-N 键相连 糖 ( 或其衍生物, 如氨基糖, 糖醛酸等 ) 苷类化合物的命名 : 以 -in 或 oside 作后缀

38 三 糖和苷的分类 苷类化合物的分类 : 根据生物体内的存在形式 : 分为原生苷 次级苷 根据连接单糖基的个数 : 单糖苷 二糖苷 三糖苷 根据苷元连接糖基的位置数 : 单糖链苷 二 糖链苷 根据苷键原子的不同 : 氧苷 硫苷 氮苷 碳苷

39 三 糖和苷的分类 一氧苷 : 苷元与糖基通过氧原子相连, 根据苷元与糖缩合的基团的性质不同, 分为以下几类 : (1) 醇苷 : 是通过醇羟基与糖端基脱水而成的苷 比较常见, 如本书所讲皂苷, 强心苷均属此类 (2) 酚苷 : 苷元的酚羟基与糖端基脱水而成的苷 较常见, 如黄酮苷 蒽醌苷多属此类

40 三 糖和苷的分类 (3) 氰苷 : 主要是指 α- 羟基腈的苷 该类化合物多为水溶性, 不易结晶, 在酸和酶催化时易于水解 生成的苷元 α- 羟基腈很不稳定, 立即分解为醛 ( 酮 ) 和氢氰酸 而在碱性条件下苷元易发生异构化 该类化合物中的芳香族氰苷, 分解后生成苯甲醛 ( 有典型的苦杏仁味 ) 和氢氰酸, 因而可以用于镇咳 如苦杏仁可用于镇咳, 正是由于其中的苦杏仁苷 (amygdalin) 分解后可释放少量 CN 的结果

41 三 糖和苷的分类 CN + + CN + + 稀酸 N C 脱 N 浓酸 C 苦杏仁苷 C - -C C + N 3 稀酸 + C C

42 三 糖和苷的分类 (4) 酯苷 : 苷元的羟基与糖端基脱水而成的苷 酯苷的特点 : 苷键既有缩醛的性质, 又有酯的性质, 易为稀酸和稀碱水解 例如, 存在于所有百合科植物, 特别是郁金香属植物如杂种郁金香 (Tulipa hybrida) 中的化合物山慈菇苷 A(tuliposide A), 有抗真菌活性 但该化合物不稳定, 放置日久易起酰基酰基重排反应, 苷元由 C 1 - 转至 C 6 上, 同时失去抗真菌活性 山慈茹苷水解后立即环合生成山慈茹内酯 A(tulipalin A) C 2 C 2, C 2 C 2 C 2 + glu 山慈菇苷 山慈菇内酯 A

43 三 糖和苷的分类 某些二萜和三萜醇苷常有双糖链, 其中一个糖链有接在羧基上成酯苷结构, 尤其在三萜皂苷中多见 如中药地榆的根和根茎能凉血止血, 除了含有鞣质外, 还含有乌苏酸的苷, 如地榆皂苷 E 是一个双糖链的苷, 其中一个为酯苷 N S C S 3 - C 2 C 2 C C S C 3

44 三 糖和苷的分类 (5) 吲哚苷 : 指吲哚醇和糖形成的苷, 在豆科和蓼科中有分布, 苷元无色, 但易氧化是暗蓝色的靛蓝, 具有反式结构, 中药青黛就是粗制靛蓝, 民间用以外涂治疗腮腺炎, 有抗病毒作用 (p69 结构 )

45 三 糖和苷的分类二硫苷 : 是糖的端基 与苷元上巯基缩合而成的苷 如萝卜中的萝卜苷 N S C S 3 - C 2 C 2 C C S C 3 芥子苷是存在于十字花科植物中的一类硫苷, 其通式如下, 几乎都是以钾盐的形式存在 经其伴存的芥子酶水解, 生成的芥子油含有异硫氰酸酯类 葡萄糖和硫酸盐, 具有止痛和消炎作用 R C N S S 3 K glc 2 C CC 2 C N S S 3 K glc 芥子苷通式 黑芥子苷

46 三氮苷 : 三 糖和苷的分类 糖的端基碳与苷元上氮原子相连的苷称氮苷, 是生物化学领域中的重要物质 如核苷类化合物 四碳苷 : 是一类糖基和苷元直接相连的苷 组成碳苷的苷元多为酚性化合物, 如黄酮 查耳酮 色酮 蒽醌和没食子酸等 尤其以黄酮碳苷最为常见 碳苷常与氧苷共存, 它的形成是由苷元酚羟基所活化的邻对位的氢与糖的端基羟基脱水缩合而成 因此, 在碳苷分子中, 糖总是连在有间二酚或间苯三酚结构的环上 黄酮碳苷的糖基均在 A 环的 6 位或 8 位 碳苷类化合物具有溶解度小 难以水解的特点

47 三 糖和苷的分类 如豆科植物葛和野葛的根 中含有的葛根素 (puerarin) 对心血管系统有较强的活 性, 有明显的扩张冠状动脉, 增加冠脉流量, 降低血压的作用 该化合物即为异黄酮的碳苷,8 位直接与葡萄糖相结合

48 三 糖和苷的分类 glu glu glu glu glu 碳苷脱苷碳苷

49 第二章糖和苷 一 概述二 单糖的立体化学三 糖和苷的分类四 苷类化合物的理化性质五 苷键的裂解六 糖的核磁共振性质七 糖链的结构测定八 糖和苷的提取分离

50 四 糖和苷的理化性质 ( 一 ) 物理性质一性状 : 形 : 苷类化合物多数是固体, 其中糖基少的可以成结晶, 糖基多的如皂苷, 则多呈具有吸湿性的无定无形粉末 味 : 苷类一般是无味的, 但也有很苦的和有甜味的, 如甜菊苷 (stevioside), 是从甜叶菊的叶子中提取得到的, 属于贝壳杉烷型四环二萜的多糖苷, 比蔗糖甜 300 倍, 临床上用于糖 尿病患者作甜味剂用, 无不良反应 色 : 苷类化合物的颜色是由苷元的性质决定的 糖部分没有颜色 C 2 C 2 C 2 C

51 四 糖和苷的理化性质 ( 一 ) 物理性质 二溶解性 : 化合物糖苷化以后, 由于糖的引入, 结构中增加 了亲水性的羟基, 因而亲水性增强 苷类的亲水性与糖基的数目有密切的关系, 往往 随着糖基的增多而增大, 大分子苷元的苷元 ( 如甾醇等 ) 的单糖苷常可溶解于低极性的有机溶剂, 如果糖基增多, 则苷元占的比例相应变小, 亲水性增加, 在水中的溶解度也就增加 因此, 用不同极性的溶剂顺次提取药材时, 在各提取部分都有发现苷类化合物的可能 碳苷与氧苷不同, 无论在水中还是在其他溶剂中溶解度一般都较小

52 四 糖和苷的理化性质 ( 一 ) 物理性质 三旋光性 : 多数苷类化合物呈左旋, 但水解后, 由于生成的糖常是右旋的, 因而使混合物呈右旋 因此, 比较水解前后旋光性的变化, 也可以用以检识苷类化合物的存在 但必须注意, 有些低聚糖或多糖的分子也都有类似的性质, 因此一定要在水解产物中肯定苷元的有无, 才能判断苷类的存在

53 四 糖和苷的理化性质 ( 二 ) 化学性质 一 氧化反应 : 单糖分子中有醛 ( 酮 ) 醇羟基和邻二醇等结构, 均可以与一定的氧化剂发生氧化反应, 一般都无选择性 但过碘酸和四醋酸铅的选择性较高, 一般只作用于邻二羟基上 以过碘酸氧化反应为例 : (1) 过碘酸反应的基本方式 : 作用缓和, 选择性高, 限于同邻二醇 α- 氨基醇 α- 羟基醛 ( 酮 ) 邻二酮和某些活性次甲基上, 基本反应如下 :

54 四 糖和苷的理化性质 ( 二 ) 化学性质 C C I 4 - C + C C C I 4 - C + C C C C 2I - 4 C + C + C N 2 C C 2I 4 - C + C + N 3

55 四 糖和苷的理化性质 ( 二 ) 化学性质 (2) 糖的裂解 2 C 3I 4 - C 2 C 2 C C C + 2C + C 2I 4 - C + 2C 2 C C 3 2 C C 3 2 C 3I 4-2 C C C + C C C 2 C C 3 2 C C C C C

56 四 糖和苷的理化性质 ( 二 ) 化学性质 (3) 作用机理 : 先生成五元环状酯的中间体 在酸性或碱性介质中, 过碘酸以一价的 2 I 5- ( 水合离子 ) 作用 结构式见书 P73 上述机理可以解释在弱酸或中性介质中, 顺式 1,2- 二元醇比反式的反应快得多, 因为顺式结构有利于五元环中间体的形成 在连续有三个邻羟基的化合物中, 如有一对顺式的邻羟基的, 就比三上互为反式的容易氧化得多, 故对同样的六碳吡喃糖苷, 半乳糖和甘露糖苷的氧化速率比葡萄糖苷高 如书中 P73 结构 A,B,C 所示

57 四 糖和苷的理化性质 ( 二 ) 化学性质 另外, 有些结构刚性较强, 使得反式邻二醇固定 在环的两侧而无扭转的可能, 此时虽有邻二醇也不能 发生过碘酸反应 因此, 对阴性结果的判断应慎重 (4) 应用 : 对糖的结构的推测, 如糖和苷中氧环的形式, 碳原子的构型, 多糖中糖的连接位置, 和聚合度的决定, 都有很大的用处

58 四 糖和苷的理化性质 ( 二 ) 化学性质 二 糠醛形成反应 : 单糖的浓酸 (4~10N) 作用下, 失三分子水, 生 成具有呋喃环结构的糠醛类化合物 多糖则在矿酸存在下先水解成单糖, 再脱水生成同样的产物 由五碳糖生成的是糠醛 (R=), 甲基五碳糖生成的是 5- 甲糠醛 (R=Me), 六碳糖生成的是 5- 羟甲糠醛 (R=C 2 ) R C 糠醛衍生物和许多芳胺 酚类可缩合成有色物质, 可用于糖的显色和检出 如 Molish 试剂是浓硫酸和 α- 萘酚

59 第二章糖和苷 一 概述二 单糖的立体化学三 糖和苷的分类四 苷类化合物的理化性质五 苷键的裂解六 糖的核磁共振性质七 糖链的结构测定八 糖和苷的提取分离

60 五 苷键的裂解 苷键的裂解反应是一类研究多糖和苷类化合物的重要反应 通过该反应, 可以使苷键切断, 从而更方便地了解苷元的结构 所连糖的种类和组成 苷元与糖的连接方式 糖与糖的连接方式 常用的方法有酸水解 碱水解 酶水解 氧化开裂等 一 酸催化水解 : 苷键属于缩醛结构, 易为稀酸催化水解 反应一般在水或稀醇溶液中进行 常用的酸有 Cl, 2 S 4, 乙酸和甲酸等 反应的机理是 : 苷原子先质子化, 然后断裂生成苷元和阳碳离子或半椅式的中间体, 在水中溶剂化而成糖 以氧苷为例, 其机理为 :

61 五 苷键的裂解 机理 R R-R _ + + R + : 2 _ , a 质子化脱苷元互变溶剂化脱质子由上述机理可以看出, 影响水解难易程度的关 键因素在于苷键原子的质子化是否容易进行, 有利于苷原子质子化的因素, 就可使水解容易进行 主要包括两个方面的因素 : (1) 苷原子上的电子云密度 (2) 苷原子的空间环境

62 五 苷键的裂解 具体到化合物的结构, 则有以下规律 : (1) 按苷键原子的不同, 酸水解难易程度为 :N- 苷 >- 苷 >S- 苷 >C- 苷原因 :N 最易接受质子, 而 C 上无未共享电子对, 不能质子化 (2) 呋喃糖苷较吡喃糖苷易水解, 水解速率大 50~ 100 倍 原因 : 呋喃环平面性, 各键重叠, 张力大 图 (3) 酮糖较醛糖易水解 原因 : 酮糖多呋喃环结构, 且端基上接大基团 - C 2 图

63 五 苷键的裂解 (4) 吡喃糖苷中, 吡喃环 C 5 上的取代基越大越难水解, 故有 : 五碳糖 > 甲基五碳糖 > 六碳糖 > 七碳糖 >5 位接 -C 的糖原因 : 吡喃环 C 5 上的取代基对质子进攻有立体阻碍 图 (5) 2- 去氧糖 >2- 羟基糖 >2- 氨基糖原因 :2 位羟基对苷原子的吸电子效应及 2 位氨基对质子的竞争性吸引 N 2

64 五 苷键的裂解 (6) 芳香属苷 ( 如酚苷 ) 因苷元部分有供电子结构, 水解比脂肪属苷 ( 如萜苷 甾苷等 ) 容易得多 某些酚苷, 如蒽醌苷 香豆素苷不用酸, 只加热也可能水解 即芳香苷 > 脂肪苷原因 : 苷元的供电子效应使苷原子的电子云密度增大

65 五 苷键的裂解 (7) 苷元为小基团者, 苷键横键的比苷键竖键的易于水解, 因为横键上原子易于质子化 ; 苷元为大基团者, 苷键竖键的比苷键横键的易于水解, 这是由于苷的不稳定性促使水解 原因 : 小苷元在竖键时, 环对质子进攻有立体阻碍 R-small C 2 C 2 R-small C 2 R-big C 2 R-big

66 五 苷键的裂解 (8) N- 苷易接受质子, 但当 N 处于酰胺或嘧啶位置时,N- 苷也难于用矿酸水解 原因 : 吸电子共轭效应, 减小了 N 上的电子云密度 例 :P79 朱砂莲苷酰胺 注意 : 对酸不稳定的苷元, 为了防止水解引起皂元 结构的改变, 可用两相水解反应 ( 例仙客来皂苷 的水解 P80 )

67 五 苷键的裂解二 乙酰解反应 在多糖苷的结构研究中, 为了确定糖与糖之间的连接位置. 常应用乙酰解开裂一部分苷键, 保留另一部分苷键, 然后用薄层或气相色谱鉴定在水解产物中得到的乙酰化单糖和乙酰化低聚糖 反应用的试剂为乙酸酐与不同酸的混合液, 常用的酸有硫酸 高氯酸或 Lewis 酸 ( 如氯化锌 三氟化硼等 ) 乙酰解的反应机理与酸催化水解相似, 它是以 C 3 C + 为进攻基团

68 五 苷键的裂解 苷发生乙酰解的速度与糖苷键的位置有关 如 果在苷键的邻位有可乙酰化的羟基, 则由于电负性, 可使乙酰解的速度减慢 从二糖的乙酰解速率可以看出, 苷键的乙酰解一般以 1--6 苷键最易断裂, 其次为 1--4 苷键和 1--3 苷键, 而以 1--2 苷键最难开裂 下列为一种五糖苷的乙酰解过程, 其分子组成中含有 D- 木糖 D- 葡萄糖 D- 鸡纳糖和 D- 葡萄糖 - 3- 甲醚 当用醋酐 -ZnCl 2 乙酰解后,TLC 检出了单糖 四糖和三糖的乙酰化物, 并与标准品对照进行鉴定, 由此可推出苷分子中糖的连接方式

69 五 苷键的裂解

70 五 苷键的裂解 乙酰化反应的操作较为简单, 条件较温和 一般可将苷类溶于醋酐或醋酐与冰醋酸的混合液中, 加入 3% 一 5% 量的浓硫酸, 在室温下放置 1 10 天, 将反应液倒入冰水中. 并以碳酸氢钠中和至 p3 4, 再用氯仿萃取其中的乙酰化糖, 然后通过柱色谱分离, 就可获得单一的成分, 这些单一成分再用 TLC 或 GC 进行鉴定

71 五 苷键的裂解三 碱催化水解 : 一般的苷对碱是稳定的, 不易被碱催化水解, 故多数苷是采用稀酸水解 但是, 酯苷 酚苷 氰苷 烯醇苷和 β- 吸电子基取代的苷易为碱所水解, 如藏红花苦苷 靛苷 蜀黍苷都都可为碱所水解 但有时得 到的是脱水苷元 例如藏红花苦苷的水解 : C - C - C glc glc 原因 : 其中藏红花苦苷苷键的邻位碳原子上有受吸电子基团活化的氢原子, 当用碱水解时引起消除反应而生成双烯结构

72 五 苷键的裂解 四 酶催化水解酶水解的优点 : 专属性高, 条件温和. (P83). 用酶水解苷 键可以获知苷键的构型, 可以保持苷元的结构不变, 还可以保留部分苷键得到次级苷或低聚糖, 以便获知苷元和糖 糖和糖之间的连接方式 酶降解反应的效果取决于酶的纯度以及对酶的专一性的认识. 例 P83 转化糖酶 水解 β- 果糖苷键麦芽糖酶 水解 α- 葡萄糖苷键杏仁苷酶 水解 β- 葡萄糖苷键, 专属性较低纤维素酶 水解 β- 葡萄糖苷键目前使用的多为未提纯的混合酶

73 五 苷键的裂解 五 过碘酸裂解反应用过碘酸氧化 1,2- 二元醇的反应可以用于苷键的水解, 称为 Smith 裂解, 是一种温和的水解方法. 适用的情况 : 苷元结构不稳定, C- 苷 不适用的情况 : 苷元上也有 1,2- 二元醇 反应的基本方法 : C 2 R I 4 - C C 2 R C C 2 B 4 - R 2 C 2 C + C 2 C 2 + C + C 2 R

74 五 苷键的裂解 应用于碳苷的情况 : C 2 R I 4 - B C 2 R I C R C+ C 2 C 2 C

75 五 苷键的裂解 该反应的应用 : 苷元不稳定的苷, 以及碳苷用此法进行水解, 可得到完整的苷元, 这对苷元的研究具有重要的意义. 此外, 从降解得到的多元醇, 还可确定苷中糖的类型. 如联有葡萄糖, 甘露糖, 半乳糖或果糖的 C- 苷经过降解后, 其降解产物中有丙三醇 ; 联有阿拉伯糖, 木糖的 C- 苷经过降解后, 其降解产物中有乙二醇 ; 而联有鼠李糖, 夫糖或鸡纳糖的 C- 苷经过降解后, 其降解产物中应有丙二醇.

76 五 苷键的裂解 C 2 R I 4 - B C 2 + C 2 R C C 2 I 4 - R C + C R I C 4 - B C C 2 C- 鼠鼠糖苷 R C C 2 I 4 - R C + C

77 第二章糖和苷 一 概述二 单糖的立体化学三 糖和苷的分类四 苷类化合物的理化性质五 苷键的裂解六 糖的核磁共振性质七 糖链的结构测定八 糖和苷的提取分离

78 六 糖的 NMR 特征 NMR 技术的发展, 使得苷类化合物的结构鉴定比较容易进行 糖和苷类化合物 NMR 谱解析的难点 : 1 信号分布范围窄 ; 2 偶合关系复杂

79 六 糖的 NMR 特征 一 糖的 1 NMR 特征化学位移规律 : 端基质子 : 4.3~6.0ppm 特点 : 比较容易辨认用途 :1 确定糖基的个数 2 确定糖基的种类 3 2D-NMR 谱上糖信号的归属 4 糖的位置的判断

80 六 糖的 NMR 特征

81 六 糖的 NMR 特征

82 六 糖的 NMR 特征 甲基质子 : ~1.0ppm 特点 : 比较容易辨认用途 : 1 确定甲基五碳糖的个数 2 确定甲基五碳糖的种类 3 确定甲基五碳糖的位置 4 2D-NMR 谱上甲基五碳糖信号的归属

83 六 糖的 NMR 特征 其余质子信号 : 3.2~4.2ppm 特点 : 信号集中, 难以解析 归属 : 往往需借助 2D-NMR 技术.

84 六 糖的 NMR 特征 偶合常数 : 与两面角有关两面角 90 度 J=0z; 两面角 0 或 180 度 J~8z; 两面角 60 度 J~4z 对于糖质子当 2- 为直立键时,1 位苷键的取向不同,1- 与 2- 的两面角不同, 偶合常数亦不同 : β-d- 和 α-l- 型糖的 1- 和 2- 键 为双直立键,φ=180,J=6~8z R R C 3 α -D- 和 -L- 型糖的 1- 为平伏键, 2- 双直立键,φ=60,J=2~4z R R C 3

85 六 糖的 NMR 特征 因此, 六碳醛糖的优势构象为 C1 型, 其中 C2 构型与 D- 葡萄糖相同的 D- 半乳糖 D- 阿洛糖的优势构象中 2- 均为直立键, 其成 α 苷键时, 端基质子与 2- 的偶合常数均为 4z 左右 ; 而当其成 β 苷时, 端基质子与 2- 的偶合 常数均为 8z 左右 2 C R C 2 2 C R R β- D- 葡萄糖苷 α-d- 半乳糖苷 β-d- 阿洛糖苷

86 六 糖的 NMR 特征 例如 : β- D- 葡萄糖和 α-d- 葡萄糖的混合物在氢谱上显示两个端基质子信号, 不仅化学位移有差别, 偶合常数差别也很明显 其中 β- D- 葡萄糖的端基质子信号为 δ4.6,j=8z 而 α- D- 葡萄糖的端基质子信号为 δ5.2,j=4z

87 六 糖的 NMR 特征 但是当 2- 为平伏键的情况下,1- 无论处于平伏键还是直立键, 与 2- 的两面夹角均约 60 度, 故不能用该法判断苷键构型 R R C 3 因此, 六碳醛糖中 C2 构型与葡萄糖不一致的 D- 甘露糖的苷键, 就不能用端基质子的偶合常数来判断其构型 2 C β-d- 甘露糖苷 R C 2 R R α-d- 甘露糖苷 R C 3

88 六 糖的 NMR 特征 例如 : β- D- 甘露糖和 α-d- 甘露糖的混合物在氢谱 上虽显示两个端基质子信号, 化学位移有差别, 但偶合常数差别很不明显

89 六 糖的 NMR 特征 同样, 甲基五碳糖中的 L- 鼠李糖的 C2 构型 虽与 D- 葡萄糖相同, 但其优势构象为 1C 式, 2- 为平伏键, 其苷键的构型亦不能用该方法 判断 C C 2 C C 3 2 C R R C 3

90 六 糖的 NMR 特征 对于这类糖的苷, 可以利用糖苷的 1- 的化学位移不同来区别 另外, 用门控偶技术可以得到端基质子和端基碳的偶合常数, 即 1JC1-1 来区别 如吡喃糖苷的 1- 是横键质子 (α- 苷键 ) 时, 该 J 值为 170z, 而 1- 是竖键质子 (β - 苷键 ) 时, 该 J 值为 160z ( 见教材 P89)

91 六 糖的 NMR 特征 二 糖的 13 CNMR 特征 糖上碳信号可分为几类, 大致范围为 : 1. C3 ~18ppm 甲基五碳糖的 C6, 一般有几个信号 ( 扣除苷元中的甲基 ) 可表示有几个甲基五碳糖存在 2. C2 ~62ppm C5 或 C6 3. C 70~85ppm 糖氧环上的 C2~C C-- 98~100ppm 端基 C1 或 C2,, 在此范围内有几个信号可视为有几种糖存在于糖链的重复单位中

92 六 糖的 NMR 特征 一般来说, 碳原子上有 α- 的较带 β- 的, 信号较在高场处 如具有 C1 构象的 D- 葡萄糖苷的端基碳信号,α- 型的为 97~101, 而 β- 型的为 103~106ppm, 便此可区别 α- 和 β- 异构体

93 六 糖的 NMR 特征 三 苷化位移 概念 :( 见教材 ) 1. 苷化位移值和苷元的结构有关, 与糖的种类无关 例如 : C1 位移 C2 位移 β- D- 葡萄糖 甲基 -β- D- 葡萄糖苷 β- D- 半乳糖 甲基 -β- D- 半乳糖 α-l- 鼠李吡喃糖 甲基 - α-l- 鼠李糖苷

94 六 糖的 NMR 特征 2. 苷元若为链状结构, 端基碳的苷化位移随着苷元为伯 仲 叔基而递减, 但对苷元的 α 碳和 β 碳的苷化位移影响不大, 例如 : 同为葡萄糖的苷, 苷元不同, 其苷化位移范围 (ppm) 为苷元端基碳苷元 α 碳苷元 β 碳 -C ~ ~+7.5 -C 2 C 2 R +5.0~ ~ ~-5.0 -C(C 2 R) ~ ~ ~-3.5 -C(C 2 R) 3-0.5~ ~ ~-3.0

95 六 糖的 NMR 特征 3. 苷元为环醇时的苷化位移规律 ( 教材 P90~91) 若羟基的 β 位无烷基取代, 则 α 碳与端基碳的苷化位移值与开链的仲醇相似 如果羟基的 β 位有烷基取代, 那么 α 碳和端基碳的苷化位移与苷元的 α 碳的手性及糖的端基手性都有关系 具体可分为两种情况 : 1) 苷元的 α 碳的手性及糖的端基手性 R 或 S, 即二者相同, 则 α 碳与端基碳的苷化位移值与 β 位无烷基取代的环醇时相同, 即与开链的仲醇相似, 即 5ppm 左右

96 六 糖的 NMR 特征 2) 苷元的 α 碳的手性及糖的端基手性不相同, 则 α 碳与端基碳的苷化位移值比 β 位无烷基取代的环醇相应的碳的苷化位移大 3.5ppm 左右, 即大约 10ppm 3) 同五异十其余七 : 4) 同小异大 : 指 β 碳 5) 酯苷和酚苷 : 特殊,α-C 向高场位移

97 第二章糖和苷 一 概述二 单糖的立体化学三 糖和苷的分类四 苷类化合物的理化性质五 苷键的裂解六 糖的核磁共振性质七 糖链的结构测定八 糖和苷的提取分离

98 七 糖链结构的测定 多糖的结构测定与常见天然产物有许多不同之处, 本节不做详细介绍. 天然产物中的苷类成分多为固体化合物. 其结构鉴定应通过以下各项程序进行 : 一 纯度的测定 TLC, 熔点, 色谱鉴别 二 分子量及分子式的测定 近年来广泛应用质谱分析的方法则定分子量和分子式 苷类化合物一般极性较大, 无挥发性, 遇热气化时易于分解, 采用电子轰击质谱 (EI MS) 常常不能获得分子离子峰 现多采用化学电离质谱 (CI-MS) 场解吸质谱 (FD-MS) 快原子轰击质谱 (FAB-MS) 和电喷雾质谱 (ESI-MS) 等方法来获得分子离子蜂, 尤其是 ESI-MS 及 FAB-MS 两种质谱法更是目前测定苷类分子量常用的方法

99 七 糖链结构的测定 电喷雾质谱 (ESI-MS) 的基本原理 ESI 是在毛细管的出口处施加一高电压, 所产生的高电场使从毛细管流出的液体雾化成细小的带电液滴, 随着溶剂蒸发, 液滴表面积缩小, 导致分析物以单电荷或多电荷离子的形式进入气相 电喷雾离子化的特点是产生多电荷离子而不是碎片离子, 使质量电荷比降低到多数质量分析仪都可以检测的范围, 因而大大扩张了分子量的分析范围 离子的真实分子量可以根据质荷比及所带电荷数计算出, 一般由计算机软件完成 电喷雾质谱可忍受少量的盐和缓冲液, 但盐和缓冲液的存在会使仪器的灵敏度降低 电喷雾质谱的优点是它可以方便地与多种分离技术联用, 如液质联用和毛细管电泳 - 质谱联用等

100 七 糖链结构的测定 三 组成苷的苷元和单糖的鉴定 将苷用稀酸或酶进行水解, 使生成苷元和各种单糖, 然后再对这些水解产物进行签定 ( 一 ) 苷元的结构鉴定 苷元的结构类型不一, 需要通过某些化学反应先确定其结构类型和基本母核结构, 再按照所属类型分别进行研究, 其方法将在有关章节中逐一介绍 ( 二 ) 组成苷中糖的种类鉴定通常采用 PC TLC 等方法对水解液进行鉴定, 也可以直接通过解析苷的或二维 NMR 谱进行鉴定 糖类的 PC 常用的展开剂大多为含水的溶剂系统, 如正丁醇 - 醋酸 - 水 (4:1:5),EtAc- 吡啶 - 水 (2:1:2) 等, 其 Rf 值与溶剂的含水量有关, 因此配制展开剂时必须注意, 尤其对于三元组成的展开刑, 其混合比例更应力求正确, 并需用标准品同时点样作为对照

101 七 糖链结构的测定 糖类的 TLC 常选用硅胶薄层, 由于糖的极性强, 一般点样量不能大于 5ug, 但这一缺点在用硼酸溶液或一些无机盐的水溶液代替水调制吸附剂进行铺板, 就能显著提高上样量, 并改善分离效果 制备这种硅胶薄层时, 所用的盐一般是强碱弱酸 ( 或中强酸 ) 的盐, 如 0.3mol/L 的磷酸氢二钠或磷酸二氢钠的水溶液 用这种盐溶液制备的硅胶板分离糖时, 其上样量可达 400~500ug 糖类硅胶薄层色谱常用的展开剂为正丁醇- 丙酮 - 水 正丁醇 - 醋酸 - 水或正丁醇 - 吡啶 - 水 糖的 PC 或 TLC 所用的显色剂有些是相同的, 其显色原理主要是利用糖的还原性或由于形成糖醛后引起的呈色反应 有些显色剂不仅可以决定糖的斑点的位置, 尚可区分其类型 常用的显色剂有苯胺 - 邻苯二甲酸试剂 三苯四氮盐试剂 (TTC 试剂 ) 间苯二酚 - 盐酸试剂 双甲酮 - 磷酸试剂等 这些显色剂对不同的糖往往显不同的颜色, 如苯胺 - 邻苯二甲酸试剂对已醛糖和糖醛酸显棕色, 对戊醛糖显红色 间苯二酚 - 盐酸试剂对已醛糖显紫色, 对糖醛酸和戊醛糖显蓝色

102 七 糖链结构的测定 有些显色剂中含有硫酸, 因此只能用于 TLC 例如茴香醛 - 硫酸试剂 间苯二酚 - 硫酸试剂 α- 萘酚 - 硫酸试剂 百里酚 - 硫酸试剂 酚 - 硫酸试剂等 喷后一般要在 100 左右加热数分钟至斑点显现 以 CMC-Na 为粘合剂的硅胶薄层, 在使用含浓硫酸的显色剂时亦应注意加热的温度与时间 利用近年发展起来的二维 NMR 谱, 也可以有效地鉴定苷分子中糖的种类 如二维 1-1 相关谱 (1-1 CSY) 1-13C 相关谱 (1-13C CSY) 等亦可用来鉴定苷中组成糖的种类

103 七 糖链结构的测定 ( 三 ) 苷中糖的数目的测定利用 PC 或 TLC 法鉴定苷水解液中糖的种类, 还可进一步采用光密度扫描法测定备单糖斑点的含量, 算出各单糖的分子比, 以推测组成苷的糖的数目 近年测定苷中糖的数目大多是通过光谱测定完成的 例如, 利用质谱测定苷和苷元的分子量, 然后计算其差值, 并由此求出糖的数目 利用氢谱, 根据出现的糖端基质子的信号数目来确定苷中糖分子的数目 ; 或是将苷制成全乙酰化或全甲基化衍生物, 根据在氢谱中出现的乙酰氧基或甲氧基信号的数目, 推测出所含糖的数目 常见的是利用碳谱, 根据出现的糖端基碳信号的数目 ( 一般位于 90 ~112ppm 处 ), 或者根据苷分子总的碳信号数目与苷元碳信号数目的差值, 推断出糖的数目 此外利用二维 1-1 相关谱和 1-13C 相关谱, 也是确定苷中糖的数目的有效方法

104 七 糖链结构的测定 四 苷分子中苷元和糖 糖和糖之间连接位置的确定 ( 一 ) 苷元和糖之间连接位置的确定以前通过分析由化学降解或酶解得到的产物来确定糖与苷元之间的连接位置, 现在这种方法逐渐被 NMR 谱的解析所取代 13C-NMR 谱是确定苷元与糖之间连接位置的有效方法 在碳谱中, 苷元羟基因与糖结合成苷, 故可产生苷化位移 利用苷化位移规律, 将苷和苷元的碳谱相比较, 就可以很容易地辨别出苷元的哪个碳原子与糖相连接 近年二维 NE 相关谱和远程同核 ( 或异核 ) 相关谱 ( 如 13C-1 CSY 及 MBC 谱 ) 等技术亦广泛用于确定苷元的连糖位置

105 七 糖链结构的测定 ( 二 ) 糖与糖之间连接位置的确定可采用化学方法或光谱 (NMR) 分析法进行 1. 化学方法部分水解法以缓和酸水解和酶水解法最为常用 缓和酸水解多使用低浓度的无机强酸或中强度的有机酸 ( 如草酸 ) 进行水解, 可使苷中的部分糖水解脱去 例如 :

106 七 糖链结构的测定 由于在水解产物中检出木糖. 因此可以确定木糖连接在末端 利用苷的乙酰解, 使开裂一部分苷键, 保留另一部分苷键, 分析水解产物中得到的乙酰化低聚糖, 也可以确定糖的连接顺序 此外还可以将苷的全甲基化物进行甲醇解, 然后分析其甲醇解产物, 也可以获得有关糖与糖之间连接顺序的信息 一般方法是 : 先将苷进行全甲基化, 然后用含 6%~9 % 盐酸的甲醇进行甲醇解, 即可得到末完全甲醚化的各种单糖, 而连接在最末端的一定是全甲醚化的单糖 根据这些甲醚化的单糖中羟基的位置, 即可对糖与糖之间的连接位置作出判断

107 七 糖链结构的测定 采用的方法通常是将这些甲醚化的单糖进行了 TLC 鉴定, 并与标准品对照 近来亦有用 GC-MS 联用仪对其进行鉴定的报道 全甲基化苷的甲醇解反应如下 :

108 七 糖链结构的测定 如 : 上式中, 苷通过全甲基化及甲醇解反应后, 将甲醇解的产物进行 TLC 鉴定, 可知除苷元以外. 所得到的两种甲醚化单糖为 2,3,4- 三 -- 甲基吡喃木糖甲苷和 2,4,6- 三 -- 甲基吡喃葡萄糖甲苷 由于前者是全甲基化的木糖, 因此可推断木糖是在末端, 而后者是未完全甲醚化的葡萄糖, 在其 C3 位上有一羟基, 因此可推断它不仅与苷元相连, 并在 C3 位上与木糖相连接

109 七 糖链结构的测定 苷的甲基化反应常用的方法主要有以下四种, 前两种为经典的方法, 后两种是半微量的现代方法 (1)aworth 法 : 用硫酸二甲酯和氢氧化钠 ( 或碳酸钠 碳酸钾 ), 可使醇羟基甲基化 其缺点是甲基化能力较弱, 如果欲进行全甲基化反应, 必须进行多次反应才能达到目的, (2)Purdie 法 : 用碘甲烷和氧化银为试剂 ( 一般可在丙酮或四氢呋喃中进行 ), 可使醇羟基甲基化, 但因氧化银具有氧化作用, 只能用于苷的甲基化. 而不能用于还原糖的甲基化

110 七 糖链结构的测定 (3)Kuhn 改良法 : 在二甲基甲酰胺 (DMF) 溶液中, 加 入碘甲烷和氧化银或硫酸二甲酯及氢氧比钡 ( 或氧化 钡 ), 在搅拌下进行甲基化 本法的缺点是反应较缓 慢 (4) akomari 法 ( 箱守法 ): 在二甲基亚砜 (DMS) 溶液中, 加入氢化钠, 以碘甲烷进行甲基化反应 其反应机理是二甲亚砜与氢化钠首先生成甲基亚磺酰阴碳离子, 然后在甲基亚磺酰阴碳离子的存在下进行甲基化反应, 由于亚磺酰阴碳离子具有强脱质子作用, 使苷中糖上的醇羟基脱氢, 从而使全甲基化反应可以迅速完成, 二甲亚砜只起催化作用 :

111 七 糖链结构的测定 此法反应迅速 完全 无需特殊装置 可在室温下连续反应, 是目前最常用的全甲基化方法 但因在反应中, 所用二甲亚砜和 Na 均呈强碱性, 故分子中有酯键的苷类不宜用本法, 而应采用 Kuhn 改良法进行全甲基化

112 七 糖链结构的测定 ( 二 ) 波谱分析法 1.MS 法 主要利用质谱中归属于有关糖基的碎片离子峰或 各种分子离子脱糖基的碎片离子峰, 可对糖的连接顺序作出判断 在 EI-MS 中, 由于苷类是非挥发性的, 常制备成全乙酰化物 全甲基化物或全三甲基硅醚化物等进行测定 在它们的 MS 谱中, 常出现各种特征性的糖基离子蜂. 全乙酰化的单糖及低聚糖的特征性碎片离子峰, 这些特征峰的存在均可提示该糖处于糖链的末端位置 利用苷的 FD-MS 谱或 FAB-MS 谱, 有时亦能确定糖与糖之间的连接顺序

113 七 糖链结构的测定 五 苷键构型的确定糖与苷元之间的苷键及糖与糖之间的苷键属于缩醛键, 因而都存在有糖端基碳原子的构型问题 确定苷键构型的方法主要有以下几种 ( 一 ) 利用酶水解进行测定如麦芽糖酶一般能水解的为 α- 苷键, 能被苦杏仁苷酶水解的大多为 β- 苷键 利用酶解法推断苷键构型时需注意并非所有的 α- 苷键都能被苦杏仁苷酶所水解 ( 二 ) 利用 NMR 谱法测定 1 利用端基质子的偶合常数 2 利用 α- 苷键和 β- 苷键的端基碳的化学位移差别 3 利用 2D NMR 谱

114 第二章糖和苷 一 概述二 单糖的立体化学三 糖和苷的分类四 苷类化合物的理化性质五 苷键的裂解六 糖的核磁共振性质七 糖链的结构测定八 糖和苷的提取分离

115 八 糖及苷类的提取和分离 一 提取植物体内, 苷类常与水解苷类的酶共存, 因此在提取时, 必须抑制酶的活性, 常用的方法是在中药中加入 CaC3, 或用甲醇 乙醇或沸水提取, 同时提取过程中要尽量勿与酸或碱接触, 以免苷类水解, 如不加注意, 则往往提到的就不是原生苷 在提取时还必明确提取的目的即要求提取的是原生苷 次生苷, 还是苷元, 然后根据要求进行提取, 因为其提取方法是有差别的 各种苷类, 由于苷元的结构不同, 所联接的糖也不一样, 很难有统一的提取方法, 如用极性不同的溶剂循极性从小到大次序提取, 则在每一提取部分, 都可能有苷的存在 以下是最常用的提取方法

116 八 糖及苷类的提取和分离 流程图 中药 Et Et 提取物减压回收 Et 浓缩物石油醚提取 石油醚部分残留物 ( 多为油脂 ) Et 2 或 CCl 3 提取 Et 2 或 CCl 3 残留物提取物 ( 苷元 ) EtAc 提取 EtAc 提取液残留物 ( 含单糖苷或含糖较少的苷 ) n-bu 提取 n-bu 提取液 ( 含糖较多的苷 )

117 八 糖及苷类的提取和分离 二 分离方法 1 溶剂处理法 2 铅盐沉淀法 3 大孔树脂处理法 4 柱色谱分离法

118 第三章

119 第三章苯丙素类 一 概述 二 苯丙酸衍生物 三 香豆素 Coumarin

120 一 概述 概念 : 苯丙素是天然存在的一类含有一个或几个 C 6 -C 3 基团的酚性物质 常见的有苯丙烯 苯丙 酸 香豆素 木脂素等, 广义的讲, 黄酮类也是苯丙素的衍生物 大多数的天然芳香化合物生源由此而来 取代方式 : 在苯核上常有羟基和烷氧基取代, 有时会有烷基取代 生源 : 是由莽草酸 (shikimic acid) 通过芳香氨基酸 ( 苯丙氨酸或酪氨酸 ) 合成而来

121 一 概述 C C C 莽莽酸 酪 酪酸 N 2 C C [ ] C 2 glc 对对对桂皮酸 [ ] C C 苯 苯松苯 苯 苯苯苯 glc [ 甲对动 ] C 3 C 阿魏酸 7- 对对羟豆左 [ ] 羟豆左 C 3 松 松松 C 2 缩缩 缩缩 木木左木木左

122 第三章苯丙素类 一 概述 二 苯丙酸衍生物 三 香豆素 Coumarin

123 二 苯丙酸衍生物 植物中存在的苯丙酸类成分主要是桂皮酸的衍生物 有四种羟基桂皮酸在植物中是广泛存在的 : R1 C R2 1 对羟基桂皮酸 R1= R2= (p-hydroxy cinnamic acid) 2 咖啡酸 (caffeic acid) 3 阿魏酸 (ferulic acid) C 3 4 芥子酸 (sinapic acid) C 3 C 3 至少还有六种桂皮酸衍生物, 但较少见, 如异阿魏酸 (isoferulic acid) 邻羟基桂皮酸 (o-hydroxy cinnamic acid) 对甲氧基桂皮酸 (p-methoxy cinnamic acid) 等

124 二 苯丙酸衍生物 苯丙酸类化合物常与不同的醇 氨基酸 糖或有机酸等结合成酯存在, 其中一些化合物还有较强的生理活性 C C 绿原酸 (chlorogenic acid) 绿原酸是 3- 咖啡酰奎宁酸, 存在于很多中药如茵陈 金银花 中, 是其抗菌 利胆的有效成分 中华人民共和国药典一部 (2000 版 ) 中收录的金银花, 其含量测定方法是以绿原酸为对照品进行 PLC 测定 同样, 药典收录的复方制剂 双黄连口服液 是由金银花 黄芩和连翘组成的复方, 其鉴别项中即以是否含的绿原酸作为鉴别金银花的依据 除此以外, 常见含有苯丙酸成分的中药还有升麻 ( 含阿魏酸等 ) 茵陈( 含绿原酸 ) 及川芎 ( 含阿魏酸 )

125 第三章苯丙素类 一 概述 二 苯丙酸衍生物 三 香豆素 Coumarin

126 三 香豆素 香豆素是具有苯骈 α- 吡喃酮母核的一类化合物的总 称, 在结构上可看作顺式邻羟基桂皮酸失水而成的内酯 C 顺顺对对桂皮酸 Coumarin 羟豆左 香豆素类化合物也广泛分布于植物界, 只有少数来自动物和微生物, 在伞形科 豆科 芸香科 茄科和菊科等植物中分布更广泛 其中被药典收载的有秦皮 白芷 独活 前胡 菌陈 补骨脂等 在植物体内, 香豆素类化合物常常以游离状态或与糖结合成苷的形式存在, 大多存在于植物的花 叶 茎和果中, 通常以幼嫩的叶芽中含量较高

127 三 香豆素 ( 一 ) 香豆素的结构类型 前已述及, 香豆素在植物体内是由桂皮酸经氧化 环合而成, 教材 P111 给出了香豆素在体内的衍生过程, 从图中可以看出, 几乎所有的香豆素都含有 7- 氧取代基 同时 7- 氧代使得 6- 和 8- 位电子云密度增大, 易于被亲电的异戊烯基进攻, 从而在 6- 或 8- 位形成异戊烯基取代, 并进一步环合成新的含氧环 [] -2 (+) marmosin -3C 补骨木内酯 psoralen 7-norsuberosin 槐椒内酯 xanthyletin 伞伞槐内酯 umbelliferone columbianetin 白芷内酯 angelicin osthenol 邪蒿内酯 seselin

128 三 香豆素 ( 一 ) 香豆素的结构类型 据此, 我们常把香豆素类化合物进一步分成下列几个类型 : 1 简单香豆素 : 只在苯环上有取代基, 常为羟基 甲氧基 亚甲二氧基和异戊烯基等, 其中 7- 位总为含氧取代,6- 位和 8- 位接异戊烯基较多 ex. 广泛分布于被子植物各科如芸香科 菊科 茄科 豆科等多种植物的七叶内酯 ( 亦称秦皮乙素,esculetin) 及其葡萄糖苷七叶苷 ( 亦称秦皮甲素,esculin), 药理实验证实二者均具有抗炎 镇痛和抗菌活性 C 2 Esculin Esculetin

129 三 香豆素 ( 一 ) 香豆素的结构类型 ex. 伞形科植物欧前胡 ( 尹波前胡, Peucedanum osth ruthium) 根状茎中的王草质 (ostruthin),6 位含有两个异戊烯基的十碳链, 该化合物具抗细菌和抗真菌作用 简单香豆素一般在 7 位接含氧取代基, 而异戊烯单元则存在于 6 位或 8 位 王莽木 ostruthin C 3

130 三 香豆素 ( 一 ) 香豆素的结构类型 2 呋喃香豆素 : 苯环上的异戊烯基与邻位酚羟基环合成呋喃环 成环后常伴随着失去 3 个碳原子 分为线型 (linear) 和角型 (angular) 两种 补骨木内酯 psoralen 存在于豆科植物粉绿小冠花 (Cornilla glauca) 种子, 补骨脂 (Psoralea corylilolia) 果实中的补骨脂内酯, 是线型呋喃香豆素, 可作为皮肤科用药, 有光敏作用, 注射或内服, 再以长波紫外线或日光照射, 可使受照射处皮肤红肿, 色素增加 适用于白癜风 牛皮癣及斑秃 在紫外线存在时, 可引起 DNA 合成损伤 另外还具有止血 抗菌等作用

131 三 香豆素 ( 一 ) 香豆素的结构类型 存在于伞形科植物如牛防风的根和白芷属一些植物果实中的茴芹内酯 (pimpinellin) 是角型呋喃香豆 素, 为结核菌抑制剂, 可抑制结核分支杆菌的生长 Me Me 茴芹内酯 3 吡喃香豆素 : 苯环上的异戊烯基与邻位酚羟基环合而成 2,2- 二甲基 -α- 吡喃环结构, 形成吡喃香豆素 也分为线型 (linear) 和角型 (angular) 两种

132 三 香豆素 ( 一 ) 香豆素的结构类型 存在于芸香科植物美洲花椒树皮 芸香根 柠檬根等中的花椒内酯 (xanthyletin) 具解痉作用, 还有抗癌和抗菌活性, 体外对培养的人的宫颈癌 ela 细胞的抑制作用 该化合物为线型吡喃香豆素 C 存在于伞形科植物岩风和黄盔芹的根中的化合物黄盔芹素 (xanthogalin) 是一个角型吡喃香豆素, 在吡喃环上还接有一个异戊烯取代基, 该化合物能使胆固醇引起动脉粥样硬化的家兔的动脉压一时性下降和心率减慢, 并有舒张血管及解除外周血管和小肠痉挛的作用

133 三 香豆素 ( 一 ) 香豆素的结构类型 4 其它香豆素 : 在 α- 吡喃酮环上有取代基 C3 C4 上常有苯基 羟基 异戊烯基等取代 教材 P113 亮菌甲素 : 得自于白蘑科真菌假蜜环菌菌丝体, 对胆道系统的压力起到很好的调节作用, 使胆汁能顺利地排出 对一些胆道运动障碍的疾患 胆道内小的结石 胆管及胆囊的炎症, 能起良好的作用, 临床效果良好 海棠果内酯 : 得自藤黄科植物海棠果, 具有抗炎活性, 还有抗关节炎作用 逆没食子酸, 又称鞣花酸, 得自大戟科 胡桃科 蔷薇科等多种植物, 也常以游离态或结合态存在于许多植物的虫瘿或叶子中, 为止血剂, 有兴奋子宫的作用, 对妊娠 8, 12, 16 天的小鼠, 静脉注射 1.2mg/kg 时, 可增加流产的发生率

134 三 香豆素 ( 一 ) 香豆素的结构类型 其中 4,7- 二羟基香豆素易发生互变异构形成 2,7- 二羟基色原酮 R R R

135 三 香豆素 ( 二 ) 香豆素的理化性质 1 性状天然的香豆素多有完好的结晶, 大多具香味 小分子的香豆素有挥发性, 能随水蒸气蒸出, 并能升华 但香豆素的苷则多无香味和挥发性, 亦不能升华 2 溶解度游离香豆素一般不溶或难溶于水, 可溶于沸水, 易溶于苯 乙醚 氯仿和乙醇等有机溶剂 香豆素苷能溶于水 醇, 难溶于乙醚 苯等低极性有机溶剂 3 荧光香豆素类在可见光下为无色或浅黄色结晶, 在紫外光下可见蓝色荧光 7- 位导入羟基后, 荧光增强, 甚至在可见光下也能看到荧光 一般香豆素遇碱后荧光加强 7- 羟基香豆素在 8- 位引入羟基, 荧光则消失 香豆素荧光与结构之间的关系尚不清楚

136 三 香豆素 ( 二 ) 香豆素的理化性质 4 内酯性质和碱水解反应 + -, 长长长顺式顺对对桂皮酸动顺 or UV C- - C- + C 反式顺对对桂皮酸

137 三 香豆素 ( 二 ) 香豆素的理化性质 顺式邻羟基桂皮酸不稳定, 但一些特殊结构的香豆素却能形成稳定的顺式邻羟基桂皮酸衍生物 Me Me C C 3 C Me Me C C 3 C

138 三 香豆素 ( 二 ) 香豆素的理化性质 5 显色反应 (1) 异羟肟酸铁反应 内酯的显色反应碱性条件下, 香豆素内酯开环, 并与盐酸羟胺缩合成异羟肟酸, 再在酸性条件下与三价铁离子络合成盐而显红色 CNa N 2. Cl C N Fe 3+ + C N Fe1/3 ( 绛色 ) (2) 与酚类试剂的反应具有酚羟基, 可与 FeCl 3 试剂产生颜色反应 ; 若酚羟基的对位未被取代, 或 6- 位上没有取代, 其内酯环碱化开环后, 可与 Gibb s 试剂 Emerson 试剂反应 机制如下 :

139 三 香豆素 ( 二 ) 香豆素的理化性质 Gibb s 反应 : 符合以上条件的香豆素乙醇溶液在弱碱条件下,2,6- 二氯 ( 溴 ) 醌氯亚胺试剂与酚羟基对位活泼氢缩合成蓝色化合物 + Br Cl N Br p 9~10 - N N Emerson 反应 : 符合以上条件的香豆素的碱性溶液中, 加入 2% 的 4- 氨替比林和 8% 的铁氰化钾试剂与酚羟基对位活泼氢缩合成红色化合物 Br Br Br Br + 2 N C 3 N N C 3 [] K 3 Fe(CN) 6 N C 3 N N C 3 酪对氨氨氨氨 ( 绛色 )

140 三 香豆素 ( 三 ) 香豆素的提取分离 一般利用香豆素的溶解性 挥发性及具有内酯结构的性质进行提取分离 1 系统溶剂法 : 常用 PE, 苯, 乙醚,EtAc, 丙酮和甲醇依次萃取 2 水蒸气蒸馏法 : 适用于具有挥发性的小分子香豆素 3 碱溶酸沉法 : 香豆素类化合物多呈中性或弱酸性, 所以常与中性 弱酸性杂质混在一起 可利用内酯遇碱能开环溶解, 加酸又环合沉淀的特性加以分离 4 色谱分离法 :

141 三 香豆素 ( 四 ) 香豆素的波谱学特征 1 紫外光谱 香豆素 274nm 284nm 311nm ( 苯环引起 ) (α,β- 不饱和内酯引 起 ) 黄 酮 250~285nm 304~350nm ( 苯甲酰系统引起 ) ( 桂皮酰系统引起 ) 2 红外吸收光谱香豆素的红外吸收和 α- 吡喃酮相似 与芳环共轭的 α- 吡喃酮的羰基多位于 ν1695~1725 cm -1, 与羰基共轭的双键峰多位于 1625~1640 cm -1,C1 位氧原子所形成的 C- 键的吸收多位于 1260~1280 cm -1 另外, 由于具有芳环结构, 故在 1500~1600 和 700~900 cm -1 之间有苯环的特征吸收峰 如果有羟基取代, 则在 3200~3600 cm -1 有羟基的特征吸收峰

142 三 香豆素 3 质谱 子 有较强的分子离子峰, 基峰通常是失去 C 的苯并呋喃离 - C (76) 118 (100) 香豆素类化合物的质谱图中都有连续脱 C 的碎片离子峰 含氧取代基越多, 脱 C 的峰越多 7- 甲氧基香豆素的分子离子峰是基峰, 由于具有甲氧基, 因此形成了 [M-C-C 3 ] + 峰 C3 ( 四 ) 香豆素的波谱学特征 C C3 - C C M+ 176 (100). 148 (82) -C3 120 (8) 133 (83) + - C (12) - C C (27)

143 三 香豆素 4 核磁共振谱 ( 四 ) 香豆素的波谱学特征 受内酯羰基吸电子共轭效应影响,3-,6-,8- 信号位于较高场,4-,5-,7- 信号位于较低场 位有氧取代时, 由于其供电子共轭效应, 使得 C-3 的电子云密度增大,3- 的化学位移向高场位移 7- 氧代,8- 烷基取代的香豆素与 7- 氧代,6- 烷基取代的香豆素, 利用两个芳香质子的信号是可以区别的, 如下表示 : 峰形 J 7- 氧代,8- 烷基取代 ~7.3 ~6.8 d 9z 7- 氧代,6- 烷基取代 ~7.2 ~6.7 s 3

144 三 香豆素 ( 四 ) 香豆素的波谱学特征 因此, 用此法可以区别角型香豆素与线型香豆素 ' 另外, 香豆素类化合物的 1 NMR 谱中也能观测到许多远程偶合信号 五 香豆素的生理活性

145 第四章

146 第四章醌类化合物 一 概述二 结构类型三 醌类化合物的理化性质四 蒽醌类化合物的提取与分离五 醌类化合物的光谱特征

147 一 概述 醌类化合物是一类在自然界分布广泛的化合物, 它包括醌类及容易转变为具有醌类性质的化合物 醌类化合物主要存在于高等植物的蓼科 茜草科 鼠李科 百合科 豆科等科属以及低等植物地衣类和菌类的代谢产物中 是许多天然药物如大黄 何首乌 虎杖 决明子 芦荟 丹参等药材的有效成分 醌类化合物具有多方面的生理活性, 如致泻 抗菌 利尿和止血等, 还有一些醌类化合物具有抗癌 抗病毒 解痉平喘等作用, 是一类很有前途的天然药物 从结构上讲, 醌类化合物可分为苯醌 萘醌和蒽醌等 其中蒽醌及其衍生物种类较多, 生理活性也较广泛

148 第四章醌类化合物 一 概述二 结构类型三 醌类化合物的理化性质四 蒽醌类化合物的提取与分离五 醌类化合物的光谱特征

149 二 结构类型 一苯醌类 (benzoquinones) 有邻苯醌和对苯醌两种 天然的多为对苯醌 常见的取代基为,Me Me 和烷基等对苯醌邻苯醌 较简单的对苯醌多为黄色或橙黄色结晶, 能随水蒸气蒸馏, 常有令人不适的臭味, 对皮肤和粘膜有刺激性, 易被还原成相应的对苯二酚 中草药中含有对醌衍生物的种类不多

150 二 结构类型 对苯醌是黄色晶体, 熔点 115.7, 能随水蒸气蒸出, 具有刺激性臭味, 有毒, 能腐蚀皮肤, 能溶于醇和醚中 对苯醌很容易被还原成对苯二酚 如将对苯醌的乙醇溶液和无色的对苯二酚的乙醇溶液混合, 溶液颜色变为棕色, 并有深绿色的晶体析出 这是一分子对苯醌和一分子对苯二酚结合而成的分子配合物, 叫做醌氢醌, 它的构造式表示如下 : 在醌氢醌溶液中插入一铂片, 即组成醌氢醌电极, 这个电极的电位与溶液中的氢离子浓度有关, 可用于测定溶液的氢离子浓度

151 二 结构类型 一些带有较高级直链烃基侧链的对醌衍生物有驱除肠内寄生虫的作用, 如白花酸藤果和木桂花果实的驱绦虫有效成分证明是信筒子醌 (embellin) (C 2 ) 10 C 3 -- 苯醌 C 3 C 3 (C 2 C=C(C 3 )C 2 ) n Me embellin coenzymes Q fumigatin 泛醌类 (ubiquinones) 是一类广泛存在于自然界包括微生物 高等植物和动物体中, 能参与细胞的基本生化反应, 主要作用在于氧化磷酰化反应中的电子传导, 是生物氧化反应中的一种辅酶, 又称辅酶 Q 类 (coenzymes Q) 自然界存在的是辅酶 Q 6 ---Q 10, 其同系物已全部合成制得, 治疗某些血液疾病和肌肉疾病 一些霉菌的代谢产物中, 亦曾发现的对苯醌的存在, 例如具有强烈抗菌作用的夫霉醌 (fumigatin), 是得自霉菌 Aspergilus fumigatus 培养液中的一种抗菌素 C 3 C 3

152 二 结构类型 -- 萘醌 二萘醌 (naphthoquinones) 有三种可能结构, 但天然的萘醌仅有 α- 萘醌 α (1,4) β (1,2) amphi (2,6) 中药中的萘醌多带有羟基, 多呈橙色至黄色 一些化合物具有较强的生理活性 胡桃醌 ( juglone) 存在于核桃未成熟的果 皮 ( 青皮 ) 中, 有抗出血的活性, 共存的其几种还原衍生物, 都有抗菌的生物活性, 如 α- 氢化胡桃醌及其 4- 葡萄糖苷等

153 二 结构类型 -- 萘醌 指甲花醌 (lawsone) 得自指甲花的叶, 其甲醚存在于凤仙花的花中, 具有强烈的杀霉菌作用 Me 柿树的新鲜根中含有多种萘醌的衍 生物包括蓝雪醌 (plumbagin),7- 甲基胡桃醌和一些萘醌的二聚物和四聚物 其中蓝雪醌有刺激性臭气, 并能刺激皮肤发泡, 为一种植物抗菌素, 曾供临床静脉给药以治疗葡萄球菌感染所引起的疖和痤疮 C 3 Me C 3 3 C C 3 plumbagin 7-methyl-juglone 马槐米米 (mamegakinone)

154 二 结构类型 也有不含羟基的萘醌衍生物, 维生素 K 类即是一例 例如维生素 K 1 和 K 2 C 3 -- 萘醌 n C 3 维生素 K1 和 K2 的差别只在于侧链有所不同 (K 1 n=3,k 2 n=2), 维生素 K1 为黄色油状液体, 维生素 K2 为黄色晶体 维生素 K1 和 K2 广泛存在于自然界中, 绿色植物 ( 如苜蓿 菠菜等 ) 蛋黄 肝脏等含量丰富 维生素 K1 和 K2 的主要作用是能促进血液的凝固, 所以可用作止血剂 在研究维生素 K1 和 K2 及其衍生物的化学构造与凝血作用的关系时, 发现 2- 甲基 -1,4- 萘醌具有更强的凝血能力, 称之为维生素 K3, 可由合成方法制得

155 二 结构类型 维生素 K3 为黄色晶体, 熔点 , 难溶于水, 可溶于植物油或其它有机溶剂 由于维生素 K3 是油溶性维生素, 故医药上用的是它的可溶于水的亚硫酸氢钠加成物 三菲醌如中药丹参根中所含多种化合物都是菲醌的衍生物, 包括邻菲醌和对菲醌两种 -- 萘醌 C 2 R 丹丹酮 II A R= 丹丹酮 II A 磺酸磺顺 R=-S 3 Na 丹丹新酮甲

156 二 结构类型 -- 菲醌 丹参中的醌类化合物多为橙色 红 色至棕红色的结晶, 少数为黄色 具有抗菌及扩张冠状动脉的作用, 是中药丹参的主要有效成分, 总丹参酮可用于治疗金黄色葡萄球菌等引起的疖, 痈, 蜂窝组织炎 痤疮等疾病 由凡丹参酮 IIA 制得的丹参酮 IIA 磺酸钠注射液可增加冠脉流量, 临床上治疗冠心病 心肌梗塞有效

157 二 结构类型 -- 蒽醌 四蒽醌 (anthraquinones) 蒽醌是广泛存在于植物界的一种色素, 是许多中药如大黄 何首乌 虎杖等的有效成分 目前已经发现的蒽醌类化合物近 200 种, 主要分布于高等植物中, 其他则主要存在于真菌及地衣类中, 在动物及细菌中也偶有发现, 而且在真菌 地衣和动物中存在的蒽醌类化合物的结构也往往比较特殊, 这类化合物具有多方面的生理活性, 是醌类化合物中最重要的一类物质 在植物中的蒽醌衍生物主要分布于根 皮 叶及心材, 也可在茎 种子 果实中 多和糖结合成苷, 或以游离态存在

158 二 结构类型 -- 蒽醌 植物中蒽醌衍生物种类较复杂, 包括蒽醌衍生物及其不同程度的还原产物 : 蒽醌, 氧化蒽酚, 蒽酚, 蒽酮及蒽酮的二聚体 其中大黄素型是分布最广泛的一种蒽醌化合物 [] [] 蒽米 脱动蒽氧 Sn, Cl 还还 [] [] 互互 蒽氧 蒽酮

159 二 结构类型 一单蒽核类蒽醌及其苷类 7 天然蒽醌以 9,10- 蒽醌最为常见 蒽醌 2 1,4,5,8 位为 α 位 2,3,6,7 位为 β 位 9,10 位为 meso 位, 又叫中位 植物中存在的蒽醌类成分多在蒽醌母核上有不同数目的羟基取代, 其中以二元羟基蒽醌为多, 在 β 位多有一个甲基 羟甲基 甲氧基 醛基或羧基取代, 个别蒽醌化合物还有两个碳原子以上的侧链取代 可呈游离形式或与糖结合成苷的形式存在于植物体内 蒽醌的结构类型有一定的规律性, 根据羟基在蒽醌母核上的分布状况不同, 将羟基蒽醌分为两类 : 大黄素型和茜素型

160 二 结构类型 大黄素型 : 羟基分布于两侧苯环上, 多呈黄色 许多重要的中药如大黄 决明中有致泻作用的 1,8- 二羟基蒽醌衍生物均属于这一类型 以下五种大黄素型羟基蒽醌在中药中分布比较广泛 R1 羟基蒽醌衍生物多与葡萄糖 鼠李糖结合成苷, 有单糖苷, 也有双糖苷, 如 R 1 R 2 -- 蒽醌 R2 R1 R2 大左氧 C 3 大左左 C 3 大左左甲大 C 3 C 3 芦荟大左左 C 2 大左酸 C Glu Glu 3 C R1 R2 大左氧大大糖苷 glu 大左氧 -1--β glu -D- 大大糖苷 Me C 3 大左左甲大 -8--β -D- 龙龙龙糖

161 二 结构类型 -- 蒽醌 (2) 茜素型 : 羟基分布于一侧苯环上, 颜色较深, 多呈橙黄色至橙红色 种类较少, 最重要的中药是茜草 茜草的根能止血 活血, 主治咳嗽 痰中带痰以及风湿性关节炎 从茜草根分离得到茜草素及其冬绿糖苷 -- 茜草苷 羟基茜草素 伪羟基茜草素等多种蒽衍生物, 其中茜草素是重要的天然染料之一 在低年生茜草根中多以苷的形式存在, 而在多年生的茜草根中主要以游离苷元的形式存在 R3 R1 R2 2 C R1 R2 R3 茜莽左 对对茜莽左 伪对对茜莽左 C

162 二 结构类型 -- 蒽醌 2 氧化蒽酚衍生物蒽醌在碱性溶液中可被锌粉还原生成氧化蒽酚及其互变异构体蒽二酚 Zn - 氧化蒽酚及蒽二酚不稳定, 氧化蒽酚易氧化为蒽酮 ( 或蒽酚 ), 蒽二酚易氧化为蒽醌, 故较少存在于植物体中

163 二 结构类型 3 蒽酚和蒽酮衍生物蒽醌在酸性条件被还原, 生成蒽酚及其互变异构体 -- 蒽酮 -- 蒽醌 Zn Cl 蒽米蒽氧蒽酮 蒽酚或蒽酮的一些羟基衍生物可以游离态或结合成苷类存在于一些植物性泻药中, 往往是和相应的羟基蒽醌衍生物共存 一般含量比较少, 因为这类成分可以缓缓被氧化成蒽醌类成分, 故该类衍生物一般存在于新鲜植物中

164 二 结构类型 -- 蒽醌对药用大黄根中各种蒽衍生物追踪一年的研究证明, 蒽衍生物的总含量约为 3.1% 蒽醌化合物和蒽酮之间的含量比随季节而变化, 所有蒽衍生物在夏天多以蒽醌 ( 氧化型 ) 存在, 而冬季则以蒽酮 ( 还原型 ) 存在, 其间转化时间约三周 在蒽酮 蒽酮单糖苷 双糖苷之间的相对含量也有一循环变化, 其间转换的条件是外界的温度 另外, 大黄药材中含有的五种主要的羟基蒽醌类成分, 其相应的蒽酚衍生物都可能存在于新鲜的大黄根茎中 但贮存三年以上的大黄, 就不再检出这些蒽酚类成分了 再如新鲜的虎杖根中存在少量大黄酚蒽酚, 是以苷的形式存在的, 但在生长三年以后的根中, 此种蒽酚特别是苷的形式显著减少 但是, 如果蒽酚衍生物的 meso 位羟基与糖缩合成苷, 则性质比较稳定, 只有经过水解, 除去糖才容易被氧化为蒽醌衍生物 大黄和鼠李皮等中都含有此种蒽酚苷类, 只是不易提纯, 研究起来较难

165 二 结构类型 -- 蒽醌 柯桠素 (chrysarobin) 是大黄酚的还原产物, 是剧烈的泻药, 但少实用, 一般作外用药, 对治疗各种皮肤病有较好效果, 但对皮肤刺激性太大, 应用时要小心 C 3 4 C- 糖基衍生物 : 是蒽醌的碳苷, 即糖作为侧链通过 C-C 键直接与蒽环相连 例如芦荟致泻的主要有效成分芦荟苷 (barbaloin) 即属此类化合物 C 3 C 2 C 3 C 2

166 小知识 : 芦荟简介芦荟的起源与发展芦荟 (Aloe), 原产于非洲或地中海干燥地区, 性寒味苦, 入心 肝 脾径, 是一种集医药医疗 美容化妆 保健护肤 食用和观赏功能为一体的经济作物, 百合科芦荟属多年生常绿多肉质草本植物 芦荟的药理作用及应用目前, 芦荟的应用主要集中在三个方面 : 化妆品 保健食品和药品 在芦荟产业发展过程中, 发展 最快 最易被消费者接受的是芦荟化妆品 一 杀菌作用 二 润湿美容作用 三 抗衰老作用 四 防晒作用 五 健胃下泄作用 六 免疫与再生作用 七 防虫 防腐作用 八 防臭作用

167 二 结构类型 二双蒽核类 1 二蒽酮衍生物可看作是两分子的蒽酮脱去一分子氢后相互结合而成 又分为中位连接 (C10-C10 ) 和 α 位 (C1-C1 或 C4-C4 ) 相连 -- 蒽醌 中中二蒽酮 这类物质多为黄色结晶, 多以苷的形式存在, 若催化加氢还原则生成二分子蒽酮, 用三氯化铁氧化则生成二分子蒽醌 最重要的二蒽酮类化合物是从番泻叶中得到的番泻苷 A,B,C,D. α 中二蒽酮

168 二 结构类型 -- 蒽醌 番泻叶中含蒽衍生物约 1.5%, 主要成分为番泻苷 A~D, 以及大黄酸葡萄糖苷和大黄酚等 其中番泻苷 A 和 B 互为异构体, 水解后均生物二分子葡萄糖和一分子苷元, 其苷元是由二分子大黄酸蒽酮通过 C 10 -C 10 相互结合而成, 苷元 A 为反式排列, 苷元 B 为顺式排列 从其结构可知其苷均有旋光性, 而苷元则无旋光性 其苷经铂的催化加氢反应, 可生成二分子大黄酸蒽酮葡萄糖苷, 苷元被铬酸氧化可生成两分子大黄酸 glc glc C C C C glc glc sennoside A sennoside B

169 二 结构类型 -- 蒽醌 glc C C Pd 2 glc 2 C glc 番番苷 A 大左酸蒽酮大大糖苷 +, 2 C C Cr 3 2 C 番番苷番 A 大左酸

170 二 结构类型 番泻苷 C 和番泻苷 D 也是一对同分异构体, 均由一分子大黄酸和一分子芦荟大黄素的蒽酮衍生物通过 C 10 - C 10 键结合而成, 其中苷 C 为反式, 苷 D 为顺式 二者的苷和苷元均有旋光性 glc -- 蒽醌 glc C C 2 C C 2 glc sennoside C 国产大黄中含番泻苷类约 0.87%, 主要是苷 A 和 B, 是大黄泻下作用最有效的有效成分, 泻效最强 大黄中的大黄酸葡萄糖苷的泻下作用只有番泻苷类的三分之一, 而其他的蒽醌苷类泻效很微弱, 苷元的作用更弱 glc sennoside D

171 二 结构类型 -- 蒽醌 现在已知道, 大黄泻下作用的有效成分不下 20 余种, 在体内真正起泻下作用的物质是大黄中的番泻苷 A 受大肠内细菌作用的还原产物, 但不是番泻苷元, 而是大黄酸蒽酮或其 8- 葡萄糖苷 但这仍不能完全代表大黄的泻下效力 实验证明, 番泻苷 A 泻下作用的 ED 50 比大黄粉或浸膏泻下作用的 ED 50 要大得多, 即使以番泻苷 A 加上蒽醌苷的泻下作用的 ED 50 也比大黄粉要大, 可见大黄中还有起协同作用的物质或其它泻下作用较强的物质存在 近来, 大黄对肾功能的药理和临床作用受到重视, 研究表明, 大黄提取物能有效地延缓慢性肾衰的进展, 同时发现大黄酸治疗糖尿病肾病, 大黄素治疗尿毒症均有良好的疗效

172 二 结构类型 2 萘骈二蒽酮衍生物 : -- 蒽醌 C 3 C 3 C 3 C 2 hypericin pseudohypericin 金丝桃属某些植物如贯叶连翘 小连翘中含有的金丝桃素 (hypericin) 假金丝桃素 (pseudohypericin) 均为萘骈二蒽酮衍生物,

173 二 结构类型 -- 蒽醌 金丝桃属 (ypericum Linn) 归于金丝桃科 (Guttiferae), 约有 400 余种, 是温带分布植物 我国有 55 种,8 亚种, 全国均有分布, 但主要分布于西南地区, 国外的该属植物分布于世界各地 金丝桃素和假金丝桃素是金丝桃属植物中最具代表性的活性物质, 金丝桃素首次由 Dietrich 于 1891 年分离得到, 由 S. Czerny 于 1911 年命名为 hypericin 大约在 1950~1951 年间最终确定其结构为 4,4`,5,5`,7,7`- 六羟基 -2,2`- 二甲基 - 萘骈二蒽酮 该化合物为蓝黑色针状结晶, 不溶于多数有机溶剂, 易溶于吡啶或其他有机胺类呈橙红色并带红色荧光 可溶于碱性水溶液, 在低于 p 11.5 时呈红色溶液, 高于此值时则为绿色溶液而带红色荧光 金丝桃素和假金丝桃素存在于多种金丝桃属植物中, 以贯叶连翘中含量居多 抑郁症是三大精神疾病之一, 贯叶连翘很早在欧洲被用于镇静 抗抑郁及其他中枢神经系统疾病 研究表明, 在金丝桃科中普遍存在的一些 xanthone 类化合物能抑制 A 型和 B 型单胺氧化酶, 增加中枢神经系统的神经递质浓度 德国于 1991 年 6 月上市了一个以金丝桃素为标准的新的抗抑郁药

174 二 结构类型 -- 蒽醌 目前国际上对金丝桃属植物的兴趣, 很大程度上是由于金丝桃素和假金丝桃素的抗病毒作用 研究表明, 两种化合物在体外强烈地抑制各种逆转录病毒, 包括人免疫缺陷病毒 (IV), 有报道认为金丝桃素在细胞内的 IV- 1 抑制作用是由于与其感染细胞中残留和毒粒成分相结合所致, 是一种有杀病毒作用的药物

175 第四章醌类化合物 一 概述二 结构类型三 醌类化合物的理化性质四 蒽醌类化合物的提取与分离五 醌类化合物的光谱特征

176 三 醌类化合物的理化性质 一物理性质 1 性状 :p 149 颜色 : 与助色基的多少有关形态 : 2 升华性 : 游离蒽醌具有升华性, 常压下加热可升华而不分解 如 : 大黄酚与大黄酚甲醚的升华温度在 124 C 芦荟大黄素 185 C 大黄素 206 C 大黄酸 210 C 一般升华温度随酸度的增强而升高

177 三 醌类化合物的理化性质 3 溶解度 : 苷元 : 通常可 ( 易 ) 溶于苯 乙醚 氯仿, 在碱性有机溶剂如吡啶 N- 二甲基甲酰胺中溶解度也较大, 可溶于丙酮 甲醇及乙醇, 不溶或难溶于水 蒽苷 : 极性较大, 易溶于甲醇及乙醇, 也能溶解于水, 在热水中更易溶解, 但在冷水中溶解度较小, 几乎不溶于乙醚 苯 氯仿等溶剂 蒽醌的碳苷 : 在水中的溶解度很小, 难溶于亲脂性有机溶剂而易溶于吡啶中 二化学性质 1 酸性醌类化合物因分子中酚羟基的数目及位置不同, 酸性强弱有一定差别

178 三 醌类化合物的理化性质 (1) 苯醌和萘醌的醌核上的羟基酸性类似于羧基 ; (2) 萘醌和蒽醌的苯环上的羟基酸性 :β- 羟基 >α- 羟基.. β- 羟基蒽醌的酸性较一般酚类要强, 能溶于 Na2C3 溶液中 尤其是热溶液中 α- 羟基的酸性很弱 (pka 11.5), 不但比苯酚的酸性弱, 而且不及碳酸第二步解离的酸性 (pka ), 因此不能溶解于碳酸氢钠和碳酸钠溶液中 羟基数目增多, 酸性也增强 羟基蒽醌的酸性随羟基数目的增加而增加, 无论是 α- 位或 β- 位有羟基, 其酸性都有一定程度的递增 如 : α- 羟基的酸性很弱 (pka 11.5), 而 1,4- 与 1,5- 二羟基蒽醌 -

179 三 醌类化合物的理化性质 虽各自能形成氢键, 但酸性仍有增加 (pka 分别为 10.4 和 9.5) 1,8- 二羟基蒽醌因两个羟基只能与同一个羰基形成氢键, 酸性增加很多 (pka 8.1), 较碳酸的 K 2 高出约百倍, 所以大黄酚能溶于沸 Na 2 C 3 水溶液中 在 β 系中,2,6- 二羟基蒽醌 (pka 6.1) 的酸性和碳酸的 K 1 属同一数量级, 所以 1,3,6,8- 四羟基蒽醌可溶于 NaC 3 水溶液中, 类似羧酸的性质 但是, 处于邻位的二羟基蒽醌其酸性比只有一个羟基蒽醌的酸性还弱, 这是由于相邻酚羟基缔合的影响 如茜草素 (pka 1 8.2, pka ).

180 三 醌类化合物的理化性质 因此, 游离蒽醌的酸性强弱顺序为 : 含 C > 含 2 个以上 β- 羟基 > 含 1 个 β- 羟基 > 含 2 个以上 α- 羟基 > 含 1 个 α- 羟基可溶于 Na 2 C 3 可溶于 Na 2 C 3 可溶于 1%Na 可溶于 5%Na 2 颜色反应 : 取决于其氧化还原性质以及分子中的酚羟基的性质 (1) Feigl 反应 ---- 醌的通性, 所有具醌核的化合物均可反应 方法 机理 : 见书 150 页

181 三 醌类化合物的理化性质 (2) 无色亚甲蓝显色试验 ---- 可区别蒽醌与苯醌萘醌苯醌和萘醌因醌核上有活泼质子, 可反应, 而蒽醌无 (3) 与碱的反应 (Bornträger 反应 ---- 可区别含羟基的蒽醌与蒽酚衍生物反应 机理 应用 : 见书 151 页 该反应是检识中药中羟基蒽醌类成分存在的最常用的方法之一 对羟基蒽醌的结构判定也有一定的辅助作用 如有以下规律 :

182 三 醌类化合物的理化性质 单羟基者呈色较浅, 多为红 - 橙色 ; 非相邻双羟基多呈红色 (1,5-1,8-), 但 1,4- 二羟基呈紫色 ; 相邻双羟基多为蓝色 (1,2-); 多取代基在同一环上, 在碱液中易氧化, 会逐渐变色, 如 1,2,3,- 三羟基蒽醌颜色从红棕经红紫再变绿 表羟基蒽醌的 (Bornträger 反应 )

183 三 醌类化合物的理化性质 游离蒽醌化合物 颜色 紫外最大吸收 1- 羟基 红 羟基 橙 - 红 478 1,2- 二羟基 紫 - 蓝 576 1,3- 二羟基 红 485 1,4- 二羟基 紫 560 1,5- 二羟基 红 496 1,8- 二羟基 红 513 1,2,3- 三羟基 绿 668 1,2,4- 三羟基 紫 - 红 544 1,4,5- 三羟基 紫 561 1,4,5,8- 四羟基 蓝 630

184 三 醌类化合物的理化性质 (4) 与活性次甲基试剂的反应 ---- 可区别蒽醌与苯醌萘醌反应 机理 应用 : 见书 151 页 (5) 与金属离子的反应 ---- 可初步鉴定蒽醌的取代情况机理 : 见书 151 页常用 0.5% 醋酸镁的乙醇溶液, 可根据结果初步判断取代情况 : A. 母核中只有一个 α- 或 β- 酚羟基, 或有两个 β- 酚羟基但不在同一环上, 呈黄橙色至橙色 α- 羟基蒽醌 anthraflavic acid

185 三 醌类化合物的理化性质 B. 邻位酚羟基的蒽醌, 呈紫色 - 蓝紫色 茜草素没食子蒽醌 C. 对位二酚羟基蒽醌, 呈紫红色 - 紫色 quinizarin islandicin catenarin C 3 C 3

186 三 醌类化合物的理化性质 D. 每个苯环上各有一个 α- 酚羟基, 或含有间位二羟基者, 呈红色至红色 anthrarufin C 大黄酸 对亚硝基二甲基苯胺反应 : 羟基蒽酮类化合物, 尤其是 1,8- 二羟基蒽酮衍生物, 当 9 位或 10 位未取代时, 能与 0.1% 的对亚硝基二甲苯胺的吡啶溶液反应而呈色 由于蒽酮化合物酮基对位的次甲基上的氢很活泼, 易与对亚硝基二甲基苯胺上的亚硝基氧原子脱去一分子水, 缩合成共轭体系较长的有色化合物 其颜色可为紫红 绿 蓝以及灰

187 三 醌类化合物的理化性质 亮红 紫等, 随分子结构而不同 此反应不仅可用于蒽酮类化合物的定性检查, 而且还可用于微量测定 本反应不受蒽醌类 黄酮类 香豆素类 糖类及酚类的干扰 N + C 3 N(C 3 ) 2 C 3 N N(C 3 ) 2 - C 3 N N(C 3 ) 2 +

188 第四章醌类化合物 一 概述二 结构类型三 醌类化合物的理化性质四 蒽醌类化合物的提取与分离五 醌类化合物的光谱特征

189 四 醌类化合物的提取和分离 一提取方法 : 一般选用甲醇或乙醇为溶剂, 可同时将游离态和成苷的蒽醌类化合物从药材中提取出来, 浓缩后再依次用有机溶剂提取 ( 多用索氏提取法 ), 可根据极性大小不同进行初步分离 ( 如将苷和苷元分开 ) 对于多羟基蒽醌或具有羧基的蒽醌 ( 如大黄酸 ), 在植物体内多以盐的形式存在, 难以被有机溶剂溶出, 提取前应先酸化使之游离 二分离方法 : 1 蒽醌苷类和游离蒽醌衍生物的分离 : 用分步提取法 ( 如前述 ) 2 游离蒽醌衍生物的分离 : 可选用分步结晶法 梯度 p 萃取法或层析法进行 梯度 p 萃取法是分离游离蒽醌衍生物的经典方法 :

190 四 醌类化合物的提取和分离 1. 原理 2. 局限性性质相似, 酸性差别不大的混合物不适用 3. 有些蒽酮虽然存在酚羟基, 但在稀碱溶液中较相应的蒽醌难溶, 如大黄酚蒽酮 -9, 故蒽醌衍生物的苯提取液用极稀的 Na 液萃取, 可除去蒽醌而使蒽酮留在苯液中 示例 色谱法在蒽醌苷元分离中的应用 : 一般先用经典方法 ( 如梯度 p 萃取 ) 对其进行初步分离, 再结合柱色谱法或制备性 TLC 法作进一步的分离, 多用硅胶吸附色谱, 而氧化铝一般不用, 也常用聚酰胺作为柱色谱的填料

191 四 醌类化合物的提取和分离 萱草根乙醇提取浓缩液 乙醚 残渣 ( 蒽苷类 ) 乙醚液 ( 游离蒽醌苷元 ) 5% NaC 3 萃取 乙醚层水溶液 5%Na 2 C 3 萃取 Cl 酸化 C Me 水溶液乙醚液橙红色沉淀 酸化 1% Na 萃取 Et-Py 重结晶 C 3 黄色沉淀浅黄色沉淀沉淀 ( 决明蒽醌 ) ( 大黄酸 ) Me 乙醚液 Na 液 Me 浓缩酸化 C 3 金黄色结晶 橙黄色结晶乙醚液 ( 大黄酚 ) C 3 ( 决明蒽醌甲醚 ) ( 含 β- 谷甾醇 )

192 四 醌类化合物的提取和分离 3 蒽醌苷的分离 : 较苷元的分离困难, 一般先用铅盐法或溶剂法除去大部分杂质, 制得较纯的总苷后, 再进一步用聚酰胺 硅胶或葡聚糖凝胶柱色谱反复分离纯化 应用聚酰胺色谱法及葡聚糖凝胶柱色谱法对蒽醌苷的分离均能取得良好的效果 如大黄药材粗粉 提取液 70% 甲醇提取 L-20 葡聚糖凝胶柱色谱 70% 甲醇洗脱 分段收集 二蒽酮苷蒽醌二葡萄糖苷蒽醌单糖苷游离苷元 (sennoside A~D) 分子量由大至小依次洗脱

193 第四章醌类化合物 一 概述二 结构类型三 醌类化合物的理化性质四 蒽醌类化合物的提取与分离五 醌类化合物的光谱特征

194 五 醌类化合物的光谱特征 一 蒽醌类化合物的紫外光谱特征羟基蒽醌有五个吸收峰, 分别由苯样结构和醌样结构引起 A 部分有苯甲酰基结构, 可给出 252 及 325nm 的强峰和中强峰 B 部分具有醌样结构, 可给出 272 及 405nm 的吸收峰除此以外, 在 230nm 处有一强吸收峰 A B 因此共有五峰峰 1 ~230nm 峰 2 240~260nm (A) 峰 3 262~295nm (B) 峰 4 305~389nm (A) 峰 5 >400nm (B 中的羰基引起 )

195 五 醌类化合物的光谱特征 与结构的关系峰 1 与结构中羟基数目有关, 羟基越多, 位置越偏长波方向 (P155 表 4-1) 具体波长与羟基位置 (αβ) 无关, 但强度主要取决于 α 羟基的数目 峰 3 的峰位和强度主要受 β 酚羟基的影响, β 酚羟基能够通过蒽醌母核向羰基供电, 使该峰红移, 强度亦增强 一般蒽醌母核上具有 β 酚羟基则峰 3 吸收强度均在 4.1 以上, 若低于此值, 表示无 β 酚羟基 峰 5 主要受 α 羟基影响, α 羟基数目越多,λ max 红移就越多 ( 见书 P156 表 4-2)

196 五 醌类化合物的光谱特征 二 蒽醌衍生物的红外光谱特征主要是苯环 羰基和羟基的特征 一般范围 : 羟基 ν 3600~3100 cm -1 羰基 ν C= 1675~1653 cm -1 苯环 ν Ar 1600~1480 cm -1

197 五 醌类化合物的光谱特征 与结构的关系 1 羰基的共振频率与 α 羟基的数目有关 α 数 蒽醌类型 游离 C= 频率 缔合 C= 频率 C= 频率差 0 无 α- 1678~ ~ ~ ~28 2 1,4 或 1,5- 二 1645~ ,8- 二 1678~ ~ ~57 强度低 3 1,4,5- 三 1616~1592 峰变形, 宽 4 1,4,5,8- 四 1592~1572 与 C=C 骨架振动重叠, 难以区分 2 羟基频率与结构的关系 α 羟基因与相邻的羰基缔合, 吸收频率移至 3150cm -1 以下, 多与不饱和 C- 伸缩振动频率相重叠 Β 羟基振动频率较 α 羟基高得多, 在 3600~3150cm -1 之间, 若只有一个, 则大多在 3300~3390 cm -1 间有一个峰 若有多个, 则 3600~ 3150cm -1 之间可能有两上或多个峰

198 五 醌类化合物的光谱特征 三 蒽醌类化合物的核磁共振谱特征 1 母核芳氢的 NMR 信号 : 质子可分为两类,α- 芳氢处于羰基的负屏蔽区, 处于较低磁场, 其峰中心在 δ8.07 左右 而 β- 芳氢受羰基影响较小, 共振发生在较高磁场, 中心位于 δ6.67 左右 在取代蒽醌中如有孤立芳氢, 则应出现单峰 ; 如有邻二芳氢, 则出现相互偶合的两个二重峰 (J6~9z); 如有间二芳氢, 即两个芳氢之间有 -R 或 -, - C 取代基, 则出现相互偶合的两个二重峰 (J 1~3z), 这与邻位二芳氢的图谱有明显的区别 ; 见下页图

199 五 醌类化合物的光谱特征 若两个间位芳氢之间有甲基取代, 则有烯丙远程偶合, 两个芳 氢均表现为两个宽峰, 其半峰宽约为 4z 左右 若结构中有边位三个或四个芳氢, 则表现为多重峰 2 取代基质子信号 :( 教材 P157) 蒽醌衍生物中取代基的种类 数目和位置不同, 对芳氢的化学 位移 峰的细微结构均产生一定的影响 ; 反过来, 蒽醌母核对取代 基的化学位移也有一定的影响 分析这种相互作用引起的 NMR 波谱 特征, 对结构鉴定是大为有益的 甲氧基 : 芳环上甲氧基质子的化学位移约为 4.0~4.5ppm, 单峰 且甲氧基可向芳环供电子, 使邻位及对位芳 氢向高场位移约 0.45ppm. 芳香甲基 : 蒽醌核上的 -C 3 质子的化 3 C 学位移约 2.1~2.9ppm, 为单峰, 或受邻位质 子的烯丙远程偶合而呈宽单峰, 半峰宽约为 2.2z, 而正常甲基峰的半峰宽为 1~1.5z C C C 具体的峰位与甲基在母核上的位置 (α 或 β)

200 五 醌类化合物的光谱特征 有关, 并受其它取代基的影响. 例如 1,3,5- 三羟基 - 6- 甲基蒽醌, 甲基处于羟基的邻位, 受其影响较大 2.16ppm 3 C 1,3,5- 三羟基 -7- 甲基蒽醌, 甲基处于羟基的间位, 受其影响较小 2.41ppm 3 C

201 五 醌类化合物的光谱特征 羟甲基 : 与苯环相连的 -C 2, 其 C2 质子化学位移约 4.6ppm, (2, d, 这与 -C 3 不同 ), 其 - 质子化学位移约 5.6ppm. 酚羟基及羧基 :α- 酚羟基与 C= 形成分子内氢键, 质子 共振发生在较低磁场区, 约 11~12ppm, 单峰 当只有一个 α- 酚羟基时, 其化学位移一般大于 12.25ppm, 当两个羟基同 处于羰基的 α 位时, 分子内氢键减弱, 其信号在 11.6~ 12.1ppm β- 酚羟基化学位移多小于 11ppm, 位于较高场 -C 质子的化学位移值范围与 β- 酚羟基相同, 但 酚羟基为供电子基, 可使邻位及对位芳氢信号向高场移动 0.45ppm, 而羧基则使邻位芳氢向低磁场移动约 0.8ppm

202 五 醌类化合物的光谱特征 四 蒽醌类化合物的 MS 特征 : 蒽醌的质谱特征是相继失去二分子 C 碎片, 形成 m/z 180(M-C) 及 152(M-2C) 的强峰, 并在 m/z 90 及 76 出现较强的双电荷离子 C - C m/z 208 m/z 180 m/z 152

203 五 醌类化合物的光谱特征 如单羟基蒽醌和二羟基蒽醌分别失去三个 C 和四个 C 碎片而具有 m/z 140 与 128 的强峰 +. -C -C -C m/z 224 m/z 蒽醌的甲基取代物在裂解时, 常伴随分子重排与环扩张, 形成具有很高稳定性的 m/z 139 峰

204 五 醌类化合物的光谱特征 五 醌类化合物衍生物的制备 : 1 甲基化反应 : ( 常用的甲基化试剂, 与反应官能团的关系 P161) 难易顺序 : 醇 < α 酚羟基 <β 酚羟基 < -C ( 与酸性有关 ) ex. 曲菌素的甲基化反应 : Me C 3 Me C 3 C 2 C 2 N 2 /Et 2 C 2 N 2 /Et 2 + Me C 3 C 2 C 2 (C 3 ) 2 S 4 C 3 I + Ag 2 Me Me Me K 2 C 3 - C 3 CC 3 Me Me Me C 3 C 2 C 3 Me C 2

205 五 醌类化合物的光谱特征 2. 乙酰化反应 : ( 乙酰化试剂, 与反应条件及作用位置 p 161) 常用乙酰化试剂的强弱次序 : 乙酰氯 > 乙酸酐 > 乙酸酯 > 乙酸 ex. 曲菌素的乙酰化 C 2 Ac Ac 冷冷 Ac Ac 2, 回回 20 分分 Ac Ac C 2 Ac C 2 Ac S 4 Ac Ac 2, 回回 2 分分 or AC 2 + Py Ac Ac Ac Ac C 2 Ac Ac Ac C 2 Ac

206 五 醌类化合物的光谱特征 采用醋酐时依据加热时间的长短, 可有不同的作用位置, 但这种区别往往很难控制, 因此可采用醋酐 - 硼酸试剂 由于硼酸能与 α- 酚羟基形成硼酸酯, 使 α- 酚羟基不参与乙酰化反应, 被保护了下来 反应产物经水解后, α- 酚羟基的硼酸酯被水解, 又恢复了游离的 α- 酚羟基, 这样就可以得到 β- 酚羟基的乙酰化产物 C 3 3 B 3 + Ac 2 B C 3 Ac Ac 2 Ac B Ac C 3 2 C 3 Ac Ac

207 五 醌类化合物的光谱特征 醋酐加浓硫酸或醋酐加吡啶是作用很强的乙酰化试剂 由于硫酸或吡啶的催化作用, 可使各种羟基 ( 醇, α- 及 β- 酚羟基 ) 乙酰化 但两种试剂的作用也有区别 : 后者作用更强, 能使烯醇 ( 与酮式互变 ) 羟基也乙酰化 例如, 番泻苷元 A, 用硫酸作催化剂时生成四乙酰化物, 而用吡啶催化则生成六乙酰化物 Ac Ac Ac Ac Ac C C Ac 2, 2 S 4 C C Ac 2, Py C C Ac Ac Ac Ac Ac

208 五 醌类化合物的光谱特征 结构鉴定举例 1 牛西西中蒽醌化合物的鉴定从具有止血作用的中草药牛西西 (Rumex patientia L.) 根中提取出一种黄色结晶, 测得分子式为 C 该成分与 Na 试液呈红色, 遇 0.5% 醋酸镁呈橙红色 UV 光谱吸收峰位于 225(4.57), 258(4.33), 279(4.01), 288(4.07), 432(4.08); IR 谱 (cm -1 ) 1675, 该化合物经锌粉蒸馏得 2- 甲基蒽, 其乙酰化物用铬酸氧化生成 1,8- 二乙酰基大黄酸 试推断其结构

209 五 醌类化合物的光谱特征 结构推导 : 1. 遇碱呈红色, 可知为蒽醌类化合物 ; 2. 与 MgAc 2 呈橙红色, 推测每个苯环上可能有一个 α- 酚羟基, 或存在间位酚羟基 ; 3. 紫外光谱 225nm 证有两个 α- 酚羟基, 第三峰 279(1.04) 峰强度小于 4.1, 推测无 β- 酚羟基 ; 第五峰 432nm 推测为 1,5- 或 1,8- 二羟基 ; 4. IR 谱 1675,1621cm -1, 相差 64, 证为 1,8- 二羟基 ; 5. 锌粉还原得 2- 甲基蒽, 证存在 β- 位含一个碳的取代基 ; 即有以下结构 C # 6. 从分子式 C 中减去已知的结构单元 C , 剩三个氢, 故推测 β- 位取代基为甲基 ; C #

210 五 醌类化合物的光谱特征 7. 乙酰化物的氧化反应证实了以上推测 : Ac Ac Ac Ac C 3 Cr 3 Ac C 8. 故该化合物为大黄酚. 9. 结构鉴定举例 2 教材 p162 1,5- 二羟基 -2- 甲氧基 -9,10- 蒽醌的测定

211 五 醌类化合物的光谱特征结构鉴定举例 2 从具有清热利湿 消肿止痛作用的黄花 ( 又名金针菜 ) 中分得多种蒽醌, 其中一化合物 ( 黄花蒽醌 ) 的理化数据和波谱数据如下 : 黄花蒽醌 : 黄色结晶,mp 243~244 C C EIMS 给出分子离子峰为 m/z 300, 示分子式为 在 5%Na 水溶液中呈深红色 不溶于水, 溶于 5%Na 2 C 3 水溶液, 呈橙红色 与乙酸镁甲醇液反应呈橙红色

212 五 醌类化合物的光谱特征 IR 谱 : 3320, 1655, 1634, 840, 860cm NMR(in DMS-d 6, ppm): (1, s), (1, s) 8.15 (1, s) 7.75 (1, d, J=8z) 7.61 (1, m) 7.22 (1, d, J=8z) 4.55 (2, s) 3.76 (3, s) 对该化合物进行全乙酰化, 其产物的氢谱示 有三个乙酰基信号 :δ2.10, 2.36, 2.43 (each 3,s) 且原有的 δ4.55(2,s) 信号明显向低 场移至 δ5.18

213 五 醌类化合物的光谱特征 因此, 该化合物可能有以下几种结构, 从生源角度考虑, 以 D 式的可能性较大. Me C 2 Me C 2 A B Me C 2 Me C 2 C D

214 五 醌类化合物的光谱特征 用已知化合物做化学沟通 (NBS N- 溴代丁二酰亚胺 ) Me Ac Me Ac 2, Py Ac NBS C 3 C 3 Ac Me Ac AgAc Ac Me Ac C 2 Br C 2 Ac 合成产物与该化合物三乙酰化物的 TLC 行为及 IR 谱完全一致, 混合熔点也不下降, 所以 :

215 五 醌类化合物的光谱特征 故黄花蒽醌的结构为 2,8- 二羟基 - 1- 甲氧基 -3- 羟甲基 -9,10- 蒽醌 Me C 2

216 第五章

217 第五章黄酮类化合物 一 黄酮类化合物的概述二 黄酮类化合物的性质与颜色反应三 黄酮类化合物的提取与分离四 黄酮类化合物的波谱

218 一 概述 黄酮类化合物多具有颜色, 在植物体内大部分与糖结合成甙, 一部分以游离形式存在 一 基本结构和分类 以前, 黄酮类化合物 (flavonoids) 主要是指 基本母核 2- 苯基色原酮 (2-phenyl-chromone) 类化合物, 现在则是泛指两个苯环 (A- 与 B- 环 ) 通过中央三碳链相互联结而成的一系列化合物

219 一 概述 色还酮 苯对色还酮 1 4 2' 3' 2 1' 3 5' 6' 4' ' 3' 2 1' 3 5' 6' 4 C 6-C 3-C 6 4'

220 一 概述 根据中央三碳链的氧化程度 B- 环联接位置 ( 2- 或 3- 位 ) 以及三碳链是否构成环状等特点, 可将重要的天然黄酮类化合物分类如下所示 名称 黄酮类 (flavones) 三碳链部分结构 黄酮醇 (flavonol)

221 一 概述 二氢黄酮类 (flavanones) 二氢黄酮醇类 (flavanonols) 花色素类 (anthocyanidins)

222 一 概述 黄烷 -3,4- 二醇类 双苯吡酮类 ( 酮类 ) (flavan-3,4-diols) (xanthones) 黄烷 -3- 醇类 (flavan-3-ols)

223 一 概述 异黄酮类二氢异黄酮类 (isoflavones) (isoflavanones) 查耳酮类 (chalcones)

224 一 概述 C 二氢查耳酮类橙酮类 ( 噢类 ) (dihydrochalcones) (aurones) 高异黄酮类 (homoisoflavones)

225 一 概述 黄酮类化合物广泛分布于植物界中, 而且生理活性多种多样, 引起了国内外的广泛重视, 研究进展很快 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, 其中甙元 902 个, 甙 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

226 一 概述 QuercetinRutin芦 槲皮素 glc rha 丁

227 一 概述 少数黄酮类化合物结构较为复杂, 如水飞蓟素 (silybin) 为黄酮木脂体类化合物 C 3 C 2 水水水左

228 一 概述 而榕碱 (ficine) 及异榕碱 (isoficine) 则为生物碱型黄酮 R 1 异异 异异异 R 2 R1 NC 3 R2 NC 3

229 一 概述 天然黄酮甙类化合物, 由于糖的种类 数量 联接位置及联接方式不同, 可以组成各种各样的黄酮甙类 : 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 β1 2 glc) 龙胆二糖(glc β1 6 glc) 芸香糖 (rh α1 6 glc) 新橙皮糖(rh α1 2 glc) 刺槐二糖 (rh α1 6 gal) 等

230 一 概述 叁糖类 : 龙胆三糖 (glc β 1 6 glc β 1 2 glc β 1 2 glc) 等 β 1 2 fru) 槐三糖 (glc 酰化糖类 : 2-2 酰葡萄糖 咖啡酰基葡萄糖 (caffeoylglucose) 等 黄酮甙中糖的联接位置与甙元的结构类型有关 如黄酮醇类常形成 3-, 7-, 3 -, 4 - 单糖甙, 或 3,7-, 3,4 - 及 7,4 - 双糖链甙等

231 一 概述 天然黄酮类 C- 糖甙 (C-glycosides), 如葛根黄素 (Puerarin), 葛根黄素木糖甙 (Puerarin xyloside) 等, 为中药葛根中的扩冠有效成分 C 2 R 葛葛左左 R = 葛葛左左木糖葛 R = xylose

232 R14'R5一 概述 R3R 'R41'( 葛根素 Puerarin ): R1=R2=R4=R5=,R3=Glc 3 --puerarin : R1=R2=R5=,R3=Glc, R4= Daidzin( 大豆苷 ) : R1=R3=R4=R5=,R2=Glc Daidzein( 大豆苷元 ) :R1=R3=R4=R5=R2= 芒果苷 : R1=R2=R3=R4=,R5=Me

233 第五章黄酮类化合物一 黄酮类化合物的概述二 黄酮类化合物的性质与颜色反应三 黄酮类化合物的提取与分离 四 黄酮类化合物的波谱

234 二 黄酮类化合物的性质与颜色反应 1 性状 黄酮类化合物多为晶状固体, 少数 ( 如黄酮甙类 ) 为无定形粉末 2 旋光性甙元中, 二氢黄酮 二氢黄酮醇 黄烷及黄烷醇具有手性碳, 具旋光性, 其余黄酮类无旋 光性 甙类结构中含糖的部分结构, 故均有旋光性, 且多为左旋

235 二 黄酮类化合物的性质与颜色反应 二氢黄酮类 (flavanones) 二氢黄酮醇类 (flavanonols) 黄烷 -3,4- 二醇类 (flavan-3,4-diols)

236 二 黄酮类化合物的性质与颜色反应 芦芦 黄烷 -3- 醇类 (flavan-3-ols) D(+) 大大糖 ( β ) ( α ) 芸羟糖

237 二 黄酮类化合物的性质与颜色反应 3 颜色 黄酮的色原酮部分无色, 在 2- 位上引入苯环后, 即形成交叉共轭体系, 使共轭链延长, 因而呈现出颜色 黄酮 黄酮醇及其甙类多显灰黄 ~ 黄色, 查耳酮为黄 ~ 橙黄色, 异黄酮类显微黄色, 二氢黄酮 二氢黄酮醇不显色 在上述黄酮 黄酮醇分子中, 尤其在 7- 倍及 4 - 位引入 及 C3 等供电基后, 化合物的颜色加深, 但在其它位置引入 C3 等供电基影响较小 花色甙及其甙元的颜色随 p 不同而改变, 一般显红色 ( p< 7 ) 紫色 ( p8.5 ) 蓝色 ( p>8.5 ) 等颜色

238 +二 黄酮类化合物的性质与颜色反应 +

239 二 黄酮类化合物的性质与颜色反应 4 溶解度一般来说, 游离甙元难溶或不溶于水, 易溶于甲醇 乙醇 醋酸乙酯 乙醚等有机溶剂及稀碱液中 花色甙元 ( 花青素 ) 类以离子形式存在, 水溶度较大 黄酮类甙元分子中羟基数越多, 水中的溶解度越大 黄酮甙类, 水溶性比相应甙元为大 ; 糖链越长, 则水溶度越大, 一般易溶于水 甲醇 乙醇等强极性溶剂中, 但难溶或不溶于苯 氯仿等有机溶剂中

240 二 黄酮类化合物的性质与颜色反应 5 酸碱性 酸性 黄酮类化合物因分子中多含有游离酚羟基, 故显酸性, 可溶于碱性溶液中 酸性强弱顺序依次为 :7,4 - 二 > 7- 或 4 -> 一般酚 >5- 此性质可用于提取 分离及鉴定工作 碱性 黄酮类化合物分子中 γ- 吡喃酮环上的 1- 位氧原子, 因有未共用的电子对, 故表现微弱的碱性, 可与强无机酸, 如浓硫酸 盐酸等生成 ( 金羊 ) 盐, 但生成的 ( 金羊 ) 盐不稳定, 加水可分解

241 二 黄酮类化合物的性质与颜色反应 6 显色反应 1) 盐酸 - 镁粉 ( 或锌粉 ) 反应 : 多数黄酮 黄酮醇 二氢黄酮及二氢黄酮醇类化合物显橙红 ~ 紫红色, 少数显紫 ~ 蓝色 查耳酮 橙酮 儿茶素类不显色 异黄酮类一般不显色 2) 四氢硼钠 ( 钾 ) 反应 : NaB 4 是对二氢黄酮类化合物专属性较高的一种还原剂 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 3) 铝盐 : 生成的络合物多为黄色 (λ max =415nm), 并有荧光, 可用于定性及定量分析 常用试剂为 1% 三氯化铝或硝酸铝溶液

242 二 黄酮类化合物的性质与颜色反应 4) 铅盐 : 常用 1% 醋酸铅及碱式醋酸铅水溶液, 碱式醋酸铅反应能力更强, 可生成黄 ~ 红色沉淀 5) 锆盐 : 多用 2% 二氯氧化锆 (ZrCl2) 甲醇溶液 黄酮类化合物分子中有游离的 3- 或 5- 存在时, 均可反应生成黄色的锆络合物 3-,4- 酮基络合物的稳定性 >5-,4- 酮基络合物 ( 仅二氢黄酮醇除外 ) 当反应液中接着加入枸橼酸后,5- 羟基黄酮的黄色溶液显著褪色, 而 3- 羟基黄酮溶液仍呈鲜黄色 ( 锆 枸橼酸反应 )

243 二 黄酮类化合物的性质与颜色反应 6) 镁盐 : 二氢黄酮 二氢黄酮醇类与醋酸镁的甲醇溶液, 加热可显天蓝色荧光, 若具有 C5-, 色泽更为明显 而黄酮 黄酮醇及异黄酮类等则显黄 ~ 橙黄 ~ 褐色 7) 氯化锶 (SrCl 2 ): 在氨性甲醇溶液中, 可与分子中具有邻二酚羟基结构的黄酮类化合物生成绿色 ~ 棕色乃至黑色沉淀 8) 三氯化铁反应 : 多数黄酮类化合物因分子中含有游离酚羟基, 与三氯化铁水溶液或醇溶液可产生正反应, 呈现颜色 ; 当含有氢键缔合的酚羟基时, 颜色更明显

244 二 黄酮类化合物的性质与颜色反应 9) 硼酸显色反应 : 在无机酸或有机酸存在条件下,5- 羟基黄酮及 2- 羟基查耳酮可与硼酸反应, 呈亮黄色 10) 碱性试剂显色反应 : 在日光及紫外光下, 通过纸斑反应, 观察样品用氨 蒸气和其他碱性试剂处理后的色变深的情况 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 很快氧化, 最后生成绿棕色沉淀

245 第五章黄酮类化合物一 黄酮类化合物的概述二 黄酮类化合物的性质与颜色反应三 黄酮类化合物的提取与分离 四 黄酮类化合物的波谱

246 三 黄酮类化合物的提取与分离 ( 一 ) 提取黄酮甙类以及极性稍大的甙元 ( 如羟基黄酮等 ), 一般可用丙酮 醋酸乙酯 乙醇提 取 一些多糖甙类可用沸水提取 在提取花青素类 化合物时, 可加入少量酸 (0.1% 盐酸, 应当慎用, 避免发生水解 ) 大多数黄酮甙元宜用用氯仿 乙醚 醋酸乙酯等中极性溶剂提取, 而对多甲氧基黄酮类游离甙 元, 甚至可用苯等低极性溶剂进行提取

247 三 黄酮类化合物的提取与分离 对得到的粗提物可进行下列精制处理, 常用方法有 : ( 一 ) 溶剂萃取法利用黄酮类化合物与混入的杂质极性不同, 选用不同溶剂进行地萃取可达到精制纯化目的 例如植物叶子的醇浸液, 可用石油醚处理, 以便除去叶绿素 胡萝卜素等脂溶性色素 而某些药料水溶液则可加入多倍量浓醇, 以沉淀除去蛋白质 多糖类等水溶性杂质

248 三 黄酮类化合物的提取与分离 有时溶剂萃取过程也可以用逆流分配法连续进行 常用的溶剂系统有 : 水 - 醋酸乙酯, 正丁醇 - 石油醚等 溶剂萃取过程在除去杂质的同时, 往往还可以收到分离甙和甙元或极性甙元与非极性甙元的效果 ( 二 ) 碱提取酸沉淀法黄酮甙类虽有一定极性, 可溶于水, 但却难溶于酸性水, 易溶于碱性水, 故可用碱性水提取, 再于碱水提取液中加入酸, 黄酮甙类即可沉淀析出 此法简便易行, 如芦丁 橙皮甙 黄芩甙的提取都应用了这个方法

249 三 黄酮类化合物的提取与分离 兹以从槐米中提取芦丁为例说明该法的操作过程 槐米 ( 槐树 Sophora japonica L. 花蕾 ) 加约 6 倍量水, 煮沸, 在搅拌下缓缓加入石灰乳至 p8~9, 在此 p 条件下微沸 20~30 分钟, 趁热油滤, 残渣同上再加 4 倍水煎 1 次, 乘热抽滤 合并滤液在 60~70 下, 用浓盐酸调至 p 为 5, 搅匀, 静置 24 小时, 抽滤 沉淀物水 洗至中性,60 干燥得芦丁粗品, 于水中重结晶, 70~80 干燥得芦丁纯品

250 三 黄酮类化合物的提取与分离 在用碱酸法进行提取纯化时, 应当注意所用碱液浓度不宜过高, 以免在强碱性下, 尤其加热进破坏黄酮母核 在加酸酸化时, 酸性也不宜过强, 以免生成 ( 金羊 ) 盐, 致使析出的黄酮类化合物又重新溶解, 降低产品收率 当药料中含有大量果胶 粘液等不溶性杂质时, 如 花 果类药材, 宜用石灰乳或石灰水代替其它碱性 水溶液进行提取, 以使上述含羟基的杂质生成钙盐沉淀, 不致溶出 这也有利于黄酮类化合物的纯化处理

251 三 黄酮类化合物的提取与分离 ( 三 ) 碳粉吸附法 主要适于甙类的精制工作 通常, 在植物的甲醇粗提取物中, 分次加入活性炭, 搅拌, 静置, 直至定性检查上清液无黄酮反应时为止 过滤, 收集吸甙炭末, 依次用沸甲醇 沸水 7% 酚 / 水 15% 酚 / 醇溶液进行洗脱, 各部分洗脱液进行定性检查 ( 或用 PPC 鉴定 ) 通过对 Baptisia lecontei 中黄酮类化合物的研究证明, 大部分黄酮甙类可用 7% 酚 / 水洗下 洗脱液经减压蒸发浓缩至小体积, 再用乙醚振摇除去残留的酚, 余下水层减压浓缩即得较纯的黄酮甙类成分

252 三 黄酮类化合物的提取与分离 二 分离 现将较常用的方法介绍如下 : ( 一 ) 柱层析法 分离黄酮类化合物常用的吸附剂或载体有硅胶 聚酰胺及纤维素粉等 此外, 也有用氧化铝 氧化镁及硅藻土等 1. 硅胶柱层析 : 此法应用范围最广, 主要适于分离异黄酮 二氢黄酮 二氢黄酮醇及高度甲基化 ( 或乙酰化 ) 的黄酮及黄酮醇类 少数情况下, 在加水去活化后也可用于分离极性较大的化合物, 如多羟基黄酮醇及其甙类等

253 三 黄酮类化合物的提取与分离 2. 聚酰胺柱层析 : 对分离黄酮类化合物来说, 聚酰胺是较为理想的吸附剂 其吸附强度主要取决于黄酮类化合物分子中羟基的数目与位置及溶剂与黄酮类化合物或与聚酰胺之间形成氢键缔合能力的大小 聚酰胺柱层析可用于分离各种类型的黄酮类化合物, 包括甙及甙元 查耳酮与二氢黄酮等黄酮类化合物从聚酰胺柱上洗脱时大体有下列规律 : (1) 甙元相同, 洗脱先后顺序一般是 : 参糖甙 > 双糖甙 > 单糖甙 > 甙元 (2) 母核上增加羟基, 洗脱速度即相应减缓

254 三 黄酮类化合物的提取与分离 (3) 不同类型黄酮化合物, 先后流出顺序一般是 : 异黄酮 > 二氢黄酮醇 > 黄酮 > 黄酮醇 (4) 分子中芳香核 共轭双键多者则吸附力强, 故查耳酮往往比相应的二氢黄酮难于洗脱 上述规律也适用于黄酮类化合物在聚酰胺薄层上的行为 3. 葡聚糖疑胶 (Sephadex gel) 柱层析 : 对于黄酮类化合物的分离, 主要用两种型号的凝胶 :Sephadex-G 型及 Sephadex-L-20 型

255 三 黄酮类化合物的提取与分离 葡聚糖凝胶分离黄酮类化合物的机理是 : 分离游离黄酮时, 主要靠吸附作用 凝胶对黄酮类化合物的吸附程度取决于游离酚羟基的数目 但分离黄酮甙时, 则分子筛的属性起主导作用 在洗脱时, 黄酮甙类大体上是按分子量由大到小的顺序流出柱体, 葡聚糖凝胶柱层析中常用的洗脱剂有 : (1) 碱性水溶液 ( 如 0.1mol/L N 4 ), 含盐水溶液 (0.5mol/L NaCl 等 ) (2) 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 (3) 其它溶剂 : 如含水丙酮 甲醇 - 氯仿等

256 三 黄酮类化合物的提取与分离 ( 二 ) 梯度 p 萃取法 梯度 p 萃取法适合于酸性强弱不同的黄酮甙元的分离 根据黄酮类甙元酚羟基数目及位置不同其酸性强弱也不同的性质, 可以将混合物溶于有机溶剂 ( 如乙醚 ) 后, 依次用 5%NaC 3 5%Na 2 C 3 0.2%Na 及 4%Na 水溶液萃取, 来达到分离的目的 酸性 : 7,4 - 二 > 7- 或 4 - > ( 溶于 ): 5%NaC 3 液 5%Na 2 C 3 液 一般 > 5-0.2%Na 液 4%Na 液 )

257 三 黄酮类化合物的提取与分离 ( 三 ) 根据分子中某些特定官能团进行分离在黄酮类成分的混合物中, 具有邻二酚羟基成分与无此结构的成分, 可用铅盐法分离 有邻二酚羟基的成分可被醋酸铅沉淀, 不具有邻二酚羟基的成分可被碱式醋酸铅沉淀, 达到分离的目的 与黄酮类成分混存的其它杂质, 如分子中有羧基 ( 如树胶 粘液 果胶 有机酸 蛋白质 氨基酸等 ) 或邻二酚羟基 ( 如鞣质等 ) 时, 也可为醋酸铅沉淀达到去杂目的

258 三 黄酮类化合物的提取与分离 具黄酮类化合物与铅盐生成的沉淀, 滤集后按常法悬在浮在乙醇中, 通入 2S 进行复分解, 滤除硫化铅沉淀, 滤液中可得到黄酮类化合物 但初生态的 PbS 沉淀具有较高的吸附性, 因此现多不主张用 2S 脱铅, 而用硫酸盐或磷酸盐, 或用阳离子交换树脂脱铅 有邻二酚羟基的黄酮可与硼酸络合, 生成物易溶于水, 借此也可与不具上述结构的黄酮类化合物相互分离 在实际工作中, 常将上述柱层析法与各种经典方法相互配合应用, 以达到较好的分离效果

259 第五章黄酮类化合物 一 黄酮类化合物的概述二 黄酮类化合物的性质与颜色反应三 黄酮类化合物的提取与分离 四 黄酮类化合物的波谱

260 四 黄酮类化合物的波谱 1 黄酮类化合物在甲醇中的 UV 谱特征 溶剂 :Me ++ 带 Ⅱ: nm 带 I: nm

261 1 黄酮类化合物在甲醇中的 UV 谱特征 4 四 黄酮类化合物的波谱 '1 Me+NaMe: 带 I 红移 40-60nm 2 NaAc( 熔融 ): 带 I 红移 40-65nm 强度下降

262 1 黄酮类化合物在甲醇中的 UV 谱特征 四 黄酮类化合物的波谱 带 Ⅱ 红移 5-20nm71 NaAc( 未熔融 ):

263 四 黄酮类化合物的波谱 AlA2Cl/2lAlCl 3 /Cl 谱图 =AlCl 3 : 无邻二酚羟基 AlCl 3 /Cl 谱图 AlCl 3 : B 环有邻二酚羟基 : 带 I 紫移 30-40nm AlCl3 l +紫移 30-40nm A

264 四 黄酮类化合物的波谱 AlCl 3 /Cl 谱图 =AlCl 3 : 无邻二酚羟基 AlCl 3 /Cl 谱图 AlCl 3 : A 环和 B 环有邻二酚羟基 : 带 I 紫移 50-65nm + AlCl 3 Al Cl/ 2 紫紫 50-65nm+ Al

265 四 黄酮类化合物的波谱 AlCl 3 /Cl 谱图 =Me: 无 3- 或 5- AlCl 3 /Cl 谱图 Me: 可能有 3- 或 5-1 带 I 红移 35-55nm, 可能只有 5-2 带 I 红移 60nm, 可能只有 3-

266 四 黄酮类化合物的波谱 黄酮类化合物的波谱 2 黄酮类化合物 1 -NMR 谱 (DMS-d 6 ) 特征 573 δ7-: 11 ppm δ5-: 12 ppm δ3-: 10 ppm

267 四 黄酮类化合物的波谱 黄酮类化合物的波谱 2 黄酮类化合物 1 -NMR 谱 A 环上的芳氢 : 756-: δ (d, J=2.5) 3 8-: δ (d, J=2.5)

268 四 黄酮类化合物的波谱 682 黄酮醇 黄酮类化合物 1-NMR 谱 5A 环上的芳氢 : 35-: δ (d, J=9.0 ) 6-:δ (dd, J=9.0, 2.5 ) 8-:δ (d, J=2.5 )

269 四 黄酮类化合物的波谱 2 黄酮类化合物 1 -NMR 谱 8二氢黄酮醇 65 3 A 环上的芳氢 : 5-: δ (d, J=9.0 ) 6-:δ (dd, J=9.0, 2.5 ) 8-:δ (d, J=2.5 )

270 3'5'62 黄酮类化合物 1 -NMR 谱 2R B 环上的芳氢 (-3,5 较为高场 ): -3, 5 :δ (d, J 8.5 ) -2, 6 :δ ( d, J 8.5 ) ''四 黄酮类化合物的波谱

271 '5'62 黄酮类化合物 1 -NMR 谱 R2'四 黄酮类化合物的波谱 R B 环上的芳氢 : -5 :δ (d, J 8.5 ) -2 :δ ( d, J 2.5 ) -6 :δ ( dd, J 8.5, 2.5 )

272 四 黄酮类化合物的波谱 2 黄酮类化合物 1 -NMR 谱 C 环上的氢 : -3( 黄酮 ): δ6.3( 1, s ) -2( 异黄酮 ): δ ( 1, s ); δ ( 1, s, DMS-d6 )

273 四 黄酮类化合物的波谱 2 黄酮类化合物 1 -NMR 谱 C 环上的氢 ( 二氢黄酮 ): 3-2: δ5.22( 1,dd, J=11.5, 5.0 ) 2-3: δ2.80( 1, dd, J=17.0,11.5 ) ( 1, dd, J=17.0,5.0 )

274 S2 黄酮类化合物 1 -NMR 谱 C 环上的氢 ( 二氢黄酮醇 ): 2 R,3R四 黄酮类化合物的波谱 3R R22 3,3S 2 化合物 -2-3 二氢黄酮醇 δ d( 11.0) d(11.0) 二氢黄酮醇 3-- 糖苷 δ d ( 11.0) d(11.0)

275 四 黄酮类化合物的波谱 2 黄酮类化合物 1 -NMR 谱 C 环上的氢 ( 查耳酮 ): β α - α:δ ( 1,d, J=Ca.17.0 ) - β:δ ( 1,d, J=Ca.17.0 )

276 四 黄酮类化合物的波谱 2 黄酮类化合物 1 -NMR 谱 C 环上的氢 ( 橙酮 ): C 苄氢 :δ ( 1,s ) δ ( 1,s, DMS-d6 )

277 糖上的氢二氢黄酮醇 3-- 鼠李糖苷 四 黄酮类化合物的波谱 2 黄酮类化合物 1 -NMR 谱 化合物 糖上的 -1 黄酮醇 3-- 葡萄糖苷 黄酮醇 7-- 葡萄糖苷 黄酮醇 4'-- 葡萄糖苷 黄酮醇 5-- 葡萄糖苷 黄酮醇 6 及 8-C- 糖苷 黄酮醇 3-- 鼠李糖苷 二氢黄酮醇 3-- 葡萄糖苷

278 四 黄酮类化合物的波谱 2 黄酮类化合物 1 -NMR 谱 苯环上其他取代基的氢 : 取代基 δ 甲基 ( 3,s ) 乙酰氧基 ( 3, s ) 甲氧基 ( 3, s )

279 3 黄酮类化合物 13 C-NMR 谱 取代基 Zi Zo Zm Zp C 四 黄酮类化合物的波谱

280 四 黄酮类化合物的波谱 3'2'4'苷化位置 δc-1( 糖 ) 3 黄酮类化合物 13 C-NMR 谱 1) 糖上苷化位移和 C-1 信号 苷化位移 ( 酚性苷中 ) (C-1) 7 7 或 2,3, 葡萄糖苷 鼠李糖苷 99.0

281 四 黄酮类化合物的波谱 3'4苷元的苷化位移 '2) 2'73 黄酮类化合物 13 C-NMR 谱 苷元糖苷化后, 直接与糖相连的 C-1 向高场位移, 而邻 对位的 C 则向低场位移

282 四 黄酮类化合物的波谱 CCB++C途径 I: B+2M4 黄酮类化合物 MS 谱 途径 II: M C A11 + =C =C-

283 四 黄酮类化合物的波谱 A B A C 2 C B A 5 黄酮类化合物碱熔降解 + C 3 C A +B C 3 C B

284 第五章黄酮类化合物 提取分离示例 : 某植物药材含有以下化合物, 用分离流程示 意图图示过程提取, 分离 请判断各化合物在分 离流程示意图中的位置 ( 也就是将每个化合物的 英文代号与分离流程示意图上的阿拉伯数字阿拉伯数字代 号配对 )

285 C 3 NC 3 Glc C 3 C 3 A B C C 3 C 3 NC 3 C 3 C 3 + N C 3 C 3 D C 3 E C 3 C 3 C 3 F 叶叶左 G 纤纤左