第一節黃酮類化合物的
結構分類
基本要求
【考點】黃酮類化合物的基本母核和結構分類
1.基本母核
黃酮類化合物經典的概念主要是指基本母核為2-苯基色原酮的一係列化合物。現泛指兩個苯環(A與B環)通過三個碳原子相互聯結而形成的一係列化合物,即分子結構中具有C6-C3-C6的基本骨架。
2.結構分類
根據中央三碳鏈的氧化程度、B環連接位置(2位或3位)以及三碳鏈是否構成環狀等特點,可將主要天然黃酮類化合物分類。
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鍵方式連接而成的雙黃酮類化合物。
少數黃酮類化合物結構複雜,如水飛薊素為木脂素型黃酮,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有C-苷存在,如葛根素、葛根素木糖苷,為中藥葛根擴張冠狀動脈的有效成分。
第二節黃酮類化合物的
理化性質
基本理化性質
【考點1】黃酮類化合物的性狀
1.狀態黃酮類化合物多為結晶性固體,少數(如黃酮苷類)為無定形粉末。
2.顏色黃酮類化合物的顏色與分子中是否存在交叉共軛體係及助色團(OH、OCH3等)的種類、數目以及取代位置有關。
(1)黃酮、黃酮醇及其苷類多顯灰黃-黃色,查耳酮為黃-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係或共軛鏈短,故不顯色(二氫黃酮及二氫黃酮醇)或顯微黃色(異黃酮)。
(2)黃酮、黃酮醇分子中(尤其在7位及4′位)引入-OH及-OCH3等助色團後,則因促進電子移位、重排,而使化合物的顏色加深。
(3)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(pH>8.5)等顏色。
3.旋光性黃酮苷元中二氫黃酮、二氫黃酮醇、二氫異黃酮、黃烷及黃烷醇有旋光性。黃酮苷均有旋光性,且多為左旋。
【考點2】黃酮類化合物的溶解性及與化學結構的關係
1.黃酮苷元一般遊離苷元難溶或不溶於水,易溶於甲醇、乙醇、醋酸乙酯、乙醚等有機溶劑及稀堿水溶液中。其中:
(1)黃酮、黃酮醇、查耳酮等平麵性強的分子,因分子與分子間排列緊密,分子間引力較大,故難溶於水。
(2)二氫黃酮和二氫黃酮醇等,因係非平麵性分子,分子與分子間排列不緊密,分子間引力降低,有利於水分子進入,溶解度稍大。
(3)花色素因以離子形式存在,具有鹽的通性,親水性較強,水中溶解度較大。
(4)黃酮苷元分子中引入羥基,在水中的溶解度增大。
2.黃酮苷黃酮苷一般易溶於水、甲醇、乙醇等強極性溶劑中;難溶或不溶於苯、氯仿等有機溶劑中。
(1)糖鏈越長,則水中溶解度越大。
(2)糖的結合位置不同,對苷的水溶性也有一定的影響,一般而言,3-O-葡萄糖苷的水溶性大於7-O-葡萄糖苷。
【考點3】黃酮類化合物的酸堿性,黃酮類化合物的酸堿性與化學結構的關係及其在提取分離中的應用
1.酸性
(1)黃酮類化合物因分子中多具有酚羥基,故顯酸性,可溶於堿性水溶液、吡啶、甲酰胺及二甲基甲酰胺中。
(2)與結構的關係:由於酚羥基數目及位置不同,酸性強弱也不同,以黃酮為例,其酚羥基酸性強弱順序依次為7,4′-二羥基>7或4′-羥基>一般酚羥基>5-羥基。
(3)應用:使用梯度pH萃取法可提取分離酸性強弱不同的黃酮苷元。
2.堿性
(1)與結構的關係:γ-吡喃環上的1位氧原子,因有未共用電子對,能表現微弱的堿性,可與強無機酸,如濃硫酸、鹽酸等生成鹽,但生成的鹽極不穩定,遇水即分解。
(2)應用:黃酮類化合物溶於濃硫酸而產生的鹽,常常表現出特殊的顏色,可用於鑒別。
【考點4】黃酮類化合物的顯色反應及其應用
黃酮類化合物的顏色反應多與分子中的酚羥基及γ-吡喃酮環有關。
1.還原反應
(1)鹽酸-鎂粉(或鋅粉)反應:鑒定黃酮類化合物最常用的顏色反應。
多數黃酮、黃酮醇、二氫黃酮、二氫黃酮醇類化合物顯橙紅色至紫紅色,少數顯紫至藍色。查耳酮、橙酮、黃烷醇類不顯色。異黃酮類除少數外,也不顯色。
(2)四氫硼鈉(鉀)反應:二氫黃酮類化合物專屬性反應,顯紅至紫色。
2.金屬離子絡合反應
(1)鋁離子:可用於定性或定量分析。常用試劑為1%三氯化鋁或硝酸鋁溶液。生成的絡合物多為黃色,並有熒光。
(2)鉛離子:常用1%醋酸鉛及堿式醋酸鉛水溶液,可生成黃至紅色沉澱。醋酸鉛隻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-酮基結構的化合物反應生成沉澱。堿式醋酸鉛與一般酚類化合物均可生成沉澱。
(3)鋯離子:多用2%二氯氧鋯甲醇溶液。黃酮類化合物分子中有遊離的3-或5-羥基存在時,均可與該試劑反應,呈現黃色絡合物。
該反應通常同時使用二氯氧鋯和枸櫞酸,可用於判斷黃酮3-OH、5-OH的存在,若有3-OH和(或)5-OH,加二氯氧鋯顯黃色。若隻有5-OH,加枸櫞酸後黃色減退,若有 3-OH,則加枸櫞酸後黃色不變。
(4)鎂離子:常用醋酸鎂甲醇溶液,二氫黃酮、二氫黃酮醇類可顯天藍色熒光。
(5)鍶離子:在氨性甲醇溶液中,氯化鍶可與分子中具有鄰二酚羥基結構的黃酮類化合物生成沉澱。
(6)鐵離子:具有酚羥基的黃酮類化合物呈陽性反應。
3.硼酸顯色反應5-羥基黃酮和2′-羥基查耳酮,在無機酸或有機酸存在條件下,可與硼酸反應,呈現亮黃色。