《苯丙素类》课件

Phenylpropanoids哥 特 复 兴 一 、 生 物 合 成二 、 结 构 类 型 三 、 理 化 性 质 四 、 提 取 分 离 五 、 结 构 鉴 定 六 、 生 物 活 性 一 一 次 代 谢 及 二 次 代 谢C6H12O6 6 CO2 6 H2O+6 O2 + 能 量树 叶（ 叶 绿 素 ）CO2 C6H12O6 氧 化 CO2能 量通 过 葡 萄 糖 的 能 量 传 递 过 程太 阳 糖 类 研 究 意 义 : 天 然 产 物 分 类 ; 植 物 化 学 分 类 ; 寻 找 新 的 天 然药 物 资 源 醋 酸 -丙 二 酸 途 径甲 戊 二 羟酸 途 径 莽 草 酸 /桂 皮 酸 途 径氨 基 酸途 径甲 戊 二 羟酸 主 要 的 生 物 合 成 途 径由 上 述 单 位 复 合 构 成 。C2单 位 (醋 酸 单 位 )： 如 脂 肪 酸 、 酚 类 、 苯 醌 等 聚 酮 类 化 合 物 。C5单 位 (异 戊 烯 单 位 )： 如 萜 类 、 甾 类 等 。C6-C3单 位 ： 如 香 豆 素 、 木 脂 体 等 苯 丙 素 类 化 合 物 。氨 基 酸 单 位 ： 如 生 物 碱 类 化 合 物 。复 合 单 位 ：根 据 二 次 代 谢 产 物 的 碳 骨 架 可 以 大 致 分 为 ：C6-C3-C6: 如 黄 酮 类 化 合 物 。 桂 皮 酸 途 径苯 丙 氨 酸 脱 氨 酶 (PAL)酪 氨 酸 脱 氨 酶 (TAL)PAL TAL 莽 草 酸 途 径 -芳 香 酸 的 前 体 l 苯 丙 素 类 是 天 然 存 在 的 一 类 含 有 一 个 或 几个 C6-C3单 元 的 酚 性 物 质 。 苯 核 上 常 有 羟 基或 烷 氧 基 取 代 。l 其 中 最 广 泛 分 布 的 羟 基 桂 皮 酸 类 是 组 成 苯丙 素 类 化 合 物 的 基 本 单 位 。 OOH OH OH2 苯 丙 烯 propenyl benzene 苯 丙 醇 phenylpropanol苯 丙 酸 及 其 酯 phenylpropionic acid and ester香 豆 素 coumarins木 脂 素 lignans 黄 酮 flavonoids Coumarins 苯 骈 a-吡 喃 酮这 个 结 构 是 色 原 酮 的 异 构 体 ： O HO OO1 2 367 8 45 苯 骈 g-吡 喃 酮(Chromone) 香 豆 素 类 在 动 植 物 及 微 生 物 中 均 有 分 布 ， 如 致癌 成 分 黄 曲 霉 素 类 及 发 光 真 菌 中 的 亮 菌 素 类 均 属 于香 豆 素 类 。 这 类 成 分 分 布 得 最 广 的 还 是 高 等 植 物 中 ，其 中 芸 香 科 和 伞 形 科 中 分 布 最 多 。 它 们 在 植 物 体 内以 游 离 状 态 或 与 糖 结 合 成 苷 的 形 式 存 在 ， 香 豆 素 苷酶 解 可 环 合 成 游 离 的 内 酯 状 态 。 二 . 结 构 类 型 ： 根 据 香 豆 素 的 基 本 母 核 上 的 取 代 基 不 同 ， 将 其 分 四 类 ：1. 简 单 香 豆 素 : 苯 环 上 有 取 代 基 的 香 豆 素 类 化 合 物 OOOH 1 2 34567 8伞 形 花 内 酯 umbelliferone （ 1） 线 型 (6, 7-呋 喃 骈 香 豆 素 型 )， 补 骨 脂 内 酯 型 OOO 补 骨 脂 内 酯 （ 2） 角 形 （ 7, 8呋 喃 骈 香 豆 素 型 ） ， 白 芷 内 酯 型 OOO白 芷 内 酯 (异 补 骨 内 酯 ) 2.呋 喃 香 豆 素 67 7 8 花 椒 内 酯 （ Xanthyletin） （ 2） 角 型 （ 7, 8-吡 喃 骈 香 豆 素 ） ： 黄 曲 霉 素 OOO CH3 CH3 邪 蒿 内 酯 （ Seselin）OOCH3CH3 OCH3 OOOCH3 OH黄 檀 内 酯 （ Dalbergin) OO OCH 3 OOH蟛 蜞 菊 内 酯 （ Wedelolactone） 5. 异 香 豆 素 : 香 豆 素 的 异 构 体 ， 在 植 物 体 内往 往 是 二 氢 香 豆 素 的 衍 生 物 。 O O异 香 豆 素 O O CH3茵 陈 内 酯 O OOH OH OCH3仙 鹤 草 内 酯 O O OH 3CO OH OH CH 2OH OH OH岩 白 菜 素 6. 双 香 豆 素 ： 是 香 豆 素 的 二 聚 体 和 三 聚 体 O O OH O OH O 紫 苜 蓿 酚 O O O O O OH O OOH Wikstrosin (瑞 香 科 ) l 1. 内 酯 性 质 和 碱 水 解 反 应 ： 香 豆 素 的 a-吡 喃 酮 环 具 有 a, b-不 饱 和 内 酯 性 质 ， 在 稀 碱 液 中 会 逐 渐 水 解 生 成 顺 邻 羟桂 皮 酸 的 盐 ， 而 顺 邻 羟 桂 皮 酸 不 易 游 离 存 在 ， 其 盐 的 水溶 液 经 酸 化 即 闭 环 恢 复 成 内 酯 。 这 个 闭 合 过 程 极 易 发 生 ，即 使 在 很 弱 的 酸 溶 液 中 ， 如 通 入 CO2也 能 促 使 其 内 酯 化而 闭 环 。 O- O O-OO O OH OH OH-H+OH-长 时 间 加 热 H+ Coumaric acid O- O O- 香 豆 素 如 果 和 碱 液 长 时 间 加 热 ， 水 解 产物 顺 邻 羟 桂 皮 酸 衍 生 物 则 发 生 异 构 化 ， 转 变成 反 邻 羟 桂 皮 酸 的 盐 ， 再 经 酸 化 也 不 再 发 生内 酯 化 闭 环 反 应 。 B. C8位 有 羰 基 、 双 键 或 环 氧 结 构 时 ， 其 水 解 可 获得 顺 邻 羟 桂 皮 酸 的 衍 生 物 ， 而 不 再 闭 环 成 内 酯 。 O OCH 3 CH3 CH3 CH3 O O O OCH 3 H3CO O CH3 CH3 COOHH OH- H+异 当 归 内 酯 3-异 戊 烯 酰 4， 6-二 甲 氧基 顺 邻 羟 桂 皮 酸 2. 酚 羟 基 反 应 ： 具 酚 羟 基 取 代 的 香 豆 素 类 在 水 溶 液 中 可 与三 氯 化 铁 试 剂 络 合 而 产 生 不 同 的 颜 色 。 判 断 游 离 酚 羟 基 的 有 无 。 四 .物 理 性 质 ： 1.性 状 ： 游 离 的 香 豆 素 多 有 完 好 的 结 晶 形 状 ， 有 一 定 的 熔点 ， 大 多 有 香 味 。 分 子 量 小 的 有 挥 发 性 ， 能 随 水 蒸汽 蒸 出 ， 具 升 华 性 。 香 豆 素 苷 无 挥 发 性 ， 也 不 能 升 华 。 2. 溶 解 性 ： 游 离 香 豆 素 -不 溶 于 冷 水 ， 溶 于 沸 水 ， 易 溶 于 甲醇 、 乙 醇 、 氯 仿 、 乙 醚 等 有 机 溶 剂 。 香 豆 素 苷 -溶 于 水 、 甲 醇 、 乙 醇 ， 难 溶 于 氯 仿 、乙 醚 。 根 据 香 豆 素 的 溶 解 性 ， 在 提 取 分 离 时 可 采 用 系 统溶 剂 法 。 兰 色 荧 光 -OH绿 色荧 光 减 弱 或 消 失 8-OH导 入3. 荧 光 性 质 ： 荧 光 物 质 即 吸 收 UV光 ， 物 质 发 亮 。物 质 受 到 光 照 射 时 ， 除 吸 收 某 种 波 长 的 光 之 外 还会 发 射 出 比 原 来 吸 收 波 长 更 长 的 光 ； 当 激 发 光 停止 照 射 后 ， 这 种 光 线 也 随 之 消 失 ， 这 种 光 称 为 荧光 。 香 豆 素 母 体 本 身 即 无 取 代 的 香 豆 素 并 无 荧 光 ，而 -OH香 豆 素 在 紫 外 光 下 大 多 显 出 兰 色 荧 光 ， 在碱 液 中 荧 光 增 强 。 香 豆 素 荧 光 的 有 无 ， 与 分 子 中取 代 基 的 种 类 和 位 置 有 一 定 关 系 。 五 . 提 取 分 离 ： 由 前 面 香 豆 素 的 理 化 性 质 可 知 游 离 香 豆 素 大多 是 低 极 性 和 亲 脂 性 的 ， 与 糖 结 合 的 香 豆 素 苷 则极 性 较 高 ， 故 我 们 常 采 用 系 统 溶 剂 法 将 其 分 为 几个 部 分 。 香 豆 素 内 酯 遇 碱 皂 化 开 环 、 加 酸 闭 环 的 性 质及 其 小 分 子 香 豆 素 的 挥 发 性 和 升 华 性 的 性 质 也 常用 于 其 分 离 纯 化 中 。 只 是 由 于 其 性 质 的 不 稳 定 性 ，在 酸 、 碱 、 热 的 作 用 中 要 注 意 条 件 的 控 制 ， 以 免引 起 结 构 的 破 坏 ， 得 到 次 生 产 物 。 含 水 醇 提 取 石 油 醚 回 流 提 取石 油 醚 液回 收 至 小 体 积浓 缩 液放 置 、 析 晶粗 晶 冷 石 油 醚 洗结 晶 （ 可 能 是 混 和 物 ） 进 一 步 精 制单 体 （ 亲 脂 性 香 豆 素 ） 残 渣乙 醚 液 乙 醚 回 流 提 取回 收 分 离单 体 （ 亲 脂 性 较 弱 香 豆 素 ） 残 渣 乙 醇 提 取乙 醇 液回 收 分 离香 豆 素 苷 类 乙 醇 浸 膏 橘 子 油 某 些 小 分 子 的 香 豆 素 类 具 挥 发 性 可 用 蒸 馏法 与 不 挥 发 性 成 分 分 离 ， 常 用 于 纯 化 过 程 。例 如 ： 橘 子 油 橙 皮 油 素 的 分 离 真 空 升 华 或 蒸 馏 法 ：馏 出 物 残 油加 热 溶 于 乙 醇乙 醇 液放 置粗 品 以 乙 醇 、 乙 醚 或石 油 醚 重 结 晶 结 晶 （ 橙 皮 油 素 ） O OOCH3 CH3 CH3O 香 豆 素 的 混 合 物 部 分 最 后 通 过 层 析 的 方 法 才 能 得 到 单 体香 豆 素 一 般 用 硅 胶 吸 附 层 析 、 氧 化 铝 层 析 和 聚 酰 胺 层析碱 性 氧 化 铝 可 能 使 香 豆 素 发 生 降 解 ， 故 很 少 使 用 。 对 酚 性 香 豆 素 强 吸 附 ，洗 脱 剂 可 用 己 烷 乙 醚 、 己 烷 -乙 酸 乙 酯和 石 油 醚 乙 酸 乙 酯 的 混 合 溶 剂 。层 析 法 制 备 型 HPLC 对 极 性 较 强 的 香 豆 素 类 采 用 反 相 柱 色 谱 （ C18或 C8）有 较 好 的 分 离 效 果 。 正 相 和 反 相 色 谱 的 区 别 比 较 项 目 正 相 色 谱 反 相 色 谱 固 定 相 极 性 非 (弱 )极 性 流 动 相 非 (弱 )极 性 极 性 (水 , 甲 醇 等 ) 流 出 次 序 极 性 组 分 k大 极 性 组 分 k小流 动 相 极 性 的 影 响 极 性 增 加 ， k 减 少 极 性 增 加 ， k增 大 酸 碱 分 离 法 ：此 系 经 典 方 法 。1. 具 酚 羟 基 的 香 豆 素 类 溶 于 碱 液 加 酸 后 可 析 出 。2. 香 豆 素 的 内 酯 环 性 质 ， 于 碱 液 中 皂 化 成 盐 而 加 酸 后 恢 复 成 内 酯 析 出 。1. 碱 液 加 热 开 环 时 ， 要 注 意 碱 液 的 浓 度 和 加 热 时 间 ， 否 则 将 引 起 降 解 反 应 而 使 香 豆 素 破 坏 ， 或 者 使 香 豆 素 开 环 而 不 能 合 环 。2. 对 酸 碱 敏 感 的 香 豆 素 用 此 法 可 能 得 到 次 生 产 物 。 六 . 波 谱 鉴 定UV光 谱 ： 香 豆 素 的 UV光 谱 有 一 定 的 规 律 。1. 无 取 代 基 ： O OB带 K带 R带无 取 代 基 的 香 豆 素 有 3个 吸 收 峰 ： 274nm, 284nm, 311nm 274nm: B带 吸 收 ， 由 于 苯 环 连 有 较 长 的 共 轭 体 系 ， 所 以 产 生 红 移 。 （ 一 般 为 230-270nm）284nm: K带 吸 收 ， 分 子 中 存 在 内 酯 结 构 ， 类 似 于 ,-不 饱 和 酮 ， 由 于 共 轭 体 系 较 长 ， 产 生 红 移 （ 一 般 小 于 260nm）311nm: R带 吸 收 。 1. 香 豆 素 的 B带 和 K带 往 往 重 叠 为 一 个 较 宽 的 带 。 2. 若 发 色 团 羰 基 或 一 个 双 键 与 芳 环 相 连 ， 产 生 的 B带 吸 收 波 长往 往 较 K带 长 。 (1) 7-OH取 代 ： 7-OH香 豆 素 可 以 重 排 成 对 醌 式 结 构 ： O OOH O O-OH + (2) 5-OH取 代 ： 5-OH香 豆 素 可 以 重 排 成 邻 醌 结 构 O O OH O O-OH +红 移 情 况 与 7-OH香 豆 素 相 似 ， 只 是 位 移 值 较 小 。 （ 3） 6-OH取 代 ： 6-OH香 豆 素 中 的 羟 基 不 处 于 ,-不 饱 和 内 酯 的邻 对 位 ， 不 能 形 成 醌 式 结 构 。 故 对 K带 或 B带 的 重 叠 带 影 响 不 大 。 但 对 310nm 处 的 R带 产 生 较 大 红 移 。 6-OH香 豆 素 和 6-OCH3香 豆 素 在 230nm处 产 生苯 环 吸 收 峰 （ 可 能 为 E带 ） O O 34两 个 烯 H分 别 受 到 羰 基 和 苯 环 的 去 屏 蔽 作 用 ， 因 此分 别 处 于 6.16.3 ppm (3-H) 7.68.1 ppm (4-H)C4受 苯 环 的 去 屏 蔽 影 响 较 C3受 羰 基 的 影 响 大 , 处于 较 低 场 。 567 8 C7-氧 代 ， C3-H高 移 0.17ppmC5-氧 代 ， C3-H高 移 0.17ppmC5-氧 代 ， C4-H低 移 0.3ppm 苯 环 质 子 ： 一 般 化 学 位 移 值 在 6-8ppm， 常 见 的 有 以 下 几 种 情 况 ：7-含 氧 基 取 代 ： C5-H没 有 邻 位 氧 供 电 ， 且 受 邻 位 共 轭 羰 基 的吸 电 子 作 用 ， 处 于 最 低 场 ， 7.38 ppm, d, J = 9 HzC6-H 和 C8-H受 邻 位 氧 供 电 ， 处 于 较 高 场 ， 6.87 ppm, dd, 2H O O OR 5,7-二 含 氧 取 代 ：C6-H处 于 高 场 ， C8-H处 于 低 场 ，它 们 各 自 受 两 个 邻 位 含 氧 基 的 供 电 作 用 影 响 ， 但C8-H的 邻 位 有 一 个 内 酯 结 构 的 氧 ， 不 如 C6-H的 -OR的 供 电 作 用 强 。 6-烷 基 ， 7-氧 基 取 代 ：C8-H 处 于 高 场 ， C5-H处 于 低 场 ，两 个 H均 呈 现 单 峰 。 5-H 7.2 ppm， 6-H 6.8 ppmC6,8 J = 2 Hz O O OR OR O O OR R 7,8-二 取 代 ：5H处 于 低 场 ， 6H处 于 高 场 ， 两 个 H均 呈 双 峰 。5-H 7.2 ppm， 6-H 6.8 ppm O O OR R l 1. 毒 性 ： 肝 毒 性 。 必 要 结 构 ： 呋 喃 环 上 的 双 键和 不 饱 和 内 酯 环l 2. 抗 HIV活 性 ： OO O O Pr OH 4567 8 (+)-Calanolide A 3. 抗 菌 作 用 ： 秦 皮 中 的 七 叶 内 酯 和 七 叶 内 酯 苷 具 抑 制 痢 疾 杆菌 的 作 用 。 补 骨 脂 内 酯 具 抗 真 菌 及 抗 结 核 活 性 。4. 抗 凝 血 作 用 和 止 血 作 用 ： 双 香 豆 素 -防 血 栓 及 消 血 块 泽 兰 内 酯 -止 血 OO O O CH3 CH3 七 叶 内 酯 （ Esculetin）OOOHOH 5. 光 敏 作 用 ： 补 骨 脂 内 酯 治 疗 白 癜 风 。 呋 喃 香 豆素 多 有 该 作 用 。 很 多 香 豆 素 可 以 吸 收 紫 外 光 ， 放 出 在可 见 区 （ 近 470 nm） 的 荧 光 ， 故 可 用 做 增 白 剂 ， 如 7-OH香 豆 素 。 由 于 吸 光 性 ， 七 叶 内 酯 和 七 叶 苷 可 用 于保 护 皮 肤 防 止 辐 射 的 药 物 。 一 . 概 述 ： 木 脂 素 是 一 类 由 两 分 子 苯 丙 素 衍 生 物 聚 合 而 成 的 天然 化 合 物 。 少 数 为 三 聚 物 (倍 半 木 脂 素 )和 四 聚 物 。 大 多 呈 游 离 状 态 ， 少 数 与 糖 结 合 成 苷 而 存 在 于 植 物的 木 部 和 树 脂 中 ， 故 称 之 木 脂 素 。 目 前 已 发 现 200多 种 木 脂 素 类 化 合 物 ， 具 多 种 生 物 活性 ， 如 抗 癌 、 抗 病 毒 、 抑 制 生 物 体 内 的 酶 活 力 、 保 肝 、降 低 应 激 反 应 和 对 中 枢 神 经 系 统 的 作 用 等 。 COOH CH2OHCH 3 CH2 g-碳 原 子氧 化 型 的g-碳 原 子未 氧 化 型 的（ 木 脂 素 ）（ 新 木 脂 素 ） CH3 CH3 134 5 6 7 8 92 CH3 CH3OH OH OH OH去 甲 二 氢 愈 创 木 脂 酸(nordihydroguaiaretic acid) 8 去 甲 二 氢 愈 创 木 脂 酸 由 蒺 藜 科 植 物 Larrea divaricata的 叶 和 茎 中 得 到 。 分 子 中 含 有 邻 二 酚 羟 基 结 构 ， 很 容 易被 氧 化 ， 常 用 作 油 脂 和 其 它 食 品 的 抗 氧 化 剂 。 为 内 消 旋化 合 物 ， 不 显 旋 光 性 。 CH3CH3OH OHOH OH去 甲 二 氢 愈 创 木 脂 酸(nordihydroguaiaretic acid) CH3 CH3 O CH3O O O O O O O O O OH 3CO OH OCH 3OCH 3牛 蒡 子 苷 元 （ arctigenin） O OO O OO台 湾 脂 素 B CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH2OH CH2OH OHOH OH H3CO 异 紫 杉 脂 素（ isotaxiresinol） CH2OH COO-glc OCH 3OCH 3 H3CO O O去 氧 鬼 臼 毒 脂 素 葡 萄 糖 脂 苷 5. 环 木 脂 内 酯 （ cyclolignolide） 由 环 木 脂 素 C9-C9间 环 和 成 内 酯 环 。 内 酯环 的 环 和 方 向 有 上 向 和 下 向 两 种 类 型 。 OO11 2344-苯 代 萘 酞 型 （ 上 向 ） O O1 2 341-苯 代 萘 酞 型 （ 下 向 ） O O 三 .性 状 和 溶 解 性 木 脂 素 多 数 为 游 离 态 ,具 有 亲 脂 性 ,少 数 成 苷 .易 溶 于 氯 仿 ,乙 醚 和 乙 酸 乙 酯 等 有 机 溶 剂 。 大 多 具 有 光 学 活 性 。四 .提 取 分 离 系 统 溶 剂 法 ： 含 水 醇 提 取 用 石 油 醚 、 苯 、 乙醚 、 乙 酸 乙 酯 、 丙 酮 和 甲 醇 依 次 提 取 样 品 。 含 水 醇 提 取 石 油 醚 回 流 提 取石 油 醚 液回 收 至 小 体 积浓 缩 液放 置 、 析 晶粗 晶 冷 石 油 醚 洗结 晶 （ 可 能 是 混 和 物 ） 进 一 步 精 制单 体 （ 亲 脂 性 香 豆 素 ） 残 渣乙 醚 液 乙 醚 回 流 提 取回 收 分 离单 体 （ 亲 脂 性 较 弱 香 豆 素 ） 残 渣 乙 醇 提 取乙 醇 液回 收 分 离香 豆 素 苷 类 乙 醇 浸 膏 五 . 生 物 活 性l 1. 抗 肿 瘤 ： 鬼 臼 毒 素 依 托 泊 苷 (etoposide) O OCH 3OCH 3H 3CO OHO O O 1-鬼 臼 毒 脂 素（ 1-podophyllotoxin）l 2. 保 肝 和 抗 氧 化 ： 五 味 子 联 苯 环 辛 烯 类 木 脂素 联 苯 双 酯