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大家好大家好1天然药物化学天然药物化学 Chemistry of Natural Products Chemistry of Natural Products 卫生部规划教材卫生部规划教材第四版第四版2ChemistryofNaturalProducts第三章 苯苯 丙丙 素素（Phenylpropanoids）3 3基本内容基本内容香豆素类：香豆素类：u香豆素类化合物的基本母核、常见的取代图式及四种基本香豆素类化合物的基本母核、常见的取代图式及四种基本 骨架的结构特点。骨架的结构特点。u香豆素的化学性质，如内酯性质、吡喃酮环的碱裂解、双香豆素的化学性质，如内酯性质、吡喃酮环的碱裂解、双 键性质、氧化及热解等反应。键性质、氧化及热解等反应。u香豆素类化合物的荧光性质及波谱特征以及应用。香豆素类化合物的荧光性质及波谱特征以及应用。u香豆素类化合物的提取分离方法及主要的生理活性。香豆素类化合物的提取分离方法及主要的生理活性。木脂素类：木脂素类：u 结构分类和结构鉴定方法。结构分类和结构鉴定方法。4 4基本要求基本要求 掌握掌握香豆素类化合物的结构、性质、香豆素类化合物的结构、性质、1H-NMR1H-NMR 特征。特征。熟悉熟悉木脂素类化合物分类和结构鉴定方法。木脂素类化合物分类和结构鉴定方法。了解了解苯丙素类化合物提取分离方法。苯丙素类化合物提取分离方法。5 5概述概述第一节第一节 苯丙酸类苯丙酸类第二节第二节 香豆素类香豆素类第三节第三节 木脂素类木脂素类 本本 章章 内内 容容61概概 述述 定义：定义：一类含有一个或几个一类含有一个或几个C6-C3单位的天然成分。单位的天然成分。主要包括：主要包括：苯丙烯、苯丙醇、苯丙酸及其缩酯、香豆素、苯丙烯、苯丙醇、苯丙酸及其缩酯、香豆素、木脂素、黄酮、木质素等。木脂素、黄酮、木质素等。苯丙素类化合物苯丙素类化合物生物合成途径生物合成途径如下：如下：7概概 述述8概概 述述9概述概述第一节第一节 苯丙酸类苯丙酸类第二节第二节 香豆素类香豆素类第三节第三节 木脂素类木脂素类 本本 章章 内内 容容10基本结构基本结构酚羟基取代的芳香羧酸。酚羟基取代的芳香羧酸。多具有多具有C6-C3结构的苯丙酸类。结构的苯丙酸类。常见的苯丙酸类：常见的苯丙酸类：第一节第一节 苯丙酸类苯丙酸类11茵陈茵陈苎麻苎麻金银花金银花菜蓟菜蓟马尾树马尾树过山蕨过山蕨富含苯丙酸类化合物的中草药富含苯丙酸类化合物的中草药12丹参素甲丹参素甲丹参素丙丹参素丙丹参素乙丹参素乙丹参（丹参（Salvia miltiorrhiza）13概述概述第一节第一节 苯丙酸类苯丙酸类第二节第二节 香豆素类香豆素类第三节第三节 木脂素类木脂素类 本本 章章 内内 容容14黄香草木犀黄香草木犀（Melilotus officinalis）豆科，草木犀属；又名豆科，草木犀属；又名零陵香豆零陵香豆（tonka bean）Coumarou Coumarin15 香豆素（香豆精）是具有苯并香豆素（香豆精）是具有苯并-吡喃酮母核的一类化合物吡喃酮母核的一类化合物的总称。的总称。环上常有环上常有-OH、OCH3、异戊烯基等取代基。、异戊烯基等取代基。香豆素的生物合成途径：桂皮酸香豆素的生物合成途径：桂皮酸-莽草酸途径莽草酸途径第二节第二节 香豆素类香豆素类一、香豆素的基本母核一、香豆素的基本母核一、香豆素的基本母核一、香豆素的基本母核由于绝大多数香豆素在由于绝大多数香豆素在C7位都有含氧官能团存在，故位都有含氧官能团存在，故7-羟香羟香豆素可以认为是香豆素类成分的母体。豆素可以认为是香豆素类成分的母体。16第二节第二节 香豆素类香豆素类二、香豆素的分类二、香豆素的分类二、香豆素的分类二、香豆素的分类（一）（一）简单香豆素类简单香豆素类（二）呋喃香豆素类（二）呋喃香豆素类(furocoumarins)(线型和角型线型和角型)（三）吡喃香豆素类（三）吡喃香豆素类(pyranocoumarins)(线型和角型线型和角型)（四）其它香豆素类（四）其它香豆素类17 简单香豆素类简单香豆素类呋喃香豆素类呋喃香豆素类(furocoumarins)第二节 香豆素类 香豆素核上的异戊烯基常与邻位酚羟基（香豆素核上的异戊烯基常与邻位酚羟基（7-7-羟羟基）环合成呋喃或吡喃环，前者称为呋喃香豆素。基）环合成呋喃或吡喃环，前者称为呋喃香豆素。呋喃香豆素类成分生物合成途径：呋喃香豆素类成分生物合成途径：18第二节 香豆素类19香豆素香豆素C-6或或C-8异戊烯基与邻酚羟基环合而成异戊烯基与邻酚羟基环合而成2,2-二甲基二甲基-吡喃环结构，形成吡喃香豆素。这一吡喃环结构，形成吡喃香豆素。这一类天然产物并不多见。类天然产物并不多见。吡喃香豆素类成分的生物合成途径：吡喃香豆素类成分的生物合成途径：第二节 香豆素类吡喃香豆素类吡喃香豆素类(pyranocoumarins)20第二节 香豆素类21少数为少数为5,6-吡喃骈香豆素，如：吡喃骈香豆素，如：第二节 香豆素类22第二节 香豆素类 其它香豆素类其它香豆素类指指-吡喃酮环上吡喃酮环上有取代基的香豆素类。还包括二有取代基的香豆素类。还包括二聚体和三聚体。聚体和三聚体。C3、C4上常有取代基：上常有取代基：苯基、羟苯基、羟基、异戊烯基等。基、异戊烯基等。23性状性状游离状态游离状态结晶形固体，有一定熔点；结晶形固体，有一定熔点；大多具有香气；具有升华性质大多具有香气；具有升华性质分子量小的有挥发性（可随水蒸气蒸出）分子量小的有挥发性（可随水蒸气蒸出）UV下显下显蓝色荧光蓝色荧光蓝色荧光蓝色荧光成苷成苷大多无香味、无挥发性、不能升华。大多无香味、无挥发性、不能升华。第二节 香豆素类三、香豆素的理化性质三、香豆素的理化性质24溶解性溶解性游离游离能溶于沸能溶于沸H2O，不溶或难溶冷不溶或难溶冷H2O，可溶可溶MeOH、EtOH、CHCl3和乙醚等溶剂。和乙醚等溶剂。因含因含Ar-OH故可溶于碱水中。故可溶于碱水中。成苷成苷溶于溶于H2O、OH-/H2O、MeOH、EtOH等。等。难溶极性小的有机溶剂。难溶极性小的有机溶剂。第二节 香豆素类25碱水解反应（内酯性质）碱水解反应（内酯性质）第二节 香豆素类26碱水解反应（内酯性质）碱水解反应（内酯性质）1.特殊结构的香豆素特殊结构的香豆素如如C8位位取取代代基基的的适适当当位位置置上上有有C=O、C=C 仲阳碳离子仲阳碳离子 伯阳碳离子伯阳碳离子 稳定稳定 不稳定不稳定 如如obliquetin在在HBr的处理下，中间体可生成仲的处理下，中间体可生成仲和伯阳碳离子，由于稳定性仲大于伯，因而，生成和伯阳碳离子，由于稳定性仲大于伯，因而，生成产物为二氢呋喃香豆素。反应如下：产物为二氢呋喃香豆素。反应如下：第二节 香豆素类33（四）酸的反应（四）酸的反应1.环合反应：环合反应：应用：应用：环合试验可以决定环合试验可以决定酚羟基和异戊烯基间的相互位置酚羟基和异戊烯基间的相互位置注意：注意：注意：注意：不宜使用不宜使用浓酸浓酸，否则会发生，否则会发生重排反应。重排反应。第二节第二节 香豆素类香豆素类34（四）酸的反应（四）酸的反应2.醚键开裂：醚键开裂：如：东茛菪内酯的烯醇醚如：东茛菪内酯的烯醇醚第二节第二节 香豆素类香豆素类35（四）酸的反应（四）酸的反应3.双键加水反应双键加水反应如：如：黄曲霉素黄曲霉素第二节第二节 香豆素类香豆素类36（五）（五）C3、C4双键性质和加成反应双键性质和加成反应在控制条件下氢化的先后次序为在控制条件下氢化的先后次序为第二节第二节 香豆素类香豆素类37（六）呈色反应（六）呈色反应1.异羟肟酸铁反应（识别内酯）异羟肟酸铁反应（识别内酯）第二节第二节 香豆素类香豆素类38（六）呈色反应（六）呈色反应2.Gibbs反应和反应和Emerson反应反应试剂：试剂：Gibbs2,6-二氯二氯(溴溴)苯醌氯亚胺苯醌氯亚胺Emerson氨基安替匹林和铁氰化钾氨基安替匹林和铁氰化钾条件：条件：有游离酚羟基，且其对位无取代者有游离酚羟基，且其对位无取代者呈阳性呈阳性第二节第二节 香豆素类香豆素类39（六）呈色反应（六）呈色反应2.Gibbs反应和反应和Emerson反应反应Gibbs反应：反应：第二节第二节 香豆素类香豆素类40第二节第二节 香豆素类香豆素类四、香豆素类化合物的提取分离四、香豆素类化合物的提取分离(一）提取一）提取41(二）分离二）分离 提取后可直接利用化合物的溶解性质进行分离提取后可直接利用化合物的溶解性质进行分离如：如：香豆素在石油醚中溶解度不大，浓缩时即可析出香豆素在石油醚中溶解度不大，浓缩时即可析出结晶。结晶。1.1.酸碱分离法酸碱分离法依据依据内酯遇碱能皂化，加酸能恢复的性质。内酯遇碱能皂化，加酸能恢复的性质。第二节第二节 香豆素类香豆素类42第二节第二节 香豆素类香豆素类43(二）分离二）分离2.色谱方法色谱方法吸附剂吸附剂硅胶、中性氧化铝硅胶、中性氧化铝洗脱剂洗脱剂已烷和乙醚、已烷和乙酸乙酯等已烷和乙醚、已烷和乙酸乙酯等显显色色可观察荧光可观察荧光第二节第二节 香豆素类香豆素类44（一）核磁法鉴定香豆素结构的意义（一）核磁法鉴定香豆素结构的意义结构新颖的香豆素化合物结构新颖的香豆素化合物不仅为创制新药提不仅为创制新药提供了先导化合物，还为设计药效高、毒性低的理供了先导化合物，还为设计药效高、毒性低的理想药物提供了独特的化学结构想药物提供了独特的化学结构,而核磁谱提供的而核磁谱提供的信息是化合物结构鉴别的主要依据。信息是化合物结构鉴别的主要依据。第二节第二节 香豆素类香豆素类五、香豆素类化合物的结构鉴定五、香豆素类化合物的结构鉴定45（二）香豆素（二）香豆素1HNMR的谱学特征的谱学特征1.香豆素母核的香豆素母核的1HNMR谱特征谱特征第二节第二节 香豆素类香豆素类H-3,6,8的信号在较高场；的信号在较高场；值较小；值较小；H-4,5,7的信号在较低场；的信号在较低场；值较大。值较大。一般一般：H-3:6.1-6.4H-4：7.88.1J=9.5Hz46原因原因：C2=O与与C3=C4形成形成共轭，导致电子云共轭，导致电子云分布规律如下图所示：分布规律如下图所示：电子云密度增高，电子云密度增高，：电子云密度降低电子云密度降低。第二节第二节 香豆素类香豆素类（二）香豆素（二）香豆素1HNMR的谱学特征的谱学特征1.香豆素母核的香豆素母核的1HNMR谱特征谱特征472.7-OH香豆素的香豆素的1HNMR谱特征谱特征：H-3,6,8的信号在较高场；的信号在较高场；值较小，值较小，H-3:0.17H-4,5的信号在较低场；的信号在较低场；值较大值较大原因原因：OH与苯环的与苯环的n共轭，邻、对位化学位移共轭，邻、对位化学位移BA第二节第二节 香豆素类香豆素类（二）香豆素（二）香豆素1H-NMR的谱学特征的谱学特征48B环的环的H-5，6,8构成构成ABX或或AMX偶合系统，偶合系统，H-6与与5为邻偶，与为邻偶，与8为间偶。为间偶。H5，：7.38J=9HzH6，8；：6.87问题问题：AMX偶合系统的偶合系统的3个质子信号，理论上，峰形个质子信号，理论上，峰形有什么特征？有什么特征？第二节第二节 香豆素类香豆素类2.7-OH香豆素的香豆素的1H-NMR谱特征谱特征：493.呋喃香豆素的呋喃香豆素的1H-NMR谱特征谱特征：H-27.3-7.8(d,J=2.3Hz)；H-36.7(d,J=2.3Hz)原因原因：呋喃环上的氧与呋喃环上的氧与C2=C3形成形成n共轭，共轭，C2的电子云密度的电子云密度，而，而C3。第二节第二节 香豆素类香豆素类504.区别二氢呋喃香豆素和二氢吡喃香豆素区别二氢呋喃香豆素和二氢吡喃香豆素12区分点区分点：a：1,2的的OH乙酰化后，其乙酰化后，其CH的质子信号向低场位移，的质子信号向低场位移，1中中H-2：0.25；2中中H-3:1.20b：在在DMSO中测定，中测定，1中的中的OH为为s峰，峰，2中的中的OH为为d峰峰参考书目参考书目：RobertDHetal.NewYork:JohnWiley&SonsLTD.The Natural Courmarins,Occurrence,Chemistry and Biochemistry（1982）第二节第二节 香豆素类香豆素类515.二氢吡喃型香豆素相对构型的判定二氢吡喃型香豆素相对构型的判定(经验规律经验规律)5,6CH3的的d差值差值:D d 0.08,3,4OH反式反式.第二节第二节 香豆素类香豆素类526.环上的取代基：环上的取代基：d（Me)2=CH-CH2-O-CH2-A1.6-1.9(3H,s 2)有远程偶合有远程偶合5.1-5.7(1H,br t,J=7)4.3-5.0(2H,d,J=7)3.3-3.8(2H,d,J=7)d（Me)2=CH2=CH-B-1.5(6H,s)-5.1(2H,m)-6.25(1H,dd,J=18,10)AB第二节第二节 香豆素类香豆素类537 7.偶合常数与远程偶合偶合常数与远程偶合J 3,4=9.5HzJ 5,6=8.5Hz（9.0Hz）J 6,8=2.0Hz5J4,8=0.6-1.0HzHzJ 2,3=2.3Hz5J3,8=0.6-1.0Hz5J4,8=0.6-1.0HzHz第二节第二节 香豆素类香豆素类54（二）香豆素（二）香豆素13C-NMR的谱学特征的谱学特征1.简单香豆素：简单香豆素：碳周围电子云密度分布与氢谱碳周围电子云密度分布与氢谱规律相同规律相同C2C3C4C4aC5C6C7C8C8a160.4116.4143.6118.8 128.1 124.4 131.8 116.4 153.9第二节第二节 香豆素类香豆素类552.7-OH香豆素：香豆素：受羰基、受羰基、OH影响影响:C6,C8,C4a信号处于高场信号处于高场C5,C7,C8a信号处于低场信号处于低场.C2C3C4C4aC5C6C7C8C8a160.7111.5144.3 111.5129.6 113.4161.6 102.8 155.7第二节第二节 香豆素类香豆素类563.呋喃香豆素：呋喃香豆素：香豆素母核上的碳信号化学位香豆素母核上的碳信号化学位移与移与7-7-OHOH香豆素大同小异香豆素大同小异电子云密度与氢谱相同电子云密度与氢谱相同d：C2147.0,C3106.6C6125+12C2C3C4C4aC5C6C7C8C8a161.2 114.7144.2 115.6120.0 125.0 156.6 99.8152.2第二节第二节 香豆素类香豆素类574.吡喃香豆素：吡喃香豆素：C2C3C4C4aC5C6C7C8C8a160.4 112.2143.5 112.2127.5114.6155.9 108.8 149.8香豆素母核上的碳信号化学位香豆素母核上的碳信号化学位移与移与7-7-OHOH香豆素大同小异香豆素大同小异d：C277.2C3130.4C4113.1第二节第二节 香豆素类香豆素类58(三三三三)香豆素的香豆素的香豆素的香豆素的MSMS规律规律规律规律 简单香豆素母体香豆素分子离子峰强，易产生一系简单香豆素母体香豆素分子离子峰强，易产生一系列失列失CO碎片离子碎片离子146(76%)118(100%)90(43%)第二节第二节 香豆素类香豆素类59229(100%)244(78%)189(60%)具有异戊烯基侧链具有异戊烯基侧链第二节第二节 香豆素类香豆素类60(四四)核磁法鉴定香豆素结构的应用核磁法鉴定香豆素结构的应用第二节第二节 香豆素类香豆素类练习练习:化合物化合物A为无色结晶，为无色结晶，mp82-83C，紫外光下呈兰色荧光；，紫外光下呈兰色荧光；异羟肟酸铁反应阳性。元素分析示分子式为异羟肟酸铁反应阳性。元素分析示分子式为C15H16O3。UV max（MeOH）nm：321,257。IR max（KBr）cm-1：1720,1605,1560。1H-NMR(CDCl3):1.66(3H,s),1.81(3H,s),3.52(2H,d,J=7.2Hz),3.92(3H,s),5.22(1H,t,J=7.2Hz),6.20(1H,d,J=9.0Hz),6.81(1H,d,J=8.0Hz),7.27(1H,d,J=8.0Hz),7.59(1H,d,J=9.0Hz).MS(m/z):244(M+,基峰基峰),229,213,211,201,189,186,159,131.回答回答:(1)计算不饱和度计算不饱和度;(2)推导出完整的结构式推导出完整的结构式;(3)将氢信号进行归属将氢信号进行归属.611:=IV-I/2+III/2+1=82:3:第二节第二节 香豆素类香豆素类答案答案:62概述概述第一节第一节 苯丙酸类苯丙酸类第二节第二节 香豆素类香豆素类第三节第三节 木脂素类木脂素类 本本 章章 内内 容容63一、定义：一、定义：木脂素（木脂素（Lignans）:是一类由苯丙素双分是一类由苯丙素双分子氧化聚合而成的天然成分，即由二分子子氧化聚合而成的天然成分，即由二分子C6-C3单位氧化缩合而成的化合物。少数为三聚物单位氧化缩合而成的化合物。少数为三聚物和四聚物。和四聚物。木质素（木质素（Lignin）:是一类由几十个是一类由几十个C6-C3单位聚合而成的高分子化合物。单位聚合而成的高分子化合物。第三节第三节 木脂素类木脂素类64第三节第三节 木脂素类木脂素类(一一)木脂素的定义及分类：木脂素的定义及分类：早期木脂素的定义：早期木脂素的定义：两分子苯丙素以侧链中两分子苯丙素以侧链中 碳原子（碳原子（8-8）连结而成的）连结而成的化合物化合物木脂素木脂素。非非 碳原子相连（如碳原子相连（如3-3、8-3）新木脂素新木脂素。65木脂素的一些新类型：木脂素的一些新类型：苯丙素低聚体苯丙素低聚体三聚体、四聚体等三聚体、四聚体等；三聚体称为倍半木脂素（三聚体称为倍半木脂素（sesquilignan）四聚体称为二木脂素（四聚体称为二木脂素（dilignan）杂木脂素杂木脂素由一分子苯丙素与黄酮、香豆素由一分子苯丙素与黄酮、香豆素等结合而成；等结合而成；黄酮木脂素（黄酮木脂素（flavonolignan）去甲木脂素去甲木脂素(norlignan):母核只有母核只有1617个碳原子。个碳原子。第三节第三节 木脂素类木脂素类66组成木脂素的单位有四种：组成木脂素的单位有四种：桂皮酸（桂皮酸（cinnamicacid）偶为桂皮醛（偶为桂皮醛（cinnamaldehyde）桂皮醇（桂皮醇（cinnamylalcohol）丙烯苯（丙烯苯（propenylbenzene）烯丙苯（烯丙苯（allylbenzene）第三节第三节 木脂素类木脂素类67木脂素的木脂素的命名命名：大多采用俗名大多采用俗名系统命名系统命名第三节第三节 木脂素类木脂素类C-8构型构型双分子连接的桥头碳编号双分子连接的桥头碳编号含氧官能团位置含氧官能团位置名称名称罗汉松脂素罗汉松脂素68常见类型如下：常见类型如下：1.二芳基丁烷类（二芳基丁烷类（dibenzylbutanes）第三节第三节 木脂素类木脂素类692.二芳基丁内酯类（二芳基丁内酯类（dibenzyltyrolactones）第三节第三节 木脂素类木脂素类703.芳基萘类（芳基萘类（arylnaphthalenes）第三节第三节 木脂素类木脂素类714.四氢呋喃类（四氢呋喃类（tetrahydrofurans）第三节第三节 木脂素类木脂素类725.双四氢呋喃类（双四氢呋喃类（furofurans）6.联苯环辛烯类（联苯环辛烯类（dibenzocyclooctenes）第三节第三节 木脂素类木脂素类737.苯骈呋喃类（苯骈呋喃类（benzofurans）8.双环辛烷类（双环辛烷类（bicyclo3,2,1octanes）第三节第三节 木脂素类木脂素类749.苯骈二氧六环类苯骈二氧六环类10.螺二烯酮类（螺二烯酮类（spirodienones）第三节第三节 木脂素类木脂素类7511.联苯类（联苯类（biphenylenes）12.倍半木脂素（倍半木脂素（sesquilignans）第三节第三节 木脂素类木脂素类76(二二)木脂素类化合物的理化性质木脂素类化合物的理化性质形形态态：多呈无色晶形，新木脂素不易结晶：多呈无色晶形，新木脂素不易结晶溶解性溶解性：游离：游离亲脂性，难溶水，溶苯、氯仿等亲脂性，难溶水，溶苯、氯仿等成苷成苷水溶性增大水溶性增大挥发性挥发性：多数不挥发，少数有升华性质：多数不挥发，少数有升华性质旋光性旋光性：大多有光学活性，遇酸易异构化。：大多有光学活性，遇酸易异构化。第三节第三节 木脂素类木脂素类77遇酸易发生异构化：遇酸易发生异构化：第三节第三节 木脂素类木脂素类78(三三)提取分离提取分离1.提取提取:多用乙醇或丙酮等提取后，再用极多用乙醇或丙酮等提取后，再用极性较小的溶剂如：乙醚、氯仿等进行萃取。性较小的溶剂如：乙醚、氯仿等进行萃取。2.分离分离:色谱法、溶剂萃取法、分级沉淀法、重结晶法色谱法、溶剂萃取法、分级沉淀法、重结晶法.第三节第三节 木脂素类木脂素类79（四）结构鉴定（四）结构鉴定-化学法化学法 1.1.水解反应水解反应适用于成酯、成苷类成分。适用于成酯、成苷类成分。第三节第三节 木脂素类木脂素类802.氧化反应氧化反应(1)臭氧化臭氧化第三节第三节 木脂素类木脂素类812.氧化反应氧化反应(2)费米盐氧化费米盐氧化对位有氢原子的酚羟基氧化成醌对位有氢原子的酚羟基氧化成醌第三节第三节 木脂素类木脂素类822.氧化反应氧化反应(3)高锰酸钾氧化高锰酸钾氧化第三节第三节 木脂素类木脂素类832.氧化反应氧化反应(4)脱亚甲基反应脱亚甲基反应第三节第三节 木脂素类木脂素类84（四）结构鉴定（四）结构鉴定-光谱法光谱法目前多用目前多用1H-NMR和和13C-NMR谱。谱。根据化合物的根据化合物的基本骨架基本骨架结构类型、碳数、对称性结构类型、碳数、对称性取代基取代基含氧取代基、烷基含氧取代基、烷基进行结构测定。进行结构测定。第三节第三节 木脂素类木脂素类85The End 86
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