天然药物化学 第三章 苯丙素类

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章 苯丙素类,(phenylpropanoids),学习内容,掌握,香豆素和木脂素的提取分离方法、结构类型以及骨架形成方式；,香豆素和木脂素的结构鉴定方法；,熟悉,苯丙酸类、香豆素类、苯丙素类、木脂素类的定义；,苯丙酸类、香豆素类、苯丙素类、木脂素类的结构类型,概 述,一、定义,天然存在的一类苯环与三个直链碳连在一起为单元,(C,6,-C,3,),构成的化合物，统称,苯丙素类,。,C,6,-C,3,结构单元可以是,一个或几个,，苯核上常有羟基或烷氧基取代。,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。,二、成分类型,苯丙烯,propenyl benzene,苯丙醇,propanol benzene,苯丙酸及其缩酯,propionic acid benzene,香豆素,coumarins,木脂素,lignans,黄酮,flavonoids,苯丙素类,概 述,第一节 苯丙酸类,基本结构,由酚羟基取代的芳香环与丙烯酸构成,多具有,C,6,-C,3,结构的苯丙酸类。,常见的苯丙酸类：,第二节 香豆素类,一、香豆素的结构类型,二、香豆素的理化性质,三、香豆素的提取分离,四、香豆素的波谱特性,五、香豆素的生物活性,一、香豆素的结构类型,第二节 香豆素类,香豆素类,(coumarins),是,邻羟桂皮酸内酯类,成分的,总称，具芳香甜味。,1,2,7,8,4,6,5,3,4a,8a,其结构母核为,苯骈,-,吡喃酮,。,苯骈,-,吡喃酮,环上常有取代基,：,如,羟基、烷氧基、苯基,和,异戊烯基,等。,多数香豆素,7,位有含氧官能团，,7-OH,香豆素被认为是母体结构。,通常将香豆素分为四类：,第二节 香豆素类,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-,位为含氧取代，,6-,位和,8-,位接异戊烯基较多。,1,2,3,4,5,6,7,8,伞形花内酯,umbelliferon,第二节 香豆素类,2,、呋喃香豆素：,母核的,7,位羟基,与,6,位或,8,位取代异戊烯基,缩合形成呋喃环的一系列化合物。成环后常伴随着失去异戊烯基上的,3,个碳原子。,从环合的过程分为,线型,(linear),和,角型,(angular),两种。,补骨脂内酯,治疗白癜风,白芷内酯,第二节 香豆素类,呋喃香豆素类生物合成途径,第二节 香豆素类,3,、吡喃香豆素：,母核的,7,位羟基,与,6,位或,8,位碳上取代的异戊烯基,缩合形成吡喃环的一系列化合物。,这一类天然产物并不多见。,也分为线型,(linear),和角型,(angular),两种。,花椒内酯,邪蒿内酯,第二节 香豆素类,吡喃香豆素类生物合成途径,第二节 香豆素类,指,-,吡喃酮环上有取代基,的香豆素类。还包括,二聚体和三聚体,。,C,3,、,C,4,上常有取代基：苯基、羟基、异戊烯基等。,4,、其他香豆素类,第二节 香豆素类,二、香豆素的理化性质,（一）性状,（二）溶解性,（三）碱水解反应和内酯性质,（四）呈色反应,（五）,C,3,、,C,4,双键性质和加成反应,（六）酸的反应,第二节 香豆素类,性状,游离状态,结晶形,固体，有一定熔点；,大多具有,香气,；具有,升华性质,分子量小的有,挥发性,（可随水蒸汽蒸出）,UV,下显,蓝色或紫色荧光，碱性溶液,中荧光增强,成苷,大多无香味、无挥发性、不能升华。,二、香豆素的理化性质,第二节 香豆素类,溶解性,游离,能溶于,热水,，不溶或难溶,冷水,，,可溶于,MeOH,、,EtOH,、,CHCl,3,和乙醚等有机溶剂。,因含,Ar-OH,故可溶于,碱水,中。,成苷,溶于,H,2,O,、,OH,-,/H,2,O,、,MeOH,、,EtOH,等。,难溶于极性小的有机溶剂,。,二、香豆素的理化性质,第二节 香豆素类,二、香豆素的理化性质,碱水解反应（内酯性质）,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。,第二节 香豆素类,A,、,香豆素内酯环发生碱水解的速度主要与,C7,位,取代基的性质有关。,7-OCH3,的供电子共轭效应使羰基,C,难以接受,OH-,的亲核反应；,7-OH,在碱液中成盐。,其水解难易为：,7-OH,香豆素,难于,7-OCH3,香豆素,难于,香豆素,B,、如,C8,位取代基的适当位置上有,C=O,、,C=C,、环氧,等结构者，可与水解新生成的酚羟基起,缔合、加成,等作用，可,阻碍内酯的恢复,。,二、香豆素的理化性质,碱水解反应（内酯性质）,第二节 香豆素类,（四）呈色反应,1.,异羟肟酸铁反应,（识别内酯）,二、香豆素的理化性质,第二节 香豆素类,二、香豆素的理化性质,（四）呈色反应,多用来判断,C6,位是否有取代基,存在,有游离酚,-OH,且,-OH,对位,无,取代者（,+,）,对位,有,取代者（,-,）,6,位碳上无取代的香豆素衍生物也可发生显色反应。,2. Gibb反应和Emerson反应,第二节 香豆素类,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。,(,一）提取,常用的方法有,溶剂提取法、水蒸气蒸馏法,和,酸碱沉淀法,。而最常用的则为,溶剂提取法,。,一般采用,甲醇、乙醇或水,作溶剂进行提取，然后再用,不同极性的有机溶剂,(,石油醚、乙醚、乙酸乙酯、正丁醇等,),进行萃取获得各个部分，进行进一步分离。,第二节 香豆素类,三、香豆素的提取分离,(,二）分离,常用分离方法包括,经典柱色谱、制备薄层色谱,和,高效液相色,谱,等。,经典柱色谱法,吸附剂,硅胶、中性或酸性氧化铝,洗脱剂,已烷和乙醚、已烷和乙酸乙酯、石油醚和乙酸乙酯等,显 色,可观察荧光,第二节 香豆素类,制备型,HPLC,三、香豆素的提取分离,正相和反相色谱的区别,对极性小的香豆素类采用,正相色谱,，极性较强的香豆素类采用,反相柱色谱（,C,18,或,C,8,）,有较好的分离效果 。,第二节 香豆素类,四、香豆素的波谱学特征,（一）紫外光谱,UV,下显,蓝色或紫色荧光,。,C7,位导入,-OH,荧光增强,-OH,醚化后,荧光减弱,母核上无含氧官能团取代时：,274 nm,苯环,311 nm,吡喃酮环,有含氧取代时：,最大吸收向红位移,。,内酯环中羰基峰：,1750-1700cm,-1,苯环：,1660-1600 cm,-1,之间,羟基：,3600-3200 cm,-1,简单香豆素：,C=C 1600-1660 cm,-1,3,个强峰,呋喃香豆素：,1600,，,1500,，,1613-1639cm,-1,第二节 香豆素类,（二）红外光谱,四、香豆素的波谱学特征,主要由结构中的,内酯环和芳环,引起特征红外吸收。,第二节 香豆素类,四、香豆素的波谱学特征,（三）质谱,香豆素类化合物有如下,特点：,1.,有强的分子离子峰；,2.,基峰是失去,CO,的,苯骈呋喃离子,；,3.,主要裂解途径是：首先失去,CO,。,环上质子受内酯羰基吸电子共轭效应，其质子吸收信号分为两组，其中,C,3,C,6,C,8,位质子,-,高场,C,4,C,5,C,7,位质子,-,低场,3,4,5,6,7,8,第二节 香豆素类,四、香豆素的波谱学特征,（四）核磁共振谱,-,1,H-NMR,第二节 香豆素类,当,C,3,、,C,4,位未取代时：,当,C,3,或,C,4,取代时：,（四）核磁共振谱,-,1,H-NMR,香豆素母核上,9,个碳原子的化学位移值在,100-160ppm,之间。,第二节 香豆素类,（四）核磁共振谱,-,13,C-NMR,四、香豆素的波谱学特征,当,-OR,取代时：,连接的碳, +30 ppm,邻位碳, -13 ppm,对位碳, -8 ppm,五、香豆素的生物活性,第二节 香豆素类,1.低浓度可,刺激植物发芽和生长,作用；高浓度则抑制,2.,光敏作用,可引起皮肤色素沉着；,补骨脂内酯可治白斑病,3.,抗菌、抗病毒作用,蛇床子、毛当归根中的,奥斯脑（Osthole）：抑制乙肝表面抗原；,4.,平滑肌松弛,作用茵陈蒿中的滨蒿内酯,具有松弛平滑肌等作用；,5.,抗凝血,作用,6.,肝毒性,有些香豆素对肝有一定的毒性。,第三节 木脂素类,一、木脂素的结构类型,二、木脂素的理化性质,三、木脂素的提取分离,四、木脂素的波谱特性,五、木脂素的生物活性,木脂素（,lignans,）：,一类由苯丙素氧化聚合而成的天然产物。,通常由,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,。,第三节 木脂素类,早期木脂素的定义：,两分子苯丙素以侧链中,，,或8，8-,碳原子连结而成的化合物木脂素,。,非,碳原子相连（如3-3、8-3）新木脂素,。,第三节 木脂素类,第三节 木脂素类,（,1,）桂皮酸（,cinnamic acid,）（,2,）桂皮醇（,cinnamyl alcohol,）（,3,）丙烯苯（,propenyl benzene,）（,4,）烯丙苯（,allyl benzene,）,g,-,碳原子氧化型：,g,-,碳原子未氧化型 ：,组成木质素的单体：,第三节 木脂素类,一、木脂素结构类型,1,、二苄基丁烷类,2,、二苄基丁内酯类,3,、芳基萘类,4,、四氢呋喃型,5,、骈双四氢呋喃型,6,、联苯环辛烯类,(一) 木脂素类,由两分子,桂皮醇或桂皮酸,通过侧链,碳原子C8-C8连接而成。,（一）二卞基丁烷类（,dibenzylbutanes,）,去甲二氢愈创木脂酸,(nordihydroguaiaretic acid),第三节 木脂素类,（二）二卞基丁内酯类（,dibenzyltyrolactones,）,第三节 木脂素类,芳基四氢萘,芳基二氢萘,芳基萘,（三）芳基萘类（,arylnaphthalenes,）,第三节 木脂素类,（四）四氢呋喃类（,tetrahydrofurans,）,第三节 木脂素类,（五）双四氢呋喃类（,furofurans,）,（六）联苯环辛烯类（,dibenzocyclooctenes,）,第三节 木脂素类,第三节 木脂素类,一、木脂素结构类型,(,二,),新木脂素类,由一个苯丙素的,脂肪烃基碳,与另一分子,苯环,相连，或苯丙素的,苯基,相连构成。,1,、尤普麦特苯骈呋喃型,2,、伯彻林苯骈呋喃型,3,、双环辛烷型,4,、凤藤酮型,5,、联苯型,(,三,),降木脂素,(,四,),杂类木脂素,第三节 木脂素类,二、理化性质,1,物理性状,多为无色结晶或白色粉末，多数不挥发。,2.,溶解性,游离木脂素偏亲脂性，难溶于水，能溶于苯、氯仿、乙醚、乙醇等；与糖结合成苷者水溶性增大，并易被酶或酸水解；具酚羟基的木脂素可溶于碱水中。,3.,光学活性,木脂素分子中常具多个手性碳原子或手性中心结构，故大部分有光学活性。其生理活性常与手性碳的构型有关。,第三节 木脂素类,4.,酸碱异构化,大多数木脂素的分子结构中具多个手性碳原子，有光学活性，,遇酸或碱后容易发生分子结构的立体异构化,。因此,在提取过程中应注意操作条件，以免提取的成分发生结构改变,。,5.,官能团反应,木脂素分子中常见的功能基为醇羟基、酚羟基、甲氧基、亚甲二氧基、羧基和内酯环，因此它们也具有这些功能基所具有的化学性质。,第三节 木脂素类,三、提取分离,游离的木脂素,是亲脂性成分，易溶于氯仿、乙醚等溶剂，在石油醚和苯中溶解度小，但通过多次小量溶出，易得纯度较高的产品。木脂素在植物体内常与大量树脂状物共存。本身在溶剂处理过程中容易树脂化，而且低极性溶剂不易渗透植物细胞，宜先,用乙醇、丙酮等亲水溶剂提出，得浸膏再以氯仿、乙醚等分次抽出,，分离效果较好。,第三节 木脂素类,木脂素苷类,亲水性较强，可按苷的方法进行提取分离。具有,内酯结构,的木脂素可用,碱液提取,，使其成为钠盐而与其他亲脂性成分分离。此法,不宜用于具有旋光活性的木脂素,，以免产生异构化而失去生物活性。,常采用,吸附层析或分配层析,方法进行分离，硅胶为常用吸附分离材料。另外,溶剂萃取法、分级沉淀法、重结晶法也可用于分离。,第三节 木脂素类,四、波谱学特征,1. UV 光谱,多数木脂素的二个取代芳环是二个孤立的发色团。其UV吸收峰位置相似，吸收强度是二者的总和。立体结构对紫外光谱影响不大，如鬼臼毒脂素,max,290-294 nm (,4400一4800)，其吸收强度是由二个发色团，亚甲二氧基苯的,max,283nm(,3300)和三个甲氧基苯270nm(e650)的总和。峰位稍红移是由于B环存在相应烷基取代。,均具有苯环的骨架特征振动峰,1600, 1500 cm,-1,具有内酯环的存在羰基伸缩振动信号,1600-1700 cm,-1,具有强的碳氧伸缩振动信号,1000-1200 cm,-1,甲基伸缩振动信号强,1450 cm,-1,2,、红外光谱,通过,IR,可以确定木脂素结构中,有无内酯,，以及木脂素结构中常有的羟基、甲氧基、亚甲二氧基、芳环等取代基的存在。,第三节 木脂素类,第三节 木脂素类,3,、光学活性,很多木质素结构中含有手性碳原子，可形成立体化学构型的差异。,比旋光度,是木质素类一个重要物理常数，通常借助化合物的圆二色谱,(CD,谱,),确定化合物的立体构型。,第三节 木脂素类,许多具有对称结构，因此,NMR,谱相对简单。,各个苯环上的质子信号相互之间影响不大。,通过中间,2,个三碳链上的质子信号，决定木脂素的结构类型。,了解特征取代基信号。,一定要结合,13,C-NMR,、,MS,等其他手段，确定化合物的结构,4,、核磁共振氢谱,(,1,H-NMR),第三节 木脂素类,(1),环木脂内酯 环木脂内酯由于其内酯环有上向和下向的区别，因此可以利用,1,H-NMR,进行区别。,第三节 木脂素类,第三节 木脂素类,对称结构中，仅见,9,个碳信号,各个苯环上的碳信号相互之间影响不大。,通过中间,2,个三碳链上的碳信号，决定木脂素的结构类型。,利用苯环取代基效应，确定苯环取代类型。,确定木质素碳骨架和平面结构，有助于构型和构象的阐明。,5,、核磁共振碳谱,(,13,C-NMR),第三节 木脂素类,第三节 木脂素类,6,、质谱,(MS),木脂素多具有环状结构，质谱可以给出丰度较高的分子离子峰，从而确定化合物的分子量。分子中的苯环和环烃基结构利于在质谱中得到分子碎片峰信息。,对已经获得分子量的木脂素单体，,HR-MS,可以得到分子式。,第三节 木脂素类,五、生物学活性,1.,抗肿瘤作用,2.,肝保护和抗氧化作用,3.,对中枢神经系统的作用,如：镇静、兴奋作用,4.,血小板活化因子拮抗活性,5.,抗病毒作用,6.,平滑骨解痉作用,7.,毒鱼作用,8.,杀虫作用,香豆素在,条件下，可开环生成顺邻羟基桂皮酸。,多数香豆素类化合物在紫外光下显,。在,_,溶液中，荧光更为显著。,木脂素是由,氧化聚合衍生而成的化合物。,练习：,( ) 分子量小的游离香豆素有挥发性，能随水蒸气蒸出。,( ) 香豆素与强碱长时间加热生成反式的邻羟基桂皮酸盐，再加酸则又环合成原来的内酯环。,( ) 木脂素类多具光学活性，遇酸或碱易发生异构化。,( ) 香豆素的,MS,谱中，基峰是其分子离子峰。,1、下列香豆素类化合物在硅胶吸附薄层上的,Rf,值大小顺序为：,A.,B. ,C. D. ,2、组成木脂素的单体结构类型不包括（） A 桂皮酸 B 烯丙苯 C 苯甲酸 D 桂皮醇,3、香豆素的基本母核为（） A 对羟基桂皮酸 B 反式邻羟基桂皮酸,C 苯骈-吡喃酮 D 苯骈-吡喃酮,4、游离香豆素可溶于热的氢氧化钠水溶液，是由于其结构中存在（）,A 内酯环 B 亚甲二氧基 C 甲氧基 D 酮基,4结构式测定一般不用下列哪种方法（ ）,A紫外光谱 B红外光谱 C可见光谱,D核磁共振光谱 E质谱,5用核磁共振氢谱确定化合物结构不能给出的信息是（ ）,A碳的数目 B氢的数目 C氢的位置,D氢的化学位移 E氢的偶合常数,6香豆素与浓度高的碱长时间加热生成的产物是（ ）,A. 脱水化合物 B. 顺式邻羟基桂皮酸 C. 反式邻羟基桂皮酸 D. 脱羧基产物 E. 醌式结构,7,香豆素及其苷发生异羟肟酸铁反应的条件为（ ）,A.,在酸性条件下,B.,在碱性条件下,C.,先碱后酸,D.,先酸后碱,E.,在中性条件下,8,香豆素结构中第,6,位的位置正确的是（,）,A. 是第6位 B.是第6位 C. 是第6位 D. 是第6位 E. 是第6位,简答：,1简述如何判断天然药物化学成分的纯度？,2、描述如何用化学方法鉴别6，7-二羟基香豆素和7-羟基-8-甲氧基香豆素？,