第五章苯丙素类化合物.ppt

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1、第五章 苯丙素类化合物,教学要求 教学内容 本章练习 教学参考,教学要求 【课 时】本章教学学时大致为46学时。 【教学目的】1 掌握 香豆素基本母核的结构特征和类型；性状和溶解性；香豆素与碱作用及其对结构变化的影响。 2 掌握 香豆素的提取分离方法； 香豆素的物理性质、显色反应及应用。 3 掌握 秦皮、五味子中所含主要化合物的基本结构特征。 4 熟悉 简单香豆素的1HNMR谱特征。 5 熟悉 木脂素的物理性质。 6 了解 补骨脂和厚朴中主要化学成分的结构类型。 【学习要点】这章的结构分类比较简单，但要注意这类成分的鉴别反应没有专属反应，所有的鉴别反应都是鉴别分子中的各类官能团。重点掌握香豆素

2、的结构特征和类型；香豆素的性质及溶解性；香豆素内酯性质和碱水解反应；香豆素的提取分离。,第五章 苯丙素类化合物,苯丙素类(phenylpropanoids)是指基本母核具有一个或几个C6-C3单元的天然有机化合物类，广泛存在于植物界。苯丙素类化合物包括简单苯丙素类、香豆素、木脂素、木质素和黄酮类，涵盖了众多的天然芳香族化合物。本章介绍香豆素和木脂素。,第一节 香豆素,香豆素(coumarin)又称香豆精，因最早从豆科植物香豆中提得并且有香味而得名。广泛分布于伞形科、芸香科、豆科、菊科、兰科、木犀科、茄科、瑞香科等植物中。 在很多领域如医药、食品、化妆品等成为重要的原料，其中许多化合物具有各种生

3、物活性，在医药、生物等领域有广阔的应用前景。,一、结构与分类,香豆素从结构上可看成是顺式的邻羟基桂皮酸脱水而成的内酯，基本母核为苯并-吡喃酮。,香豆素按结构分为,（一）简单香豆素只在苯环上有取代基的 （二）呋喃香豆素 线型（6、7）； 角型（7、8） （三）吡喃香豆素线型（6、7）； 角型（7、8） （四）其他香豆素 吡喃酮环上有取代基的,（一）简单香豆素类,基本结构即苯并-吡喃酮。 苯环上常见羟基、甲氧基、亚甲二氧基和异戊烯基等取代基。,伞形花内酯 七叶内酯 R = H 滨蒿内酯 七叶苷 R = glc,（二）呋喃香豆素类,基本结构为香豆素母核苯环与呋喃环稠合，根据稠合位置可分为线型与角型。

4、,16,7-呋喃香豆素（线型）,C6、C7位与呋喃环稠合（6位异戊烯基与7位羟基环合，降解失去三个碳原子）的衍生物，称为线型。,补骨脂内酯 花椒毒内酯 紫花前胡内酯,27,8-呋喃香豆素（角型）,C7、C8位与呋喃环稠合（8位异戊烯基与7位羟基环合）的衍生物，称为角型。,异补骨脂内酯 茴芹内酯 异佛手内酯,（三）吡喃香豆素类,基本结构为香豆素母核苯环与吡喃环稠合，也分为线型和角型。,16,7-吡喃香豆素（线型）,C6、C7位与吡喃环稠合（6位异戊烯基与7位羟基环合）的衍生物。,花椒内酯 美花椒内酯,27,8-吡喃香豆素（角型）,C7、C8位与吡喃环稠合（8位异戊烯基与7位羟基环合）的衍生物。,

5、邪蒿内酯 黄曲霉素B1,（四）其他香豆素类,具有抗凝血作用的紫苜蓿酚(sativol)属双香豆素类；茵陈炔(capillone)属异香豆素类。,紫苜蓿酚 茵陈炔,二、理化性质,（一）性状 （二）溶解性 （三）内酯的碱水解,（一）性状,游离香豆素类成分大多为无色至淡黄色结晶状的固体，有比较敏锐的熔点。 分子量小的游离香豆素多具有芳香气味与挥发性，能随水蒸气蒸馏，并能升华。香豆素苷类一般呈粉末或晶体状，多数无香味和挥发性，也不能升华。,（二）溶解性,游离香豆素类溶于有机溶剂，如氯仿、乙醚、醋酸乙酯、丙酮、乙醇、甲醇等。也能溶于沸水，但不溶于冷水。 香豆素苷类易溶于甲醇、乙醇，可溶于水，难溶于乙醚、

6、氯仿、醋酸乙酯等有机溶剂。,（三）内酯的碱水解,香豆素类化合物分子中具,-不饱和内酯结构，具有内酯化合物的通性。如在稀碱性条件下加热可水解开环，生成易溶于水的顺式邻羟基桂皮酸盐。酸化后又闭环恢复为亲脂性内酯结构。 与碱液长时间加热，顺式邻羟基桂皮酸盐则发生双键构型的异构化，转变为稳定的反式邻羟基桂皮酸盐，此时，再经酸化也不能环合为内酯。,顺式邻羟基桂皮酸 反式邻羟基桂皮酸,三、检识方法,无专属反应；仅检测官能团。 （一）荧光反应 （二）显色反应 1、内酯反应 异羟肟酸铁反应 2、酚羟基反应 （1）FeCL3 反应 （2）酚羟基对位无取代的反应 重氮化试剂 紫红 Gibbs反应 蓝色 Emers

7、on反应 红色 （三） 色谱检识,（一）荧光反应,羟基香豆素类化合物在紫外光下大多显蓝色或蓝绿色荧光，在碱液中更加显著，尤其是C7羟基香豆素，甚至在日光下也可辨认。若在C6或C8再引入羟基，则荧光减弱。引入甲氧基后荧光也将减弱，颜色转变为紫色。,碱性条件下荧光更显著,（二）显色反应,香豆素类分子中均具有内酯结构，通常还具有酚羟基或内酯水解后产生的酚羟基，通过这些基团的显色反应，能为检识与鉴别香豆素类成分提供参考。,1内酯的颜色反应,又称异羟肟酸铁试验。 使用试剂为盐酸羟胺和三氯化铁。 香豆素类成分均具有内酯结构，在碱性条件下内酯开环，与盐酸羟胺缩合生成异羟肟酸，在酸性条件下再与Fe3络合生成异

8、羟肟酸铁而显红色。,异羟肟酸 异羟肟酸铁(红色),2酚羟基反应,（1）FeCL3 反应： 凡具有酚羟基的香豆素类，可与三氯化铁乙醇溶液反应显绿色，酚羟基越多，颜色越深。 （2）酚羟基对位无取代的反应： 若酚羟基邻、对位无取代基，或水解后产生的酚羟基对位（C6位）无取代基，可与一些试剂缩合显色。,重氮化试剂反应,若酚羟基邻、对位无取代基，可与重氮化试剂（如重氮化对硝基苯胺）缩合显红至紫红色 。,偶氮化合物(红色),Gibbs反应,若C6位无取代基（或酚羟基对位无取代基），可与Gibb,s试剂（2,6-二氯苯醌氯亚胺）缩合显蓝色 。,蓝色,Emerson反应,若C6位无取代基（或酚羟基对位无取代基

9、），与Emerson试剂（4-氨基安替比林和铁氰化钾）缩合显红色。,红色,（三） 色谱检识,1薄层色谱法 吸附剂常用硅胶，其次是纤维素和氧化铝。可用中性和酸性氧化铝以及硅胶，碱性氧化铝慎用。 展开剂可采用中等极性的混合溶剂或偏酸性的混合溶剂。 显色方法：首选观察荧光，或用氨熏、喷10氢氧化钠后再观察。其次可选用三氯化铁、盐酸羟胺-三氯化铁、重氮化试剂、Gibb,s试剂、Emerson试剂等化学显色剂显色。,展开剂： 甲苯-甲酸乙酯-甲（541） 氯仿-醋酸-水（411） 显色剂DNA：重氮化对硝基苯胺,表5-1 四种香豆素硅胶G薄层色谱的Rf值,1纸色谱法 简单香豆素类常用水饱和的正丁醇、异戊

10、醇、氯仿为展开剂；具有邻二酚羟基或1,2-二元醇结构（如糖部分的结构）的香豆素，滤纸先用0.5%硼砂溶液预处理，使其络合成硼酸酯，再以水饱和的正丁醇或醋酸乙酯展开；对亲脂性较强的呋喃香豆素类可用二甲基甲酰胺为固定相，已烷-苯（82）为移动相展开。 纸色谱的显色方法同薄层色谱。,四、提取与分离方法,游离香豆素大多是低极性和亲脂性的，一部分与糖结合的极性较大，故开始提取时先用系统溶剂法较好。在提取分离时，可利用其内酯环的性质以酸碱处理，或利用游离香豆素的挥发性采用真空升华法或水蒸气蒸馏法。,四、提取与分离方法,（一）提取方法 1. 溶剂提取法: 常用石油醚、乙醚、乙酸乙酯、丙酮和甲醇顺次萃取。 2

11、. 碱溶酸沉法: 由于香豆素类可溶于热碱液中，加酸又析出，故可用0.5%氢氧化钠水溶液（或醇溶液）加热提取，提取液冷却后再用乙醚除去杂质，然后加酸调节pH至中性，适当浓缩，再酸化，则香豆素类即可沉淀析出。 3水蒸气蒸馏法: 小分子的香豆素类因具有挥发性，可采用水蒸气蒸馏法进行提取。 （二）分离方法 结构类似的香豆素类成分用常规的溶剂法、结晶法难以分离，可用柱色谱法进行分离纯化。高效液相色谱用于分离香豆素类成分已经较为普遍，尤其是对极性小的多酯基香豆素类、极性较强的香豆素苷类分离效果好。,五、结构测定,（一）UV max（nm） 274（4.03） 311（3.72） 未取代的香豆素苯环在274

12、nm（log4.03）、-吡喃酮结构在3llnm（log3.72）处分别有最大吸收。 （二）IR Vco 17001750 1 Vcc 16001670 1 （三）1HNMR 3、6、8 小 （高场） 4、5、7 大 （低场） （四）MS 香豆素母核的基峰为M-CO 峰，母核有较强的分子离子峰，其他还有M-2CO 峰等。,六、实例秦皮,秦皮为木犀科植物苦枥白蜡树Fraxinus rhynchophylla、白蜡树F. chinensis、尖叶白蜡树F. szaboana、宿柱白蜡树F. stylosa的干燥枝皮或干皮，主产于吉林、辽宁及河南等地。具有清热燥湿、清肝明目、止泻等功效，用于痢疾、泄

13、泻、赤白带下、目赤肿痛等症。 秦皮主要含七叶内酯、七叶苷、秦皮素(fraxetin)、秦皮苷(fraxin)等，其中七叶内酯和七叶苷是抗炎、镇咳、镇痛的有效成分。,R R 七叶内酯 H 秦皮素 H 七叶苷 glc 秦皮苷 glc,六、实例秦皮,七叶内酯为淡黄色针状结晶，mp.268270，易溶于甲醇、乙醇、丙酮、醋酸乙酯、稀碱水，难溶于水和氯仿；七叶苷为无色或浅黄色针状结晶， mp.204206，易溶于甲醇、乙醇、稀碱水，可溶于沸水。两者均显明显的蓝色荧光。纸色谱结果得出：两者在醋酸乙酯中Rf值悬殊 ，两者在氯仿中均不溶。 从秦皮（苦枥白蜡树皮）中提取分离七叶内酯和七叶苷流程是：,七、含有香豆

14、素的常用中药,第二节 木脂素,木脂素(lignans)是一类由两分子苯丙素衍生物聚合而成的天然化合物。 主要存在于被子植物和裸子植物中，在植物木质部和树脂中存在较多，多数以游离状态存在，少数与糖结合成苷。 木脂素具有多方面的生物活性。,一、结构与分类,木脂素中苯丙素连接方式主要有以下几种，其中绝大多数是侧链-位结合。 1、二芳基丁烷类（简单香豆素） 2、二芳基丁内酯类（木脂内酯） 3、芳基萘类（环木脂素） 4、联苯类（新木脂素）,木脂素各类型结构,简单木脂素 木脂内酯 环木脂素 联苯型木脂素, , , ,。,牛蒡子苷 五味子素 等,氢愈创木脂酸 牛蒡子苷,1-鬼臼毒脂素 五味子素,厚朴酚(ma

15、gnolol)为侧链不连接的联苯型木脂素 丹参酸乙(danshensuan B)为四分子苯丙素聚合而成,厚朴酚 丹参酸乙,二、理化性质,(一）性状及溶解性 (二）光学活性与异构化作用 (三)酸碱异构化作用,（一）性状及溶解性,多数木脂素化合物是无色结晶，无挥发性，少数具升华性，如二氢愈创木脂酸。 游离木脂素多为亲脂性，难溶于水，易溶于苯、乙醚、氯仿及乙醇等有机溶剂。 具有酚羟基的木脂素类可溶于碱性水溶液中。 具有内酯结构的木脂素类在碱性水溶液中加热开环溶解。 木脂素苷类水溶性增大。,（二）光学活性与异构化作用,木脂素常有多个手性碳原子或手性中心，大部分具有光学活性，易异构化。 由于木脂素生理活

16、性常与手性碳的构型有关，因此在提取分离过程中应注意操作条件，尽量避免与酸、碱接触，以防止其构型发生改变。,(三)酸碱异构化作用,鬼臼毒脂素 苦鬼臼脂素 +90 失去抗癌活性,d-芝麻脂素 d-细辛脂素,三、检识方法,（一）化学反应 木脂素基本母核苯丙素性质较稳定，无专属化学试剂供检识。可根据分子中酚羟基、内酯或亚甲二氧基的化学性质进行检识。 （二）色谱检识 常用硅胶薄层色谱，展开剂以亲脂性溶剂为主，如石油醚-苯（73）、氯仿-甲醇（91）、氯仿-醋酸乙酯（91）和醋酸乙酯-甲醇（955）等溶剂系统。显色剂：l茴香醛（香草醛）浓硫酸试剂，110加热5分钟；5或10磷钼酸乙醇溶液，120加热至斑点

17、明显出现；10硫酸乙醇溶液，110加热5分钟；三氯化锑试剂，100加热10分钟，显黄棕色或在紫外灯下观察荧光。,四、提取与分离方法,（一）提取方法 提取木脂素常用乙醇或丙酮等亲水性有机溶剂，提取液浓缩成浸膏后，再用石油醚、乙醚、醋酸乙酯、正丁醇等依次萃取，可得到不同极性的木脂素。 碱提酸沉法适用于具酚羟基或内酯环的木脂素，但要防止木脂素遇酸、碱光学活性发生变化。 （二）分离方法 常用吸附柱色谱，吸附剂为硅胶或中性氧化铝，洗脱剂可用石油醚-乙醚、石油醚-醋酸乙酯、苯-醋酸乙酯等梯度洗脱。,五、实例五味子,五味子为木兰科华中五味子（南五味子）Schisandra sphenanthera或五味子（

18、北五味子）S. chinensis的干燥成熟果实。 功效 :收敛固涩、益气生津、补肾宁心、强壮与抗衰老,五味子成分,含木脂素和有机酸类，其中木脂素占18.1。至今已从中分离出40多种木脂素类成分。主要为联苯型衍生物。 五味子素和五味子酯甲(schisantherin A)降低ALT的作用最强。我国药学工作者根据五味子素的基本结构，合成出新药联苯双酯，具有保护肝细胞、增强肝脏解毒功能及显著降低血清ALT的作用。,五味子酯甲 联苯双酯,五味子酯甲提取分离,南五味子中五味子酯甲是其中的主要成分，五味子酯甲为长方形结晶（乙醇），mp.122124，易溶于苯、氯仿和丙酮，可溶于甲醇、乙醇，难溶于水和石油

19、醚。提取分离流程如下：,本章练习（1）,思考题： 1香豆素基本母核的结构特征是什么？可分为哪几种类型？ 2香豆素的显色反应有哪些？ 3香豆素有哪些常用的提取分离方法？ 4简单香豆素的1H-NMR谱有何特征？ 5秦皮中所含主要成分是什么？如何提取分离？ 6五味子中所含主要成分的基本结构特征是什么？,本章练习（2）,选择题,教学参考,苯丙素类化合物分简单苯丙素、木脂素、香豆素三大类。 木脂素又分二苯丁酸内酯木脂素、二苯丁烷木脂素、二苯基环辛二烯木脂素、芳基四氢萘木脂素、呋喃木脂素、萘类木脂素、新木脂素、阿朴木脂素等几类； 香豆素分二氢角形吡喃香豆素、二氢角形呋喃香豆素、二氢线形吡喃香豆素、二氢线形

20、呋喃香豆素、简单香豆素、角形吡喃香豆素、角形呋喃香豆素、线形吡喃香豆素、线形呋喃香豆素、双香豆素、其他香豆素几类。 香豆素： 柑橘中所含有的香豆素是目前已被科学家充分肯定的抗癌物质。研究结果表明，香豆素的抗癌功能形成途径主要有二：一是香豆素通过解毒酶的作用使癌物质解毒；二是与癌物质拮抗抑制其代谢的活性化。这两方面的作用主要在癌的起始阶段产生抑制效果。,木脂素是一类由苯丙素双分子聚合而成的天然成分，组成木脂素的单体有四种：桂皮酸，偶有桂皮醛；桂皮醇；丙烯苯；烯丙苯。 木脂素可分为二类，一类由前两种单体组成，-碳原子氧化型的，称为木脂素或Haworth木脂素。另一类由后二种单体组成，-碳原子未氧化型的，称为新木脂素。 已知的木脂素按其基本骨架及综合情况，可分为八种类型： 简单木脂素：如叶下珠脂素。 单氧环木脂素 木脂内酯：如牛蒡子苷。 环木脂素 环木脂内酯：上向的称4-苯代-2，3-萘内酯；下向的称为1-苯代-2，3-萘内酯。 双环氧木脂素：如连翘脂素、连翘苷。 联苯环辛烯型木脂素：如五味子素、五味子醇。 新木脂素：如厚朴酚、和厚朴酚。,