课件：天然药化第三章苯丙素.ppt

第三章,苯 丙 素 （Phenylpropanoids ）,基本内容,香豆素类： 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。 香豆素的化学性质，如内酯性质、吡喃酮环的碱裂解、 C3-C4双键性质、呈色反应。 香豆素类化合物的荧光性质及波谱特征以及应用。 香豆素类化合物的提取分离方法及主要的生理活性。 木脂素类： 结构分类和结构鉴定方法。 木脂素的理化性质，生物活性。,基本要求 掌握 苯丙素、香豆素类化合物的结构、性质、 1H-NMR 特征。 熟悉 香豆素类化合物的结构鉴定方法。 了解 木脂素的一、二级结构分类。,概述 第一节 苯丙酸类 第二节 香豆素类 第三节 木脂素类,本 章 内 容,定义： 一类含有一个或几个C6-C3单位的天然成分。 分类： 苯丙烯、苯丙醇、苯丙酸及其缩酯、香豆素、木脂素和木质素等。广义来讲黄酮也是苯丙素的衍生物。,概 述,概 述,苯丙素类化合物生物合成途径：,桂皮酸途径,概 述,概述 第一节 苯丙酸类 第二节 香豆素类 第三节 木脂素类,本 章 内 容,基本结构： C6-C3结构，具有酚羟基取代的芳香羧酸。 常见的苯丙酸类：,第一节 苯丙酸类,松柏苷,阿美里坎宁,概述 第一节 苯丙酸类 第二节 香豆素类 第三节 木脂素类,本 章 内 容,第二节 香豆素类,一、香豆素的基本母核,香豆素(coumarin)是邻羟基桂皮酸内酯类成分的总称。 基本母核：苯骈吡喃酮,常见取代基：羟基、烷氧基、苯基、异戊烯基等。,由于绝大部分香豆素在C7位都有含氧官能团存在，7-羟基香豆素可以认为是香豆素类化合物的母体。,伞形花内酯,第二节 香豆素类,二、香豆素的分类,（一）简单香豆素类 （二）呋喃香豆素类(furocoumarins) (线型和角型) （三）吡喃香豆素类(pyranocoumarins) (线型和角型) （四）其它香豆素类,（一）简单香豆素类,第二节 香豆素类,只在苯环上有取代的香豆素类。 取代基：羟基、甲氧基、亚甲二氧基和异戊烯基等。,滨蒿内酯,当归内酯,异戊烯基除接在氧上外，也可以直接接在苯环的碳上，以6位和8位取代出现的情况较多。,OH-,7,8,6,3,从生合成途径来看，C3、C6和C8位电负性较高，易于烷基化。（其中C3位烷基化属于第四类型）,第二节 香豆素类,（一）简单香豆素类,第二节 香豆素类,（二）呋喃香豆素类(furocoumarins),定义： 香豆素母核上的7-酚羟基与C-6或C-8取代的异戊烯基缩合形成呋喃环的一系列化合物。 分类： 呋喃环与苯环、-吡喃酮环处在一条直线上，称为线型呋喃香豆素。 呋喃环与苯环、-吡喃酮环处在一条折线上，称为角型呋喃香豆素。,第二节 香豆素类,呋喃香豆素类成分生物合成途径：,定义： 香豆素7-酚羟基与C-6或C-8异戊烯基缩合而成2, 2-二甲基-吡喃环的一系列化合物及双吡喃香豆素等。,第二节 香豆素类,（三）吡喃香豆素类(pyranocoumarins),分类： 吡喃环与苯环、-吡喃酮环处在一条直线上，称为线型吡喃香豆素。 吡喃环与苯环、-吡喃酮环处在一条折线上，称为角型吡喃香豆素。,第二节 香豆素类,吡喃香豆素类成分生物合成途径：,少数为5, 6-吡喃骈香豆素，如：,第二节 香豆素类,第二节 香豆素类,（四）其它香豆素类,指-吡喃酮环上有取代基的香豆素类。 C3、C4上常有取代基：苯基、羟基、异戊烯基等。 还包括二聚体和三聚体。,黄檀内酯,亮菌甲素,双七叶内酯, 性状,第二节 香豆素类,三、香豆素的理化性质,香豆素类在紫外光照射下呈现蓝色荧光，C7位引入羟基后荧光增强。 7-羟基香豆素加碱可使荧光转为绿色，一般羟基香豆素遇碱荧光都会增强。 C7位羟基甲基化或为非羟基基团、以及C7的邻位C6或C8位有羟基取代时，则荧光减弱或消失 。,荧光性质：, 性状,三、香豆素的理化性质, 溶解性,第二节 香豆素类,三、香豆素的理化性质,顺邻羟桂皮酸盐,第二节 香豆素类,三、香豆素的理化性质, 碱水解反应（内酯性质）,一般香豆素,7-甲氧基香豆素,7-羟基香豆素,第二节 香豆素类,三、香豆素的理化性质, 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 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发生缔合、加成等作用，可阻碍内酯的恢复。 例：,第二节 香豆素类,三、香豆素的理化性质,获得顺邻羟桂皮酸衍生物的途径：,第二节 香豆素类,三、香豆素的理化性质, 碱水解反应（内酯性质）,第二节 香豆素类,由于碱的浓度不同，其反应产物也不同：,三、香豆素的理化性质,构桔内酯, 碱水解反应（内酯性质）,2. 醚化,第二节 香豆素类,获得顺邻羟桂皮酸衍生物的途径：,三、香豆素的理化性质,（四）酸的反应,环合反应：异戊烯基双键开裂并与邻酚羟基环合。,叔阳碳离子 仲阳碳离子 伯阳碳离子,形成环的大小决定于中间体阳碳离子的稳定性：,第二节 香豆素类,三、香豆素的理化性质,（四）酸的反应,应用：可以决定酚羟基和异戊烯基间的相互位置。 注意：不宜使用浓酸，否则会发生重排反应。,第二节 香豆素类,三、香豆素的理化性质,在控制条件下氢化的先后顺序为： 侧链双键 呋喃或吡喃环上双键 C3、C4双键,苯环,羰基,共轭,共轭,双键性较弱，不易加成,（五）C3、C4双键性质和加成反应,第二节 香豆素类,三、香豆素的理化性质,1、异羟肟酸铁反应（内酯的性质）,异羟肟酸,异羟肟酸铁 （红色）,（六）呈色反应,第二节 香豆素类,三、香豆素的理化性质,内酯类化合物都有的阳性反应,（六）呈色反应 3、Gibbs反应和Emerson反应,试剂： Gibbs2, 6-二氯(溴)苯醌氯亚胺 Emerson氨基安替匹林和铁氰化钾 条件： 有游离酚羟基，且其对位无取代者呈阳性 用途： 可用于判断香豆素分子中C6位是否有取代基存在。,第二节 香豆素类,三、香豆素的理化性质,（六）呈色反应 Gibbs反应：,第二节 香豆素类,三、香豆素的理化性质,2,6-二溴苯醌氯亚胺,Emerson 反应,4-氨基安替比林,O,K3Fe(CN)6,红色,铁氰化钾,（六）呈色反应,第二节 香豆素类,三、香豆素的理化性质,1、水蒸气蒸馏法,利用小分子游离香豆素具有挥发性。 提取温度高，受热时间长，化合物结构易被破坏。,第二节 香豆素类,四、香豆素类化合物的提取分离,(一）提取,3、溶剂提取法,药材,不同浓度MeOH或EtOH,醇提液,水提液,回收溶剂，用水混悬,有机溶剂萃取,石油醚层,乙醚层,乙酸乙酯层,正丁醇层,水层,第二节 香豆素类,四、香豆素类化合物的提取分离,(一）提取,(二）分离,1、结晶法 利用溶解度的差异 如：香豆素在石油醚中溶解度不大，浓缩时即可析出结晶。 2、酸碱分离法 利用内酯的性质 香豆素的内酯环遇碱水解，加酸能重新环合的性质。,第二节 香豆素类,四、香豆素类化合物的提取分离,第二节 香豆素类,3、色谱法 利用极性的差异,经典柱色谱法,固定相：硅胶、酸性或中性氧化铝 流动相：石油醚乙酸乙酯、氯仿甲醇等,制备薄层色谱法,固定相、流动相：同上 检测方法：荧光,高效液相色谱法,正相：硅胶/石油醚乙酸乙酯、氯仿甲醇等 反相：Rp18/甲醇水,(二）分离,第二节 香豆素类,四、香豆素类化合物的提取分离,（一）紫外光谱,无含氧基团取代的香豆素：,274 nm (log4.03) 苯环 311 nm (log3.72) -吡喃酮环,引入烷基取代：最大吸收值变化不大,引入含氧基团取代：最大吸收波长发生红移,在碱溶液中，含有羟基的香豆素会发生明显红移,第二节 香豆素类,五、香豆素类化合物的结构鉴定,（二）红外光谱,1700 1750 cm-1 羰基伸缩振动 （形成分子内氢键时，向低波数移动到1680 1660 cm-1 ） 1600 1660 cm-1 3个较强的芳环吸收峰 1270 1220 cm-1，1100 1000 cm-1 内酯环特征吸收峰,第二节 香豆素类,五、香豆素类化合物的结构鉴定,（三）质谱,基本特征：有较强的分子离子峰，裂解时连续失去CO，形成M-CO+。及M-2CO+。的碎片峰。,简单香豆素的基峰是失去CO的苯骈呋喃离子 。,呋喃香豆素产生失去CO的苯骈双呋喃离子 。,第二节 香豆素类,五、香豆素类化合物的结构鉴定,（四）1H-NMR谱 1. 香豆素母核的1H-NMR谱特征,第二节 香豆素类,五、香豆素类化合物的结构鉴定,H-3、H-6和H-8信号在较高场 H-4、H-5和H-7信号在较低场,环上质子受内酯羰基吸电共轭效应的影响，导致电子云分布规律如下图所示：,C3、C4位未取代时,H-3：6.1 6.5, d, J3,4 = 9.5 Hz H-4：7.5 8.2, d, J3,4 = 9.5 Hz,（四）1H-NMR谱 1. 香豆素母核的1H-NMR谱特征,第二节 香豆素类,五、香豆素类化合物的结构鉴定,H-3： 6.2, d, J3,4 = 9.5 Hz H-4： 7.6, d, J3,4 = 9.5 Hz,H-5： 7.4, d, J5,6 = 9.0 Hz H-6、H-8： 6.8, 2H, m,第二节 香豆素类,五、香豆素类化合物的结构鉴定,（四）1H-NMR谱,2. 7-OR香豆素的1H-NMR谱特征：,3. C5, C7二氧代香豆素,第二节 香豆素类,五、香豆素类化合物的结构鉴定,（四）1H-NMR谱,第二节 香豆素类,五、香豆素类化合物的结构鉴定,（四）1H-NMR谱,常见的远程偶合: 5J = 0.61 Hz,J H4,8,J H6,4,J H48,（四）1H-NMR谱,第二节 香豆素类,五、香豆素类化合物的结构鉴定,取代基 甲氧基： 3.6-4.0 (s) 异戊烯基:,（四）1H-NMR谱,第二节 香豆素类,五、香豆素类化合物的结构鉴定,确定取代基位置，采用NOE技术(NOESY),照射-OCH3质子，H-4信号增益9%，H-4信号增益13%，确定CH3O在C-5位而不是C-8位，并为线型吡喃香豆素,（四）1H-NMR谱,第二节 香豆素类,五、香豆素类化合物的结构鉴定,第二节 香豆素类,练习: 化合物A为无色结晶，紫外光下呈蓝色荧光；异羟肟酸铁和FeCl3反应阳性。元素分析示分子式为C10H8O4。1H-NMR(300 MHz, DMSO-d6) 见下图。 回答: (1)计算不饱和度; (2)推导出完整的结构式; (3)将氢信号进行归属.,五、香豆素类化合物的结构鉴定,1H NMR DMSO-d6, 300 MHz,1: = 7 2: 3:,第二节 香豆素类,答案:,6.23,7.91,7.22,6.80,3.84,10.2,（五）13C-NMR谱,第二节 香豆素类,五、香豆素类化合物的结构鉴定,碳周围电子云密度分布与氢谱规律相同：,当-OR取代时， 直接连接的碳 30 ppm 邻位碳 13 ppm 对位碳 8 ppm,六、香豆素的生物活性,肝毒性 抗病毒作用 抗肿瘤作用 抗骨质疏松作用 抗凝血作用 对心血管系统的作用 光敏作用,第二节 香豆素类,概述 第一节 苯丙酸类 第二节 香豆素类 第三节 木脂素类,本 章 内 容,木脂素(lignans)：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C6-C3单位氧化缩合而成的化合物。少数为三聚物和四聚物。,木质素(lignins)：是一类由几十个C6-C3单位聚合而成的高分子化合物。,第三节 木脂素类,第三节 木脂素类,一、木脂素的定义及分类：,早期木脂素的定义： 两分子苯丙素以侧链中碳原子（8-8）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。,降木脂素（norlignans）,降木脂素：木脂素或新木脂素的一个苯丙素单元的烃基失去一个或两个烃基碳而形成的木脂素结构骨架。,降木脂素母核只有1617个碳原子。,蒙蒿素,第三节 木脂素类,杂木脂素：由苯丙素或木脂素与黄酮、香豆素等结合而成的复合体，如香豆素并木脂素。,杂类木脂素：,多聚木脂素：多个苯丙素单元通过碳碳键相互连接而形成的苯丙素低聚体（三聚体、四聚体等）。,三聚体称为倍半木脂素，四聚体称为二木脂素。,第三节 木脂素类,R=H cleomiscosin A R=OCH3 cleomiscosin C,组成木脂素的单位有四种： 桂皮酸（cinnamic acid） 偶为桂皮醛（cinnamaldehyde） 肉桂醇（cinnamyl alcohol） 丙烯苯（propenyl benzene） 烯丙苯（allyl benzene）,第三节 木脂素类,木脂素的命名： 大多采用俗名： 罗汉松脂素 系统命名：,第三节 木脂素类,常见类型如下：（一）木脂素,1. 二苄基丁烷类（dibenzylbutanes）,第三节 木脂素类,2. 二苄基丁内酯类（dibenzyltyrolactones）,第三节 木脂素类,常见类型如下：（一）木脂素,3. 芳基萘类（arylnaphthalenes）,第三节 木脂素类,常见类型如下：（一）木脂素,4. 四氢呋喃类（tetrahydrofurans）,第三节 木脂素类,7-O-7型,7-O-9型,9-O-9型,常见类型如下：（一）木脂素,5. 双四氢呋喃类 （furofurans）,6. 联苯环辛烯类 （dibenzocyclooctenes）,第三节 木脂素类,芝麻脂素,五味子甲素,常见类型如下：（一）木脂素,第三节 木脂素类,1. 尤普麦特苯骈呋喃型,伯彻林,2. 伯彻林苯骈呋喃型,尤普麦特烯,常见类型如下：（二）新木脂素,4. 双环辛烷型,第三节 木脂素类,呋胡椒脂酮,3. 风藤酮型,7,8,3,5,macrophyllin,常见类型如下：（二）新木脂素,5. 联苯类 （biphenylenes）,第三节 木脂素类,和厚朴酚,常见类型如下：（二）新木脂素,二、木脂素类化合物的理化性质 形 态：多呈无色晶形，新木脂素不易结晶 溶解性：游离亲脂性，难溶水，溶苯、氯仿等 成苷水溶性增大 挥发性：多数不挥发，少数有升华性质 旋光性：大多有光学活性，遇酸易异构化。,第三节 木脂素类,遇酸、碱易发生异构化：,第三节 木脂素类,三、提取分离 1. 提取: 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。,2. 分离: 色谱法、溶剂萃取法、分级沉淀法、重结晶法.,第三节 木脂素类,四、结构鉴定 （一）化学法 1.水解反应适用于成酯、成苷类成分。,第三节 木脂素类,2.氧化反应确定某些木脂素的骨架结构,第三节 木脂素类,（四）结构鉴定-光谱法 3. 1H-NMR 和13C-NMR谱 根据化合物的 基本骨架结构类型、碳数、对称性 取代基含氧取代基、烷基 进行结构测定。,第三节 木脂素类,如：芳基萘类木脂素, 内酯环上CH2和H-1的1H-NMR谱的化学位移值可用于区别羰基的位置。,第三节 木脂素类,1,2,3,4,1,2,3,4,A,B,（五）木脂素的生物活性,抗肿瘤