（应用化学专业论文）香豆素的电化学与光谱电化学研究.pdf

合肥工业大 本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合合肥工业大学 硕士论文质量要求。 答辩委员会签名： 。 揣( 砟靴榭鼋悯懈觞老友 委员：殄俐知洲栌强暇 导师： 更戈趴饥嘶娩 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据 我所知，除了文中特别加以标志和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的 研究成果，也不包含为获得合肥工业大学 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢 意。 学位论文作者签字：壮字日期加年年月垆 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解金旦墨工业太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅。本人授权金 壁王些太堂可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据库进行检索，可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文者签名力呵岛疋毽 签字日期：如年。月i ) 日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 导师签名： 佰血虻 签字嗍z , o ( 1 年牛月7 日 电话： 邮编： 香豆素的电化学与光谱电化学研究 摘要 香豆素是广泛存在于植物世界的天然化合物，具有抗肿瘤、抗菌、抗 炎症及抗氧化等多种对生物体有益的作用，常被用作香料。同时，香豆素 是医药和农药的中间体。本文采用电化学、原位长光程薄层紫外可见光谱 电化学及非原位衰减全反射红外光谱法等方法，详细考察了7 羟基香豆素 ( u f ) 、4 羟基香豆素( b a ) 及6 ，7 二羟基香豆素( e l ) 在石墨石蜡碳糊电极 ( c p e ) 上的的电化学氧化过程，提出了相应的电化学氧化反应机理；采用 微分脉冲伏安法( d p v ) 考察了乙酰胆碱修饰电极( a c h c p e ) 对7 一羟基香豆 素的电催化作用。香豆素及其衍生物在生物系统多是通过参与调控生理氧 化还原过程达到抗氧化等作用，因此本文对香豆素氧化还原反应机理的揭 示及更深层次的讨论对香豆素药理机制研究具有一定的参考价值。此外， 本文采用乙酰胆碱修饰电极检测7 羟基香豆素也为香豆素的检测提供了 一条新途径。 对三种香豆素电化学氧化过程的电化学和光谱电化学测试结果表明： 三种香豆素均为不可逆氧化过程；互为同分异构体的7 羟基香豆素和4 羟基香豆素遵循完全不同的氧化机理；7 位上的羟基通过单电子单质子转 移过程参与了香豆素的抗氧化过程，而4 位和6 位的羟基则对香豆素的抗 氧化性能没有贡献；7 羟基香豆素的电化学氧化发生在7 位羟基处并且在 电极表面形成一层不溶于水的聚合膜，经检测这种膜是带有香豆素侧链的 环氧乙烷骨架的聚合物，且具有毒性的3 , 4 环氧化物为可能的中间体；4 羟基香豆素的电化学氧化发生在c 3 = c 4 双键上且也在电极表面形成一层不 导电膜，水杨醛是氧化过程中可能的中间产物，然后进一步氧化生成芳醚 聚合膜。 采用循环伏安法将乙酰胆碱修饰到石墨石蜡碳糊电极表面，运用该修 饰电极检测7 羟基香豆素，得到的最优修饰条件为：扫速为1 5m vs ，p h 为7 4 的l 1 0 一m o l l - 1 乙酰胆碱溶液中修饰1 0 圈。将修饰后的电极与裸 电极相比，电化学性质有了明显提高：电流响应高出1o 倍，峰电势负移 1 5 0m v ，且该修饰电极在三种香豆素的混合溶液中对7 羟基香豆素显示出 很强的选择性。 水杨酸( s a ) 是一些香豆素的代谢产物之一，同时具有电化学活性，因 此对水杨酸的电化学及光谱电化学行为也进行了研究，结果表明：不同p h 下的水杨酸的电化学氧化遵循不同的机理；当电解液p h 大于水杨酸的p k a l 时，氧化发生在羟基对位上生成对苯二酚中间体，对位羟基进一步氧化后 生成羧基对苯醌自由基。当p h 为1 8 时，氧化发生在羟基上，产生苯氧 自由基，进一步通过芳醚链发生聚合而成膜。 关键词：光谱电化学；氧化反应；7 羟基香豆素；4 一羟基香豆素；香豆素 i i e l e c t r o c h e m i c a la n d s p e c t r o e l e c t r o c h e m i c a ls t u d y o f c o u m a r i n s a bs t r a c t c o u m a r i n sa r eal a r g ef a m i l yo fn a t u r a l l yo c c u r r i n gc o m p o n e n t sw i t ha 5 - 1 a c t o n er i n ga n dw i d e l yd i s t r i b u t e di nt h ep l a n tk i n g d o m t h e yh a v e m u l t i p l eb i o l o g i ca c t i v i t i e si n c l u d i n ga n t i t u m o r ，a n t i b i o s i s ，a n t i i n f l a m m a t o r y a n da n t i o x i d a n tp r o p e r t i e s c o u m a r i n sa r ea l s ou s e da sf l a v o u r i n gi n g r e d i e n t s a n di n t e r m e d i a t e so fm e d i c i n ea n dp e s t i c i d e i nt h i sp a p e r ，e l e c t r o c h e m i c a l o x i d a t i o no ft h r e e r e p r e s e n t a t i v e c o u m a r i n s ， 7 - h y d r o x y c o u m a r i n ( u m b e l l i f e r o n e ，u f ) ，4 一h y d r o x y c o u m a r i n ( b e n z o t e r t o n i ca c i d ，b a ) a n d 6 ，7 d i h y d r o x y c o u m a r i n ( e s c u l e t i n ，e l ) ，w e r ec o m p a r a t i v e l y s t u d i e d b y v o l t a m m e t r y ， i ns i t u l o n g p a t h l e n g t h t h i n l a y e r u v v i s s p e c t r o e l e c t r o c h e m i s t r y a n de xs i t ua t r f t i r s p e c t r o m e t r y t h e i rp o s s i b l e o x i d a t i v em e c h a n i s m sw e r ep r o p o s e dr e s p e c t i v e l y s i n c ec o u m a r i na n di t s d e r i v a t i v e sp a r t i c i p a t ei nr e d o xr e g u l a t i o na n da c h i e v et h e i rb e n e f i c i a le f f e c t s i ns o m eb i o l o g i c a ls y s t e m s ，t h eo b t a i n e do x i d a t i v em e c h a n i s m sa n dt h e r e s u l t i n gc o n c l u s i o n ss h o u l db ev a l u a b l ef o rt h es t u d yo f t h ep h a r m a c o k i n e t i c s o fc o u m a r i n s i na d d i t i o n ，t h ee l e c t r o c a t a l y t i ce f f e c to fa c e t y l c h o l i n eo nu f o x i d a t i o nw a se x a m i n e dt h r o u g hd i f f e r e n t i a lp u l s ev o l t a m m e t r y , a n dt h e a c e t y l c h o l i n em o d i f i e de l e c t r o d ec o u l dp r o v i d eas i m p l ea n dc o n v e n i e n tw a y f o ru fd e t e r m i n a t i o n e l e c t r o c h e m i c a la n ds p e c t r o e l e c t r o c h e m i c a ls t u d yf o rt h eo x i d a t i o no ft h e t h r e ec o u m a r i n ss h o w st h a ta l lt h et e s tc o u m a r i n su n d e r g ot h ec o m p l e t e l y i r r e v e r s i b l eo x i d a t i o na n dt h et w oi s o m e r i cc o u m a r i n s ，u fa n db a ，f o l l o wt o t a l l y d i f f e r e n to x i d a t i o nm e c h a n i s m s t h e7 - o hb u tn o tt h e4 - o ha n d6 - o hg r o u pc a n c o n t r i b u t et oa n t i o x i d a t i v ea c t i v i t yo fc o u m a r i n sv aa ne l e c t r o na l lp r o t o nt r a n s f e r m e c h a n i s m e l e c t r o o x i d a t i o no f7 - h y d r o x y c o u m a r i no c c u r sa tt h e7 - o h p o s i t i o na n dp r o d u c e sa ni n s u l a t i n gp o l y m e rf i l ma tt h e e l e c t r o d es u r f a c e ， w h i c hp r o b a b l yc o n s i s t so fap o l y ( e t h y l e n eo x i d e ) b a c k b o n ew i t hc o u m a r i n s i d e g r o u p s t h et o x i c i t y - r e l a t e d c o u m a r i n 3 , 4 - e p o x i d e i sa p o s s i b l e i n t e r m e d i a t ei nt h e 7 - h y d r o x y c o u m a r i n o x i d a t i o n e l e c t r o o x i d a t i o no f 4 - h y d r o x y c o u m a r i n o c c u r sa tt h ec 3 - c 4d o u b l eb o n d ，a l s oy i e l d i n ga n o n c o n d u c t i v ef i l ma tt h ee l e c t r o d es u r f a c e i nt h i sp r o c e s ss a l i c y l a l d e h y d ea s i i i t h ep o s s i b l ei n t e r m e d i a t eu n d e r g o e sf u r t h e ro x i d a t i o nt of o r mt h ep o l y ( a r y l e t h e r ) f i l m a c e t y l c h o l i n ew a se l e c t r o d e p o s i t e d o n a na c t i v a t e dp a r a f f i n - g r a p h i t e c a r b o np a s t ee l e c t r o d ef o r e l e c t r o c a t a l y t i c o x i d a t i o no fe o u m a r i n s t h e o p t i m u mc o n d i t i o n sf o ra c e t y l c h o l i n em o d i f i c a t i o nw a so b t a i n e da sf o l l o w s ： b u f f e rp h ，7 4 ；a c e t y l c h o l i n ec o n c e n t r a t i o n ，1 10 一m o l l 叫；s c a nr a t e ，15 m v s 一1 ；a n dc y c l en u m b e r ，10 t h ep e a kc u r r e n to fu fo x i d a t i o n a tt h e a c e t y l c h o l i n em o d i f i e de l e c t r o d ew a sa st e nt i m e sh i g ha st h a ta tb a r ec a r b o n p a s t es u b s t r a t e ，w h i l et h ep e a kp o t e n t i a lw a sn e g a t i v e l ys h i f t e db y15 0m v t h es a m ee l e c t r o c a t a l y t i ce f f e c tw a sn o to b s e r v e do nt h eo t h e rt w oc o u m a r i n s s a l i c y l i ca c i d ，a s ak n o w nm e t a b o l i t eo fs o m ec o u m a r i n s ，w a sa l s o s t u d i e di naw i d ep hr a n g eo f1 8 9 2b yv o l t a m m e t r ya n du v - v i s s p e c t r o e l e c t r o c h e m i s t r y s a l i c y l i ca c i df o l l o wd i f f e r e n tm e c h a n i s m su n d e rt h e s e p h s a tal o wp ho f1 8 ，s a l i c y l i ca c i dw a so x i d i z e dt op h e n o x yr a d i c a lf o l l o w e db y f u r t h e ro x i d a t i o nt oa r y le t h e rp o l y m e r , r a p i d l yp a s s i v a t i n gt h ee l e c t r o d es u r f a c e a n o t h e rr e a c t i o np a t h w a yg r a d u a l l yd o m i n a t e dw i t l lt h ei n c r e a s eo fb u f f e rp h ， p r o d u c i n gah y d r o q u i n o li n t e r m e d i a t ew h i c hu n d e r g o e sf u r t h e ro x i d a t i o nt o f o r mc a r b o x y lp b e n z o q u i n o n e k e y w o r d s ：s p e c t r o e l e c t r o c h e m i s t r y ；o x i d a t i o n ；u m b e l l i f e r o n e ；b e n z o t e r t o n i ca c i d ； c o u m a r i n 目录 摘要i a b s t r a c t i i i 符号清单v i i 插图清单v i i i 第一章绪论1 1 香豆素类物质概述1 1 1 三种香豆素的名称及来源1 1 2 三种香豆素及水杨酸的结构一2 1 3 三种香豆素的物化性质3 1 4 香豆素的生化功效3 1 5 香豆素的紫外及红外吸收性质5 2 香豆素的电化学研究现状与展望6 2 1 香豆素的电化学研究现状6 2 2 香豆素电化学研究展望6 3紫外可见薄层光谱电化学方法7 3 1光谱电化学方法简介7 3 2紫外可见薄层光谱电化学方法的优点8 3 3紫外可见薄层光谱电化学方法的应用8 4化学修饰电极9 5本选题的目的、意义及研究思路9 第二章三种香豆素的电化学研究1 1 1实验部分1 1 1 1 实验试剂与仪器1 1 1 2 溶液的配制1 2 1 3 石墨石蜡碳糊电极的制作1 3 1 4 实验方法1 3 2 三种香豆素的循环伏安法测试1 4 2 1 三种香豆素在生理p h 介质中的c v 曲线1 4 2 2p h 对7 羟基香豆素和4 羟基香豆素c v 曲线的影响1 5 2 37 羟基香豆素及4 羟基香豆素的连续c v 扫描1 6 2 4 富集时间对7 羟基香豆素c v 曲线的影响1 7 2 5 富集电势对7 羟基香豆素的伏安峰的影响1 8 2 6 扫描速度对7 羟基香豆素的伏安峰的影响1 8 2 7 浓度对7 羟基香豆素伏安峰的影响1 9 v 2 87 羟基香豆素的微分脉冲伏安( d p v ) 曲线2 0 3 乙酰胆碱修饰电极部分的结果与讨论2 1 3 1 活化过程对乙酰胆碱修饰的影响2 1 3 2 电极修饰条件的优化2 3 3 3 乙酰胆碱修饰电极检测7 羟基香豆素2 5 4 本章小结一2 6 第三章三种香豆素氧化过程的光谱电化学研究2 8 1 实验部分2 8 1 1 仪器与试剂2 8 1 2 光谱电化学实验装置图及长光程薄层电解池的设计2 9 1 3 实验步骤2 9 2 结果与讨论3 0 2 17 羟基香豆素的薄层u v - v i s 测试3 0 2 27 羟基香豆素电沉积膜的a t r f t i r 表征3 2 2 34 羟基香豆素的薄层u v - v i s 测试3 4 2 44 羟基香豆素电沉积膜的a t r f t i r 表征3 6 2 56 ，7 二羟基香豆素的薄层u v - v i s 测试3 8 3 本章小结3 9 第四章水杨酸电化学氧化过程的光谱电化学研究4 l 1 实验部分4 1 2 结果与讨论4 2 2 1p h 对水杨酸c v 曲线的影响4 2 2 2 水杨酸连续c v 扫描曲线4 3 2 3 水杨酸的原位紫外薄层光谱电化学研究4 4 3 本章小结4 7 第五章总结4 9 参考文献5 l 研究生期间发表的论文6 0 v i 符号清单 中文全称 7 羟基香豆素 4 羟基香豆素 6 ，7 二羟基香豆素 水杨酸 循环伏安法 微分脉冲伏安法 碳糊电极 乙酰胆碱修饰电极 & - r 缓冲溶液 富集电势 富集电势 扫描速度 浓度 光谱电化学 v i i 插图清单 图1 1 香豆素类化合物的母体结构( 苯并0 t 吡喃酮) 2 图2 1c p e 电极示意图13 图2 2 三种香豆素的c v 曲线1 4 图2 37 羟基香豆素在不同p h 缓冲液中c v 曲线及氧化峰的峰电势与p h 值的关系图15 图2 44 羟基香豆素在不同p h 缓冲液中的c v 曲线1 6 图2 57 羟基香豆素( a ) 及4 羟基香豆素( b ) 的连续扫描c v 曲线1 7 图2 6 不同富集时间后7 羟基香豆素的c v 曲线及峰电流随富集时间变化 的关系图1 7 图2 7 不同富集电势下7 羟基香豆素的c v 曲线及峰电流随富集电势变化 的关系图18 图2 8 不同扫描速度下7 羟基香豆素的c v 曲线及峰电流与扫速1 2 次方 的关系图1 9 图2 9 不同浓度下7 羟基香豆素的c v 图及氧化峰的峰电流与浓度值的关 着图19 图2 1 0 不同富集时间下7 羟基香豆素d p v 曲线及峰电流随富集时间变化 的关系图一2 0 图2 1 1 不同富集电势下7 羟基香豆素d p v 曲线及峰电流随富集电势变化 的关系图2 0 图2 1 2 不同浓度下7 羟基香豆素的d p v 图及氧化峰的峰电流与浓度值的 关系图2 l 图2 1 3 乙酰胆碱溶液修饰石墨石蜡电极c v 曲线( a ) 活化前( b ) 活化 后：! ：! 图2 1 4 电极修饰条件优化图2 3 图2 1 57 羟基香豆素在c p e ( 1 ) 和乙酰胆碱修饰电极( 2 ) 上的d p v 图2 4 图2 1 6 三种基香豆素在s c p e ( 1 ) 、乙酰胆碱修饰电极( 2 ) 上的d p v 图2 4 图2 1 7 不同富集时间下乙酰胆碱修饰电极检测7 羟基香豆素的d p v 图及 峰电流随富集电势变化的关系图2 5 图2 1 8 乙酰胆碱修饰电极检测不同浓度的7 羟基香豆素的d p v 图2 5 图3 1 现场紫外可见薄层光谱电化学装置示意图2 9 图3 2 不同p h 下7 羟基香豆素紫外吸收光谱图3 1 图3 3 不同p h 下7 羟基香豆素电化学氧化的薄层紫外吸收光谱图3 1 图3 4 图3 3 b 中第一条( a ) 和最后一条谱线( b ) 中复合峰的解叠3 2 图3 5 ( a ) 碳糊电极表面的7 羟基香豆素氧化形成的聚合膜的a t r f t i r 表 v i i i 征3 3 图3 67 羟基香豆素的电化学氧化聚合机理3 4 图3 7 不同p h 下4 羟基香豆素紫外吸收光谱图3 5 图3 8 不同p h 下4 羟基香豆素电化学氧化的薄层紫外吸收光谱图3 6 图3 9 ( a ) 碳糊电极表面的4 羟基香豆素氧化形成的聚合膜的a t r f t i r 表 征3 7 图3 1 04 。羟基香豆素的电氧化机理一3 7 图3 1 16 ，7 二羟基香豆素在不同p h 缓冲液中的紫外可见光谱图3 8 图3 1 2 两种p h 下6 ，7 二羟基香豆素电化学氧化的薄层紫外吸收光谱图3 9 图4 1 水杨酸在不同p h 缓冲液中的c v 曲线4 2 图4 2 水杨酸在不同p h 缓冲液中的连续c v 扫描曲线4 4 图4 3 不同p h 下水杨酸电化学氧化的薄层紫外吸收光谱图4 5 图4 4 水杨酸的电氧化机理4 7 i x 表格清单 表2 1 实验试剂与仪器 表2 2b r 缓冲溶液的配制 x 第一章绪论 1 香豆素类物质概述 香豆素( e o u m a r i n ) 最早由香豆提炼得到，又因具有芳香气味而得名。 它广泛存在植物世界中 1 - 3 】，如伞形科、芸香科、豆科、菊科、茄科、瑞香 科等科中，与其生源相近的桂皮酸、黄酮类、木脂素等常伴生。多数存在 于植物的花、茎、叶、果中，尤以幼嫩的叶芽中含量高。 香豆素类物质从结构上来讲是带有6 内酯环的著名杂氧环化合物，该 类化合物具有苯并0 【吡喃酮母核，其苯环和吡喃环上都能连有羟基、烷氧 基和异戊烯基等取代基，因此香豆素系物质具有1 3 0 0 种衍生物。香豆素 按其生源途径所形成的骨架结构可以分为四类，即简单香豆素、呋喃香豆 素、吡喃香豆素和其他香豆素。因其具有预防疾病、控制生长和抗氧化特 性等多种生物活性，香豆素在医药、保健品、食品工业和日用化工等领域 得到应用并引起了广泛关注。 1 1 三种香豆素的名称及来源 1 1 17 羟基香豆素的名称及来源 7 羟基香豆素( 7 h y d r o x y e o u m a r i n ，u m b e l l i f e r o n e ) ，即在苯并仅吡喃酮 母核上7 位连有羟基取代基的化合物，分子式为c 9 h 6 0 3 ，分子量为1 6 2 1 4 ， 又被称为伞形花内酯、伞形酮。存在于伞形科植物胡萝卜的根，豆科植物 多变小冠花的种子，芸香科植物芸香全草中。 1 1 24 羟基香豆素的名称及来源 4 羟基香豆素( 4 h y d r o x y c o u m a r i n ，b e n z o t e r t o n i ea c i d ) ，即在苯并0 【一吡喃 酮母核上4 位连有羟基取代基的化合物，分子式为c 9 h 6 0 3 ，分子量为 1 6 2 1 4 。4 羟基香豆素多是通过有机反应合成而来。s h o e k r a v i t 4 l 等使用新 的催化剂氯化钛催化一系列酚类与p 酮酸酯在没有溶剂存在的条件下搅 拌，进行改良的p e e h m a n n 方法制得4 羟基香豆素，此法产率高于经典方 法，反应时间只需几分钟甚至几秒钟。a l e x a n d e r 5 j 等人将免溶剂条件与新 型催化剂完美结合起来，通过使用硝酸铋五水合物为催化剂，通过酚类与 羟基取代的p 酮酸酯在无溶剂条件下发生p e e h m a n n 方法制得4 羟基香豆 素，产率与纯度都非常高。 1 1 36 ，7 二羟基香豆素的名称及来源 6 ，7 二羟基香豆素( 6 ，7 一d i h y d r o x y c o u m a r i n ，e s e u l e t i n ) ，即在苯并仅一吡喃 酮母核上6 位和7 位连有羟基取代基的化合物，分子式为c 9 h 7 0 4 ，分子量 为1 7 8 1 4 。别名还有七叶树内酯、七叶苷原、马栗树皮素、秦皮乙素和七 叶亭等。主要存在于木犀科植物苦枥白蜡树、小叶白蜡树或秦岭白蜡树的 树皮中，是中药秦皮中的主要有效成分。 1 2 三种香豆素及水杨酸的结构 香豆素类化合物具有苯并0 c 吡喃酮母核，结构如图1 1 ，其具有6 内酯 环是香豆素结构的一大特点，同时其苯环和吡喃环上都能连各种取代基， 其主要取代基有：羟基、甲氧基、亚甲二氧基、异戊烯氧基等，因此香豆 素系物质具有种类繁多的衍生物。 6 7 o 81 图1 1 香豆素类化合物的母体结构( 苯并f t 吡喃酮) s c h e m e1 1t h eb a s i cs t r c t u r eo fc o u m a r i n ( b e n z o o f , - p y r o n e ) 7 羟基香豆素、4 羟基香豆素及6 ，7 二羟基香豆素都是具有代表性的 简单香豆素系物质，在自然界中分布广泛，三者不同之处仅仅在于羟基的 位置和数量。天然香豆素中大多数带有7 位羟基。而水杨酸是常见的香豆 素降解产物。 h o 54 h o h o 8l o 6 7 o h 7 习径基香豆素 4 羟基香豆素 54 6 ，7 二羟基香豆素 4 5 3 o 水杨酸 o h 图1 2 三种香豆素和水杨酸的结构示意图 s c h e m e1 2c h e m i c a ls t r u c t u r e so ft h r e ek i n d so fc o u m a r i na n ds a l i c y l i ca c i d 从三种香豆素的结构中可以观察到，前两者的羟基分别在苯环和吡喃 酮环上，而6 ，7 二羟基香豆素在苯环上具有处于临位的两个羟基。香豆素 2 具有显著的抗氧化性，三种香豆素在结构上的微小差别对于抗氧化性的贡 献是我们课题研究的重点之一。 1 3 三种香豆素的物化性质 7 羟基香豆素为白色针状结晶，熔点为2 2 5 2 2 8 0 c ，易溶于乙醇、氯 仿及乙酸，溶于稀碱液，难溶于醚，微溶于沸水( 1g 1 0 0m e ) ，能升华。4 - 羟基香豆素为微黄色针状结晶，熔点为2 0 6 0 c ，易溶于乙醇、乙醚和热水， 与三氯化铁作用呈棕色。6 ，7 二羟基香豆素为白色或黄色针状结晶，无味， 熔点为2 6 8 2 7 0 0 c ，能溶于热乙醇、乙酸，不溶于冷水、沸水和醚中，在 乙酸中结成晶状结晶。 可见香豆素在可见光下多为白色或黄色结晶，但在紫外光下多呈现蓝 色或紫色荧光，其荧光强弱与分子中取代基的位置与种类有关系，其7 位 取代基的推电子能力及3 、4 位双键的电荷密度大小对于荧光能力有很大 影响i6 1 。因此7 羟基香豆素及6 ，7 二羟基香豆素溶液呈现蓝色荧光，而4 羟基香豆素则没有荧光性质。 1 4 香豆素的生化功效 香豆素具有明显的活体抗肿瘤功效，如6 ，7 二羟基香豆素能够通过诱 导截获使h l 6 0 白血病细胞在g l 期停止生长和转录l l j 。8 甲氧基补骨酯 素可以增加癌细胞中p 1 6 和n m 2 3 h 1 蛋白的表达，减少c d k 4 和h r a s 蛋白的表达，从而阻碍癌症的发生和转移r 7 1 。香豆素的这种活体抗癌效果， 可能归咎于其代谢过程中的代谢产物，如7 羟基香豆素的功效【l 】。最近研 究表明，7 羟基香豆素通过降低细胞周期蛋白d i 的表达来抑制癌细胞增 殖，临床上对恶性黑色素瘤、肾癌、前列腺癌具有明显疗效【l 】。w e b e r t 列 等对一些具有抗肿瘤作用的香豆素类化合物的体内代谢产物7 羟基香豆 素类化合物也进行了研究，经药理研究发现其对胃癌细胞、结肠癌细胞、肝 细胞癌及原始淋巴细胞的扩增都有抑制作用。同时4 羟基香豆素被发现具 有抑制胃癌细胞增殖的功效【9 】。m i z u n o t l o 】等从a n g e l i c ae d u l i s 中分离出六 种具有抗癌作用的角型呋喃香豆素，且研究得到：他们的抗癌作用可能源 自3 和4 位上的酯基。o i l k a w a t l l 】等对一种由微生物产生的8 羟基3 羟甲 基6 甲氧基异香豆素进行研究，发现其具有抗肿瘤及抗类风湿关节炎作 用。张庆林【1 2 】等从蛇床子中分离得到三种逆转肿瘤细胞多药耐药活性香豆 素化合物，体外实验表明它们对耐药肿瘤细胞k b v 2 0 0 具有明显的逆转作 用，和长春新碱同时给药，可以有效降低长春新碱的e d 5 0 值。l e e l l 3 】等从 k a y e aa s s a m i e a 分离得到四个新的香豆素，他们对人肺癌细胞、结肠癌细 胞、鼻咽癌细胞和激素依赖的前列腺癌均具有明显的细胞毒作用。g u i l e t i l 4 j 等从c a l o p h y l l u nd i s p a r 的果实和茎皮中分离得到六种新的香豆素类化合 物，其中三种对人鼻咽癌细胞株有明显的细胞毒作用。h i r o s h i t l 5 】等从 g l a u e i d i u np a l m a t u m 中成功分离得到的香豆素类化合物对k b 细胞的有丝 分裂有明显抑制作用。 香豆素还可通过增强机体免疫功能来产生抗癌作用。研究表明香豆素 能增强巨噬细胞的作用，活化并增强单核细胞的数量，调节单核细胞与巨 噬细胞对淋巴细胞的活化以及增强白细胞介素等以发挥抗癌作用 t 6 1 。同 时，7 羟基香豆素被认定为治疗高蛋白水肿的有效化学成分l 1 7j 。 香豆素还具有抗菌和抗寄生虫的作用，可以用来治疗很多人体疾病， 如，单核细胞增多症、支原体病、弓浆虫病、q 热和鹦鹉热。香豆素类抗 生素包括新生霉素、香豆霉素a l 及氯新生霉素，对d n a 回旋酶都有很好 的抑制作用，机理研究表明，香豆素能够抑制回旋酶和三磷酸腺苷酶反应， 药物可能通过稳定a t p 低亲和力酶的一个构型发挥抗菌杀虫作用。同时香 豆素类抗生素与d n a 回旋酶的相互作用，对多种癌细胞有抑制作用，并 能与抗癌药联合应用，逆转抗癌药的耐药性【l 引。香豆素衍生物也可作用于 d n a 拓扑异构酶i i ，进而干扰染色质的空间构型，从而达到影响d n a 的 复制、转录和染色体的分离的目的。t a d a t l 9 】等以d m s o 为对照，从p r a n g o s p a b u l a r i a 中分离得到的对青霉素耐药菌、青霉素敏感菌、大肠杆菌和铜绿 假单胞菌具有抗菌活性的香豆素。s c h i n k o v i t z l 2 0 】等从p e u c e d a n u m o s t r u t h i u nk o c h 根中分离得到欧前胡精，对一系列快速生长的分枝杆菌具 有明显的抑制作用。c o t t i g l i a t 2 i 】等研究发现瑞香科植物的茎的甲醇提取物 对迟缓芽孢杆菌、大肠杆菌均有抑制作用，同时对从甲醇提取物中分离的 四种香豆素类化合物：瑞香素、瑞香苷、乙酰伞形花内酯和双白瑞香素， 表明该植物中活性抗菌成分为白瑞香素、白瑞香苷及2 ，5 ，7 ，4 四羟基异黄 酮醇。z a h a t 2 2 】等研究发现3 氰基香豆素对多数革兰阳性菌及酵母菌具有抑 制活性，对革兰阴性菌也具有微弱的抑制作用，最小抑菌浓度对大肠杆菌 即有很强的抑制作用，同时对金黄色葡萄球菌和白色念球菌也有微弱的抑 制作用。 香豆素抗h i v 活性也引起了广泛关注。胡桐内酯类香豆素显著抑制 h i v 1 逆转录酶的活性已得到广泛认识，另外s h i k i s h i m a 2 3 j 等研究发现补 骨脂素能够抑制h 9 淋巴细胞中h i v - 1 的复制。 香豆素在生物体内的抗炎和抗氧化作用也是研究的重点之一，香豆素 和酚类化合物的自由基清除活性已经有了一系列报道。游离自由基在人体 内过度积累会损害脂质、蛋白质和d n a 等人体重要组成部分，从而引起 各种疾病，因此及时清除体内过多的自由基是预防各种疾病以及抗衰老的 重要环节。几年来对香豆素抗氧化活性研究较多，比如瑞香素除具有抗炎 止痛作用外，还可作为一种抗氧化剂，阻断自由基引起的红细胞脂质过氧 化反应，进而发挥抗溶血作用【2 4 1 。6 ，7 二羟基香豆素也是一种有效的脂肪 4 氧化酶抑制剂。实验表明，6 ，7 二羟基香豆素及其衍生物能够保护细胞不 受亚麻酸氧化物引起的细胞毒性作用1 2 5 1 。6 ，7 二甲氧基香豆素是川牛膝的 成分之一，具有抗急性肾功能衰竭的作用，其作用机制之一也是通过防止 氧自由基的生成及清除已生成的氧自由基从而改善急性肾功能衰竭症状 【2 6 1 。花椒毒酚在脂质过氧化试验和溶血试验中均显示抗氧化活性，二氢山 芹醇、异补骨素、佛手内酯对小鼠大脑和肾脏组织的脂质过氧化反应亦有 轻微抑制作用，研究人员认为这些香豆素分子结构中所含的羟基是其具有 抗氧化活性的关键所在【2 7 1 。f e r n a n d e z p u n t e r o 2 8 】等对秦皮亭的抗氧化作用 进行了研究，实验以果蝇为模板，分析了秦皮亭对正常情况及诱导产生氧 化应激状态下的几种参数的影响，实验结果表明秦皮亭具有避免氧化应激 从而保护果蝇的作用。y a n g 2 9 j 等从马米苹果中分离得到1 5 个香豆素类化 合物，其中的九种有明显的清除d p p h 自由基的活性。l i u 3 0 】等以水溶性 a a p h 、感光的b p 或者其水溶性的类似物d s b p 为引发剂，以氧气的吸入 量或维生素e 的清除量为动力学考察指标，研究了4 甲基香豆素、7 羟基 - 4 甲基香豆素、7 ，8 - 二羟基4 一甲基香豆素对人体低密度脂蛋白的抗氧化或 助氧化活性。 另一方面，香豆素类物质用于食品中调味剂的毒性也已经引起了重 视，因此食品安全管理部门规定了食品和饮料中最高含量为2m g k g ，酒 精饮料中最高含量为10m g l 以1 3 1 1 。有些报道曾指出香豆素的毒性是由酶催 化产生的3 ，4 环氧化物引起的【32 1 。无论是鉴于香豆素具有多方面的生物活 性还是对于其在食品添加剂中的可能毒性，香豆素的体内代谢机理都是值 得探究的研究课题，因此，香豆素在体内的代谢过程的研究也引起了研究 者的关注。香豆素最初被细胞色素p 4 5 0 代谢，在7 位或3 位羟基化形成 代谢产物。在人体和狒狒体内，7 羟基香豆素为主要代谢产物【3 3 1 。m o r a n 3 4 1 等研究发现，在2 4 小时内，摄入2 0 0m g 香豆素6 3 转化为7 羟基香豆素， 通过人体尿液排出。 1 5 香豆素的紫外及红外吸收性质 无含氧官能团取代的香豆素在紫外吸收光谱下有两个主要吸收带，分 别为2 7 4n m 和3 1 1n m ，分别代表苯环及0 c 吡喃酮的吸收带。母核上引入 烷基最大吸收带改变甚微。具有含氧官能团取代的香豆素，最大吸收向长 波方向移动，移动多少取决于该基团与发色系统共轭能力