天药10B-苯丙素类.ppt

MedicinalChemistryofNaturalProducts 天然药物化学 广西大学生命科学与技术学院卢洁 第十章 B 苯丙素类phenylpropanoids 第一节 苯丙素第二节 香豆素类第三节 木脂素类 第一节苯丙素 苯丙素是一类含有一个或几个C6 C3单位的天然成分 结构特点 C6 C3结构 具有酚羟基取代的芳香羧酸 包括 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 生物合成途径为 桂皮酸途径 植物中存在的苯丙酸类成分主要是桂皮酸的衍生物 第二节香豆素类 一 概述及结构分类二 香豆素的理化性质三 香豆素的分离方法四 香豆素的波谱学特征 一 概述 是顺邻羟基桂皮酸的内酯 基本骨架为苯骈 吡喃酮 7 位常有羟基或醚基 具 不饱和内酯结构 分布 香豆素类化合物广泛分布在高等植物体内 常常以游离状态或与糖结合成苷的形式存在 大多存在于植物的花 叶 茎和果中 通常以幼嫩的叶芽中含量较高 部分香豆素在生物体内以邻羟基桂皮酸苷的形式存在 酶解后苷元邻羟基桂皮酸立即内酯化而成香豆素 香豆素的生物活性 1 植物生长调节剂 低浓度刺激 高浓度抑制植物发芽 生长2 光敏作用 治疗白斑病3 抗菌 抗病毒作用 秦皮中的七叶内酯及其苷治疗痢疾 蛇床子中的奥斯脑可抑制乙肝表面抗原 4 平滑肌松弛作用 冠状动脉扩张和解痉利胆5 抗凝血作用 防止血栓形成6 肝毒性 黄曲霉素致肝癌 含有香豆素的常用中药 结构类型 1 简单香豆素 只在苯环上有取代基的2 呋喃香豆素 线型 6 7 角型 7 8 3 吡喃香豆素 线型 6 7 角型 7 8 4 异香豆素类 香豆素的异构体5 其他香豆素 吡喃酮环上有取代基的 七叶内脂 七叶苷 1 简单香豆素类 只在苯环上有取代的香豆素类 取代基包括羟基 甲氧基 亚甲二氧基和异戊烯基等 补骨脂内酯 白芷内酯 2 呋喃香豆素类 苯环上的异戊烯基与邻位酚羟基环合成呋喃环 1 直线型2 角型 3 吡喃香豆素类 花椒内酯 C7 C8 吡喃骈香豆素白花前胡苷 环合成呋喃环 1 直线型2 角型 4 异香豆素类 香豆素的异构体 邻羧基苯乙烯醇的内酯 如茵陈炔内酯 亮菌甲素 海棠果内酯 5 其它香豆素 吡喃环上有取代的一类香豆素 C3C4上常有苯基 羟基 异戊烯基取代 亮菌甲素 亮菌甲素是从亮菌中分离的一种新的香豆素衍生物 经化学合成而得 能有效促进胆汁分泌 促进受损肝细胞修复 促进免疫功能提高 具有消炎退黄 解痉利胆 抗癌保肝及抗肝纤维化等多重功效 亮菌甲素氯化钠注射液临床上一般用于急性胆囊炎 慢性胆囊炎发作 其他胆道疾病并发急性感染及慢性浅表性胃炎 慢性浅表性萎缩性胃炎等疾病的治疗 06 5 齐齐哈尔第二制药有限公司假药案 64名受害 多名死亡 原因系公司在购买药用辅料丙二醇用于亮菌甲素注射液生产时 购入了假冒的丙二醇 二 香豆素的理化性质 1 性状2 溶解性3 碱水解反应4 荧光5 显色反应 1 性状 游离香豆素 多有结晶 大多具香味 小分子香豆素 有挥发性 能随水蒸气蒸出 并能升华 香豆素苷 多无香味和挥发性 亦不能升华 2 溶解性 游离香豆素 为亲脂性 一般不溶或难溶于水 可溶于沸水 溶于甲醇 乙醇 氯仿 乙醚 苯等有机溶剂 香豆素苷 溶于水 甲醇 乙醇 难溶于氯仿 乙醚 苯等等低极性有机溶剂 根据香豆素的溶解性 在提取分离时可采用系统溶剂法 3 碱水解反应 内酯性质 香豆素分子中具有 不饱和内酯的结构 具有内酯化合物的通性 稀碱液作用下 香豆素内酯环可被水解开环 生成顺邻羟基桂皮酸盐 该盐不稳定 一经酸化即闭环成为原来的内酯结构 该性质可用于提取分离 碱水解反应 如果与碱液长时间加热 水解产物顺邻羟桂皮酸衍生物则转变为反邻羟基桂皮酸的衍生物 再经酸化也不再发生内酯化闭环反应 故提取时要注意碱的浓度与作用时间 酸化闭环酸化不闭环 碱水解反应速度 略 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 其水解难易为7 OH香豆素 7 OCH3香豆素 香豆素 4 荧光性质 香豆素母体本身即无取代的香豆素并无荧光 而 OH香豆素在紫外光下大多显出兰色荧光 香豆素在碱液中后荧光加强 香豆素荧光的有无 与分子中取代基的种类和位置有一定关系 7 位导入羟基后 荧光增强 甚至在可见光下也能看到荧光 7 羟基香豆素在8 位引入羟基 荧光则消失 香豆素荧光与结构之间的关系尚不清楚 5 显色反应 1 异羟肟酸铁反应 内酯显色反应 2 酚羟基反应 FeCl3 3 Gibb s反应 酚羟基对位未被取代 4 Emerson反应 酚羟基对位未被取代 1 异羟肟酸铁反应 内酯的显色反应 试剂 盐酸羟胺和三氯化铁 碱性条件下 香豆素内酯开环 并与盐酸羟胺缩合成异羟肟酸 再在酸性条件下与三价铁离子络合成盐而显红色 P141 197 2 酚羟基反应 试剂 三氯化铁 具酚羟基取代的香豆素类在水溶液中可与三氯化铁试剂络合而产生不同的颜色 判断游离酚羟基的有无 3 Gibb s反应 条件 酚羟基的对位未被取代试剂 二氯 溴 醌氯亚胺香豆素乙醇溶液在弱碱条件下 2 6 二氯 溴 醌氯亚胺试剂与酚羟基对位活泼氢缩合成蓝色化合物 4 Emerson反应 条件 酚羟基的对位未被取代试剂 4 氨基安替比林和铁氰化钾 香豆素的碱性溶液中 加入2 的4 氨基安替比林和8 的铁氰化钾试剂与酚羟基对位活泼氢缩合成红色化合物 测定挥发酚的原理 Gibb s Emerson反应检识 Gibb s Emerson反应用于检识香豆素结构中有无游离酚羟基 对位未被取代 判断6 位上是否有取代 无取代 先内酯环碱化开环后有游离酚羟基 可与Gibb s试剂 Emerson试剂反应 7 羟基香豆素 三 香豆素的提取分离 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 香豆素分子过去认为较稳定 因此利用它的内酯性质以酸碱处理 或利用它的挥发性以真空升华或水蒸汽蒸馏的方法来分离纯化 现在渐渐明白香豆素并不稳定 遇酸 碱 热 层析时的吸附剂 甚至重结晶的溶剂都有使之发生变化的可能 由此所获得的物质 过去被认为是新发现的香豆素 后来证实只是次生物质 三 香豆素的分离方法 1 水蒸气蒸馏法 2 酸碱分离法3 系统溶剂法4 色谱方法 馏出物 残油 加热溶于乙醇 乙醇液 放置 粗品 以乙醇 乙醚或石油醚 重结晶 结晶 橙皮油素 橘子油 1 水蒸气蒸馏法 某些小分子的香豆素类具挥发性可用蒸馏法与不挥发性成分分离 常用于纯化过程 例如 橘子油橙皮油素的分离 2 碱溶酸沉法 原理 1 具酚羟基 加酸析出 2 内酯性质 加碱开环加酸恢复 碱液水解开环时 要注意碱液的浓度和加热时间 否则将引起降解反应而使香豆素破坏 或者使香豆素开环而不能合环 对酸碱敏感的香豆素用此法可能得到次生产物 乙醚萃取液 NaHCO3水溶液萃取 碱水层 酸性成分 乙醚层 0 5 稀冷的NaOH进行萃取 碱水层 酚性成分包括酚性香豆素 乙醚层 回收乙醚蒸干并用NaOH水或醇溶液进行水解 香豆素盐 接下页 香豆素类化合物多呈中性或弱酸性 常与中性 弱酸性杂质混在一起 利用内酯遇碱开环溶解 加酸又环合沉淀的特性分离 水解后得到的溶液 乙醚萃取 乙醚层 不水解的中性成分 碱溶液 酸中和乙醚萃取 水溶液 乙醚层 香豆素内酯成分 香豆素碱溶酸沉法流程演示 3 系统溶剂法 香豆素类成分的极性不同 各种溶剂都有提出该成分的可能 可采用系统溶剂提取法 一般可用甲醇或乙醇从植物中提取 然后用石油醚 苯 乙醚 乙酸乙酯 丙酮和甲醇顺次萃取浸膏 分成极性不同的部位 石油醚对香豆素的溶解度不大 其萃取液浓缩后即可得结晶 乙醚是多数香豆素的良好溶剂 但亦能溶出其他能溶性成分 如叶绿素 腊质等 其他极性较大的香豆素和香豆素苷 则存在于甲醇或水中 石油醚回流提取 石油醚液 回收至小体积 浓缩液 放置 析晶 粗晶 冷石油醚洗 结晶 可能是混和物 进一步分离 单体 亲脂性香豆素 残渣 乙醚液 乙醚回流提取 回收分离 单体 亲脂性较弱香豆素 残渣 乙醇提取 乙醇液 回收分离 香豆素苷类 甲醇或乙醇提取 提取液 回收溶剂 浸膏 药材粗粉 未知结构香豆素提取流程演示 4 色谱方法 分离结构相似的香豆素 一般用硅胶 氧化铝和聚酰胺层析 常用吸附剂 硅胶 中性或酸性氧化铝等 碱性氧化铝可能使香豆素发生降解 故很少使用 对酚性香豆素易产生强吸附 洗脱剂可用环己烷 乙醚 环己烷 乙酸乙酯和石油醚 乙酸乙酯的混合溶剂 TLC GC HPLC也常用 尤其HPLC分离弱极性的香豆素和强极性的香豆素苷 四 香豆素的波谱学特征 1 UV2 IR3 NMR4 MS已知香豆素 也常用PC TLC GC HPLC标准品对照 1 UV 无取代的香豆素UV max nm 在274nm284nm 苯环 和311nm 吡喃酮环 处有吸收 C6 7位如有羟基 甲氧基或 D葡萄糖取代 红移 几乎成1峰 和 吡喃酮相似 多数在碱液中较在中酸性溶液中红移 与黄酮比较 和 吡喃酮相似 无取代时3峰香豆素274nm284nm311nm 苯环 不饱和内酯 黄酮两吸收带250 285nm304 350nm 苯甲酰系统引起 桂皮酰系统引起 2 IR 吡喃酮羰基 1750 1700cm 1羰基如与取代基形成分子内氢键 1680 1660cm 1芳环双键 1645 1625cm 1羟基 3200 3600cm 1呋喃环双键 1639 1613cm 1 3 H1 NMR 受内酯羰基吸电子共轭效应的影响3 6 8 小 4 5 7 大 C3 C4未取代的香豆素在芳香质子区可见一对双峰 分别位于芳香质子区的两端H 5 6 8 7 83 6 87 夹在H 3和H 4之间C 7有氧取代 H 3 0 17ppm 由于其供电子共轭效应 使得C 3的电子云密度增大 3 H的化学位移向高场位移 H 3 d 6 1 6 4J 9 5Hz H 4 d 7 5 8 3J 9 5Hz C 7有氧取代 H 3 0 17ppm C3 4 5 6 8 H 4 MS 分子离子峰较强基峰是失去CO的苯骈呋喃离子香豆素母核的基峰为 M CO 峰 母核有较强的分子离子峰 第三节木脂素 liganans 一 定义及分类二 木脂素的性质三 木脂素的提取分离四 木脂素的鉴别五 木脂素的结构鉴定 略 六 木脂素的生物活性 略 一 定义 木脂素是一类由苯丙素氧化聚合而成的天然产物 通常是指其二聚物 少数是三聚物和四聚物 多存在于植物的木质部和树脂中 或在析出时呈树脂状 故称木脂素 组成木脂素的单体 桂皮酸 醛 桂皮醇丙烯苯烯丙苯 分类 木脂素和新木脂素 最早分类前两种 C原子是氧化型的 组成的聚合体称为木脂素或Haworth木脂素 后两种 C原子是非氧化型的 组成的聚合体称为新木脂素 传统分类由C6C3单元侧链的 8 8 碳原子连接成的聚合体称为木脂素 由单元侧链非 碳原子连接成的聚合体称为新木脂素 8 8 8 8 7 2 二聚物碳架多数是由 碳原子 8 8 连接 此外 木脂素还有一些新的类型 苯丙素低聚体 如三聚体 倍半木脂素 四聚体 二木脂素 杂木脂素 如黄酮木脂素 香豆素木脂素等 去甲木脂素 这类木脂素的基本母核只有16 17个碳原子 大多采用俗名 也有用系统名的 8R 8 R 4 4 二羟基 3 3 二甲氧基 9 氧代 8 8 9 9 木脂素 罗汉松脂素 命名 木脂素常见类型结构 简单木脂素木脂内酯环木脂素联苯型木脂素 木脂素结构类型分类 1 简单香豆素 二芳基丁烷类2 木脂内酯 二芳基丁内酯类3 环木脂素 芳基萘类4 单环木脂素 四氢呋喃类 略 5 双四氢呋喃类 双环氧木脂素 略 6 联苯环辛烯类 略 7 新木脂素 联苯类等 略 二分子C6C3单元侧链的 碳原子聚合 去甲二氢愈创木脂酸 叶下珠脂素 1 简单香豆素 二芳基丁烷类 该类化合物是木脂素侧链形成内酯结构的基本类型 单去氢 双去氢 2 木脂内酯 二芳基丁内脂类 扁柏脂素 桧脂素 台湾脂素B 台湾脂素A 有芳基萘 芳基二氢萘和芳基四氢萘三种结构 3 环木脂素 芳基萘类 奥托肉豆蔻脂素 去氧鬼臼毒素 D 葡萄糖酯苷 芳基萘类木脂素常以氧化的 碳原子缩合形成内脂 依内酯环合方式分上向和下向两种 上向1 苯代 2 3 萘内酯 下向4 苯代 2 3 萘内酯 R H1 鬼臼毒素R glc1 鬼臼毒素 D 葡萄糖苷 依据氧的连接位置不同 可形成7 O 7 7 O 9 9 O 9 三种四氢呋喃结构 7 O 7 7 O 9 9 O 9 4 四氢呋喃类 单环木脂素 galbacin 橄榄脂素 荜橙茄脂素 取代呋喃类木脂素 furoguaiadin 由两个取代四氢呋喃单元形成四氢呋喃骈四氢呋喃结构 结构中有4个手性碳 天然产物两个四氢呋喃以顺式相骈 芝麻脂素 细辛脂素 5 双四氢呋喃类 双环氧木脂素 此类木脂素集中存在于五味子科五味子属和南五味子属植物中 具有联苯环辛二烯结构 五味子甲素R1 R2 R3 R4 CH3五味子乙素R1 R2 CH2 R3 R4 CH3五味子丙素R R2 R3 R4 CH2 6 联苯环辛烯类 7 苯骈呋喃类苯骈呋喃及其二氢 四氢和六氢衍生物 海风藤酮 以下为新木脂素 非 碳连接 猫眼草素 水飞蓟素 8 苯骈二氧六环类两分子苯丙素通过氧桥连接 形成二氧六环结构 9 联苯类两个苯丙素的两个苯环3 3 直接相连而成 厚朴酚 和厚朴酚 10 倍半木脂素和二木脂素分别由3和4分子苯丙素聚合而成 拉帕酚A 拉帕酚F 形态 木脂素多数为无色结晶 新木脂素不易结晶 溶解性 游离型偏亲