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第五章苯丙素类化合物 教学内容 5 1概述5 2简单苯丙素 5 3香豆素 结构分类 理化性质 提取分离 检识 结构研究 实例 秦皮 前胡 5 4木脂素 结构分类 理化性质 提取分离 检识 结构研究 实例 五味子 连翘 细辛 第五章苯丙素类化合物 5 1概述定义 苯丙素类 phenylpropanoids 指基本母核具有一个或几个C6 C3单元的一类天然有机化合物 分类 狭义 简单苯丙素 香豆素 木脂素 广义 简单苯丙素 香豆素 木脂素及木质素 黄酮等天然芳香族化合物 生物活性 瑞香素 伞形花内酯 抗炎 止痛蛇床子 脚癣 湿疹 阴道滴虫白芷 扩冠茶素 治疗慢性支气管炎泽兰内酯 止血伞形花内酯佛手内酯吸收紫外线 抗辐射作用补骨脂素 5 2简单苯丙素 simplephenylpropanoids 一 结构与分类属于苯丙烷衍生物 包括苯丙烯 苯丙醇 苯丙醛 苯丙酸等 丁香酚 茴香醚 细辛醚 松柏醇 桂皮醛 咖啡酸 二 提取分离苯丙烯 苯丙醛 苯丙醇及苯丙酸的简单酯类多具有挥发性 是挥发油中芳香族化合物的主要组分 可用水蒸气蒸馏法提取 苯丙酸衍生物属于有机酸类 可用有机酸的常规方法提取 简单苯丙素类的分离一般用硅胶柱层析或高效液相色谱分离 例如 升麻中异阿魏酸 阿魏酸 咖啡酸的提取分离流程 升麻粗粉甲醇回流提取 回收总浸膏热水溶解不溶物水溶液酸化 乙醚萃取乙醚层水层2 NaCO3乙醚层碱水层酸化 乙醚萃取乙醚层水层蒸干 乙醇重结晶异阿魏酸母液薄层制备咖啡酸阿魏酸 5 3香豆素 coumarins 一 概述定义 香豆素是具有苯骈a 吡喃酮母核的天然产物的总称 从结构上可以看成是顺式邻羟基桂皮酸脱水而形成的内酯类化合物 环上有羟基 烷氧基 苯基 异戊烯基等取代 分布 广泛分布于高等植物中 少数来自动物和微生物 伞形科 芸香科 菊科 豆科 茄科 兰科 瑞香科 五加科等 秦皮 独活 白芷 前胡 蛇床子 九里香 茵陈 补骨脂等 活性 秦皮 七叶内酯 七叶苷 治痢疾 茵陈 滨蒿内酯 解痉 利胆 蛇床子 蛇床子素 杀虫止痒 补骨脂 呋喃香豆素类 治白斑病 二 结构与分类分类依据 a 吡喃酮环上有无取代 7位羟基是否与6 8位取代的异戊烯基缩合成呋喃环或吡喃环 分类结果 简单香豆素呋喃香豆素吡喃香豆素异香豆素其他香豆素 一 简单香豆素类 simplecoumarins 指仅在苯环上有取代基 且7位羟基未与6 8位取代基成环的香豆素 多数在7 位有含氧基团取代 其它位常见的取代基有羟基 甲氧基和异戊烯基 蛇床子素 二 呋喃香豆素 furanocoumarins 呋喃香豆素是香豆素母核上取代的异戊烯基与7位酚羟基缩合成呋喃环 根据骈合的位置分为线型 6 7环合 与角型 7 8环合 三 吡喃香豆素 pyranocoumarins 吡喃香豆素是由香豆素苯环上异戊烯基和邻位羟基环合形成2 2 二甲基 吡喃环结构 也分线型和角型 四 异香豆素香豆素的异构体 植物中多数为二氢异香豆素的衍生物 五 其他香豆素主要指 吡喃酮环上有取代的香豆素和香豆素的二聚体 三聚体等 三 理化性质 一 物理性质1 性状 天然游离的香豆素多为完好的结晶 大多具香味 小分子的有挥发性和升华性 成苷后则无挥发性和升华性 2 溶解性 游离香豆素难溶于冷水 可溶于沸水 易溶于苯 乙醚 氯仿 乙醇 甲醇 香豆素苷能溶于水 甲醇 乙醇 难溶于乙醚 氯仿等极性小的有机溶剂 3 荧光香豆素衍生物在紫外光下大多具有荧光 在碱溶液中荧光增强 荧光的强弱与取代基的种类和位置有关 7 OH呈强烈的蓝色荧光 加碱转为绿色 6 7 二羟基的荧光减弱 7 8 二羟基的荧光消失 羟基香豆素醚化则荧光减弱 色调变紫 呋喃香豆素一般呈棕色荧光 二 化学性质1 与碱的作用内酯结构与稀碱液作用水解开环 形成水溶性的顺式邻羟基桂皮酸盐 酸化 又可立即环合形成脂溶性香豆素而析出 但与碱加热时间过长 顺式邻羟基桂皮酸盐则异构化为反式 再酸化也无法环合为内酯 2 与酸的反应如果酚羟基的邻位有异戊烯基等不饱和侧链 在酸性条件下能环合成呋喃环 再重排为吡喃环 3 显色反应 1 异羟肟酸铁反应试剂 盐酸羟胺 FeCl3作用部位 内酯条件 先碱性 后酸性现象 红色机理 内酯开环 缩合 络合 显红色 2 Gibb s反应试剂 2 6 二氯 溴 苯醌氯亚胺作用部位 酚羟基对位的活泼氢机理 在弱碱性 PH9 10 条件下 与酚羟基对位活泼氢缩合显蓝色 应用 判断酚羟基对位有无取代 香豆素碱水解后推测6 位有无取代 3 Emerson反应试剂 2 氨基安替比林 8 铁氰化钾机理 在弱碱性条件下与酚羟基对位活泼氢缩合显红色 作用部位 应用 同Gibb s反应 4 酚羟基的反应FeCl3反应 墨 绿色沉淀重氮化试剂反应 紫 红色 酚羟基邻对位无取代 4 双键加成反应 自学 氢化顺序 非共轭侧链双键最先被氢化 然后是呋喃环或吡喃环双键 最后是3 4位双键 5 氧化反应 自学 不同的氧化剂 氧化产物也不同 四 香豆素的提取与分离 一 提取 利用香豆素的溶解性 挥发性及具有内酯结构的性质可采用不同方法提取 注意 酸 碱 热均可能使其结构改变 1 水蒸气蒸馏法小分子的香豆素具有挥发性 可采用水蒸气蒸馏法提取和分离 2 碱溶酸沉法0 5 氢氧化钠水溶液稍加热提取 冷后用乙醚脱脂 加酸调PH到中性 适当浓缩 再酸化 则香豆素或苷即可析出 3 溶剂法常用乙醚 丙酮等提取游离香豆素 用甲醇 乙醇或水提取香豆素苷类 二 分离1 硅胶柱层析 石油醚 乙酸乙酯 石油醚 丙酮2 薄层制备 荧光定位3 反相柱色谱 Rp 18 Rp 8 用于分离香豆素苷 4 高效液相色谱 正相柱 分离亲脂性强的游离香豆素 反相柱 分离极性较大的香豆素苷 5 SephadexLH 20 五 香豆素的检识 一 理化检识1 荧光 365nm 兰色或紫色2 显色反应 异羟肟酸铁 内酯环三氯化铁 酚羟基Gibb s Emerson 6位是否有取代 二 薄层色谱检识吸附剂 硅胶展开剂 1 游离香豆素 环己烷 石油醚 乙酸乙酯 5 1 1 1 或氯仿 丙酮 9 1 5 1 2 香豆素苷类 不同比例的氯仿 甲醇系统 显色剂 365nm紫外光下观察荧光 氨薰或10 KOH醇溶液 三氯化铁试剂 Emerson Gibb s试剂 异羟肟酸铁试剂 重氮化试剂层析规律 母核上羟基取代数目愈多 则Rf值愈小 羟基变为甲氧基 则Rf值增大 六 香豆素类化合物的结构研究1 紫外光谱 1 香豆素母核 274nm 311nm分别为苯环和 吡喃酮的吸收 2 引入取代 一般红移 取代基对红移的影响 OH OCH3 CH3 3 在碱液中 显著红移 且强度增大 2 红外吸收光谱内酯 1750 1700cm 1 最强峰 1270 1220cm 1 1100 1000cm 1芳环 1660 1600cm 1 3个较强峰 呋喃香豆素 3175 3025cm 1 尖锐双峰 3 氢谱 1 内酯环上的氢 3 H 6 25ppm 最高场 4 H 7 91ppm 最低场 J3 4 9 5HZ由于羰基吸电子共轭效应的影响 2 苯环上的氢 7 02 7 52ppm 3 取代基 CH3 3 8 4 0ppm COCH3 2 1ppm 4 碳谱 1 母核 共9个碳 7 C多有含氧取代2 C O 7 C OR 160ppm9 C 149 154ppm4 C 143 145ppm3 C 10 C 110 113ppm 2 取代基的影响 OR直接相连 30ppm邻位 13ppm对位 8ppm 5 质谱分子离子峰较强 M CO 基峰一系列脱CO H2O CH3 OCH3的峰 七 含香豆素的中药实例 秦皮 前胡1 秦皮 来源 苦枥白蜡树 Fraxinusrhynchophylla 木犀科白蜡树 F chinensis 宿柱白蜡树 F stylosa 枝皮和干皮 功效 清热燥湿 明目 止泻 成分 香豆素类 七叶内酯 七叶苷 秦皮素 提取分离 EtOHext 热水分散 CHCl3萃取脱脂 EtOAc萃取 MeOH重结晶得七叶内酯 水层浓缩 水重结晶得七叶苷 2 前胡 来源 白花前胡Peucedanumpareruptorum紫花前胡Peucedanumdecursivum根 功效 宣散风热 降气化痰 成分 香豆素白花前胡 角型二氢吡喃香豆素紫花前胡 线型二氢吡喃香豆素线型二氢呋喃香豆素 紫花前胡醇 白花前胡苷 5 4木脂素一 定义是一类由两分子苯丙素衍生物聚合而成的天然产物 多数游离存在 少数以苷的形式存在 主要存在于植物的木质部和树脂中 生物活性 保肝 五味子酯甲 乙 丙 丁抗癌 鬼臼毒素类木脂素 二 木脂素的结构与分类1 按聚合位置分类 通过 C聚合 木脂素通过其他位置聚合 新木脂素 2 按r 碳原子是否为氧化型分类木脂素 由r 氧化型苯丙素 如桂皮酸或桂皮醇 聚合生成的化合物 新木脂素 由r 非氧化型苯丙素 如丙烯苯或烯丙苯 聚合而成的化合物 3 按照结构母核分类 分为8种 1 简单木脂素 2 单环氧木脂素 3 木脂内酯 4 环木脂素苯代四氢萘型苯代二氢萘型苯代萘型 5 环木脂内酯 6 双环氧木脂素 7 联苯环辛烯型木脂素 8 联苯型木脂素 9 其他木脂素苯环与侧链连接形成呋喃环的木脂素 黄酮木脂素 三聚体木脂素 四聚体木脂素 三 木脂素的理化性质1 物理性质木脂素多为无色结晶 有光学活性 少数有升华性 游离木脂素多有亲脂性 难溶于水 易溶于苯 氯仿 乙醚 乙醇等 与糖成苷后 易被酶或酸水解 2 化学性质活性与手性碳的构型有关 遇酸 碱易发生异构化 因此提取分离时要避免与酸 碱接触 四 木脂素的提取分离游离的木脂素亲脂性较强 易溶于氯仿 乙醚等溶剂 具有酚羟基或内酯结构者 可用碱溶酸沉法精制 但要注意防止异构化 一般采用乙醇或丙酮提取 浓缩成浸膏 依次用石油醚 乙醚 乙酸乙酯等萃取 分为不同部位 各部位再用色谱柱进一步分离 一般用硅胶或中性氧化铝柱层析分离 也可用超临界流体萃取法 五 木脂素的检识 一 理化检识1 Labat反应 试剂 浓硫酸 没食子酸现象 蓝绿色作用部位 亚甲二氧基2 Ecgrine反应试剂 浓硫酸 变色酸条件 70 80 保温20min现象 蓝紫色作用部位 亚甲二氧基 二 薄层检识吸附剂 硅胶展开剂 氯仿 乙酸乙酯 9 1 氯仿 甲醇 9 1 显色剂 1 茴香醛浓硫酸 110 加热 5 磷钼酸乙醇溶液 加热 10 硫酸乙醇溶液 加热 碘蒸气熏 七 结构研究1 紫外光谱多数木脂素的两个芳环取代是孤立的发色团 吸收峰位置相似 强度是二者之和 立体构型对光谱无影响 2 氢谱 1 环木脂内酯 4 苯代萘内酯1 苯代萘内酯 2 双环氧木脂素J1 2 J5 6 4 5HzJ1 2 4 5HzJ5 6 7Hz 七 含木脂素的中药实例 一 五味子 来源 木兰科植物五味子或华中五味子的干燥成熟果实 功效 收敛固涩 益气生津 补肾宁心 降转氨酶 治疗慢性肝炎 成分 1 木脂素 一系列联苯环辛烯型木脂素 五味子酯甲 五味子酯乙 五味子酯丙 五味子木脂素多为无色或白色结晶 亲脂性强 溶于石油醚 甲醇 乙醇 易溶于乙醚 氯仿 不溶于水 有亚甲二氧结构 Labat反应阳性 五味子酯甲的分离 乙醇回流提取 浓缩冷藏 去脂肪油 拌硅藻土 环己烷回流提取 回收 石油醚 80 甲醇分配 80 甲醇溶