天然药物化学_第四章_香豆素与木脂素类

第七章香豆素和木质素 药物化学教研室 定义 天然化学成分中由苯环和3个直键碳连在一起为单位 以一个或几个C6 C3构成的化合物统称为苯丙素类 构成苯丙素类成分有 苯丙烯 苯丙醇 苯丙酸及其缩酯 香豆素 木脂素 黄酮和木质素等 生物合成途径 葡萄糖代谢 桂皮酸途径 莽草酸 香豆素类 木脂素类 新木脂素类 概述 第一节香豆素 是一类典型的具有苯并 吡喃酮母核的内酯类化合物 基本骨架如下 从结构上看 是顺式邻羟基桂皮酸分子内脱水形成的内酯 分布 在芸香科 伞形科 豆科 木犀科 菊科 兰科 茄科 瑞香科等高等植物中多见 生物活性 植物生长调节作用 光敏作用 抗菌 抗病毒作用 平滑肌松弛作用 抗血凝作用 肝毒性作用 一 结构与分类 简单香豆素类 是指仅在苯环上有取代基的香豆素 常见简单香豆素有 秦皮中的七叶内酯和七叶苷 当归中的当归内酯等 七叶内酯R H当归内酯七叶苷R glc 指母核苯环上的7 羟基与邻位异戊烯基环合成并氧五元环 成环后常伴随着降解失去三个碳原子 呋喃香豆素类 1 线型是由6位异戊烯基与7位羟基成环 三个环在一条直线上 2 角型是由8位异戊烯基与7位羟基成环 三个环在一折角上 吡喃香豆素类 是指母核苯环7 羟基与邻位异戊烯基环合成2 2 二甲基 吡喃酮环结构 形成吡喃香豆素 1 6 7吡喃香豆素 线型 以花椒内酯为代表 如美花椒内酯等 2 7 8吡喃香豆素 角型 以邪蒿内酯为代表 如前胡香豆素A等 异香豆素类 异香豆素为香豆素的异构体 可以认为是邻羧基苯乙烯醇的内酯 如 茵陈炔内酯等 茵陈炔内酯 其它香豆素类 是指 吡喃酮环3 4位上有取代基的香豆素 一般取代基有苯基 羟基 异戊烯基等 两个或三个香豆素基本母核通过碳 碳键或醚氧键相连而成的为聚香豆素 二 理化性质 性状 溶解性 游离香豆素为亲脂性化合物 不溶于冷水 可溶于沸水 易溶于甲醇 乙醇 氯仿 乙醚 苯等有机溶剂 香豆素苷能溶于水 甲醇 乙醇 而难溶于氯仿 乙醚 苯等极性较小的有机溶剂 与碱的作用 具有 不饱和内酯结构 在稀碱溶液中可水解开环 形成易溶于水的顺式邻羟基桂皮酸盐 酸化后又环合成难溶于水的内酯而沉淀析出 顺式邻羟基桂皮酸不易游离存在 长时间碱液中放置或UV光照 可转变为稳定的反式邻羟基桂皮酸 香豆素类成分与浓碱一起加热 主要裂解为酚类和酚酸类 用碱液提取香豆素类成分时 必须注意碱液的浓度和加热时间 防止内酯环的破坏 荧光性 香豆素母核本身无荧光 但其羟基衍生物可在紫外光下显示荧光 蓝色或蓝绿色 C7位引入羟基后荧光增强 甚至在可见光下也可辨认 C6或C8位引入羟基 则荧光减弱或消失 引入非羟基取代基也将减弱荧光 香豆素的荧光性质常用于香豆素的提取 分离或检识 显色反应 1 异羟肟酸铁反应 内酯结构 红色 异羟肟酸 红色 2 三氯化铁试剂反应 酚羟基结构 污绿至蓝绿 一般羟基数目越多 颜色越深 3 重氮化试剂反应 酚羟基的邻位或对位未被取 则呈红色或紫红色 4 Gibbs试剂 Emerson试剂反应 Gibbs试剂 2 6 二氯 溴 苯醌氯亚胺弱碱条件下 与酚羟基对位活泼氢缩合成蓝色化合物 Emerson试剂 4 氨基安替比林 铁氰化钾碱性溶液中 与酚羟基对位活泼氢生成红色缩合物 三 提取与分离 溶剂提取法 游离香豆素极性较小 具有亲脂性 可用低极性溶剂 如苯 乙醚 醋酸乙酯等提取 与糖成苷后极性增大 亲水性较强 可用水 醇等溶剂加热提取 采用系统溶剂法提取 常用石油醚 苯 醋酸乙酯 丙酮和甲醇顺次提取 乙醚是多数香豆素的良好溶剂 碱溶酸沉法 利用结构中含有内酯环 且多数还含有酚羟基 在热碱液中内酯环开裂成羧酸盐 或生成酚盐 溶于水中 加酸又重新环合成内酯而析出的性质进行香豆素类化合物的提取 分离和纯化 注意碱液浓度不宜过大 加热时间不宜过长 温度不宜过高 以免破坏内酯环 碱溶酸沉法不适合于对酸 碱不稳定的香豆素类化合物的提取 缺点 对酸碱敏感的香豆素不适用 C6 乙酰基 水解后不能恢复内酯 C5 OH闭环时异构化 色谱分离法 对结构相似的香豆素采用色谱分离方法分离 硅胶柱层析洗脱剂 乙醚 己烷和乙醚 乙酸乙酯 洗脱液经薄层层析鉴定相同的流分合并 用紫外光观察荧光 氧化铝层析 中性氧化铝 酸性氧化铝 洗脱剂 石油醚 氯仿 乙酸乙酯制备薄层色谱气相色谱高效液相色谱 四 鉴定 常用吸附剂是硅胶 其次是纤维素和氧化铝 简单香豆素 甲苯 甲酸乙酯 甲酸 5 4 1 苯 丙酮 9 1 呋喃香豆素 氯仿 正己烷 醋酸乙酯 7 3 乙醚 苯 1 1 薄层色谱法 一般来说 羟基数目越多 Rf值越小 羟基被甲基化 则Rf值增大 苷的Rf值比苷元的Rf值小 纸色谱法 简单香豆素 常用水饱和的正丁醇或异戊醇 水饱和氯仿为展开剂 对有邻二酚羟基或1 2二元醇羟基的香豆素 滤纸先用0 5 硼砂溶液预处理 再以水饱和的正丁醇或醋酸乙酯展开 Rf值低于无该结构的香豆素 呋喃香豆素 多以游离形式存在 亲脂性较简单香豆素强 故以二甲基甲酰胺为固定相 用己烷 苯 8 2 为移动相时 分离效果理想 多数羟基香豆素在紫外光下有强的荧光 所以在薄层色谱或纸色谱中的显色首选荧光观察 易辨识 常用的显色剂 氨熏 喷10 KOH醇溶液和20 SbCl2氯仿液显色 此外还有 重氮化试剂 碘 碘化钾试剂 Emerson试剂或Gibbs试剂 用于确定羟基对位有无取代基 异羟肟酸铁试剂 三氯化铁试剂等 常用显色剂 五 实例 秦皮秦皮是一种常用中药 具有清热燥湿 凉肝明目等功效主治痢疾 崩漏带下等症 秦皮为木犀科植物苦枥白蜡树FraxinusRhynchophyllaHance和小叶白蜡树F bungEaneDC 的干燥树皮 大叶白蜡树皮中主要含有七叶内酯和七叶苷 白蜡树皮中主要含有白蜡素和七叶内酯及白蜡树苷 补骨脂补骨脂是豆科植物补骨脂的干燥成熟果实 具有温肾助阳 纳气 止泻的作用 用于阳痿遗精 遗尿尿频 腰膝疼痛 肾虚作喘 五更泄泻 外用治疗白癜风 斑秃 主要含有香豆素类的补骨脂素和异补骨脂素 黄酮类的补骨脂甲素 补骨脂乙素 脂肪油 树脂及多糖 补骨脂种子粗粉 50 乙醇浸渍提取 乙醇提取液 浓缩至1 2体积 放置过夜 虑过 滤液 10倍量热甲醇溶解 活性碳脱色回收乙醇 放置过夜 白色针状结晶 含补骨脂素与异补骨脂素 母液 沉淀 第二节木脂素 定义 是一类由2 4个苯丙素单元氧化聚合而成的天然产物 由于较广泛的存在于植物的木质部和树脂中 并在开始析出时呈树脂状 故称为木脂素 从生源途径看 组成木脂素的基本单元 桂皮酸 桂皮醇 丙烯基苯 烯丙基苯 桂皮酸 苯丙酸 桂皮醇 苯丙醇 丙烯基苯 烯丙基苯 由前两种物质氧化聚合的化合物称为木脂素 由后两种物质氧化聚合的化合物称为新木脂素 木脂素在植物体内多呈游离状态 少数与糖结合成苷的形式存在 生物活性 1 抗肿瘤作用 小檗科鬼臼属的各种鬼臼毒素类木质素 均有较强的细胞毒活性 能抑制癌细胞的增殖 2 肝保护作用 五味子中的多种五味子醇均能保护肝脏和降低血清ALT水平 3 中枢神经系统的作用 五味子素木脂素类具有明显的中枢安定作用 4 抗病毒作用 鬼臼毒素类木脂素对麻疹和 型单纯疱疹有对抗作用 5 平滑肌解痉作用 6 杀虫作用 最初认为 是由两分子苯丙素通过 碳原子相连而成的化合物 现在认为 是由双分子苯丙素缩合而成各种碳架后 侧链 碳原子上的含氧官能团脱水缩合 形成半缩醛 内酯 四氢呋喃等环状结构 使木脂素结构类型更加多样化 一 结构与分类 双聚体苯丙素的结合位置通常有以下几种 8 8 8 8 2 7 3 3 8 8 2 2 一 简单木脂素类 由两分子苯丙素以侧链 碳原子相连而成的一类化合物 基本骨架为 如从蒺藜科植物中得到的愈创木脂酸和从珠子草中分得的叶下珠脂素是最典型的简单木脂素 愈创木脂酸 叶下珠脂素 来源于菊科植物牛蒡ArctiumlappaL 的干燥成素果实 扩张血管 降低血压 环木脂素有苯代四氢萘 苯代二氢萘 苯代萘三种类型 结合位置为8 8 2 7 以苯代四氢萘居多 苯代四氢萘型 苯代二氢萘型 苯代萘型 二 环木脂素类 环木脂素结构中有内酯环时也称为环木脂内酯 如远志中的赛菊芋脂素属于环木脂内酯成分 赛菊芋脂素 鬼臼属盾叶鬼臼 八角莲 三荷叶等植物中都含有木脂素 如鬼臼毒脂素及其苷 盾叶鬼臼毒素及其苷等 鬼臼毒脂素 三 联苯木脂素类 联苯木脂素为两个苯丙素以苯环直接连接而成的化合物 如从厚朴中分得的厚朴酚 和厚朴酚 具有镇静 肌肉松弛等作用 存在于五味子科五味子属植物中 如 从五味子果实中获得的五味子甲素 五味子乙素和五味子丙素抗肝炎作用 五味子甲素R1 R2 R3 R4 CH3五味子乙素R1 R2 CH2R3 R4 CH3五味子丙素R1 R2 R3 R4 CH2 四 聚木脂素类 聚木脂素类为近年来才发现的 是分别由3和4分子苯丙素聚合而成的 如从牛蒡子中获得的拉帕酚A 丹参中主要纤溶活性成分丹参酸乙 拉帕酚A 丹参酸乙 五 其它木脂素类 不属于以上几种类型结构的木脂素 统称为其他木脂素 维鲁拉脂素 水飞蓟素 性状 多数呈无色或白色结晶 新木脂素较难结晶 挥发性 多数木脂素不挥发 也不能升华 只有少数可升华 溶解性 多数呈游离型 亲脂性较强 能溶于苯 氯仿 乙醚 醋酸乙酯 乙醇等溶剂 难溶于水 少数与糖结合成苷 水溶性增大 易被酶或酸水解 二 理化性质 显色反应 重氮化试剂 Gibbs试剂 酚羟基及酚羟基对位有无取代基 如 FeCl3 重氮化试剂反应 Labat试剂 没食子酸 硫酸试剂 蓝绿色 或Ecgrine试剂 变色酸 硫酸试剂 蓝紫色 检识亚甲二氧基的存在 异羟肟酸铁试剂 鉴别内酯环的存在 利用酸碱指示剂鉴别酸碱根离子的存在 旋光性 鬼臼毒素类具有苯代四氢萘环和反式内酯环结构 3 4顺式和2 3反式是其有抗癌活性的必要结构要求 但此类成分遇碱易异构化 反式内酯变为顺式内酯失去抗癌活性 鬼臼毒脂素 苦鬼臼脂素 三 提取与分离 一 提取游离木脂素是亲脂性物质 易溶于氯仿 乙醚 在石油醚和苯中溶解度较小 但通过多次提取可得到纯度较好的产品 缺点 低级性溶剂难渗入植物细胞 提取效率低 且不能提出可能存在的木脂素苷类成分 经典方法 采用甲醇或丙酮亲水性溶剂提取 浓缩成浸膏后 依次用石油醚 氯仿 乙醚 乙酸乙酯等梯度萃取 得粗的游离总木脂素 二 分离 常将木脂素的二氯甲烷粗提物 浓缩液直接用柱色谱分离得到单体 吸附色谱 吸附剂 硅胶 中性氧化铝 展开剂 以石油醚 乙酸乙酯 石油醚 乙醚 苯 乙酸乙酯 氯仿 甲醇等梯度展开洗脱 分离效果较好 固定相 甲酰胺浸润的滤纸移动相 苯显色剂 碱性重氮盐或SbCl3 SbCl5试剂 碱溶法 具有酚羟基或内酯结构的木脂素 可利用碱液使其皂化成钠盐后与其他脂溶性物质分离 但碱液易使木脂素发生异构化 因此不宜用于有旋光活性的木脂素 分配色谱 纸色谱 四 鉴定 薄层色谱 纸色谱 展开剂氯仿 甲醇 9 1 氯仿 二氯甲烷 1 1 氯仿 乙酸乙酯 9 1 等等 亲脂性较强时 可以选用 石油醚 乙醚 1 1 乙醚 氯仿等等 显色剂茴香醛浓硫酸试剂5 磷钼酸乙醇溶液10 硫酸乙醇溶液三氯化锑试剂 木脂素的结构鉴定主要依靠UV IR NMR MS和CD等波谱分析方法 同时结合衍生物制备和氧化分解等方法进行综合解析 五 实例 厚朴 厚朴为中医温中下气 燥温消痰常用药 有祛痰 利尿 镇痛等作用 用于腹痛 咳嗽等症 厚朴酚 C18H18O2 无色针状结晶 水 无色片状结晶 环己烷 mp 101 5 102 易溶于乙醇 氯仿 乙酸乙酯等有机溶剂 可溶于苛性碱溶液 不溶于水 和厚朴酚 为厚朴酚的同分异构体 无色针状结晶 环己烷 mp 85 86 易溶于乙醇 氯仿 苯 乙酸乙酯等有机溶剂 可溶于苛性碱溶液 不溶于水 练习题 1 能与Emerson反应呈阳性的化合物是 A B C D A 2 下列香豆素化合物在紫外光下显较强荧光的是 A B