（医学课件）苯丙素

苯丙素类化合物 教学要求教学内容本章练习教学参考 1 教学要求 课时 本章教学学时大致为4 6学时 教学目的 1掌握香豆素基本母核的结构特征和类型 性状和溶解性 香豆素与碱作用及其对结构变化的影响 2掌握香豆素的提取分离方法 香豆素的物理性质 显色反应及应用 3掌握秦皮 五味子中所含主要化合物的基本结构特征 4熟悉简单香豆素的1HNMR谱特征 5熟悉木脂素的物理性质 6了解补骨脂和厚朴中主要化学成分的结构类型 学习要点 这章的结构分类比较简单 但要注意这类成分的鉴别反应没有专属反应 所有的鉴别反应都是鉴别分子中的各类官能团 重点掌握香豆素的结构特征和类型 香豆素的性质及溶解性 香豆素内酯性质和碱水解反应 香豆素的提取分离 2 第五章苯丙素类化合物 苯丙素类 phenylpropanoids 是指基本母核具有一个或几个C6 C3单元的天然有机化合物类 广泛存在于植物界 苯丙素类化合物包括简单苯丙素类 香豆素 木脂素 木质素和黄酮类 涵盖了众多的天然芳香族化合物 本章介绍香豆素和木脂素 3 第一节香豆素 香豆素 coumarin 又称香豆精 因最早从豆科植物香豆中提得并且有香味而得名 广泛分布于伞形科 芸香科 豆科 菊科 兰科 木犀科 茄科 瑞香科等植物中 在很多领域如医药 食品 化妆品等成为重要的原料 其中许多化合物具有各种生物活性 在医药 生物等领域有广阔的应用前景 4 一 结构与分类 香豆素从结构上可看成是顺式的邻羟基桂皮酸脱水而成的内酯 基本母核为苯并 吡喃酮 5 香豆素按结构分为 一 简单香豆素 只在苯环上有取代基的 二 呋喃香豆素 线型 6 7 角型 7 8 三 吡喃香豆素 线型 6 7 角型 7 8 四 其他香豆素 吡喃酮环上有取代基的 6 一 简单香豆素类 基本结构即苯并 吡喃酮 苯环上常见羟基 甲氧基 亚甲二氧基和异戊烯基等取代基 伞形花内酯七叶内酯R H滨蒿内酯七叶苷R glc 7 二 呋喃香豆素类 基本结构为香豆素母核苯环与呋喃环稠合 根据稠合位置可分为线型与角型 8 1 6 7 呋喃香豆素 线型 C6 C7位与呋喃环稠合 6位异戊烯基与7位羟基环合 降解失去三个碳原子 的衍生物 称为线型 补骨脂内酯花椒毒内酯紫花前胡内酯 9 2 7 8 呋喃香豆素 角型 C7 C8位与呋喃环稠合 8位异戊烯基与7位羟基环合 的衍生物 称为角型 异补骨脂内酯茴芹内酯异佛手内酯 10 三 吡喃香豆素类 基本结构为香豆素母核苯环与吡喃环稠合 也分为线型和角型 11 1 6 7 吡喃香豆素 线型 C6 C7位与吡喃环稠合 6位异戊烯基与7位羟基环合 的衍生物 花椒内酯美花椒内酯 12 2 7 8 吡喃香豆素 角型 C7 C8位与吡喃环稠合 8位异戊烯基与7位羟基环合 的衍生物 邪蒿内酯黄曲霉素B1 13 四 其他香豆素类 具有抗凝血作用的紫苜蓿酚 sativol 属双香豆素类 茵陈炔 capillone 属异香豆素类 紫苜蓿酚茵陈炔 14 二 理化性质 一 性状 二 溶解性 三 内酯的碱水解 15 一 性状 游离香豆素类成分大多为无色至淡黄色结晶状的固体 有比较敏锐的熔点 分子量小的游离香豆素多具有芳香气味与挥发性 能随水蒸气蒸馏 并能升华 香豆素苷类一般呈粉末或晶体状 多数无香味和挥发性 也不能升华 16 二 溶解性 游离香豆素类溶于有机溶剂 如氯仿 乙醚 醋酸乙酯 丙酮 乙醇 甲醇等 也能溶于沸水 但不溶于冷水 香豆素苷类易溶于甲醇 乙醇 可溶于水 难溶于乙醚 氯仿 醋酸乙酯等有机溶剂 17 三 内酯的碱水解 香豆素类化合物分子中具 不饱和内酯结构 具有内酯化合物的通性 如在稀碱性条件下加热可水解开环 生成易溶于水的顺式邻羟基桂皮酸盐 酸化后又闭环恢复为亲脂性内酯结构 与碱液长时间加热 顺式邻羟基桂皮酸盐则发生双键构型的异构化 转变为稳定的反式邻羟基桂皮酸盐 此时 再经酸化也不能环合为内酯 顺式邻羟基桂皮酸反式邻羟基桂皮酸 18 三 检识方法 无专属反应 仅检测官能团 一 荧光反应 二 显色反应1 内酯反应 异羟肟酸铁反应2 酚羟基反应 1 FeCL3反应 2 酚羟基对位无取代的反应重氮化试剂 紫红Gibbs反应 蓝色Emerson反应 红色 三 色谱检识 19 一 荧光反应 羟基香豆素类化合物在紫外光下大多显蓝色或蓝绿色荧光 在碱液中更加显著 尤其是C7羟基香豆素 甚至在日光下也可辨认 若在C6或C8再引入羟基 则荧光减弱 引入甲氧基后荧光也将减弱 颜色转变为紫色 碱性条件下荧光更显著 20 二 显色反应 香豆素类分子中均具有内酯结构 通常还具有酚羟基或内酯水解后产生的酚羟基 通过这些基团的显色反应 能为检识与鉴别香豆素类成分提供参考 21 1 内酯的颜色反应 又称异羟肟酸铁试验 使用试剂为盐酸羟胺和三氯化铁 香豆素类成分均具有内酯结构 在碱性条件下内酯开环 与盐酸羟胺缩合生成异羟肟酸 在酸性条件下再与Fe3 络合生成异羟肟酸铁而显红色 异羟肟酸异羟肟酸铁 红色 22 2 酚羟基反应 1 FeCL3反应 凡具有酚羟基的香豆素类 可与三氯化铁乙醇溶液反应显绿色 酚羟基越多 颜色越深 2 酚羟基对位无取代的反应 若酚羟基邻 对位无取代基 或水解后产生的酚羟基对位 C6位 无取代基 可与一些试剂缩合显色 23 重氮化试剂反应 若酚羟基邻 对位无取代基 可与重氮化试剂 如重氮化对硝基苯胺 缩合显红至紫红色 偶氮化合物 红色 24 Gibbs反应 若C6位无取代基 或酚羟基对位无取代基 可与Gibb s试剂 2 6 二氯苯醌氯亚胺 缩合显蓝色 蓝色 25 Emerson反应 若C6位无取代基 或酚羟基对位无取代基 与Emerson试剂 4 氨基安替比林和铁氰化钾 缩合显红色 红色 26 三 色谱检识 1 薄层色谱法吸附剂常用硅胶 其次是纤维素和氧化铝 可用中性和酸性氧化铝以及硅胶 碱性氧化铝慎用 展开剂可采用中等极性的混合溶剂或偏酸性的混合溶剂 显色方法 首选观察荧光 或用氨熏 喷10 氢氧化钠后再观察 其次可选用三氯化铁 盐酸羟胺 三氯化铁 重氮化试剂 Gibb s试剂 Emerson试剂等化学显色剂显色 27 展开剂 甲苯 甲酸乙酯 甲 5 4 1 氯仿 醋酸 水 4 1 1 显色剂DNA 重氮化对硝基苯胺 表5 1四种香豆素硅胶G薄层色谱的Rf值 28 1 纸色谱法简单香豆素类常用水饱和的正丁醇 异戊醇 氯仿为展开剂 具有邻二酚羟基或1 2 二元醇结构 如糖部分的结构 的香豆素 滤纸先用0 5 硼砂溶液预处理 使其络合成硼酸酯 再以水饱和的正丁醇或醋酸乙酯展开 对亲脂性较强的呋喃香豆素类可用二甲基甲酰胺为固定相 已烷 苯 8 2 为移动相展开 纸色谱的显色方法同薄层色谱 29 四 提取与分离方法 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 在提取分离时 可利用其内酯环的性质以酸碱处理 或利用游离香豆素的挥发性采用真空升华法或水蒸气蒸馏法 30 四 提取与分离方法 一 提取方法1 溶剂提取法 常用石油醚 乙醚 乙酸乙酯 丙酮和甲醇顺次萃取 2 碱溶酸沉法 由于香豆素类可溶于热碱液中 加酸又析出 故可用0 5 氢氧化钠水溶液 或醇溶液 加热提取 提取液冷却后再用乙醚除去杂质 然后加酸调节pH至中性 适当浓缩 再酸化 则香豆素类即可沉淀析出 3 水蒸气蒸馏法 小分子的香豆素类因具有挥发性 可采用水蒸气蒸馏法进行提取 二 分离方法结构类似的香豆素类成分用常规的溶剂法 结晶法难以分离 可用柱色谱法进行分离纯化 高效液相色谱用于分离香豆素类成分已经较为普遍 尤其是对极性小的多酯基香豆素类 极性较强的香豆素苷类分离效果好 31 五 结构测定 一 UV max nm 274 4 03 311 3 72 未取代的香豆素苯环在274nm log 4 03 吡喃酮结构在3llnm log 3 72 处分别有最大吸收 二 IRVc o 1700 1750 1Vc c 1600 1670 1 三 1HNMR3 6 8 小 高场 4 5 7 大 低场 四 MS香豆素母核的基峰为 M CO 峰 母核有较强的分子离子峰 其他还有 M 2CO 峰等 32 六 实例 秦皮 秦皮为木犀科植物苦枥白蜡树Fraxinusrhynchophylla 白蜡树F chinensis 尖叶白蜡树F szaboana 宿柱白蜡树F stylosa的干燥枝皮或干皮 主产于吉林 辽宁及河南等地 具有清热燥湿 清肝明目 止泻等功效 用于痢疾 泄泻 赤白带下 目赤肿痛等症 秦皮主要含七叶内酯 七叶苷 秦皮素 fraxetin 秦皮苷 fraxin 等 其中七叶内酯和七叶苷是抗炎 镇咳 镇痛的有效成分 RR七叶内酯H秦皮素H七叶苷glc秦皮苷glc 33 六 实例 秦皮 七叶内酯为淡黄色针状结晶 mp 268 270 易溶于甲醇 乙醇 丙酮 醋酸乙酯 稀碱水 难溶于水和氯仿 七叶苷为无色或浅黄色针状结晶 mp 204 206 易溶于甲醇 乙醇 稀碱水 可溶于沸水 两者均显明显的蓝色荧光 纸色谱结果得出 两者在醋酸乙酯中Rf值悬殊 两者在氯仿中均不溶 从秦皮 苦枥白蜡树皮 中提取分离七叶内酯和七叶苷流程是 34 七 含有香豆素的常用中药 35 第二节木脂素 木脂素 lignans 是一类由两分子苯丙素衍生物聚合而成的天然化合物 主要存在于被子植物和裸子植物中 在植物木质部和树脂中存在较多 多数以游离状态存在 少数与糖结合成苷 木脂素具有多方面的生物活性 36 一 结构与分类 木脂素中苯丙素连接方式主要有以下几种 其中绝大多数是侧链 位结合 1 二芳基丁烷类 简单香豆素 2 二芳基丁内酯类 木脂内酯 3 芳基萘类 环木脂素 4 联苯类 新木脂素 37 木脂素各类型结构 简单木脂素木脂内酯环木脂素联苯型木脂素 38 牛蒡子苷五味子素等 氢愈创木脂酸牛蒡子苷 1 鬼臼毒脂素五味子素 39 厚朴酚 magnolol 为侧链不连接的联苯型木脂素丹参酸乙 danshensuanB 为四分子苯丙素聚合而成 厚朴酚丹参酸乙 40 二 理化性质 一 性状及溶解性 二 光学活性与异构化作用 三 酸碱异构化作用 41 一 性状及溶解性 多数木脂素化合物是无色结晶 无挥发性 少数具升华性 如二氢愈创木脂酸 游离木脂素多为亲脂性 难溶于水 易溶于苯 乙醚 氯仿及乙醇等有机溶剂 具有酚羟基的木脂素类可溶于碱性水溶液中 具有内酯结构的木脂素类在碱性水溶液中加热开环溶解 木脂素苷类水溶性增大 42 二 光学活性与异构化作用 木脂素常有多个手性碳原子或手性中心 大部分具有光学活性 易异构化 由于木脂素生理活性常与手性碳的构型有关 因此在提取分离过程中应注意操作条件 尽量避免与酸 碱接触 以防止其构型发生改变 43 三 酸碱异构化作用 鬼臼毒脂素苦鬼臼脂素 90失去抗癌活性 d 芝麻脂素d 细辛脂素 44 三 检识方法 一 化学反应木脂素基本母核苯丙素性质较稳定 无专属化学试剂供检识 可根据分子中酚羟基 内酯或亚甲二氧基的化学性质进行检识 二 色谱检识常用硅胶薄层色谱 展开剂以亲脂性溶剂为主 如石油醚 苯 7 3 氯仿 甲醇 9 1 氯仿 醋酸乙酯 9 1 和醋酸乙酯 甲醇 95 5 等溶剂系统 显色剂 l 茴香醛 香草醛 浓硫酸试剂 110 加热5分钟 5 或10 磷钼酸乙醇溶液 120 加热至斑点明显出现 10 硫酸乙醇溶液 110 加热5分钟 三氯化锑试剂 100 加热10分钟 显黄棕色或在紫外灯下观察荧光 45 四 提取与分离方法 一 提取方法提取木脂素常用乙醇或丙酮等亲水性有机溶剂 提取液浓缩成浸膏后 再用石油醚 乙醚 醋酸乙酯 正丁醇等依次萃取 可得到不同极性的木脂素 碱提酸沉法适用于具酚羟基或内酯环的木脂素 但要防止木脂素遇酸 碱光学活性发生变化 二 分离方法常用吸附柱色谱 吸附剂为硅胶或中性氧化铝 洗脱剂可用石油醚 乙醚 石油醚 醋酸乙酯 苯 醋酸乙酯等梯度洗脱 46 五 实例 五味子 五味子为木兰科华中五味子 南五味子 Schisandrasphenanthera或五味子 北五味子 S chinensis的干燥成熟果实 功效 收敛固涩 益气生津 补肾宁心 强壮与抗衰老 47 五味子成分 含木脂素和有机酸类 其中木脂素占18 1 至今已从中分离出40多种木脂素类成分 主要为联苯型衍生物 五味子素和五味子酯甲 schisantherinA 降低ALT的作用最强 我国药学工作者根据五味子素的基本结构 合成出新药联苯双酯 具有保护肝细胞 增强肝脏解毒功能及显著降低血清ALT的作用 48 五味子酯甲联苯双酯 49 五味子酯甲提取分离 南五味子中五味子酯甲是其中的主要成分 五味子酯甲为长方形结晶 乙醇 mp 122 124 易溶于苯 氯仿和丙酮 可溶于甲醇 乙醇 难溶于水和石油醚 提取分离流程如下 50 本章练习 1 思考题 1 香豆素基本母核的结构特征是什么 可分为哪几种类型 2 香豆素的显色反应有哪些 3 香豆素有哪些常用的提取分离方法 4 简单香豆素的1H NMR谱有何特征 5 秦皮中所含主要成分是什么 如何提取分离 6 五味子中所含主要成分的基本结构特征是什么 51 本章练习 2 选