第五章苯丙素类ppt课件

.,第五章,.,第一节概述,定义：苯丙素类（phenylpropanoids）为一类基本母核具有一个或数个C6-C3结构单位的天然有机化合物。这类成分包括：苯丙烯、苯丙醇、苯丙酸及其缩酯、香豆素、木脂素、黄酮、木质素等。例如：,苯丙烷(C6-C3)桂皮醛香豆素,.,葡萄糖代谢,莽草酸,桂皮酸途径,苯丙氨酸和酪氨酸,咖啡酸,对羟基桂皮酸,对羟基桂皮酸苷,苯丙素类化合物生物合成途径如下：,.,概述苯丙素类化合物生物合成途径,咖啡酸,对羟基桂皮酸,对羟基桂皮酸苷,阿魏酸,邻羟桂皮酸苷,苯丙烯类,松柏醇,伞形花内酯,新木脂素类,木质素,倍半木脂素类,丙烯基,烯丙基,香豆素类,木脂素类,.,分类,.,第二节简单苯丙素,（一）苯丙烯类,此类结构特点是C6-C3结构的C3为丙烯基或烯丙基。,丁香酚茴香醚-细辛醚-细辛醚,.,（二）苯丙醇类,此类特点是C6-C3结构的C3末端C连醇羟基,松柏醇紫丁香酚苷,（三）苯丙醛类,桂皮醛,.,（四）苯丙酸类,此类特点是C6-C3结构的C3末端C氧化为羧基,.,常见的苯丙酸类：,.,有些简单苯丙素类与多元醇或糖结合成酯或苷，并多具有较好的生物活性。,绿原酸3，4-二咖啡酰基奎宁酸沙参苷,丹参酚酸B,.,提取与分离,1提取,多用乙醇、甲醇或水（少）提取游离的简单苯丙素或其苷。游离简单苯丙素（苯丙烯、苯丙醛及苯丙酸）具挥发性可用水蒸气蒸馏法提苯丙酸还可用碱溶酸沉等方法提取,2分离,利用其酸性、极性及亲脂亲水性的差异，多用pH梯度萃取、硅胶柱色谱、制备高效液相色谱等分离。,.,例兴安升麻苯丙素类成分的提取分离,咖啡酸、阿魏酸、异阿魏酸,.,.,定义：为一类具有邻羟基桂皮酸内酯（5，6苯骈吡喃酮）基本结构的天然有机化合物。因具有芳香甜味，又名“香豆精”。,香豆素为一类研究较早、较系统、较重要的天然有机化学成分。,第三节香豆素,.,香豆素母核为苯骈-吡喃酮。环上常有取代基。,通常将香豆素分为四类：,.,一、香豆素的结构类型,简单香豆素类只有苯环上有取代基的香豆素。,取代基：羟基、烷氧基、苯基、异戊烯基等。由于绝大多数香豆素在C7位都有含氧官能团存在，因此，7-羟香豆素可以认为是香豆素类成分的母体。,.,伞形花内酯,当归内酯,七叶内酯,常见的取代基为羟基大都连在苯核上，吡喃酮环上几乎无取代。,.,如：属此类型的香豆素化合物,.,呋喃香豆素类(furocoumarins)(线型和角型),香豆素核上的异戊烯基常与邻位酚羟基（7-羟基）环合成呋喃或吡喃环，前者称为呋喃香豆素。呋喃香豆素类成分生物合成途径：,.,.,环合反应的形成：体内过程由酶主宰反应体外实验碱性条件（OH-）呋喃环酸性条件（H+）吡喃环,.,吡喃香豆素类(pyranocoumarins)(线型和角型),香豆素C-6或C-8异戊烯基与邻酚羟基环合而成2,2-二甲基-吡喃环结构，形成吡喃香豆素。这一类天然产物并不多见。吡喃香豆素类成分的生物合成途径：,.,.,少数为5,6-吡喃骈香豆素，如：,.,其他香豆素类,指-吡喃酮环上有取代基的香豆素类。还包括二聚体和三聚体。C3、C4上常有取代基：苯基、羟基、异戊烯基等。,芸香苷元,.,亮菌甲素,()calanolideA,茵陈内酯,.,双七叶内酯,螃蜞菊内酯,.,二、香豆素的理化性质性状游离状态结晶形固体，有一定熔点；大多具有香气；具有升华性质分子量小的有挥发性（可随水蒸汽蒸出）UV下显蓝色荧光成苷大多无香味、无挥发性、不能升华。,.,溶解性游离能溶于沸H2O，不溶或难溶冷H2O，可溶MeOH、EtOH、CHCl3和乙醚等溶剂。因含Ar-OH故可溶于碱水中。成苷溶于H2O、OH-/H2O、MeOH、EtOH等。难溶极性小的有机溶剂。,.,碱水解反应（内酯性质）,.,欲获得顺邻羟桂皮酸的途径：（顺邻羟桂皮酸的衍生物）1.特殊结构的香豆素如C8位取代基的适当位置上有C=O、C=C仲阳碳离子伯阳碳离子稳定不稳定如obliquetin在HBr的处理下，中间体可生成仲和伯阳碳离子，由于稳定性仲大于伯，因而，生成产物为二氢呋喃香豆素。反应如下：,.,应用：环合试验可以决定酚羟基和异戊烯基间的相互位置注意：不宜使用浓酸，否则会发生重排反应,.,2.醚键开裂：,如：东茛菪内酯的烯醇醚,.,3.双键加水反应,如：黄曲霉素,.,（五）C3、C4双键性质和加成反应,在控制条件下氢化的先后次序为,.,例如：,furopinnarin四氢化物,枸杞内酯四氢产物六氢产物,.,（六）呈色反应,1.异羟肟酸铁反应（识别内酯）,.,2.Gibb反应和Emerson反应,试剂：Gibb2,6-二氯(溴)苯醌氯亚胺Emerson氨基安替匹林和铁氰化钾条件：有游离酚羟基，且其对位无取代者呈阳性,.,Gibb反应：,.,Emerson反应,4氨基安替比林铁氰化钾红色,.,香豆素多有酚羟基，因此可用Gibbs反应和Emerson反应鉴别香豆素酚羟基对位及香豆素6位是否有取代：,.,3.酚羟基反应,.,(七)氧化反应,（1）KMnO4氧化,KMnO4是较强的氧化剂，氧化香豆素时吡喃酮环破裂，产生降解产物，规律为：,.,（2）CrO3氧化（铬酸）,特点是氧化力弱于KMnO4，仅氧化苯环不饱和侧链成酸或使苯环成醌。母核的碳架不动。,.,（3）O3氧化,氧化作用由易到难顺序为：侧链的双键呋喃或吡喃环上的双键吡喃酮环上的双键如：,佛手内酯二元醇,.,（4）H2O2氧化,C2及C3未取代香豆素，用H2O2在碱性条件下可氧化破裂成2，3呋喃二羧酸。,.,三、提取分离（一）提取1.蒸馏法（小分子游离香豆素）,用此法时须注意防止带异戊烯醚基的香豆素受热分解。例：,.,2.溶剂提取法,1）法：,.,2）法：,.,3）碱溶酸沉法,此法由于加入强碱、加热（加热时间不宜过长，以免生成反式桂皮酸结构）及强酸，很易引起酸碱敏感结构的香豆素变化，使用时要慎重，并用TLC检查。,.,酸碱敏感结构：,C8有O取代（COCH3）不易环合内酯,酯键取代，碱易水解,C5OH环合时可能异构化,.,芳香烯丙醚类邻烯丙基苯酚,.,提取实例,实例：牛尾独活呋喃香豆素的分离,.,秦皮中秦皮素及其苷的提取分离,.,（二）分离,1经典色谱,（1）硅胶,环己烷（石油醚）乙酸乙酯环己烷（石油醚）丙酮氯仿甲醇、氯仿丙酮等洗脱分离,（2）氧化铝（运用少，中性、酸性）,石油醚、氯仿、乙酸乙酯混以不同比例的甲醇或丙酮等洗脱分离。,（3）聚酰胺（近来也有运用）不同浓度的EtOH洗脱分离。,.,2现代色谱,（1）反相分配柱色谱（Rp18、Rp8）,甲醇水、甲醇氯仿洗脱分离。,（2）葡聚糖凝胶SephadexLH20,水，水甲醇或其它有机溶剂洗脱分离。,用现代色谱分离前，最好先用经典色谱进行粗分后，再用现代色谱进行分离。,.,（三）香豆素类的检识,1.理化检识,1）荧光,.,2）显色反应,异羟肟酸铁反应,内酯环,三氯化铁反应,酚羟基,酚羟基对位及C6位对位是否有取代,Gibbs反应Emerson反应,.,2.色谱检识,硅胶TLC,游离香豆素,环己烷（石油醚）-乙酸乙酯（5:11:1）、氯仿-丙酮（9:15:1）等必要时混一定比例的甲酸或醋酸。,香豆素苷,不同比例的氯仿-甲醇水（下层）,.,PC（硼酸PC）,EtOAc2NNH4OH(1:1)、EtOAcH20EtOAc2NHCl(1:1),显色方法,先在紫外光（365nm）下观察，再喷异羟肟酸铁、三氯化铁、Gibbs等试剂显色。,.,四、香豆素的波谱学特性,（一）紫外光谱,UV下显蓝色荧光。C7位导入-OH荧光增强-OH醚化后荧光减弱母核上无含氧官能团取代时：274nm苯环311nm吡喃酮环有含氧取代时：最大吸收向红位移。,.,（二）红外光谱,香豆素结构上有不饱和内酯结构及苯环，因此,，不饱和内酯=O,17501700cm1,强吸收（多为最强峰）,较强吸收峰,苯环,16601600cm116001500cm1,13个较强吸收峰,苯环的骨架振动吸收,而异香豆素在此区域的吸收峰简单，两者可区别开。,呋喃香豆素,30253175cm1,23个弱或中等的吸收峰（CH）,.,（三）1H-NMR,环上质子由于受内酯羰基吸电子共轭效应因此：,.,1.当C3、C4位未取代时：,当C3或C4取代时：,.,2.当C7-OR时：,.,3.当C5,C7二氧代：,.,.,4.三氧取代香豆素（5，6，7或5，7，8三氧代）,6.17.8,多将余下芳H夹于其间为其特点。,5，6，7或5，7，8三氧代,尖峰，值相似，难区分，但高分辨谱中H8受H4远程偶合有微小裂分或峰变宽，（JCa.0.61.0Hz）属5J折线远程偶合（J0.42.0Hz）,5J折线远程偶合（J0.42.0Hz）,.,5.呋喃香豆素,线型,H57.2SH86.7SH27.347.80（dJ=2.5Hz）AB型J可与H3H4区别,H36.7（dJ=2.5Hz）因五元芳杂环J小于六元芳杂环，呋喃J邻为1.83.4,7氧代6烷代,经烯氢化学位移计算H2（6.32）应比H3（5.58）位移低,有时H3可与H8或远程折线偶合使峰形变宽,.,角型,7氧代8烷代,H57.3（dJ=9Hz）H66.8（dJ=9Hz）H27.37.8（dJ=2.5Hz）H37.0（dJ=2.5Hz）有时H3可与H6或远程折线偶合使峰形变宽,.,实例部分香豆素类化合物的1H-NMR,部分香豆素类化合物的1H-NMR数据,.,IV紫花前胡苷元,.,（2）13C-NMR,香豆素类成分母核骨架9个碳原子多在100160出峰，其碳原子连OR后，直接连的C30，邻C13,对C8左右。,160左右,C-3(烯碳，共轭羰基吸电影响，位移较C4高)C-4(烯碳，共轭羰基吸电影响，位移较C3低)C9(季碳，直接连OR,位移较C10低)C-10(季碳，未连OR,位移较C9低),110.0113.0,143.0145.0,149.0154.0,110.0113.0,.,实例部分香豆素类化合物的13C-NMR,.,IV紫花前胡苷元,.,（五）质谱香豆素类化合物有如下特点：,1.有强的分子离子峰；2.基峰是失去CO的苯骈呋喃离子；3.主要裂解途径是：首先失去CO。,.,（1）无取代香豆素与蒽醌相似，易出现连续脱CO峰（28）,基峰为脱1个CO苯骈呋喃离子，分子离子峰为强峰,.,（2）含氧取代香豆素（OH，OCH3）与无取代香豆素相似，也是连续脱CO峰，分子离子峰可以是基峰也可以是强峰，如7羟基香豆素：,M162（80）134（100）106（11）105（25）78（32）,出现连续失3个CO峰,此外，含氧香豆素还会出现脱羟基（16）、甲氧基（31）、甲基（15）及H2O(18)的峰。,.,（3）异戊烯取代香豆素,与香豆素不同，M28（CO）峰很低，而且：,a.M强成为基峰,b.异戊烯易失CH3（15）而形成高度共轭的M15峰,c.易形成苯环与异戊烯基开裂并重排成苯鎓离子峰MC4H7,d.若同时OCH3取代，可有失OCH3M31峰,.,如欧芹酚7甲醚：,.,（4）呋喃香豆素,与香豆素相似，也是失CO峰，形成苯倂呋喃离子很强。有OCH3，则易失CH3，但M可以是基峰，也可能不是基峰，如花椒毒内酯：,.,（5）吡喃香豆素,具二甲基色烯环（dimethylchromene）结构，因此：,易失CH3形成稳定的苯骈噁英鎓离子（lenyopyryliumion）成基峰为特点。如邪蒿内酯：,228（15）噁英鎓盐213（100）185（19）,.,5结构鉴定实例,祖师麻（Daphnegiraldiinitsche的茎皮瑞香科）中Hydragetin的鉴定：,原料乙醇提，硅胶CC，50EtOH重结晶，得无色菱状结晶，mp158158.5，碱水可溶，酸化析出沉淀，显黄绿色荧光，遇碱荧光加强，Gibbs反应阴性，FeCl3阳性。元素分析C10H8O4。,UVMeOHmaxnm（）：241（3569），257（4068），323（14489）,IRKBrmaxcm1：3315,1685,1724，1595，1500，835,NMR（DMSO，TMS内标），：3.9（3H，S，），6.2（1H，d，J9.0Hz）7.8（1H，d，J9.0Hz），该两组峰成AB系统四重峰。6.95（1H，d，J8Hz）7.35（1H，d，J8Hz）也成AB系统四重峰。8.95（1H，S）,MSm/e：192（M）177，164，149，121，93，65,.,解析：,不饱和度（）,（22n4n3n1）/2,(22108)/27,双键、脂环为1三键为2苯环为4,可能有1个苯环，3个双键或2个双键1个脂环,.,母核类型的判断,碱开环溶于水，酸化环合析出（内酯）,UV:241,257,323,不饱和酮取代香豆素,IR:1724=O,MS：,说明可能是香豆素,.,取代基的种类及数量,C10H8O4C9H6O2（香豆素母核）CH2O2可排成1个OCH3，1个OH,说明有phOH,NMR：3.9（3H，S）,说明有OCH3,至此,.,取代基的位置确定,IR：835cm1说明苯环有邻二芳H,说明C3，C4无取代,因此OH，OCH3应处于苯环上，可以是邻位或对位相处,.,将此结晶做甲基化反应：,与苯环上不同OCH3取代的香豆素进行比对测定，测定结果表明甲基化产物与7，8二甲氧香豆素混熔点不下降，说明此化合物应位A式或B式,或,.,Gibbs反应为阴性，说明OH对位有取代,所以，应为：,7羟基8甲氧基香豆素（Hydragetin）,.,五、香豆素的生物活性,1.低浓度可刺激植物发芽和生长作用；高浓度则抑制2.光敏作用可引起皮肤色素沉着；补骨脂内酯可治白斑病3.抗菌、抗病毒作用蛇床子、毛当归根中的奥斯脑（Osthole）：抑制乙肝表面抗原；4.平滑肌松弛作用茵陈蒿中的滨蒿内酯具有松弛平滑肌等作用；5.抗凝血作用6.肝毒性有些香豆素对肝有一定的毒性。,.,一、香豆素的结构类型二、香豆素的化学性质三、香豆素的分离方法四、香豆素波谱学特性五、香豆素的生物活性,第三节香豆素,.,本章内容,第一节概述第二节苯丙酸类第三节香豆素第四节木脂素,.,第四节木脂素,一、结构类型二、理化性质三、提取分离四、结构鉴定五、生物活性,.,一、结构类型,木脂素（lignans）：一类由苯丙素氧化聚合而成的天然产物。通常指其二聚物，少数为三聚物和四聚物。,.,早期木脂素的定义：两分子苯丙素以侧链中碳原子（8-8）连结而成的化合物木脂素。非碳原子相连（如3-3、8-3）新木脂素。,.,木脂素的一些新类型：苯丙素低聚体三聚体、四聚体等；三聚体称为倍半木脂素（sesquilignan）四聚体称为二木脂素（dilignan）杂木脂素由一分子苯丙素与黄酮、香豆素等结合而成；黄酮木脂素（flavonolignan）去甲木脂素(norlignan):母核只有1617个碳原子。,.,木脂素虽由二分子苯丙素（C6C3）组成，但其聚合方式有聚合和非聚合的不同，不同的氧化产物（羧基、羟基及醛基）可产生不同的脱水、缩合及环化反应产物，因此其结构类型很多，这里介绍常见的几种。,1简单木脂素(simplelignans),此类的碳架是由两分子苯丙素经过碳原子(C8-C8/)连接而成，也是其它一些类型木脂素的生源前体。此类又称为二芳基丁烷类（dibenzylbutanes）,二氢愈创木脂酸,叶下珠脂素,.,单环氧木脂素（monoepoxylignans）,此类结构特征是在简单木脂素基础上，还存在7-O-7或9-O-9或7-O-9三种四氢呋喃结构。此类又称为四氢呋喃类（tetrahydrofurans）,7-O-7-环合9-O-9-环合7-O-9-环合,.,例如,恩施脂素,毕澄茄脂素,l落叶松脂素,愈创木酯酸,.,木脂内酯（lignanolides）,此类结构特征是在简单木脂素基础上，9、9位形成内酯环，羰基在C9位。此类还包括其单去氢或双去氢化合物。此类又称二芳基丁内酯类（dibenzyltyrolactones）,单去氢物,双去氢物,.,例如,R=H牛蒡子苷元R=glc牛蒡子苷,台湾脂素B台湾脂素A,.,4.环木脂素(cyclolignans),此类特征为其碳架结构的C6与C7环合成萘或二氢萘或四氢萘。并分成苯代萘、苯代二氢萘及苯代四氢萘（多）结构类型。此类又称芳基萘类（arylnaphthalenes）,.,例如,异紫杉脂素,奥托肉豆蔻烯脂素,去氧鬼臼毒脂素葡萄糖酯苷,.,5环木脂内酯（cyclolignolides）,此类特征为环木脂素的C9C9间环合成的内酯环。按其内酯环上羰基的取向可分为上向和下向两种类型。此类又称芳基萘内酯类（arylnaphthalides）,1苯代2,3-萘内酯（羰基下向）,4苯代2,3-萘内酯（羰基上向）,.,赛菊芋脂素,R=Hl-鬼臼毒脂素R=glcl-鬼臼毒脂素-O-葡萄糖苷,.,6双环氧木脂素（bisepoxylignans）,此类特征为2个苯丙素的三碳侧链环合成四氢呋喃环并骈合在一起，即有一个双骈四氢呋喃环结构。此类又称双四氢呋喃类（furofurans）,对映体,对映体,Ar为芳香基,.,上式可看出从C1、C2、C5及C6为4个C*,手性异构体可有24（16）个，但天然双环氧木脂素的四氢呋喃环为顺式骈合，故其四氢呋喃环最多只能达到3个C*的手性异构体数目。,连翘脂素R=H连翘苷R=glc,丁香脂素,l-细辛脂素,.,7联苯环辛烯型木脂素(dibenzocyclooctenelignans),此类结构特征为2个苯环相联并与侧链环合成的八元环状结构。,联苯环辛烯型,R=H五味子醇R=CH3五味子素,此类又很好的降转氨酶作用,.,8联苯型木脂素(biphenylenelignans),此类特征为木脂素中两个苯环通过3-3直接相连而成，其侧链为未氧化型。,厚朴酚,和厚朴酚,.,9其他类,不属以上类型的其它结构类型木脂素。,呋胡椒脂酮,拉帕酚A（三聚体木脂素）,.,R=OCH3manassantinAR=OCH2OmanassantinB（四聚体木脂素）,水飞蓟素（杂木脂素，木脂素黄酮）（急性、慢性肝炎和肝硬化）,.,10.取代基,常见的取代基为OH，phOH，OCH3,COOH、内酯环，,.,第四节木脂素,一、结构类型二、理化性质三、提取分离四、结构鉴定五、生物活性,.,二、理化性质,形态：多呈无色晶形，新木脂素不易结晶溶解性：游离亲脂性，难溶水，溶苯、氯仿等成苷水溶性增大挥发性：多数不挥发，少数有升华性质旋光性：大多有光学活性，遇酸易异构化。,.,例1,鬼臼毒脂素的1苯代2,3四氢萘内酯结构上的C1、C2、C3及C4为C*，其构型为1H、2-H(顺式)及2-H、3H（反式），此结构遇碱（NaOAc）发生内酯环开环重排，2-H转成2-H，并形成2-H，3H顺式结构，失去抗癌活性。,.,例2,d-芝麻脂素在盐酸乙醇条件下，C6O7键开裂重排，部分6H转成6H生成d-细辛脂素。,l-芝麻脂素在盐酸乙醇条件下，C6O7键开裂重排，部分6H转成6H生成l-细辛脂素。,因此在提取分离木脂素时，酸、碱处理必须慎重，以免引起结构异构和生物活性降低或消失。,.,第四节木脂素,一、结构类型二、理化性质三、提取分离四、结构鉴定五、生物活性,.,三、提取分离,提取：多用乙醇或丙酮等提取后，再用极性较小的溶剂如：乙醚、氯仿等进行萃取。,分离：色谱法、溶剂萃取法、分级沉淀法、重结晶法,.,1.溶剂法,游离木脂素亲脂性较强，可利用其易溶于CHCl3、Et2O、EtOH，而在石油醚和苯中溶解度比较小的特点进行提取。,各部位TLC检查后进行纯化分离,.,木脂素苷,水溶性较大，可按苷类的提取通法提取,.,2.碱溶酸沉法,提取具有酚羟基或内酯环结构的游离木脂素。,对酸碱敏感的木脂素不可用此法,.,3.色谱法,用上述方法得到的总木脂素一般需用色谱法分离才能拿到单体，木脂素亲脂性较强，多用吸附色谱法分离。,吸附剂,硅胶中性氧化铝,移动相,石油醚乙醚、石油醚乙酸乙酯、苯乙酸乙酯、氯仿甲醇,甲酰胺为固定相PC及硅藻土色谱分离木脂素也有运用。,近年来也有用超临界CO2萃取法提取木脂素，但大规模超临界CO2萃取法提取木脂素运用不多。,.,4.实例南五味子中五味子酯甲提取分离,五味子酯甲是南五味子的主要有效成分,为联苯环辛烯型木脂素具有中枢神经抑制和降低SGPT的作用。,五味子酯甲,.,.,五、木脂素的检识,1理化检识,木脂素没用专属性强的检识反应，但可针对其phOH，COOH,内酯环，等取代基进行检识。,（1）phOH,（2）COOH,（3）内酯环,.,（4）亚甲二氧基,Labat反应,Ecgrine反应,.,2色谱检识（TLC）,吸附剂,硅胶,展开剂,显色剂,.,第四节木脂素,一、结构类型二、理化性质三、提取分离四、结构鉴定五、生物活性,.,四、结构测定,现代测定木脂素的结构主要用波谱法,(一)化学方法,化学方法测定木脂素的结构的主要用水解及氧化等反应，测定木脂素的母核结构和酚羟基、亚甲二氧基等取代基。但化学方法耗费样品较多，现代运用较少（有兴趣者可阅读天然药物化学或老版的中药化学）。,(二)波谱分析,木脂素的结构不但种类较多（十数种），而且不同结构种类变化较大，故其波谱规律性较差，这里主要介绍特征性较强的几种类型的波谱鉴别点。,.,1.UV,芳环,多数木脂素的结构母核为两个非共轭的取代芳环（孤立的发色团），其紫外吸收峰位置相近，吸收强度是两者之和，而且立体构型对其无影响。一般出二个吸收峰：,220240nm（lg4.0）,280290nm（lg3.54.0）,苯基萘型,A环、B环及酯羰基共轭,出5个吸收峰：,260nm（lg4.5）最强峰，225、290、310和355nm次强吸收峰。,B环为1个双键的二氢萘或B环无双键的四氢萘：,仅出2或1个吸收峰。,据此可鉴别区分两者。,.,2.IR光谱,木脂素常的取代基为羟基、甲氧基、亚