苯丙素类化合物

苯丙素类,第五章,Phenylpropanoids,概述,苯丙素类（phenylpropanoids）的定义：一类含有一个或几个C6-C3单位的天然成分。种类：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。,本章目的要求,掌握苯丙素类化合物的定义、种类及生源关系；掌握常见的苯丙酸的种类；掌握香豆素的定义、基本结构、分类及理化性质（与碱的反应、酸化反应、显色反应）；掌握木脂素的结构类型、特性；了解香豆素提取分离方法；,本章内容,概述第一节苯丙酸类第二节香豆素第三节木脂素,第一节苯丙酸类phenylpropionicacids,基本结构酚羟基取代的芳香羧酸。多具有C6-C3结构的苯丙酸类。常见的苯丙酸类：,对羟基桂皮酸（p-hydroxycinnamicacid）咖啡酸（caffeicacid）阿魏酸（ferulicacid）异阿魏酸（isoferulicacid芥子酸（sinapicacid）,R1R2HHHOHHOCH3OCH3HOCH3OCH3,绿原酸（3-咖啡酰奎宁酸）Chlorogenicacid,丹参素甲D-（+）-（3，4-二羟基苯基）乳酸,苯丙酸类大多具有一定的水溶性。常与一些酚酸、鞣质、黄酮苷等混在一起，分离有一定困难。一般采用纤维素、硅胶、大孔树脂或聚酰胺等反复层析。鉴别反应（利用Ar-OH的性质）：12%FeCl3甲醇溶液或铁氰化钾-三氯化铁试剂。Pauly试剂：重氮化的磺胺酸Gepfner试剂：1%亚硝酸钠溶液与相同体积10%的醋酸混合，喷雾后，在空气中干燥，再用0.5mol/L的苛性碱甲醇溶液处理。Millon试剂：在紫外线下，这些化合物为无色或具有蓝色荧光，用氨水处理后呈蓝色或绿色荧光（酚羟基解离）。,性质：,丹参素甲的结构鉴定白色针晶,mp84-86，FeCl3显黄绿色IR（KBr）cm-1:34503150（OH），1732，27502550（COOH）1H-NMRppm:2.86（2H,m）,4.30（1H,dd）,6.60(1H,J=7Hz),6.70(1H,d,J=7Hz),6.80(1H,s),4.30,6.70,6.80,6.60,2.8,一、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,第二节香豆素coumarin,第二节香豆素coumarin,定义：香豆素是具有苯骈-吡喃酮母核的一类化合物的总称，在结构上可看作顺式邻羟基桂皮酸失水而成的内酯。,简单香豆素类呋喃香豆素类(furocoumarins)(线型和角型)吡喃香豆素类(pyranocoumarins)(线型和角型)其他香豆素类,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。6-位和8-位接异戊烯基较多。,7,以异戊烯基取代为例：（从生物合成途径来看）,从上看出，C3、C6、C8位电负性较高，易于烷基化。（其中C3位烷基化不属于此类，而属于第四类型）,如：属此类型的香豆素化合物,蛇床子内酯,呋喃香豆素类(furocoumarins)线型(linear)和角型(angular),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。,黄檀内酯,亮菌甲素armillarsinA,二、香豆素的理化性质,（一）性状（二）溶解性（三）碱水解反应和内酯性质（四）酸的反应（五）呈色反应,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,溶于热碱水中。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）,coumarin,欲获得顺邻羟桂皮酸的途径：（顺邻羟桂皮酸的衍生物）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,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,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。,2.醚键开裂：烯醇醚遇酸易水解,如：东茛菪内酯的烯醇醚,（五）呈色反应,1.异羟肟酸铁反应（识别内酯）,异羟肟酸,异羟肟酸铁,2.Gibbs反应和Emerson反应（酚羟基的反应）,试剂：Gibbs试剂2,6-二氯(溴)苯醌氯亚胺Emerson试剂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,Gibbs反应机理,蓝色,Emerson反应机理,其它反应：FeCl3反应；重氮化反应,红色,鉴别化合物,A,B,1.,A,C,2.,B,三、香豆素的分离方法,(一）提取,药材,醇提液,水溶液,石油醚,苯,乙醚,乙酸乙酯,不同浓度EtOH,回收溶剂，加水,有机溶剂萃取,酚性成分,加Et2O提出不水解成分,挥干Et2O加NaOH/H2O水解,NaHCO3/H2O萃取,NaOH/H2O萃取,乙醚萃取液,NaHCO3/H2O,Et2O,Et2O,NaOH/H2O,OH-/H2O,Et2O,OH-/H2O,H2O,Et2O,酸性成分,中性成分,加酸中和，加Et2O萃取,香豆素类内酯成分,（二）酸碱分离法,(三）色谱分离法,吸附剂硅胶、中性氧化铝洗脱剂已烷和乙醚、已烷和乙酸乙酯等显色可观察荧光,秦皮粗粉,乙醇回流,乙醇提取液,回收乙醇,总提物,加水后用氯仿萃取,氯仿层,水层,用乙酸乙酯萃取,乙酸乙酯层,水液,浓缩、析晶、过滤甲醇、水反复重结晶,七叶苷,脱水、回收溶剂、,残留物,甲醇溶解、浓缩放置析晶、,七叶内酯,峨嵋当归根粗粉,乙醚冷浸,乙醚浸液,浓缩后放置、析晶,淡黄色结晶,母液,硅胶色谱柱石油醚：EtOAc（不同比例）,异欧前胡素,氧化前胡素,氧化前胡水合物,比克白芷素,小结,概述：苯丙素的定义、种类及生源关系苯丙酸类：常见的苯丙酸；丹参素的结构分析香豆素coumarin1）香豆素的定义、基本母核的结构特征和类型2）香豆素化学性质内酯性质和碱水解反应酸的反应显色反应（Gibbs、Emerson反应、异羟肟酸铁反应）3）香豆素的分离方法,四、香豆素的波谱学特性,（一）紫外光谱（二）红外光谱（三）1H-NMR（四）13C-NMR（五）质谱,（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。,351，299，257，228，208nm,（二）红外光谱,30253175cm-1C-H伸缩振动17001750cm-1羰基伸缩振动（约1720cm-1）15001600cm-1芳环吸收16001650cm-1出现13个较强峰双键,34003600cm-1羟基吸收,1700C=O,1618C=C,1700C=O,1650，1610C=C,（三）1H-NMR,环上质子由于受内酯羰基吸电子共轭效应,化学位移,规律1,规律2吡喃环上氢J3,49.5Hz较苯环大，C4-H最低场（约8ppm），C3-H最高场（约6ppm），苯环H（约7ppm）,当C3或C4取代时：,当C7-OR时：,规律3：苯环H邻J略小，8-9Hz,当C5,C7二氧代：,规律4,当C7-OR、C8或C6烷基取代时：,S，7.3-7.6,S，6.7-6.9,d，6.7J=2.5Hz,d，7.34-7.8J=2.5HZ,d，7.0J=2.5HZ,d，7.34-7.8J=2.5HZ,d，6.7-6.9J=8HZ,d，7.4-7.5J=8HZ,七叶内酯,异补骨脂内酯,6.22，dJ=9.5Hz,7.82，dJ=9.5Hz,6.97，s,6.79，s,6.39,7.80,7.69,7.13,7.43,7.37,H4,H3,H5,H8,H3,H4,H5,H6,H2,H3,（四）13C-NMR,香豆素母核上9个碳原子的化学位移值如下：当-OR取代时：连接的碳+30ppm邻位碳-13ppm对位碳-8ppm,（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：连续失去CO。,结构测定实例,从小冠花种子中得到一结晶，分子式为C9H6O3,呈蓝绿色荧光，FeCl3反应阳性，Gibbs反应阴性，碱水解后Gibbs反应阳性，异羟肟酸铁反应阳性。UVmaxnm:257322328(几乎联成一峰)IRKBrmaxcm-1:3000，1705。MSm/z:162（M+）,134，106。1H-NMR（CDCl3）ppm:8.22（1H，S），6.21（1H,d,J=9Hz）,8.15（1H,d,J=9Hz）,6.95（1H,d,J=8Hz）,7.70（1H,d,J=8Hz）,7.0（1H,S）。根据以上提示的信息，写出结构式并说明理由。,从某植物中得一无色棱状结晶，呈绿色荧光，遇碱呈黄色且荧光增强，mp159-158.5，分子式C10H8O4，Gibbs反应阳性。UVmaxnm:241,257,323IRKBrmaxcm-1:3315(),1685(),1597,1500,835MSm/z:192(M+),177(),164(),149,121,93,65,511H-NMR(CDCl3)ppm:3.9(3H,s)(),6.2(1H,d,J=9.0Hz)(),7.8(1H,d,J=9.0Hz),6.95(1H,d,J=8.0Hz(),7.35(1H,d,J=8.0Hz)(),8.95(1H,s,D2O交换消失)。在括号内写出提示的信息，并写出结构式。,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。,第三节木脂素Lignans,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。,组成木脂素的单位有四种：1.桂皮酸（cinnamicacid）偶为桂皮醛（cinnamaldehyde）2.桂皮醇（cinnamylalcohol）3.丙烯苯（propenylbenzene）4.烯丙苯（allylbenzene）,木脂素的命名：1.大多采用俗名2.系统命名,常见类型如下：,（一）二芳基丁烷类（dibenzylbutanes）,（二）二芳基丁内酯类（dibenzyltyrolactones）,（三）芳基萘类（arylnaphthalenes）,1-苯代萘内酯,4-苯代萘内酯,l-鬼臼毒素,（四）四氢呋喃类（tetrahydrofurans）,（五）双四氢呋喃类（furofurans）,（六）联苯环辛烯类（dibenzocyclooctenes）,（七）苯骈呋喃类（benzofurans）,（八）双环辛烷类（bicyclo3,2,1octanes）,（九）苯骈二氧六环类,（十）螺二烯酮类（spirodienones）,（十一）联苯类（biphenylenes）,（十二）倍半木脂素（sesquilignans）,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。,遇酸易发生异构化：,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,四、结构鉴定,（一）化学法1.水解反应适用于成酯、成苷类成分。,2.氧化反应(1)臭氧化,(2)费米盐氧化,对位有氢原子的酚羟基氧化成醌,(3)高锰酸钾氧化,山荷叶素A式,山荷叶素B式,胡椒酸,酮酸甲酯,(4)脱亚甲基反应,（二）光谱法（1）紫外光谱芳环为发色团，两个取代芳环是两个孤立的发色团，两者紫外吸收位置相近，吸收强度是两者之和，立体构型对紫外光谱没有影响。紫外光谱可用于区别芳基四氢萘、芳基二氢萘和芳基萘型木脂素，还可确定芳基二氢萘B环上的双键位置，通过鉴定失水物双键位置，还可确定B环上取代羟基的位置。,-失水苦鬼臼脂素-失水苦鬼臼脂素maxnm311maxnm290,-失水苦鬼臼脂素去氢鬼臼毒素maxnm245.5，350maxnm266，263，323，356,目前多用1H-NMR和13C-NMR谱根据化合物的基本骨架结构类型、碳数、对称性取代基含氧取代基、烷基进行结构测定。,1H-NMR阐明木脂素结构的主要技术手段规律：芳基萘类木脂素区别内酯环向上还是向下,C=O负屏蔽,处于C环上方正屏蔽,-判定甲氧基与亚甲二氧基的位置比较两个OCH3的，如0.2说明亚甲二氧基在C环，而OCH3在A环。,例：自中国远志中分离得到的中国远志脂酚1H-NMR(CD)3COppm:3.78(3H,s),3.89(3H,s)5.34(2H,s),6.05(2H,s)6.80(1H,s),6.90(3H,m)7.42(1H,s),结构鉴定实例,请归属鬼臼毒酮的1H-NMR化学位移数据：（中国协和医大2001硕士试题）(CDCl3)ppm：7.53(1H,s)6.69(1H,s)，6.34(2H,s)，6.08(1H,d,J=1.0Hz)6.07(1H,d,J=1.0Hz),4.83(1H,d,J=4.0Hz),4.54(1H,dd,J=10.5,9.0Hz),4.34(1H,dd,J=10.5,9.0Hz),3.80(3H,s),3.74(6H,s),3.51(1H,m),3.29(1H,d,J=4.0,15.6Hz).,五、生物活性,1.抗肿瘤作用2.肝保护和抗氧化作用3.对中枢神经系统的作用如：镇静、兴奋作用4.血小板活化因子拮抗活性5.抗病毒作用6.平滑骨解痉作用7.毒鱼作用8.杀虫作用,小结,4）香豆素质谱的特征UV（母核上无含氧基团取代时274、311nm，有含氧取代时最大吸收向红位移）IR（17001750cm-1C=O，15001600cm-1芳环吸收）MS(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。)NMR（C3、C6、C8高场；C4、C5、C7低场，C3-H6.1-6.4，d，J=9.5Hz，C4-H7.5-8.3d，J=9.5Hz)香豆素的结构解析木脂素1)定义及其主要结