第五章 苯丙素

第五章

苯丙素（Phenylpropanoids）[基本内容]香豆素类：香豆素类化合物的基本母核、常见的取代图式及四种基本骨架的结构特点。香豆素的化学性质，如内酯性质、呈色反应。香豆素类化合物的荧光性质及1H-NMR特征以及应用。木脂素类：

结构分类概述第一节简单苯丙素类第二节香豆素类第三节木脂素类

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定义：

一类含有一个或几个C6-C3单位的天然成分。主要包括：

——

简单苯丙素类（苯丙烯、苯丙醇、苯丙酸及其缩酯）、香豆素、木脂素、木质素等。概述苯丙素类化合物生物合成途径如下：概述概述概述第一节简单苯丙素类第二节香豆素类第三节木脂素类

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基本结构——简单苯丙烷类。具有C6-C3结构，可分为苯丙烯、苯丙醇、苯丙醛、苯丙酸等类型。常见的苯丙酸类：第一节简单苯丙素类基本结构——简单苯丙烷类。

第一节简单苯丙素类绿原酸金银花概述第一节苯丙酸类第二节香豆素类第三节木脂素类

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香豆素（香豆精）是具有苯骈

-吡喃酮母核的一类化合物的总称。环上常有-OH、OCH3、异戊烯基等取代基。香豆素的生物合成途径：桂皮酸-莽草酸途径。异戊烯基的活泼双键可与邻位酚羟基环合成呋喃或吡喃环结构。第二节香豆素类一、香豆素的基本母核由于绝大多数香豆素在C7位都有含氧官能团存在，故7-羟香豆素可以认为是香豆素类成分的母体。第二节香豆素类二、香豆素的分类㈠简单香豆素类㈡呋喃香豆素类(furocoumarins)(线型和角型)㈢吡喃香豆素类(pyranocoumarins)(线型和角型)㈣其它香豆素类㈠简单香豆素类只在苯环一侧有取代基。第二节香豆素类七叶内酯（抗炎，抑菌）当归内酯（免疫调节，抗肿瘤）秦皮当归㈡呋喃香豆素类(furocoumarins)第二节香豆素类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。

第二节香豆素类呋喃香豆素类成分生物合成途径：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-α-吡喃环结构，形成吡喃香豆素。这一类天然产物并不多见。

第二节香豆素类㈢吡喃香豆素类(pyranocoumarins)第二节香豆素类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：第二节香豆素类第二节香豆素类㈣其它香豆素类指α-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。㈠性状游离状态——结晶形固体，有比较敏锐的熔点；大多具有香气；具有升华性质分子量小的有挥发性（可随水蒸气蒸出）

UV下显蓝色荧光成苷——大多无香味、无挥发性、不能升华。第二节香豆素类三、香豆素的理化性质㈡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。成苷——溶于H2O、OH-/H2O、MeOH、EtOH等。难溶极性小的有机溶剂。因含Ar-OH故可溶于碱水中。第二节香豆素类㈢碱水解反应（内酯性质）第二节香豆素类㈢碱水解反应（内酯性质）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<、环氧等结构者，可与水解新生成的酚羟基起缔合、加成等作用，可阻碍内酯的恢复。例：第二节香豆素类第二节香豆素类由于碱的浓度不同，其反应产物也不同：（四）酸的反应（环合反应）指异戊烯基双键开裂并与邻酚羟基环合。形成环的大小决定于中间体阳碳离子的稳定性第二节香豆素类或（四）酸的反应（环合反应）中间体阳碳离子的稳定性叔阳碳离子>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：第二节香豆素类（四）酸的反应（环合反应）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。第二节香豆素类（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第二节香豆素类（六）呈色反应1.异羟肟酸铁反应（识别内酯）第二节香豆素类红色（六）呈色反应

2.Gibb’s反应和Emerson反应试剂：

Gibb’s——2,6-二氯(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——呈阳性第二节香豆素类（六）呈色反应

2.Gibb’s反应和Emerson反应Gibb’s反应：第二节香豆素类（六）呈色反应

2.Gibb’s反应和Emerson反应Emerson反应：第二节香豆素类红色第二节香豆素类反应类型反应试剂反应特点鉴别特点及意义异羟肟酸铁反应盐酸羟胺、Fe3+

红色络合物内酯结构三氯化铁反应Fe3+Cl3溶液绿色～墨绿色

酚羟基Gibb’s反应2，6-二氯苯醌氯亚胺蓝色酚羟基对位无取代；6-有无取代Emerson反应4-氨基安替比林

铁氰化钾（OH—）红色同上第二节香豆素类用化学反应区别下列化合物第二节香豆素类四、香豆素类化合物的提取分离(一）提取1.溶剂提取法①可采用乙醚等溶剂先提取脂溶性成分，再用甲醇（乙醇）或水提取大极性部分。②也可先用甲醇（乙醇）或水提取，再用溶剂或大孔吸附树脂法划分为脂溶性部位和水溶性部位。2.碱溶酸沉法具有内酯结构。碱溶酸沉法必须严格控制在比较温和的条件下进行。3.水蒸气蒸馏法具有挥发性，可采用水蒸气蒸馏法提取。(二）分离提取后可直接利用化合物的溶解性质进行分离如：香豆素在石油醚中溶解度不大，浓缩时即可析出结晶。1.酸碱分离法依据——内酯遇碱能皂化，加酸能恢复的性质。

第二节香豆素类第二节香豆素类(二）分离色谱方法游离：吸附剂——硅胶洗脱剂——环己烷和丙酮、己烷和乙酸乙酯等显色——可观察荧光成苷：吸附剂——反相硅胶洗脱剂——甲醇-水，乙腈-水第二节香豆素类（一）香豆素UV谱学特征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。

第二节香豆素类五、香豆素类化合物的结构鉴定（二）香豆素IR谱学特征1700~1750cm-1——羰基伸缩振动1500~1600cm-1——芳环吸收

第二节香豆素类（三）香豆素1HNMR的谱学特征1.香豆素母核的1HNMR谱特征第二节香豆素类H-3,6,8的信号在较高场；δ值较小；H-4,5,7的信号在较低场；δ值较大。一般δ：

H-3:6.10-6.50H-4：7.50－8.20

※J=9.5Hz原因：C2=O与C3=C4形成π－π共轭，导致电子云分布规律如下图所示：δ－：电子云密度增高。δ＋：电子云密度降低。第二节香豆素类（三）香豆素1HNMR的谱学特征1.香豆素母核的1HNMR谱特征2.7-OR香豆素的1HNMR谱特征：H-3,6,8的信号在较高场；δ值较小，H-3:－0.17H-4,5的信号在较低场；δ值较大原因：OH与苯环的n－π共轭，邻、对位化学位移BA第二节香豆素类（三）香豆素1H-NMR的谱学特征B环的H-5，6，8构成ABX偶合系统，H-6与5为邻偶，与8为间偶。H－5，δ：7.38,1H,d,J=8.0HzH－6，8；δ：6.87,2H,m问题：ABX偶合系统的3个质子信号，理论上，峰形有什么特征？第二节香豆素类2.7-OR香豆素的1H-NMR谱特征：第二节香豆素类3.5,7-OR香豆素的1H-NMR谱特征：H-6,H-8化学位移接近，d,J=2Hz如果分辨率好，不重叠在一起H-6为锐峰H-8为钝峰，与H-4有远程偶合第二节香豆素类3.5,7-OR香豆素的1H-NMR谱特征：远程偶合4.呋喃香豆素的1H-NMR谱特征：H-2′7.3-7.8(d,J=2.0-2.5Hz)H-3′6.7(d,J=2.0-2.5Hz)；若为角型，7.0,d,J=2.3Hz原因：呋喃环上的氧与C2′=C3′形成n－π共轭，C2′的电子云密度，而C3′。第二节香豆素类区别二氢呋喃香豆素和二氢吡喃香豆素12区分点：a：1,2的－OH乙酰化后，其CH的质子信号向低场位移，1中H-2′：＋0.25；2中H-3′:＋1.20

b：在DMSO中测定，1中的－OH为s峰，2中的－OH为d峰参考书目：RobertDHetal.NewYork:JohnWiley&SonsLTD.TheNaturalCourmarins,Occurrence,ChemistryandBiochemistry

（1982）第二节香豆素类二氢吡喃型香豆素相对构型的判定(经验规律)

5′,6′－

CH3的d差值:

Dd<0.08,3′,4′－OH顺式;Dd>0.08,3′,4′－OH反式.第二节香豆素类5.环上的取代基：d（Me)2=CH-CH2-O--CH2-Ø

A1.6-1.9(3H,s×2)有远程偶合5.1-5.7(1H,brt,J=7)4.3-5.0(2H,d,J=7)3.3-3.8(2H,d,J=7)d（Me)2=CH2=CH-

B-1.5(6H,s)-5.1(2H,m)-6.25(1H,dd,J=18,10)AB第二节香豆素类6.偶合常数与远程偶合J3,4=9.5HzJ5,6=8.5Hz（9.0Hz）J6,8=2.0Hz5J4,8=

0.6-1.0HzJ2′,3′

=2.3Hz5J3’,8=0.6-1.0

Hz5J4,8=0.6-1.0

Hz第二节香豆素类（四）香豆素13C-NMR的谱学特征1.简单香豆素：碳周围电子云密度分布与氢谱规律相同

C2C3C4C4aC5C6C7C8C8a160.4116.4143.6118.8128.1124.4131.8116.4153.9第二节香豆素类2.7-OH香豆素：受羰基、OH影响:C3,C6,C8,C4a信号处于高场C4,C7,C8a信号处于低场.C2C3C4C4aC5C6C7C8C8a160.7111.5144.3111.5129.6113.4161.6102.8155.7第二节香豆素类3.

呋喃香豆素：香豆素母核上的碳信号化学位移与7-OH香豆素大同小异电子云密度与氢谱相同d：C2′147.0,C3′106.6

C6

125(+12)C2C3C4C4aC5C6C7C8C8a161.2114.7144.2115.6120.0125.0156.699.8152.2第二节香豆素类4.吡喃香豆素：C2C3C4C4aC5C6C7C8C8a160.4112.2143.5112.2127.5114.6155.9108.8149.8香豆素母核上的碳信号化学位移与7-OH香豆素大同小异d：C2′77.2

C3′130.4

C4′113.1第二节香豆素类(五)香豆素的MS规律简单香豆素母体香豆素分子离子峰强，易产生一系列失CO碎片离子146(76%)118(100%)90(43%)第二节香豆素类229(100%)244(78%)189(60%)具有异戊烯基侧链第二节香豆素类练习1：从芸香科植物芸香(RutagraveolensL.)全草中分得一个化合物，为无色针状结晶。易溶于乙醇、氯仿、醋酸，紫外灯下显蓝色荧光。遇三氯化铁-铁氰化钾试剂显蓝色。其EI-MS，1H-NMR(CD3OD,400MHz)，13C-NMR（CD3OD,100MHz）谱如下图。解析该化合物结构。第二节香豆素类练习:化合物A为无色结晶，mp82-83°C，紫外光下呈兰色荧光；异羟肟酸铁反应阳性。元素分析示分子式为C15H16O3。UVmax（MeOH）nm：321,257。IRmax（KBr）cm-1：1720,1605,1560。1H-NMR(CDCl3):1.66(3H,s),1.81(3H,s),3.52(2H,d,J=7.2Hz),3.92(3H,s),5.22(1H,t,J=7.2Hz),6.20(1H,d,J=9.0Hz),6.81(1H,d,J=8.0Hz),7.27(1H,d,J=8.0Hz),7.59(1H,d,J=9.0Hz).MS(m/z):244(M+,基峰