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1、第八章 香豆素和木脂素,一、定义,苯丙素类是天然存在的一类含有一个或几个C6-C3基团的酚性物质。苯核上常有羟基或烷氧基取代。苯丙素类的存在关系到植物生长的调节作用和抗御病害的侵袭作用。,苯丙素类概述,二、成分类型苯丙素类,苯丙烯 propenyl benzene 苯丙醇 propanol benzene苯丙酸及其缩酯propionic acid benzene 香豆素 coumarins木质素 lignins木脂素 lignans 黄酮 flavonoids,概 述,第一节 香豆素 coumarins,概 述,1812年 vanquelin1930年 确定结构,白瑞香苷,分布于动物、植物、微
2、生物如致癌成分黄曲 霉素类及发光真菌中的亮菌素类分布最广:高等植物，其中芸香科和伞形科 中分布最多。存在形式:游离状态或与糖结合成苷存在部位：花、茎、叶、果实，幼嫩的枝芽 含量最高,香豆素,香豆素是邻羟桂皮酸内酯，具芳香甜味。其结构母核为：,苯骈-吡喃酮,1,2,3,6,7,8,4,5,苯骈-吡喃酮,（Chromone),一、定 义,二、结构类型,1.简单香豆素（simple coumarins）,5,6,7,8,伞形花内酯存在于软毛独活、黄常山、阿魏、颠茄根,七叶内酯存在于秦皮、续随子治疗细菌性痢疾七叶苷:利尿保护血管通透性,（1）线型（6、7呋喃骈香豆素型），补骨脂内酯型,补骨脂内酯存在于
3、补骨脂治疗白癜风,2.呋喃香豆素,（2）角形（7、8呋喃骈香豆素型），白芷内酯型,白芷内酯(异补骨内酯)存在于白芷、香独活、补骨脂能显著扩张冠状动脉,黄曲霉素,（1）线型（6,7吡喃骈香豆素),花椒内酯,（2）角型（7,8 吡喃骈香豆素）,邪蒿内酯,3.吡喃香豆素,4.异香豆素,异香豆素,岩白菜素治疗慢性气管炎,仙鹤草内酯,茵陈内酯存在于茵陈蒿治疗急性肝炎,5.双香豆素,6.其他香豆素,黄檀内酯（Dalbergin),蟛蜞菊内酯（Wedelolactone）,三、生理活性,1.毒性：肝毒性。必要结构：呋喃环上的双键和不饱和内酯环。2.抗菌作用：秦皮中的七叶内酯和七叶内酯苷具抑制痢疾杆菌的作用。
4、补骨脂内酯具抗真菌及抗结核活性。,七叶内酯,七叶内酯苷,3.平滑肌松弛作用：血管扩张作用。伞形科凯刺-冠状动脉扩张 茵陈蒿滨蒿内酯-解痉利胆4.抗凝血作用和止血作用：双香豆素-防血栓及消血块 泽兰内酯-止血,5.光敏作用：补骨脂内酯治疗白癜风。呋喃香豆素多有该作用。很多香豆素可以吸收紫外光，放出在可见区（近470nm）的荧光，故可用做增白剂，如7-OH香豆素。由于吸光性，七叶内酯和七叶苷可用于保护皮肤防止辐射的药物。,三、生理活性,1.性状：游离的香豆素多有完好的结晶形状，有一定的熔点，大多有香味。分子量小的有挥发性，能随水蒸汽蒸出，具升华性。香豆素苷无挥发性，也不能升华。,四、物理性质,2.
5、溶解性：游离香豆素-不溶于冷水，溶于沸水，易溶于甲醇、乙醇、氯仿、乙醚等有机溶剂。香豆素苷-溶于水、甲醇、乙醇，难溶于氯仿、乙醚。根据香豆素的溶解性，在提取分离时可采用系统溶剂法。,H+,H+,OH-,OH-,长时间加热,UV,五、化学性质,1.内酯性质和碱水解反应,A.水解难易为:7-OH香豆素难于7-OCH3香豆素难于香豆素B.C8的适当位置有羰基、双键或环氧结构时，其水解可获得顺邻羟桂皮酸的衍生物，而不再闭环成内酯。,OH-,H+,异当归内酯,2.环合反应,3.双键的加成反应,(1)KMnO4,4.氧化反应,(2)CrO3,(3)O3,(4)H2O2,1.荧光,兰色荧光,8-OH导入,绿
6、色,荧光减弱或消失,-OH,六、检识反应,例：7-OH Coumarins,2.Labat reaction:鉴定 5%没食子酸溶液+浓H2SO4，呈绿色（+）。,3.Gibbs reaction:判断-OH对位有无取代基。Gibbs 试剂是2，6-二氯（溴）苯醌氯亚胺，其在弱的碱性条件下与酚对位活泼氢缩合成兰色物。有游离酚-OH,且-OH对位无取代者（+）对位有取代者（-）。,多用来判断C6位是否有取代基存在。,4.Emerson reaction:酚羟基对位无取代基（+）红色 有取代基（-）5.异羟肟酸铁反应：碱性条件下，内酯开环，与盐酸羟胺中的羟基缩合生成异羟肟酸，然后在酸性条件下与三价
7、铁盐络合而显红色。,6.酚羟基反应具酚羟基取代的香豆素类在水溶液中可与三氯化铁试剂络合而产生不同的颜色。判断游离酚羟基的有无。,1.极性：系统溶剂法（粗分）色谱法（细分）2.内酯性质：酸碱分离法3.挥发性：水蒸气蒸馏法4.升华性：升华法,七、提取分离,药材粗粉,石油醚回流提取,石油醚液,回收至小体积,浓缩液,放置、析晶,粗晶,冷石油醚洗,结晶（可能时混和物）,进一步分离,单体（亲脂性香豆素）,残渣,乙醚液,乙醚回流提取,回收分离,单体（亲脂性较弱香豆素）,残渣,乙醇提取,乙醇液,回收分离,香豆素苷类,1.系统溶剂法,橘子油,例如：橘子油橙皮油素的分离,2.真空升华或蒸馏法：,馏出物,残油,加热
8、溶于乙醇,乙醇液,放置,粗品,以乙醇、乙醚或石油醚,重结晶,结晶（橙皮油素）,3.色谱法,香豆素的混合物部分最后通过层析的方法才能得到单体。香豆素一般用硅胶吸附层析、氧化铝层析和聚酰胺层析。碱性氧化铝可能使香豆素发生降解，故很少使用。对酚性香豆素强吸附，洗脱剂可用己烷乙醚、己烷-乙酸乙酯和石油醚乙酸乙酯的混合溶剂。,4.酸碱分离法,此系经典方法。1.具酚羟基的香豆素类溶于碱液加酸后可析出。2.香豆素的内酯环性质，于碱液中皂化成盐而 加酸后恢复成内酯析出。,碱液加热开环时，要注意碱液的浓度和加热时间，否则 将引起降解反应而使香豆素破坏，或者使香豆素开环而 不能合环。对酸碱敏感的香豆素用此法可能得
9、到次生产物。,八、波谱鉴定,（一）UV光谱：香豆素的UV光谱有一定的规律。1.无取代基：,B带,K带,R带,无取代基的香豆素有三个吸收峰：274nm,284nm,311nm.,(1)香豆素的B带和K带往往重叠为一个较宽的带。,(2)若发色团羰基或一个双键与芳环相连，产生的B带吸收波长往往较K带长。,香豆素分子中导入取代基后，使K带或K带和B带重叠峰红移，红移效应为：-OH-OCH3-CH3-OOCCH3,(1)7-OH取代：,2.有取代基：,红移更明显；在碱液中此重排利于发生，故红移更多，长移近70nm.,(2)5-OH取代：5-OH香豆素可以重排成邻醌结构,红移情况与7-OH香豆素相似，只是
10、位移值较小。,（3）6-OH取代：6-OH香豆素中的羟基不处于,-不饱和内酯的邻对位，不能形成醌式结构。故对K带或B带的重叠带影响不大。但对310nm 处的R带产生较大红移。6-OH香豆素和6-OCH3香豆素在230nm处产生苯环吸收峰。（可能为E带）,羰基峰：1745-1715cm-1苯环：1645,1625 cm-1羟基：3600-3200 cm-1简单香豆素：C=C 1600-1660 cm-1 3个强峰呋喃香豆素：1600，1500，1613-1639cm-1,（二）IR光谱,环上质子受内酯羰基吸电子共轭效应，其质子吸收信号分为两组，其中 C3,C6,C8-高场 C4,C5,C7-低场
11、,3,4,6.16.3(C3-H);7.68.1(C4-H),5,6,7,8,内酯环质子,（三）1H-NMR,5,7-二含氧取代：,6-烷基，7-氧基取代：,C5-H 7.2,C6-H 6.8,7,8-二取代：,（四）13C-NMR光谱,3,4,5,6,7,8,2,（五）MS光谱,1.简单香豆素,2.呋喃香豆素,九、结构鉴定实例,香柑内酯：无色针晶(EtOH),mp187-188;EI-MS m/z:216M+;IR:1730,1622,1000,1580；1HNMR(CDCl3):4.28(3H,S),6.45(1H,d,J9.0Hz),7.82(1H,d,J9.0Hz),6.9(1H,d,
12、J2Hz),7.70(1H,d,J2Hz,7.32(1H,S)。13C-NMR(22.5MHz,CDCl3)：60.1,93.8,105.1,106.5,112.5,112.7,139.2,144.8,149.6,152.8,158.4,161.2。,根据上述数据分析，可知IR光谱中1730是a-吡喃环羰基峰；1622，1600,1580,苯环双键吸收峰；无羟基吸收带。1H-NMR光谱 4.28是5位上甲氧基质子信号，6.45(1H,d,J9.0Hz)和7.82(1H,d,J9.0Hz)应分别为H-3和H-4的质子信号。6.90(1H,d,J2Hz)和7.70(1H,d,J2Hz)则应分别为H
13、-4和H-5的质子信号。7.32(1H,S)为H-8质子信号。,13C-NMR光谱碳信号归属分析：在最低磁场处的 161.2信号归属于 C2羰基碳，最高磁场的60.1归属于C5上的甲氧基的碳。与简单香豆素不同，呋喃(或吡喃)骈香豆素的 C7(158.4)受杂环中氧的影响，移向低场。与简单香豆素相同，芳环C8在较高场，故93.8归属于C8;由于取代效应，导致C5移向低场，149.6归属于C5；其余母体碳的归属为：139.2为 C4，112.5为C3 106.5为 C4a，152.8为 C8a，呋喃环上二个碳原子:C10受杂环氧的影响在低场处，故144.8为C10，105.1为C9的归属。,第二节
14、 木脂素 Lignan,木脂素是一类由两分子苯丙素衍生物聚合而成的天然化合物。少数为三聚物(倍半木脂素)和四聚物。大多呈游离状态，少数与糖结合成苷而存在于植物的木部和树脂中，故称之木脂素。目前已发现200多种木脂素类化合物，其具多种生物活性，如抗癌、抗病毒、抑制生物体内的酶活力、保肝、降低应激反应和对中枢神经系统的作用等。,一.概述,组成木脂素的单体主要有四种：（1）桂皮酸（cinnamic acid）（2）桂皮醇（cinnamyl alcohol）（3）丙烯苯（propenyl benzene）（4）烯丙苯（allyl benzene）,g-碳原子氧化型：,g-碳原子未氧化型：,（木脂素）,
15、（新木脂素）,1.简单木脂素：侧链8-8缩合,1,3,4,5,6,7,8,9,去甲二氢愈创木脂酸(nordihydroguaiaretic acid),2,二.结构与分类,2.单环氧木脂素(monoepoxylignan）,7-7,7-9,9-9,木脂素分子中有一个环氧结构，环氧的位置可以在7-7、9-9、7-9等位置，形成四氢呋喃环的结构。,木脂素分子中含有内酯结构，多在9-9位形成内酯环。它是单环氧木酯素的氧化状态。也是下面介绍的环木脂内酯的前体，两者常共存于同一植物之中。,3.木脂内酯（lignanolide）,牛蒡子苷元（arctigenin）,台湾脂素B,4.环木脂素（cycloli
16、gnan）,苯代四氢萘,苯代二氢萘,苯代萘,分子中有苯代四氢萘、苯代二氢萘和苯代萘等结构类型。自然界中以苯代四氢萘多见。,异紫杉脂素（isotaxiresinol）,去氧鬼臼毒脂素葡萄糖脂苷,5.环木脂内酯（cyclolignolide）,1,1,2,3,4,4-苯代萘酞型（上向）,1,2,3,4,1-苯代萘酞型（下向）,1-鬼臼毒脂素（1-podophyllotoxin）,由环木脂素C9-C9间环和成内酯环。内酯环的环和方向有上向和下向两种类型。,6.双环氧木脂素(bisepoxylignan),芝麻脂素,两分子苯丙素分子侧链相互连接，在7-9和7-9之间形成双骈四氢呋喃环。,.联苯环辛烯型
17、木脂素,五味子甲素,联苯环辛烯型,.新木脂素,厚扑酚,水飞蓟素,1物理性状 白色结晶、不挥发。2.溶解性 游离木脂素-亲脂性 木脂素苷-水溶性增大，并易被酶或酸水解 具酚羟基木脂素-可溶于碱水中。3.光学活性 常具多个手性碳原子或手性中心结构，故有光学活性。其生理活性常与手性碳的构型有关，因此在提取过程中应注意操作条件，以免提取的成分发生结构改变。,三、理化性质,4.酸碱异构化 大多数木脂素的分子结构中具多个手性碳原子，有光学活性，它们遇酸或碱后容易发生异构化。例如d-芝麻脂素(d-sesamin)是右旋体，在盐酸乙醇中加热，部分转变为d-表芝麻脂素（d-episesamin)，表芝麻脂素又名
18、细辛素(asarinin)。自细辛根中提得的l-表芝麻脂素，是左旋体，在盐酸乙醇中加热，部分转变为1一芝麻脂素而达到平衡。5.官能团反应 木脂素分子中常见的功能基为醇羟基、酚羟基、甲氧基、亚甲二氧基、羧基和内酯环，因此它们也具有这些功能基所具有的化学性质.,四、提取分离,游离的木脂素是亲脂性成分，易溶于氯仿、乙醚等溶剂，在石油醚和苯中溶解度小，但通过多次小量溶出，易得纯度较高的产品。木脂素在植物体内常与大量树脂状物共存本身在溶剂处理过程中容易树脂化，而且低极性溶剂不易渗透植物细胞，宜先用乙醇、丙酮等亲水溶剂提出，得浸膏再以氯仿、乙醚等分次抽出，分离效果较好。,木脂素苷类亲水性较强，可按苷的方法
19、进行提取分离。具有内酯结构的木脂素可用碱液提取使其成为钠盐而与其他亲脂性成分分离。此法不宜用于具有旋光活性的木脂素，以免产生异构化而失去生物活性。结构相似的木脂素还必须进一步采用吸附层析或分配层析方法进行分离。,五、结构测定,1.UV 光谱 多数木脂素的二个取代芳环是二个孤立的发色团。其UV吸收峰位置相似吸收强度是二者的总和。立体结构对紫外光谱影响不大，如鬼臼毒脂素290-294 nm(E4400一4800)，其吸收强度是由二个发色团，亚甲二氧基苯的283nm(e3300)和三个甲氧基苯270nm(e650)的总和。峰位稍红移是由于B环存在相应烷基取代。,2IR光谱,木脂素结构中常有羟基、甲氧基、亚甲二氧基、芳核及内酯环的存在因此这些基团呈现的吸收带都可能出现，从而可以推测木脂素结构中有无这些基因的存在。,(1)单环氧木脂素 例如加尔巴新(galbacin)是单环氧木脂素的一种，其结构和1H-NMR谱数据如下：1.05(6H,d)H-9和H-9 1.78(2H，m)H-8和H-8 4.61(2H，d)H-7和H-7 5.96(4H，S)亚甲二氧基质子（5H，m)芳环质子信号,31H-NMR光谱,(2)环木脂内酯 环木脂内酯由于其内酯环有上向和下向的区别，因此可以利用1H-NMR进行区别。,3)双环氧木脂素,
