null第五章 苯丙素类化合物第五章 苯丙素类化合物教学内容:
5.1 概述
5.2 简单苯丙素
∆ 5.3 香豆素:结构分类、理化性质、提取分离、检识、结构研究、实例(秦皮、前胡)
∆ 5.4 木脂素:结构分类、理化性质、提取分离、检识、结构研究、实例(五味子、连翘、细辛)第五章 苯丙素类化合物第五章 苯丙素类化合物5.1 概述
定义:
苯丙素类(phenylpropanoids)指基本母核具有一个或几个C6-C3单元的一类天然有机化合物。
分类:
狭义:简单苯丙素、香豆素、木脂素。
广义:简单苯丙素、香豆素、木脂素及木质素、黄酮等天然芳香族化合物。null生物活性:
瑞香素、伞形花内酯——抗炎、止痛
蛇床子——脚癣、湿疹、阴道滴虫
白芷——扩冠
茶素——治疗慢性支气管炎
泽兰内酯——止血
伞形花内酯
佛手内酯 吸收紫外线,抗辐射作用
补骨脂素null5.2 简单苯丙素(simple phenylpropanoids)
一、结构与分类
属于苯丙烷衍生物,包括苯丙烯、苯丙醇、苯丙醛、苯丙酸等。
丁香酚茴香醚β-细辛醚松柏醇桂皮醛咖啡酸null二、提取分离
苯丙烯、苯丙醛、苯丙醇及苯丙酸的简单酯类多具有挥发性,是挥发油中芳香族化合物的主要组分,可用水蒸气蒸馏法提取。
苯丙酸衍生物属于有机酸类,可用有机酸的常规方法提取。
简单苯丙素类的分离一般用硅胶柱层析或高效液相色谱分离。
例如:升麻中异阿魏酸、阿魏酸、咖啡酸的提取分离流程:null 升麻粗粉
甲醇回流提取、回收
总浸膏
热水溶解
不溶物 水溶液
酸化,乙醚萃取
乙醚层 水层
2%NaCO3
乙醚层 碱水层
酸化,乙醚萃取
乙醚层 水层
蒸干、乙醇重结晶
异阿魏酸 母液
薄层制备
咖啡酸 阿魏酸 null5.3 香豆素(coumarins)
一、概述
定义:香豆素是具有苯骈a -吡喃酮母核的天然产物的总称。从结构上可以看成是顺式邻羟基桂皮酸脱水而形成的内酯类化合物。环上有羟基、烷氧基、苯基、异戊烯基等取代。
null分布:广泛分布于高等植物中,少数来自动物和微生物。
伞形科、芸香科、菊科、豆科、茄科、兰科、瑞香科、五加科等。
秦皮、独活、白芷、前胡、蛇床子、九里香、茵陈、补骨脂等。
活性:
秦皮(七叶内酯、七叶苷):治痢疾。
茵陈(滨蒿内酯):解痉、利胆。
蛇床子(蛇床子素):杀虫止痒。
补骨脂(呋喃香豆素类):治白斑病。null二、结构与分类
分类依据:* a -吡喃酮环上有无取代。
* 7位羟基是否与6、8位取代的异戊
烯基缩合成呋喃环或吡喃环。
分类结果:简单香豆素
呋喃香豆素
吡喃香豆素
异香豆素
其他香豆素null(一)简单香豆素类(simple coumarins)
指仅在苯环上有取代基,且7位羟基未与6、8位取代基成环的香豆素。
多数在7-位有含氧基团取代,其它位常见的取代基有羟基,甲氧基和异戊烯基。
蛇床子素nullnull(二)呋喃香豆素(furanocoumarins)
呋喃香豆素是香豆素母核上取代的异戊烯基与7位酚羟基缩合成呋喃环。
根据骈合的位置分为线型(6,7环合)与角型(7,8环合)。
null(三)吡喃香豆素(pyranocoumarins)
吡喃香豆素是由香豆素苯环上异戊烯基和邻位羟基环合形成2,2-二甲基α-吡喃环结构。也分线型和角型。
null(四)异香豆素
香豆素的异构体,植物中多数为二氢
异香豆素的衍生物。
null(五)其他香豆素
主要指α-吡喃酮环上有取代的香豆素和香豆素的二聚体、三聚体等。
null三、理化性质
(一)物理性质
1、性状:
天然游离的香豆素多为完好的结晶,大多具香味。小分子的有挥发性和升华性。成苷后则无挥发性和升华性。
2、溶解性:
游离香豆素难溶于冷水,可溶于沸水,易溶于苯、乙醚、氯仿、乙醇、甲醇。香豆素苷能溶于水、甲醇、乙醇,难溶于乙醚、氯仿等极性小的有机溶剂。null3、荧光
香豆素衍生物在紫外光下大多具有荧光,在碱溶液中荧光增强。
荧光的强弱与取代基的种类和位置有关:
7-OH呈强烈的蓝色荧光,加碱转为绿色;6,7-二羟基的荧光减弱;7,8-二羟基的荧光消失。
羟基香豆素醚化则荧光减弱,色调变紫。
呋喃香豆素一般呈棕色荧光。null(二)化学性质
1、与碱的作用
内酯结构与稀碱液作用水解开环,形成水溶性的顺式邻羟基桂皮酸盐,酸化,又可立即环合形成脂溶性香豆素而析出。
但与碱加热时间过长,顺式邻羟基桂皮酸盐则异构化为反式,再酸化也无法环合为内酯。nullnull2、与酸的反应
如果酚羟基的邻位有异戊烯基等不饱和侧链,在酸性条件下能环合成呋喃环,再重排为吡喃环。
null3、显色反应
(1)异羟肟酸铁反应
试剂:盐酸羟胺、 FeCl3 作用部位:内酯
条件:先碱性,后酸性
现象:红色
机理:内酯开环——缩合——络合——显红色
null(2) Gibb’s反应
试剂:2,6-二氯(溴)苯醌氯亚胺
作用部位:酚羟基对位的活泼氢
机理:在弱碱性(PH9-10)条件下,与酚
羟基对位活泼氢缩合显蓝色。
应用:判断酚羟基对位有无取代;香豆素
碱水解后推测6-位有无取代。
(3)Emerson反应
试剂:2%氨基安替比林、8%铁氰化钾
机理:在弱碱性条件下与酚羟基对位活泼氢
缩合显红色。
作用部位、应用:同Gibb’s反应。null(4)酚羟基的反应
FeCl3反应:(墨)绿色沉淀
重氮化试剂反应:(紫)红色(酚羟基邻对位无取代)
4、双键加成反应:(自学)
氢化顺序:非共轭侧链双键最先被氢化,然后是呋喃环或吡喃环双键,最后是3,4位双键。
5、氧化反应:(自学)
不同的氧化剂,氧化产物也不同。null四、香豆素的提取与分离
(一)提取:
利用香豆素的溶解性、挥发性及具有内酯结构的性质可采用不同方法提取。
注意:酸、碱、热均可能使其结构改变。
null1、水蒸气蒸馏法
小分子的香豆素具有挥发性,可采用水蒸气蒸馏法提取和分离。
2、碱溶酸沉法
0.5%氢氧化钠水溶液稍加热提取,冷后用乙醚脱脂,加酸调PH到中性,适当浓缩,再酸化,则香豆素或苷即可析出。
3、溶剂法
常用乙醚、丙酮等提取游离香豆素;用甲醇、乙醇或水提取香豆素苷类。null(二)分离
1、硅胶柱层析:
石油醚-乙酸乙酯; 石油醚-丙酮
2、薄层制备: 荧光定位
3、反相柱色谱:
Rp-18, Rp-8; 用于分离香豆素苷。
4、高效液相色谱:
正相柱:分离亲脂性强的游离香豆素。
反相柱:分离极性较大的香豆素苷。
5、Sephadex LH-20null五、香豆素的检识
(一)理化检识
1、荧光:
365nm,兰色或紫色
2、显色反应:
异羟肟酸铁——内酯环
三氯化铁——酚羟基
Gibb,s 、Emerson——6位是否有取代null(二)薄层色谱检识
吸附剂:硅胶
展开剂:
(1)游离香豆素:
环己烷(石油醚):乙酸乙酯(5:1~1:1)
或氯仿:丙酮(9:1~5:1)
(2)香豆素苷类:
不同比例的氯仿—甲醇系统
null显色剂:
①365nm紫外光下观察荧光
②氨薰或10% KOH醇溶液
③三氯化铁试剂
④Emerson,Gibb’s试剂
⑤异羟肟酸铁试剂
⑥重氮化试剂
层析规律:
母核上羟基取代数目愈多,则Rf值愈小;羟基变为甲氧基,则Rf值增大。null六、香豆素类化合物的结构研究
1.紫外光谱
(1)香豆素母核:
274nm、311nm分别为苯环和α-吡喃酮的吸收。
(2)引入取代:
一般红移,取代基对红移的影响:
-OH>-OCH3>CH3
(3)在碱液中:
显著红移,且强度增大。null 2、红外吸收光谱
内酯:
1750-1700cm-1(最强峰)
1270-1220cm-1;1100-1000cm-1
芳环:
1660-1600cm-1。(3个较强峰)
呋喃香豆素:
3175~3025 cm-1 (尖锐双峰)
null3、氢谱
(1)内酯环上的氢:
3-H:6.25ppm(最高场)
4-H:7.91ppm(最低场)
J3,4=9.5HZ
由于羰基吸电子共轭效应的影响。
(2)苯环上的氢:
7.02-7.52ppm
(3)取代基:
-CH3: 3.8~4.0ppm; -COCH3: 2.1ppmnull4、碳谱:
(1)母核:
共9个碳,7-C多有含氧取代
2-C=O、7-C-OR:160ppm
9-C:149-154ppm
4-C:143-145ppm
3-C、10-C:110-113ppm
(2)取代基的影响:-OR
直接相连 +30ppm
邻位 -13ppm
对位 -8ppmnull 5、质谱
分子离子峰较强
[M-CO]:基峰
一系列脱CO、H2O、CH3、OCH3的峰。null七、含香豆素的中药实例:秦皮、前胡
1、秦皮:
[来源] 苦枥白蜡树(Fraxinus rhynchophylla)
木犀科 白蜡树 (F. chinensis)
宿柱白蜡树(F. stylosa) 枝皮和干皮
[功效] 清热燥湿、明目、止泻
[成分] 香豆素类:七叶内酯、七叶苷、秦皮素
[提取分离] EtOH ext.热水分散,CHCl3萃取脱脂,EtOAc萃取、MeOH重结晶得七叶内酯,水层浓缩、水重结晶得七叶苷。null2、前胡
[来源]
白花前胡 Peucedanum pareruptorum
紫花前胡 Peucedanum decursivum 根
[功效] 宣散风热、降气化痰。
[成分] 香豆素
白花前胡:角型二氢吡喃香豆素
紫花前胡:线型二氢吡喃香豆素
线型二氢呋喃香豆素null紫花前胡醇白花前胡苷Ⅱnull5.4 木脂素
一、定义
是一类由两分子苯丙素衍生物聚合而成的天然产物。多数游离存在,少数以苷的形式存在。
主要存在于植物的木质部和树脂中。
生物活性:
保肝——五味子酯甲、乙、丙、丁
抗癌——鬼臼毒素类木脂素null二、木脂素的结构与分类
1、按聚合位置分类:
通过β-C聚合——木脂素
通过其他位置聚合——新木脂素
βnull2、按r-碳原子是否为氧化型分类
木脂素——由r-氧化型苯丙素(如桂皮酸或桂
皮醇)聚合生成的化合物。
新木脂素——由r-非氧化型苯丙素(如丙烯苯
或烯丙苯)聚合而成的化合物。null3、按照结构母核分类:
分为8种:
(1)简单木脂素 (2)单环氧木脂素null(3)木脂内酯null(4)环木脂素
苯代四氢萘型
苯代二氢萘型
苯代萘型null(5)环木脂内酯
null(6)双环氧木脂素
null(7)联苯环辛烯型木脂素null(8)联苯型木脂素
null(9)其他木脂素
苯环与侧链连接形成呋喃环的木脂素、黄酮木脂素、三聚体木脂素、四聚体木脂素null三、木脂素的理化性质
1.物理性质
木脂素多为无色结晶,有光学活性;少数有升华性。游离木脂素多有亲脂性,难溶于水,易溶于苯、氯仿、乙醚、乙醇等。与糖成苷后,易被酶或酸水解。
2.化学性质
活性与手性碳的构型有关,遇酸、碱易发生异构化,因此提取分离时要避免与酸、碱接触。null四、木脂素的提取分离
游离的木脂素亲脂性较强,易溶于氯仿、乙醚等溶剂。
具有酚羟基或内酯结构者,可用碱溶酸沉法精制,但要注意防止异构化。
一般采用乙醇或丙酮提取,浓缩成浸膏,依次用石油醚、乙醚、乙酸乙酯等萃取,分为不同部位,各部位再用色谱柱进一步分离。
一般用硅胶或中性氧化铝柱层析分离,也可用超临界流体萃取法。null五、木脂素的检识
(一)理化检识
1、Labat反应:
试剂:浓硫酸、没食子酸
现象:蓝绿色
作用部位:亚甲二氧基
2、Ecgrine反应
试剂:浓硫酸、变色酸
条件:70~80℃保温20min
现象:蓝紫色
作用部位:亚甲二氧基null(二)薄层检识
吸附剂:硅胶
展开剂:氯仿-乙酸乙酯(9:1)
氯仿-甲醇(9:1)
显色剂:1%茴香醛浓硫酸,110 ℃加热。
5%磷钼酸乙醇溶液,加热。
10%硫酸乙醇溶液,加热。
碘蒸气熏。null七、结构研究
1、紫外光谱
多数木脂素的两个芳环取代是孤立的发色团,吸收峰位置相似,强度是二者之和,立体构型对光谱无影响。
2、氢谱
(1)环木脂内酯:
4-苯代萘内酯 1-苯代萘内酯 null(2)双环氧木脂素
J1,2=J5,6=4~5Hz J1,2=4~5Hz J5,6=7Hz null七、含木脂素的中药实例:
(一)五味子
[来源] 木兰科植物五味子或华中五味子的
干燥成熟果实。
[功效] 收敛固涩、益气生津,补肾宁心;
降转氨酶,治疗慢性肝炎。
[成分]
(1)木脂素:
一系列联苯环辛烯型木脂素。null五味子酯甲五味子酯乙五味子酯丙null 五味子木脂素多为无色或白色结晶,亲脂性强,溶于石油醚、甲醇、乙醇,易溶于乙醚、氯仿,不溶于水。
有亚甲二氧结构,Labat反应阳性。
五味子酯甲的分离:
乙醇回流提取,浓缩冷藏,去脂肪油,拌硅藻土,环己烷回流提取,回收,石油醚——80%甲醇分配, 80%甲醇溶液浓缩,上硅胶柱分离,甲醇重结晶。
(2)挥发油
五味子果实中含约3%。null(二)连翘
[来源] 木樨科连翘Forsythia suspensa果实
[功效] 清热解毒、消肿散结
[成分] 木脂素类:连翘苷、连翘脂素
黄酮类:芦丁
苯乙醇苷类:连翘酯苷类(咖啡
酰基苯乙醇苷)nullnull(三)细辛
[来源] 马兜铃科北细辛、华细辛、汉城细
辛的干燥全草。
[功效] 祛风散寒,通窍止痛,温肺化饮。
[成分] 挥发油:含黄樟醚(致癌)
木脂素:l-细辛脂素,l-芝麻脂素
(双环氧木脂素)