第三章苯丙素类(天然药物化学)

第三章苯丙素Phenylpropanoids第一节苯丙酸类第二节香豆素类第三节木脂素类苯丙素的定义苯丙素是一类含有一个或几个C6-C3单位的天然成分。有单独存在的，也有多个单位聚合的。包括苯丙烯、苯丙醇、苯丙酸及其缩酯、香豆素、木脂素、黄酮和木质素等。合成途径：由莽草酸开始，通过苯丙氨酸和酪氨酸，经脱氨、羟基化、偶合等。香豆素类：C6-C3木脂素类：(C6-C3)2木质素类：(C6-C3)n黄酮类：C6-C3-C6COOHOHOCOOHOHOHHONH2COOHHOCOOHHOCOOHHOCOOHHOOHOCH3CH2OHHOOCH3COOHOglcHOCH2OglcHOCH2OHHOHOHOOOHOCOOHHH2NCOOH苯丙素类生物合成途径示意图莽草酸香豆素苯丙醇类苯丙烯类酪氨酸对羟基桂皮酸阿魏酸松柏酸咖啡酸苯丙氨酸桂皮酸第一节苯丙酸类一.苯丙素类化合物酚酸类成分在植物中广泛分布，其中主要是苯丙酸类。基本结构是由酚羟基取代的芳环与丙烯酸构成。常见的苯丙素类：R1HOR2COOHR1=R2=HR1=H,R2=OHR1=H,R2=OCH3R1=R2=OCH3对羟基桂皮酸咖啡酸阿魏酸芥子酸苯丙酸常与不同的醇、氨基酸、糖、有机酸等结合成酯的形式。咖啡酸的衍生物在自然界分别广泛，并多有抗菌利胆的作用。大多具有一定的水溶性。降压抗菌消炎HOHOCH2CHCOOHOHHOHOCH2CHCOOHOCOCHOHH2COHOHOOOHHOOHHOHOOOOHOHOCOOHHOOC丹参素甲丹参素丙丹参素乙抗动脉硬化增加冠脉流量治疗冠心病二.苯丙素的提取水溶性化合物分离难度较大柱层析分离，常用大孔树脂、聚酰胺、硅胶、葡聚糖凝胶。苯丙酸类鉴别1～2％FeCl3Pauly试剂：重氮化的磺胺酸Gepfner试剂：1％亚硝酸钠-10％醋酸(1:1)喷雾后空气中干燥，再用0.5mol/L苛性碱甲醇液处理.Millon试剂：在紫外线下，苯丙酸类化合物为无色或具有蓝色荧光，用氨水处理后呈蓝或绿色荧光。三.苯丙素的波谱特征有强紫外吸收，在中性溶液中，其紫外吸收与其酯或苷相似；加入醋酸钠，紫移；加入乙醇钠，红移。酚羟基在红外3300～3500cm-1处有强吸收苯环在1440～1650cm-1处有强吸收第二节香豆素香豆素的结构类型香豆素的理化性质香豆素的提取分离香豆素的波谱学特征香豆素的生物活性香豆素（coumarin)定义：具有α-吡喃酮母核基本骨架的苯丙素类化合物。邻羟基桂皮酸的内酯类化合物的总称。90％具有7-OH或醚基具芳香气味。自然界分离得到近1200种。广泛分布于高等植物中，如伞形科、芸香科、菊科、豆科、兰科、茄科、瑞香科、虎耳科、、木樨科植物及微生物代谢产物中。coumarinOO12345678一.香豆素的结构类型苯并α-吡喃酮分子中苯环或吡喃酮环上常有羟基、烷氧基、苯基、异戊烯基等取代。根据取代基的的不同及连接方式的不同可将香豆素进行分类。(一）简单香豆素类仅在苯环上有取代基的香豆素类。常见取代基有羟基、甲氧基、亚甲二氧基和异戊烯氧基等。OOROHOR=HR=glcOOH3COO七叶内酯七叶内酯苷当归内酯（二）呋喃香豆素类香豆素核上的异戊烯基与邻位酚羟基环合成呋喃环，称呋喃香豆素，成环后常失去三个碳原子。分为直线形和角形。补骨脂内酯香柑内酯花椒毒内酯异香柑内酯茴芹内酯OOOOOR1R2R1=R2=HR1=OCH3R2=HR1=HR2=OCH3OCH3OR=HR=OCH3R（三）吡喃香豆素类香豆素的C6或C8异戊烯基与邻酚羟基环合而成2,2-二甲基-α-吡喃环结构。分直线型和角型。（四）异香豆素类α-吡喃酮环上有取代基的香豆素类。C3、C4上常有苯基、羟基、异戊烯基等。二.香豆素的理化性质（一）物理性质（二）化学性质内酯的性质和碱水解反应酸的反应显色反应异羟肟酸铁反应与酚类试剂反应（一）物理性质性状结晶状，淡黄色或无色，具香味。小分子化合物有挥发性，能升华。成苷者，多无以上特性。溶解性游离香豆素，不溶或难溶于冷水，可溶于沸水，易溶于苯、乙醚、氯仿和乙醇。香豆素苷，能溶于水、甲醇、乙醇，难溶于乙醚、苯等溶剂。荧光香豆素衍生物大多具有荧光。碱液中荧光加强。荧光强弱和有无与取代基的种类和位置有关。具C7-OH，呈强蓝色荧光。C6,7-二OH，荧光减弱，C7,8-二OH香豆素无荧光。羟基醚化后，荧光减弱。呋喃香豆素的荧光较弱，一般呈蓝或棕色荧光。内酯的性质酸条件下的反应显色反应（二）香豆素的化学性质在稀碱中可水解开环，形成水溶性的顺式盐。在碱性醇溶液中更容易开环，酸化，环合形成脂溶性香豆素而沉淀析出。若在碱溶液中放置或紫外照射，顺式转化为反式盐，酸化不环合。1.内酯性质一般顺式邻羟桂皮酸不容易得到，但一些特殊结构的香豆素，可形成顺式结构。OOH3COOCH3O1)OH2)HOCOOHOH3COOCH3HOOOCH3OOOH1)OH2)HOCOOHOOCH3OOH异当归内酯3-异戊烯酰基-4,6-二甲基-顺邻羟桂皮酸ByakanglicolIsobyakangelicolicacid香豆素侧链上酯基如处于苄基碳上，极不稳定，碱水解后易生成两种异构化的醇.OH3COOOORCOO1)OH2)HOH3COOOOHOOH3COOOOHO2.酸条件下的反应香豆素受酸的影响，可发生双键开裂、异戊烯基环合、环氧和酯基的水解、双键水合、羟基脱水等反应。环合反应异戊烯基易与邻酚羟基环合。在实验条件下，较温和的酸几乎可定量使异戊烯基侧链形成一个含氧杂环。OHOOOCH3HCOOHOOOOCH3醚键开裂烯醇醚遇酸易水解。OH3COOOHOH3COHOOOCH3东莨菪内酯双键加水反应OOHOOOCH3OOOOOOCH3OH2OOH黄曲霉素B1（高毒）黄曲霉素B2（低毒）3.显色反应异羟肟酸铁反应：香豆素类在碱性条件下，内酯开环与盐酸羟胺缩合成异羟肟酸，在酸性条件下与三价铁离子络合成盐而显红色。OOOHOHCOOHONH2HClOCHONHOHOCHONHOFe3Fe3HGibb’s反应Gibb’s反应是将香豆素样品溶于乙醇中，在弱碱性条件下，2,6-二溴（氯）苯醌氯亚胺试剂与酚羟基对位活泼氢缩合成蓝色化合物。HOHNOpH9~10ONOBrBrBrBrONOBrBr+ClEmerson反应将香豆素样品溶于碱性溶液中，加入2％4-氨基安替比林和8％铁氰化钾与酚羟基对位的活泼氢生成红色缩合物。HOH+H2NCH3CH3O[O]K3Fe(CN)5NCH3CH3OO三.香豆素的提取分离方法药材不同浓度的乙醇醇提取液回收溶剂，加水水溶液石油醚萃取苯萃取乙醚萃取乙酸乙酯萃取碱溶酸沉法内酯—加碱开环，加酸环合乙醚萃取液，用NaHCO3液除去酸性成分，再用稀冷NaOH液除去酚性成分（包括酚性香豆素），剩余中性部分蒸去乙醚，再用NaOH的水或醇液进行水解，此时香豆素成盐而溶于水中，以乙醚除去不水解的中性成分，碱液用酸中和，再用乙醚萃取出香豆素内酯成分。色谱分离法吸附剂：硅胶、聚酰胺等洗脱剂：石油醚、正己烷、乙酸乙酯香豆素的提取与分离实例：四.香豆素的波谱学特征UV未取代香豆素：275nm(苯环，4.03）311nm（α、β-吡喃酮环，3.72）有取代基：一般红移：-OH-OCH3-CH3呋喃或吡喃环，稍紫移。IRIR与α-吡喃酮相似。羰基，1695~1725cm-1，苯环，1500~1600和700~900cm-1-OH，3200~3600cm-13,4-烯键，1625~1640cm-1C1-O，1260~1280cm-11HNMRC3、C6、C8-H处于较高场，C4、C5、C7-H处于较低场，δ6~8C3-H，δ6.25；C4-H，δ7.91，J=9.5Hz苯环-H，δ7.02~7.52，m13CNMR母核上的碳：δ100～160OR取代：相连碳：δ＋30邻位碳：δ－13对位碳：δ－8MS香豆素母核有较强的分子离子峰，基峰常是失去CO的苯并呋喃离子。香豆素类化合物有连续脱去CO的碎片离子峰，含氧取代基越多，脱CO峰越多。7-甲氧基香豆素的分子离子峰是基峰，可形成[M-CO-CH3]+峰。OO-COO-COC7H6C7H6五.香豆素的生物活性植物生长调节作用－促进或抑制植物的发芽和生长光敏活性－可引起色素沉着，治疗白斑病抗菌、抗病毒作用－七叶内酯和七叶苷治疗痢疾，奥斯脑可抑制乙肝HBsAg平滑肌松弛作用－伞形科植物中许多香豆素有血管扩张作用抗凝血作用－双香豆素，抗凝血药物肝毒性－黄曲霉素可引起肝损害和癌变抗肿瘤作用－7－羟基香豆素抑制癌细胞的增值。第三节木脂素(Lignans)木脂素的结构类型木脂素的理化性质木脂素的提取分离木脂素的结构鉴定木脂素的生物活性一.木脂素的结构类型木脂素是一类由苯丙素氧化聚合而成的天然产物，通常指其二聚体。二聚体多数是由侧链β-碳原子或8碳连接而成8-8’8-8’,7-2’8-8’,2-2’3-3’1234567899'8'7'6'1'2'3'4'5'1234567899'8'7'6'1'2'3'4'5'22'88'11'33'构成木脂素的单体主要有：桂皮酸（偶有桂皮醛）、桂皮醇、丙烯酚、烯丙基酚。木脂素一般用俗名。系统命名一般左边的1～9，右边的1’～9’。一.木脂素的主要结构类型木脂素类新木脂素降木脂素杂木脂素（一）木脂素类(lignans)两个桂皮酸或桂皮醇通过侧链的β-碳原子8－8’连接而成分子中连氧的活性基团往往形成四氢呋喃环或内酯环很多结构通过侧链与苯环相连1.二苄基丁烷2.二苄基丁内酯3.芳基萘类芳基萘类－例OOOO123412341－苯代萘内酯结构骨架4－苯代萘内酯结构骨架OOOOOOOH3CHOOHOOCH3OHH3COHOOOOOCH3OCH3H3COOH1－鬼臼毒脂素鬼臼乙叉苷赛菊芋脂素OOOOOO4.四氢呋喃类四氢呋喃－例5.骈双四氢呋喃类OO7897'8'9'双四氢呋喃型木脂素结构骨架双四氢呋喃－例6.联苯环辛烯类CH3OHCH3RR1H3COH3COH3COOCH3R=R1=OCH3RR1=OCH2OOOOOCOOCH3COOCH3OCH3OCH3五味子素戈米辛α-联苯双酯抗肝炎新药8-8‘，2-2’（二）新木脂素(neolignans)一个苯丙素的脂肪烃基与另一个分子苯环相连，或苯丙素的苯基相连1.尤普麦特苯骈呋喃型OOOOCH37897'8'9'3'4'尤普麦特烯8-3’7-O-4’2.伯彻林苯骈呋喃类OOOO7891'7'8'9'OCH3伯彻林8-1’7-O-2’3.双环辛烷类7OOOOOOCH383'1'7'8'9'4'异奥克布烯酮8-3’，7-1’4.风藤酮型呋胡椒脂酮8-1’,7-9’OOOOH3CO7891'7'8'9'5.联苯型两分子苯丙素的两个苯环3-3’直接相连。OHOHOHOH厚朴酚和厚朴酚（三）降木脂素(norlignans)木脂素或新木脂素中一个苯丙素单元的烃基失去一个或两个烃基碳形成的一类木脂素结构骨架7OHHOO897'3'4'（四）杂木脂素由3分子和4分子的苯丙素聚合而成。OHOOCH3OOH3COCH2OHOHOCH3OOCH3OOH3COCH2OHOHOCH3OH3COHOH3CO拉帕酚A拉帕酚F二.木脂素的理化性质木脂素多数为无色或白色结晶。仅少数能升华。大多具旋光性。游离木脂素，偏亲脂性，难溶于水，能溶于苯、氯仿、乙醚、乙醇等。木脂素苷，水溶性增加。OOOOHHOOHCl/EtOHOOOOHHOO(+)-芝麻脂素(+)-表芝麻脂素OOOOHOCH3OCH3H3COONaOAc/EtOHOOOOHOCH3OCH3H3COO787'8'787'8'OOOOHOCH3OCH3H3COONaOAc/EtOHOOOOHOCH3OCH3H3COO787'8'787'8'HH(-