第三节天然药物化学课件.ppt

1、PHENYLPROPANOIDS 本本 章章 内内 容容概概 述述 第一节第一节 苯丙酸类苯丙酸类第二节第二节 香香 豆豆 素素 第三节第三节 木木 脂脂 素（略）素（略）概概 述述 定义定义 苯丙素类苯丙素类是指一类含苯环和是指一类含苯环和3 3个直链碳个直链碳连在一起为单位连在一起为单位（C6-C3）构成的构成的天然天然化合物。化合物。苯环苯环上常有上常有羟基羟基或或烷氧基烷氧基取代。取代。苯丙素类可以苯丙素类可以1 1个（个（C6-C3）单位单独存在，）单位单独存在，但有以但有以2 2、3 3、4 4等多个单位存在的。等多个单位存在的。苯丙素类的存在关系到植物生长的苯丙素类的存在关系到植

2、物生长的调节调节作用作用和和抗御病害抗御病害的侵袭作用。其具有较广泛的的侵袭作用。其具有较广泛的生理活生理活性性，也是很受重视的一类天然成分。，也是很受重视的一类天然成分。苯丙素类苯丙素类苯丙烯苯丙烯 propenyl benzene 苯丙醇苯丙醇 propanol benzene苯丙酸及其缩酯苯丙酸及其缩酯 propionic acid 香豆素香豆素 coumarins木质素木质素 lignins 黄酮黄酮 flavonoids木脂素木脂素 lignans 苯丙素类化合物苯丙素类化合物生物合成生物合成途径（生源）示意图：途径（生源）示意图：葡萄糖代谢葡萄糖代谢莽莽 草草 酸酸桂皮酸途径桂皮酸

3、途径苯丙氨酸苯丙氨酸对羟基桂皮酸苷对羟基桂皮酸苷咖啡酸咖啡酸邻羟基桂皮酸苷邻羟基桂皮酸苷酪氨酸酪氨酸苯丙素类化合物苯丙素类化合物生物合成生物合成途径（生源）示意图：途径（生源）示意图：OHOHOHCOOHNH2COOHOHNH2COOHOHOHCOOHOHCOOHCH2O-glcOHOHOHOHCOOHOMeCH2OHOHOMeOOHCOOHglcOOOH葡 萄 糖 代 谢莽 草 酸桂 皮 酸 途 径苯 丙 氨 酸 和 酪 氨 酸咖 啡 酸对 羟 基 桂 皮 酸对 羟 基 桂 皮 酸 苷苯 丙 烯 类丙 烯 基烯 丙 基新 木 脂 素 类邻 羟 桂 皮 酸 苷伞 形 花 内 酯香 豆 素 类阿

4、 魏 酸松 柏 醇木 质 素倍 半 木 脂 素 类木 脂 素 类第一节 苯丙酸类1、结构、结构 基本结构基本结构酚羟基取代的芳香羧酸。酚羟基取代的芳香羧酸。多具有多具有C6-C3结构的苯丙酸类。结构的苯丙酸类。R1R2COOH常见的苯丙酸类：常见的苯丙酸类：桂皮酸桂皮酸 R1=R2=H对羟基桂皮酸对羟基桂皮酸 R1=OH,R2=H咖啡酸咖啡酸 R1=R2=OH异阿魏酸异阿魏酸 R1=OH，R2=OCH3 由于苯丙酸类的苯环上的羟基取代，数目、排列方由于苯丙酸类的苯环上的羟基取代，数目、排列方式、甲基化程度有所不同，因而其性质也有很大的不同。式、甲基化程度有所不同，因而其性质也有很大的不同。苯丙

5、酸类常与不同的醇、氨基酸、糖、有机酸结合成酯存在。如绿原酸（咖啡酸与奎宁酸结合成的酯，如图右），具有抗菌、保肝活性。OHOHCOOHOHO-CO-CH=CH-OHOH 2 2、分离 苯丙酸类及其衍生物大多具有一定水溶性，常与其它一些酚酸、鞣质、黄酮苷等混在一起，一般要经纤维素、硅胶、大孔树脂、聚酰胺等反复层析才能纯化。3 3、鉴别 利用酚羟基的性质 （1 1）1-2%的 FeCl3 甲醇溶液或铁氰化钾-三氯化铁试剂。（2 2）Millon试剂：试剂：紫外光下为无色或兰色荧光，氨水处理后呈兰色或绿色荧光。第二节 香豆素类内 容 概述一、香豆素的结构类型 二、香豆素的化学性质 三、香豆素的物理性质

6、四、香豆素的提取分离方法五、香豆素的生物活性 定义定义：香豆素是邻羟桂皮酸内酯，具芳香甜味芳香甜味。其结结构母核构母核为：苯骈苯骈-吡喃酮（吡喃酮（香豆素母核香豆素母核）。）。这个结构是色原酮的异构体。环上常有取代基取代基。香豆素类概述香豆素类概述 OO色原酮OO123456788a4a分布分布：香豆素类在动植物及微生物中均有分布，如致癌成分黄曲霉素类及发光真菌中的亮菌素类均属于香豆素类。香豆素这类成分分布得最广的还是高等植物中，其中芸香科和伞形科中分布最多。它们在植物体内以游离状态或与糖结合成苷的形式存在，苷酶解可环合成游离的内酯状态。鉴别：鉴别：在紫外光下成蓝色荧光，遇浓硫酸时也能产生特征

7、的蓝色荧光。在紫外光下成蓝色荧光，遇浓硫酸时也能产生特征的蓝色荧光。一、香豆素的结构类型一、香豆素的结构类型根据香豆素的基本母核上的取代基不同，将其分四类：（一）（一）简单香豆素类（simple coumarins）（二）（二）呋喃香豆素类(furocoumarins)(线型和角型)（三）（三）吡喃香豆素类(pyranocoumarins)(线型和角型)（四）（四）其他香豆素类（一）（一）简单香豆素类（simple coumarins）只有苯环上有取代基的香豆素。取代基：羟基、烷氧基、苯基、亚甲二氧基、异戊烯基等 由于绝大多数香豆素在 C C7 7 位都有含氧官能团存在，因此，7-羟香豆素可以

8、认为是香豆素类成分的母体。OOOH7-羟香豆素以异戊烯基取代为例以异戊烯基取代为例（从生物合成途径来看）（从生物合成途径来看）OOHOOH-OOO-OOOOOOOOHO-7863从上看出，C3、C6、C8位电负性较高，易于烷基化。（其中C3烷基化不属于此类，而属于第四类型）OOMeOOOMeOOMeOOOMeO7-甲氧香豆素 (herniarin)欧芹酚7甲醚 (osthole)当归内酯当归内酯（angelicon)（二）（二）呋喃香豆素类(furocoumarins)香豆素核上的异戊烯基常与与邻位酚羟基（7羟基）环合成呋喃环或吡喃环，前者称为呋喃香豆素。分为角型和线型。呋喃香豆素的生物合成途

9、径如下：OOH OOOH OOOH OOOOH OOOOH OOOOOOO环合的形成过程（三）（三）吡喃香豆素类(pyranocoumarins)香豆素母核上 C6 位或 C8 位的异戊烯基与邻酚羟基环合而成2 2，2-2-二甲基二甲基-吡喃环吡喃环结构的香豆素类。这一类天然产物并不多见。也分为线型和角型两种。吡喃香豆素的生物合成途径如下：OOHOOOHOOOHO异 戊 烯 基 6位 取 代异 戊 烯 基 8位 取 代OOOOOOOO花 椒 内 酯6，7 吡 喃 骈 香 豆 素 型邪 蒿 内 酯7，8 吡 喃 骈 香 豆 素 型OHOOOOHO环合的形成过程（四）其他香豆素类（四）其他香豆素类

10、 是指是指-吡喃酮环吡喃酮环上有取代基的香豆素类。上有取代基的香豆素类。C3、C4位常有苯基、位常有苯基、羟基、异戊烯基等的取代。如；羟基、异戊烯基等的取代。如；OCH3CH3OOH3COOCH3CH3逆没食子酸逆没食子酸（ellagic acid）OOOHCOCH3CH2OH亮菌甲素（亮菌甲素（arimillersin A)OOOHOOHOOHOH海棠果内酯海棠果内酯（callophylloide）二、香豆素的性质二、香豆素的性质l （一）性状l （二）溶解性l （三）内酯性质和碱水解反应l （四）酸的反应游离状态游离状态 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

11、性（可随水蒸气蒸出）UV下显蓝色荧光（香豆素母体本身即无取代的香香豆素母体本身即无取代的香豆素并无荧光，而豆素并无荧光，而-OHOH香豆素在紫外光下大多显出香豆素在紫外光下大多显出兰色荧光兰色荧光，在碱液中荧光增强，在碱液中荧光增强）成苷成苷 大多无香味、无挥发性、不能升华。l游离游离 能溶于沸H2O，不溶或难溶冷H2O；可溶于MeOH、EtOH、CHCl3和乙醚等溶剂 因含Ar-OH故可溶于碱水中l成苷成苷 溶于H2O、OH-/H2O、MeOH、EtOH等 难溶极性小的有机溶剂（三）内酯性质和碱水解反应 香豆素的-吡喃酮环具有，-不饱和内酯性质，在稀碱液中会逐渐水解生成顺邻羟桂皮酸的盐，而顺

12、邻羟桂皮酸不易游离存在，其盐的水溶液经酸化即闭环恢复成内酯。这个闭合过程极易发生，即使在很弱的酸溶液中，如通入COCO2 2也能促使其内酯化而闭环。OOCOO-O-O-COO-O-COOHOH-OH-H+H+不易游离存在安定状态 注意：香豆素如果和碱液长时间加热，水解产物顺邻羟桂皮酸衍生物则发生异构化，转变成反邻羟桂皮酸的盐，再经酸化也不再发生内酯化闭环反应。（四）酸的反应（四）酸的反应 香豆素受酸的影响，可发生双键断裂、异戊烯基环合、环氧和酯基的水解，双键水合和羟基脱水等反应。1、环合反应 2 2、醚键断裂、醚键断裂 3 3、双键加水等、双键加水等1、环合反应OHOOCH3OHCOOHOHO

13、OCH3O+OOCH3OO中间体碳正离子中间体碳正离子OH3COHOOHBrOH3COHOOOOH3COO+apigravinobliquetin二氢呋喃香豆素二氢呋喃香豆素应用：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2、醚键的开裂、醚键的开裂3、双键加水反应、双键加水反应三、香豆素的提取分离方法三、香豆素的提取分离方法 由前面香豆素的理化性质可知：游离香豆素大多是低极性和亲脂性的，与糖结合的香豆素苷则极性较高。所以，我们常采用系统溶剂法将其分为几个部分。香豆素内酯遇碱皂化、加酸还原的性质及其小分子香豆素 的挥发性和升华性的性质也常用于其分离纯化中。

14、只是由于其性质的不稳定性，在酸、碱、热的作用中要注意条件的控制，以免引起结构的破坏，得到次生产物。1 1、系统溶剂法、系统溶剂法：通常可用乙醇或甲醇提取植物中的香豆素类，然后以石油醚、苯、乙醚、丙酮和甲醇依次提取分离；或者对植物中的香豆素类依次以石油醚、苯、乙醚、乙酸乙酯、丙酮和甲醇依次提取分离。下图是提取和分离香豆素的示意图：药材粗粉药材粗粉放置、析晶放置、析晶粗晶粗晶冷石油醚洗冷石油醚洗结晶（可能是混和物）结晶（可能是混和物）进一步分离进一步分离单体（亲脂性香豆素）单体（亲脂性香豆素）浓缩液浓缩液回收至小体积回收至小体积石油醚回流提取石油醚回流提取石油醚液石油醚液残渣残渣乙醚回流提取乙醚回

15、流提取乙醚液乙醚液残渣残渣提取回收提取回收单体单体（亲（亲脂性脂性较弱较弱香豆香豆素）素）乙醇提取乙醇提取乙醇液乙醇液分离回收分离回收香豆素苷类香豆素苷类 2 2、酸碱分离法、酸碱分离法 原理：根据香豆素内酯遇碱皂化、加酸还原的性质分离：一般分离步骤如下：乙醚萃取液乙醚萃取液乙醚萃取液乙醚萃取液NaHCO3溶液碱化溶液碱化除除酸性酸性成分成分NaOH溶液（冷、稀）溶液（冷、稀）除除酚性酚性成分成分中性乙醚萃取液中性乙醚萃取液回收乙醚回收乙醚粗产品粗产品NaOH的乙醇溶液的乙醇溶液水解水解香豆素盐水溶液香豆素盐水溶液乙醚萃取液乙醚萃取液回收乙醚回收乙醚中性成分中性成分水相部分水相部分乙醚萃取乙醚

16、萃取酸中和，乙醚萃取酸中和，乙醚萃取香豆素内酯香豆素内酯乙醚萃取液乙醚萃取液回收乙醚回收乙醚 3 3、色谱法（层析法、色谱法（层析法）这是最常用的方法。（1 1）硅胶色谱法 柱色谱法常采用的洗脱剂为；己烷-乙醚；乙醚-乙酸乙酯等 薄层色谱法常用的展开剂有：己烷-乙酸乙酯、氯仿-乙酸乙酯等 （2 2）氧化铝色谱法 常用中性或酸性氧化铝，柱色谱法常用的洗脱剂为：石油醚、氯仿、乙酸乙酯等 此外，还有其它一些分离方法。四四 香豆素的波谱性质香豆素的波谱性质（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

17、，最大吸收向红位移。（二）（二）红外光谱红外光谱30253175cm-1C-H伸缩振动17001750cm-1C=O伸缩振动芳环伸缩振动16251645cm-116131639cm-1呋喃环双键伸缩振动（三）（三）1HNMR环上质子由于受内酯羰基吸电子共轭效应影响，因而：OO-+-+-C3、C6、C8H 在较高场C4、C5、C7H 在较低场当C3和C4位未取代时：3468OOHHC3-H d,J3,4=9.5 HzC4-H d,J3,4=9.5 Hz6.1 6.47.5 8.3当C3或C4位取代时：OOHR(R)(H)C3或C4-H 1H,S 峰信号（四）（四）13CNMRl香豆素母核上9个碳

18、原子的化学位移值如下：OO116.4143.6128.1124.4131.8116.4160.4118.8153.9当-OR取代时连接的碳30ppm邻位碳对位碳13ppm-8ppm生理活性：生理活性：（1 1）植物生长调节剂：低浓度刺激植物发芽、生长；高浓度抑制植物发芽、生长 （2 2）光敏作用：治疗白斑病 （3 3）抗菌、抗病毒作用：秦皮中的七叶内酯及其苷治疗痢疾；蛇床子中的奥斯脑可抑制乙肝表面抗原。（4 4）平滑肌松弛作用：冠状动脉扩张和解痉利胆 （5 5）抗凝血作用：防止血栓形成 （6 6）肝毒性：黄曲霉素致肝癌。五、香豆素的生理活性五、香豆素的生理活性显色反应显色反应1.异羟肟酸铁反应

19、（识别内酯的反应）异羟肟酸铁反应（识别内酯的反应）酯与羟胺作用可生成异羟肟酸，再与三氯化铁酯与羟胺作用可生成异羟肟酸，再与三氯化铁作用即生成红色的异羟肟酸铁。作用即生成红色的异羟肟酸铁。ROORH2N-O HRN H O HOR-O HFeCl3R-C-N H-OOFe+（羟 胺）+()3+3H C l异 羟 肟 酸 铁（红 色）OHNHOOFe香豆素OH-开环盐酸羟胺缩合异羟肟酸H+Fe+异羟肟酸铁 红色红色2.Gibb反应和Emerson反应：试剂：Gibb2,6-二氯(溴)苯醌氯亚胺 Emerson氨基安替匹林和铁氰化钾反应条件有游离酚羟基，且其对位无取代者呈阳性 香豆素GibbEmerson试剂与酚羟基对位活性氢综合蓝色蓝色红色红色Gibb反应：OHHOBrBrNClONBrOBrONBrOBr+-蓝色缩合物pH 910 香豆素的C6位有无取代基，可借水解内酯开环后，生成一个新的酚羟基，再利用Gibb或Emerson反应来加以区别。OOOHCOO6OH-练习题：OOHCH3OOHOOCH3OBOHOOCH3OCA用化学方法区别下列各组化合物：用化学方法区别下列各组化合物：