(37)--第三章苯丙素类天然药物化学.ppt

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1、苯丙素类PHENYLPROPANOIDS天然存在的一类含有一个或几个天然存在的一类含有一个或几个C6-C3C6-C3结构结构单元的化合物单元的化合物,是一类广泛存在于中药中的天是一类广泛存在于中药中的天然产物，因然产物，因苯丙素类的存在关系到植物生长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。其具有的调节作用和抗御病害的侵袭作用。其具有较广泛的生理活性，也是很受重视的一类天较广泛的生理活性，也是很受重视的一类天然成分。然成分。生物活性生物活性：瑞香素、伞形花内酯瑞香素、伞形花内酯抗炎、止痛抗炎、止痛蛇床子蛇床子脚癣、湿疹、阴道滴虫脚癣、湿疹、阴道滴虫 白芷白芷扩冠扩冠茶素茶素治

2、疗慢性支气管炎治疗慢性支气管炎泽兰内酯泽兰内酯止血止血伞形花内酯伞形花内酯 佛手内酯佛手内酯 吸收紫外线，抗辐射作用吸收紫外线，抗辐射作用补骨脂素补骨脂素广义而言，苯丙素类化合物包括了简单苯丙素类广义而言，苯丙素类化合物包括了简单苯丙素类苯丙烯苯丙烯 propenyl benzene 苯丙醇苯丙醇 propanol benzene苯丙酸苯丙酸及其缩酯及其缩酯 propionic acid benzene香豆素香豆素 coumarins木质素木质素 lignins木脂素木脂素 lignans 黄酮黄酮 flavonoids简单简单苯丙素类苯丙素类狭义而言，苯丙素类化合物是指简单苯丙素类、香豆素狭

3、义而言，苯丙素类化合物是指简单苯丙素类、香豆素类、木脂素类。类、木脂素类。在生物合成中苯丙素类化合物均由桂皮酸途在生物合成中苯丙素类化合物均由桂皮酸途径合成而来。具体而言，碳水化合物经莽径合成而来。具体而言，碳水化合物经莽草酸途径合成苯丙氨酸，苯丙氨酸在苯丙草酸途径合成苯丙氨酸，苯丙氨酸在苯丙氨酸脱氨酶的作用下，脱去氨基生成桂皮氨酸脱氨酶的作用下，脱去氨基生成桂皮酸衍生物，从而形成酸衍生物，从而形成C6-C3基本单元。基本单元。l桂皮酸衍生物经过羟化、氧化、还原、醚化桂皮酸衍生物经过羟化、氧化、还原、醚化等反应，生成本丙烯、苯丙醇、苯丙醛、等反应，生成本丙烯、苯丙醇、苯丙醛、苯丙酸等简单苯丙素

4、类化合物，在此基础苯丙酸等简单苯丙素类化合物，在此基础上经异构、环合反应生成香豆素类化合物，上经异构、环合反应生成香豆素类化合物，经缩合反应生成木脂素类化合物。经缩合反应生成木脂素类化合物。酪氨酸酪氨酸tyrosine 脱氨脱氨对羟桂皮酸对羟桂皮酸成苷成苷氧化成苷氧化成苷氧化甲基化氧化甲基化酶解酶解酶解环合酶解环合阿魏酸阿魏酸还原还原苯丙烯类苯丙烯类新木脂素类新木脂素类伞形花内酯伞形花内酯 （香豆素类）（香豆素类）松柏醇松柏醇两分子聚合两分子聚合木脂素木脂素倍半木脂素倍半木脂素三分子聚合三分子聚合木质素木质素多分子聚合多分子聚合桂皮酸途径桂皮酸途径 cinnamic acid pathwayl

5、苯丙酸类苯丙酸类l香豆素香豆素l木脂素木脂素第二节第二节 香豆素香豆素coumarincoumarin苯骈苯骈 -吡喃酮吡喃酮香豆素香豆素：是一类具有：是一类具有苯骈苯骈-吡喃酮吡喃酮母核的天然化合母核的天然化合物的总称，结构上可以看成物的总称，结构上可以看成是是邻羟桂皮酸脱水而形成邻羟桂皮酸脱水而形成的内酯类化合物的内酯类化合物，环上有羟基、烷氧基、苯基、异戊环上有羟基、烷氧基、苯基、异戊烯基等取代。烯基等取代。分布：广泛分布于高等植物中，少数来自分布：广泛分布于高等植物中，少数来自动物和微生物。动物和微生物。伞形科、芸香科、菊科、豆科、茄伞形科、芸香科、菊科、豆科、茄科、兰科、瑞香科、五加

6、科等。科、兰科、瑞香科、五加科等。中药秦皮、独活、白芷、前胡、蛇中药秦皮、独活、白芷、前胡、蛇床子、九里香、茵陈、补骨脂等都含有床子、九里香、茵陈、补骨脂等都含有香豆素类成分。香豆素类成分。香豆素类在动植物及微生物中均有分布，香豆素类在动植物及微生物中均有分布，如致癌成分如致癌成分黄曲霉素类黄曲霉素类及发光真菌中的及发光真菌中的亮菌素类亮菌素类均属于香豆素类。均属于香豆素类。存在形式：存在形式：游离游离或与糖结合成或与糖结合成苷苷。活性：活性：秦皮（七叶内酯、七叶苷）：治痢疾。秦皮（七叶内酯、七叶苷）：治痢疾。茵陈（滨蒿内酯）：解痉、利胆。茵陈（滨蒿内酯）：解痉、利胆。蛇床子（蛇床子素）：杀虫

7、止痒。蛇床子（蛇床子素）：杀虫止痒。补骨脂（呋喃香豆素类）：治白斑病。补骨脂（呋喃香豆素类）：治白斑病。香香 豆豆 素素 苯骈苯骈 吡喃酮环上有无取代吡喃酮环上有无取代7-7-羟基与羟基与6 6、8-8-异戊烯基成环情况异戊烯基成环情况简单香豆素简单香豆素 呋喃香豆素呋喃香豆素 吡喃香豆素吡喃香豆素 其他香豆素其他香豆素 一、结构类型一、结构类型（一）简单香豆素类（一）简单香豆素类 指在指在苯环苯环上有上有取代取代的香豆素类。取代基包括：的香豆素类。取代基包括：羟基、甲氧基、亚甲二氧基和异戊烯基等。茵陈中羟基、甲氧基、亚甲二氧基和异戊烯基等。茵陈中的滨蒿内酯，蛇床子中的蛇床子素，独活中的当归的

8、滨蒿内酯，蛇床子中的蛇床子素，独活中的当归内酯等内酯等七叶内酯七叶内酯七叶苷七叶苷（二）呋喃香豆素类（二）呋喃香豆素类l苯环上的苯环上的异戊烯基异戊烯基与邻位与邻位酚羟基酚羟基环合成呋喃环环合成呋喃环 。l紫花前胡中的紫花前胡苷，紫花前胡中的紫花前胡苷，l 线型（处在一条直线上）线型（处在一条直线上）角型（处在一条折线上）角型（处在一条折线上）补骨脂素补骨脂素白芷内酯白芷内酯牛尾独活中的佛手柑内酯l角型角型白花前胡苷白花前胡苷 （三）吡喃香豆素类（三）吡喃香豆素类l线型线型 花椒内酯花椒内酯亮菌甲素亮菌甲素海棠果内酯海棠果内酯（一）（一）性状性状 游离香豆素多有完好的结晶，大多具香味。游离香豆

9、素多有完好的结晶，大多具香味。小分子的游离香豆素有小分子的游离香豆素有挥发性挥发性，能随水蒸气蒸馏，并，能随水蒸气蒸馏，并能升华。能升华。香豆素的苷则多无香味和挥发性，亦不能升华。香豆素的苷则多无香味和挥发性，亦不能升华。在紫外光照射呈蓝色或紫色荧光，碱液中增强。在紫外光照射呈蓝色或紫色荧光，碱液中增强。（二）（二）溶解性溶解性（1 1）游离香豆素一般不溶或难溶于水，可溶于沸水，易）游离香豆素一般不溶或难溶于水，可溶于沸水，易溶于甲醇、乙醇、苯、乙醚等有机溶剂。溶于甲醇、乙醇、苯、乙醚等有机溶剂。（2 2）香豆素苷能溶于水、乙醇、甲醇，难溶于乙醚、苯）香豆素苷能溶于水、乙醇、甲醇，难溶于乙醚、

10、苯等有机溶剂。等有机溶剂。二、理化性质二、理化性质（三）（三）内酯的性质内酯的性质注意：注意：1.1.碱液水解开环时，要注意碱液的浓度和加热时间，碱液水解开环时，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。豆素开环而不能合环。2.2.对酸碱敏感的香豆素用此法可能得到次生产物。对酸碱敏感的香豆素用此法可能得到次生产物。（四）（四）显色反应显色反应 1 1、异羟肟酸铁异羟肟酸铁反应反应-内酯内酯的显色反应的显色反应试剂：盐酸羟胺、试剂：盐酸羟胺、FeClFeCl3 3 作用部位：内酯作用部位：内酯条件：先碱性，

11、后酸性条件：先碱性，后酸性现象：红色现象：红色机理：内酯开环机理：内酯开环缩合缩合络合络合显红色显红色 2 2、Emerson反应反应：香豆素香豆素化合物（化合物（酚羟基的对位酚羟基的对位未被取代，或未被取代，或6-6-位上没有取代位上没有取代）的碱性溶液中，的碱性溶液中，加入加入2%2%的的4-4-氨基安替比林和氨基安替比林和8%8%的铁氰化钾的铁氰化钾试剂试剂与酚羟基对位与酚羟基对位活泼氢活泼氢缩合成缩合成红色化合物红色化合物。（3）GibbsGibbs反应：反应：香豆素乙醇溶液在香豆素乙醇溶液在弱碱弱碱条件下，条件下，2 2,6-,6-二氯二氯(溴）醌氯亚胺试剂溴）醌氯亚胺试剂与与酚羟基

12、酚羟基对位活对位活泼氢缩合成泼氢缩合成蓝色蓝色化合物。化合物。提取方法：提取方法：水蒸气蒸馏法水蒸气蒸馏法小分子游离香豆素的挥发性 碱溶酸沉法碱溶酸沉法内酯的性质 溶剂提取法溶剂提取法溶解性特点系统溶剂法三香豆素提取分离三香豆素提取分离分离方法分离方法l硅胶、酸性及中性的氧化铝硅胶、酸性及中性的氧化铝柱色谱柱色谱洗脱剂：洗脱剂：己烷己烷-乙醚、己烷乙醚、己烷-乙酸乙酯、石油醚乙酸乙酯、石油醚-乙酸乙酯等的乙酸乙酯等的混合溶剂。混合溶剂。lSephadex Sephadex LH-20LH-20柱色谱柱色谱洗脱剂：三氯甲烷洗脱剂：三氯甲烷-甲醇、甲醇甲醇、甲醇-水等水等l高效液相高效液相色谱：正

13、相（固定相硅胶）；反相（固相色谱：正相（固定相硅胶）；反相（固相Rp-18、Rp-8）1 1紫外光谱紫外光谱（UVUV）苯环苯环274nm(log 4.03)274nm(log 4.03)引入羟基（共轭引入羟基（共轭）碱液中（羟基解离碱液中（羟基解离-吡喃酮环吡喃酮环311nm 311nm(log 3.72)(log 3.72)325nm(log 4.15)325nm(log 4.15)372nm(log 4.23)372nm(log 4.23)四、香豆素的谱学特征四、香豆素的谱学特征2.2.红外光谱（红外光谱（IRIR）呋喃环（呋喃环（C-HC-H）317531753025cm3025cm-

14、1-1（弱小、尖锐的双峰）（弱小、尖锐的双峰）芳环芳环 内酯环内酯环 16601600cm-1 17501700cm-1（C=O,最强峰）最强峰）(3个较强吸收个较强吸收)12701220cm-1(强吸收峰强吸收峰)11001000cm-1(强吸收峰强吸收峰)l3 3，6 6，8 8位位质质子子信信号号位位于于较较高高场场；4 4，5 5，7 7位质子信号位于较低场。位质子信号位于较低场。lC3C3：6.1-6.5(1H,d,J=9.5Hz6.1-6.5(1H,d,J=9.5Hz)；C4C4：7.5-8.2(1H,d,J=9.5Hz7.5-8.2(1H,d,J=9.5Hz)。l苯环：苯环：6.

15、0-8.06.0-8.0核磁共振谱（核磁共振谱（NMRNMR）lC-2C-2 (C=O,s.160ppm (C=O,s.160ppm左右左右)lC-7C-7 (C-OH,s.160ppm (C-OH,s.160ppm左右左右)lC-9C-9 (季碳，季碳，C-O-,s.149C-O-,s.149154ppm)154ppm)lC-10 C-10 (季碳，季碳，s.110s.110118pm)118pm)lC-4C-4 (C=C,d.143 (C=C,d.143145ppm)145ppm)lC-3C-3 (C=C,d.110 (C=C,d.110113ppm)113ppm)（2 2）1313C C

16、-NMRNMR特征特征（四）质谱（四）质谱（MSMS）l大多具有较强的大多具有较强的分子离子峰分子离子峰，简单香豆素和呋喃香豆素的分子，简单香豆素和呋喃香豆素的分子离子峰经常是基峰。离子峰经常是基峰。l出现一系列失去出现一系列失去COCO的碎片离子峰，最主要碎片离子峰是的碎片离子峰，最主要碎片离子峰是M-CO+M-CO+峰，其丰度可达峰，其丰度可达100%100%（基峰）。（基峰）。l具有甲氧基取代的香豆素经常出现失去甲基（具有甲氧基取代的香豆素经常出现失去甲基（-CH-CH3 3）的碎片）的碎片离子峰。离子峰。1461189089第三节第三节 木脂素木脂素 LignanLignan木脂素：具

17、有苯丙烷骨架的两个结构通过其中的木脂素：具有苯丙烷骨架的两个结构通过其中的-或或 8-88-8-碳相连而形成的一类天然产物。多数是碳相连而形成的一类天然产物。多数是二聚物，少数是三聚物和四聚物。二聚物，少数是三聚物和四聚物。组成单体：肉桂醇、桂皮酸、丙烯基酚、烯丙基酚组成单体：肉桂醇、桂皮酸、丙烯基酚、烯丙基酚123456789123456789大多呈游离状态，少数与糖结合成苷，存在于植物大多呈游离状态，少数与糖结合成苷，存在于植物的的木部和树脂木部和树脂中，故称之木脂素。中，故称之木脂素。目前已发现目前已发现200200多种多种木脂素类化合物，其具多种木脂素类化合物，其具多种生物生物活性活性

18、，如抗癌、抗病毒、抗氧化、肝保护等。，如抗癌、抗病毒、抗氧化、肝保护等。1 13 34 45 56 67 78 89 98 8 去甲二氢愈创木脂酸去甲二氢愈创木脂酸(nordihydroguaiaretic acid(nordihydroguaiaretic acid)一一.主要结构类型木脂素类（主要结构类型木脂素类（lignans）1.1.二苄基丁烷二苄基丁烷类：侧链类：侧链8-88-8 缩合。缩合。例：2.2.二苄基丁内酯类二苄基丁内酯类（dibenzyltyrolactonesdibenzyltyrolactones）木脂素分子中多在木脂素分子中多在8-88-8位形成内酯环。它是位形成内

19、酯环。它是单环氧木酯单环氧木酯素素的氧化状态。也是的氧化状态。也是环木脂内酯的前体环木脂内酯的前体，两者常共存于同，两者常共存于同一植物之中一植物之中。88芳基四氢萘芳基四氢萘芳基二氢萘芳基二氢萘芳基萘芳基萘3.3.芳基萘类（芳基萘类（arylnaphthalenesarylnaphthalenes）分子中有分子中有芳基四氢萘、芳基二氢萘和芳基萘芳基四氢萘、芳基二氢萘和芳基萘等结构类等结构类型。自然界中以型。自然界中以芳基四氢萘芳基四氢萘多见。多见。1 11 1234 4 （上向）（上向）1 1234 4 （下向）（下向）3.3.芳基萘类（芳基萘类（arylnaphthalenesarylna

20、phthalenes）内酯环的环的方向有内酯环的环的方向有上向上向和和下向下向两种类型。两种类型。鬼臼毒素鬼臼毒素（podophyllotoxinpodophyllotoxin）7-7 7-9 9-9 木脂素分子中有一个环氧结构，环氧的位置可以在木脂素分子中有一个环氧结构，环氧的位置可以在7-7-O-7O-7、9-O-99-O-9、7-O-97-O-9 等位置，形成四氢呋喃环的结等位置，形成四氢呋喃环的结构。构。4.4.四氢呋喃型（四氢呋喃型（tetrahydrofurans)tetrahydrofurans)例例:加尔巴星加尔巴星橄榄脂素橄榄脂素5.5.骈双四氢呋喃类骈双四氢呋喃类(furo

21、furans)(furofurans)两分子苯丙素分子侧链相互连接，在两分子苯丙素分子侧链相互连接，在7-97-9 和和7 7-9-9之间形成双骈四氢呋喃环。之间形成双骈四氢呋喃环。双四氢呋喃型木脂素双四氢呋喃型木脂素6.6.联苯环辛烯类联苯环辛烯类五味子甲素 R1=R2=R3=R4=CH3五味子乙素 R1+R2=CH2，R3=R4=CH3五味子丙素 R1+R2=R3+R4=CH2一、主要结构类型新木脂素一、主要结构类型新木脂素（neolignanneolignan）l1.1.尤普麦特苯骈呋喃型尤普麦特苯骈呋喃型尤普麦特烯l2.2.伯彻林苯骈呋喃型伯彻林苯骈呋喃型一、主要结构类型新木脂素一、主

22、要结构类型新木脂素（neolignanneolignan）伯彻林4.4.风藤酮型风藤酮型（C-8C-8C-1C-1/C-7C-7 C-9)C-9)7819呋胡椒脂酮呋胡椒脂酮5.5.联苯型联苯型（两个苯丙素单元芳基碳相连构成）（两个苯丙素单元芳基碳相连构成）厚朴酚厚朴酚（三）降木脂素（三）降木脂素（苯丙素单元失去一个或两个烃基碳形成）（苯丙素单元失去一个或两个烃基碳形成）（四）杂类木脂素（四）杂类木脂素木脂素与萜类、黄酮等其它类型化合物形成复合体。木脂素与萜类、黄酮等其它类型化合物形成复合体。l性状：性状：多数为无色结晶或白色粉末，一般无挥发多数为无色结晶或白色粉末，一般无挥发 性，少数具升华

23、性。性，少数具升华性。l溶解性：溶解性：游离木脂素多具亲脂性，易溶于有机溶剂游离木脂素多具亲脂性，易溶于有机溶剂（苯、乙醚、氯仿、乙醇等），难溶于水，具酚羟（苯、乙醚、氯仿、乙醇等），难溶于水，具酚羟基的木脂素可溶于碱液中。木脂素苷水溶性增大。基的木脂素可溶于碱液中。木脂素苷水溶性增大。二、理化性质二、理化性质 光学活性与异构化作用：光学活性与异构化作用：l木脂素常有不对称碳原子，多数具有木脂素常有不对称碳原子，多数具有光学活性光学活性，遇遇酸碱易异构化酸碱易异构化,而木脂素的生物活性与其立体结构有而木脂素的生物活性与其立体结构有一定关系。一定关系。l因此，在木脂素的因此，在木脂素的提取分离过

24、程中应尽量避免与酸提取分离过程中应尽量避免与酸碱的接触，碱的接触，以防止其构型的改变。以防止其构型的改变。如：如：呋喃环上的氧原子与苄基相连，易于开环，重新闭环时发生构型变化。醇提物醇提物三、木脂素的提取分离三、木脂素的提取分离原料原料乙醇、丙酮提取、浓缩乙醇、丙酮提取、浓缩2.碱溶酸沉法碱溶酸沉法主要用于酚性、主要用于酚性、内酯结构的木脂内酯结构的木脂素的分离纯化。素的分离纯化。3.色谱法色谱法（吸附原理、硅胶、（吸附原理、硅胶、中性氧化铝）中性氧化铝）用于难用于难分离木脂素的分离。分离木脂素的分离。1.1.系统溶剂系统溶剂（石油醚、乙醚、乙（石油醚、乙醚、乙酸乙酯等）酸乙酯等）依次萃取，依

25、次萃取，按极性大小分离。按极性大小分离。l三氯化铁反应三氯化铁反应检查酚羟基检查酚羟基lLabatLabat反应反应（没食子酸、浓硫酸）（没食子酸、浓硫酸）检查亚甲二氧基（阳性呈蓝绿色）检查亚甲二氧基（阳性呈蓝绿色）lEcgrineEcgrine反应反应（变色酸、浓硫酸）（变色酸、浓硫酸）检查亚甲二氧基（阳性呈蓝紫色）检查亚甲二氧基（阳性呈蓝紫色）四、木脂素的检识四、木脂素的检识常用的检识方法主要是针对木脂素结构中的常用的检识方法主要是针对木脂素结构中的功能基功能基检识检识：四、木脂素的波谱特征四、木脂素的波谱特征 中国远志脂粉中国远志脂粉 扁柏脂粉扁柏脂粉3520cm-1（-OH）1745c

26、m-1（-内酯环）内酯环）17601780cm-1（-内酯环）内酯环）942cm-1（亚甲二氧基（亚甲二氧基）936cm-1（亚甲二氧基）（亚甲二氧基）800cm-1（1、2、4-取代芳环）取代芳环）1600cm-1、1585cm-1、1500cm-1（芳环）（芳环）红外（红外（IRIR）光谱）光谱用于鉴别用于鉴别4-4-苯代萘内酯（上向）和苯代萘内酯（上向）和-苯代萘内酯（下向）苯代萘内酯（下向）4-4-苯代萘内酯苯代萘内酯 1-1-苯代萘内酯苯代萘内酯H-1H-1处于羰基去屏蔽区，位于低场，处于羰基去屏蔽区，位于低场，8.25ppm(8.25ppm(较大较大)亚甲基质子处于羰基屏蔽区，位于

27、高场，亚甲基质子处于羰基屏蔽区，位于高场，5.085.085.23ppm 5.23ppm(较小较小)1H-NMR谱谱1313C-NMRC-NMR谱谱 a a、内酯环羰基碳原子位于最低场，内酯环羰基碳原子位于最低场，165165 180ppm180ppm（最大）。（最大）。b b、其次为芳环质子，、其次为芳环质子，110110150ppm150ppm，其其 中连接取代基团的碳原子中连接取代基团的碳原子较大。较大。C C、烷烃类质子、烷烃类质子80ppm80ppm以下，与氧相连碳原子较大，季以下，与氧相连碳原子较大，季碳碳较大。较大。d d、甲氧基质子、甲氧基质子55.7ppm55.7ppm。（1 1）多数木脂素可得到分子离子峰。多数木脂素可得到分子离子峰。（2 2）发生苄基裂解，产生相应的碎片离子。）发生苄基裂解，产生相应的碎片离子。（3 3）木脂素苷可失去糖基，产生）木脂素苷可失去糖基，产生M M+-162-162离离 子峰。子峰。质谱（质谱（MSMS）特征）特征