第三讲天然药物化学课件.ppt

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1、第三章 苯丙素类PHENYLPROPANOIDS,本 章 内 容,概 述 第一节 苯丙酸类第二节 香 豆 素 第三节 木 脂 素（略）,概 述,定义 苯丙素类是指一类含苯环和3个直链碳连在一起为单位（ C6 - C3 ）构成的天然化合物。 苯环上常有羟基或烷氧基取代。 苯丙素类可以1个（C6 - C3）单位单独存在，但有以2、3、4等多个单位存在的。 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。其具有较广泛的生理活性，也是很受重视的一类天然成分。,苯丙烯 propenyl benzene,苯丙醇 propanol benzene,苯丙酸及其缩酯 propionic acid,香

2、豆素 coumarins,木质素 lignins,黄酮 flavonoids,木脂素 lignans,苯丙素类化合物生物合成途径（生源）示意图：,葡萄糖代谢,苯丙素类化合物生物合成途径（生源）示意图：,第一节 苯丙酸类,1、结构 基本结构酚羟基取代的芳香羧酸。 多具有C6-C3结构的苯丙酸类。,常见的苯丙酸类：,桂皮酸 R1=R2=H对羟基桂皮酸 R1=OH, R2=H咖啡酸 R1=R2=OH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、排列方式、甲基化程度有所不同，因而其性质也有很大的不同。,苯丙酸类常与不同的醇、氨基酸、糖、有机酸结合成酯存在。如绿原酸（咖啡

3、酸与奎宁酸结合成的酯，如图右），具有抗菌、保肝活性。,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、鉴别 利用酚羟基的性质 （1）1-2%的 FeCl3 甲醇溶液或铁氰化钾-三氯化铁试剂。 （2）Millon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、香豆素的物理性质四、香豆素的提取分离方法五、香豆素的生物活性,定义： 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（香豆素母

4、核）。这个结构是色原酮的异构体。环上常有取代基。,香豆素类概述,色原酮,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： 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,根据香豆素的基本母核上的取代基不同，将其分四类： （一）简单香豆素类（simple coumarins） （二）呋喃香豆素类(furocoumarins) (线型和角型) （三）吡

5、喃香豆素类(pyranocoumarins) (线型和角型) （四）其他香豆素类,（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 C7 位都有含氧官能团存在，因此， 7-羟香豆素可以认为是香豆素类成分的母体。,7-羟香豆素,以异戊烯基取代为例（从生物合成途径来看）,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）,如属此类型的香豆素化合物：,7-甲氧香豆素 (herniarin),欧芹酚7甲醚 (osthole),当归内酯（angeli

6、con),（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径如下：,环合的形成过程,（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2，2-二甲基-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：,环合的形成过程,（四）其他香豆素类 是指-吡喃酮环上有取代基的香豆素类。C3、C4位常有苯基、羟基、异戊烯基等的取代。如；,逆没食子酸（ ellagic

7、 acid）,亮菌甲素（arimillersin A),海棠果内酯（callophylloide）,二、香豆素的性质,（一）性状 （二）溶解性 （三）内酯性质和碱水解反应 （四 ）酸的反应,（一）性状,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豆素并无荧光，而-OH香豆素在紫外光下大多显出兰色荧光，在碱液中荧光增强） 成苷 大多无香味、无挥发性、不能升华。,（二）溶解性,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

8、碱水中成苷 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CO2也能促使其内酯化而闭环。,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 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

9、基脱水等反应。 1、环合反应,2、醚键断裂 3、双键加水等,1、环合反应,中间体碳正离子,apigravin,obliquetin,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,3、双键加水反应,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。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

10、免引起结构的破坏，得到次生产物。 1、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,2、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,中性乙醚萃取液,粗产品,香豆素盐水溶液,乙醚萃取液,中性成分,水相部分,香豆素内酯,乙醚萃取液,3、色谱法（层析法） 这是最常用的方法。 （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

11、谱法常用的展开剂有： 己烷-乙酸乙酯、氯仿-乙酸乙酯等 （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 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，最大吸收向红位移。,（二） 红外光谱,30253175cm-1,C-H伸缩振动,17001750cm-1,C=O伸缩振动,芳环伸缩振动,16251645cm-1,16131639cm-1,呋喃环双键伸缩振动,（三）1HNMR,环上

12、质子由于受内酯羰基吸电子共轭效应影响，因而：,C3、C6、C8H 在较高场C4、C5、C7H 在较低场,当C3和C4位未取代时：,3,4,6,8,当C3或C4位取代时：,（四）13CNMR,香豆素母核上9个碳原子的化学位移值如下：,当-OR取代时连接的碳,30ppm,邻位碳,对位碳,13ppm,-8ppm,生理活性： （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）光敏作用：治疗白斑病 （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）平滑肌松弛作用：冠状动脉扩张和解痉利胆 （5）抗凝血作用：防止血栓形成 （6）肝毒性：黄曲霉素致肝癌。,五、香豆素的生理活性,显色反应,1.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，再与三氯化铁作用即生成红色的异羟肟酸铁。,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,Gibb反应：,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。,练习题：,用化学方法区别下列各组化合物：,