第五章苯丙素

1、第一节 概 述第二节 简单苯丙素第三节 香 豆 素第四节 木 脂 素广义包括：简单苯丙素类（苯丙烯、苯丙醇、苯丙酸类）1分子C6C3单元香豆素类1分子C6C3 单元木脂素类2分子C6C3 单元木质素类多分子C6C3 单元黄酮类C6C3C6 单元，另章介绍含 义:是指基本母核具有一个或几个C6C3单元的天然有机化合物类群。第一节概述CH2OHCOOHOO苯丙素类化合物生物合成途径葡萄糖代谢葡萄糖代谢莽草酸莽草酸苯丙氨酸苯丙氨酸咖啡酸咖啡酸对羟基桂皮酸对羟基桂皮酸对羟基桂皮酸苷对羟基桂皮酸苷OHOHOHCOOHNH2COOHOHOHCOOHOHCOOHCH2O-glcOH桂皮酸途径桂皮酸途径咖啡酸

2、咖啡酸对羟基桂皮酸对羟基桂皮酸对羟基桂皮酸苷对羟基桂皮酸苷阿魏酸阿魏酸邻羟桂皮酸苷邻羟桂皮酸苷苯丙烯类苯丙烯类松柏醇松柏醇伞形花内酯伞形花内酯新木脂素类新木脂素类木质素木质素倍半木脂素类倍半木脂素类丙烯基丙烯基烯丙基烯丙基香豆素类香豆素类木脂素类木脂素类OHCOOHOMeOOHCOOHglcOHOOOHCH2OHOHOMeOHCOOHOMeOOHCOOHglcOHOHOOOHCH2OHOHOMe生物活性： v瑞香素抗炎、止痛、扩管、降脂等 v蛇床子素杀虫止痒 v海棠果内酯抗凝血v秦皮中的七叶内酯和七叶苷治疗痢疾v茵陈蒿中的滨蒿内酯松弛平滑肌v补骨脂内酯光敏作用，用于治白斑病v蛇床子、毛当归根中

3、的osthole抑制乙肝表面抗原v热带植物绵毛胡桐中分离得到的calanolide A有效抑制HIV-1病毒v鬼臼毒素强的细胞毒活性，抗肿瘤v五味子酯甲、联苯双酯肝保护和抗氧化作用，治疗肝炎v黄曲霉素肝毒性，致肝癌第二节简单苯丙素类一、结构与分类 v 属于苯丙烷衍生物，依C3侧链的变化，分为苯丙烯、苯丙醇、苯丙醛、苯丙酸等。 OHMeOOMeMeOOMeMeOOMeOMe丁香酚 细辛醚 细辛醚（苯丙烯苯丙烯） CHOCH2OHMeOOMeOglcglc16紫丁香苷（苯丙醇苯丙醇） 桂皮醛（苯丙醛苯丙醛）OHOHCOOHOHCOOHMeOOHOHCOOHOH咖啡酸 阿魏酸 丹参素（苯丙酸苯丙酸）

4、OHOHOHCHCHCOOCOOHOHOH绿原酸存在形式：常与不同的醇、氨基酸、糖等结合成酯，还可以分子间缩合形成多聚体，多有较强的生理活性。如：绿原酸（chlorogenic acid）是咖啡酸与奎宁酸（quinic acid）的酯具有抗菌、利胆作用。 迷迭香酸（Rosmarinic acid)是苯丙酸二聚体 抗氧化，降脂功效 COOOHOHOHOHOH迷迭香酸存在形式：两分子苯丙素通过氧桥架接形成二氧六环结构 阿美里坎宁 优西得灵甲素OOHOHOHOCHOOOH3COH3COOCH3OCH3二、提取分离 v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

5、分，可用水蒸气蒸馏法提取；v苯丙酸衍生物属于有机酸类，可用有机酸的常规方法提取。 v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。 升麻药材粗粉甲醇提取浸膏不溶物水溶液乙醚层水层乙醚层水层乙醚层水层粗结晶异阿魏酸母液阿魏酸咖啡酸例：升麻中异阿魏酸、阿魏酸、咖啡酸的提取分离甲醇提取，减压浓缩热水溶解稀盐酸酸化，乙醚萃取碳酸钠萃取蒸干溶剂浓盐酸酸化，乙醚萃取乙醇重结晶制备薄层 三、紫外光谱特征 测定紫外光谱有利于苯丙酸类的鉴定。 中性溶液中，游离的苯丙酸的UV与其酯或苷相似，但加入乙醇钠，谱带红移。 四、红外光谱特征苯丙酸类的基团频率（cm-1）有：14401650（苯环） 3300350

6、0（酚羟基）25003500（羧羟基）17001760（酯或酸羰基）是指一类具有苯骈吡喃酮母核的天然化合物的总称。在结构上可以看成是顺邻羟基桂皮酸脱水而形成的内酯类化合物。目前发现的约1200种。 一结构与分类第三节 香豆素类OHCOOH12354678OO主要取代基：羟基（7位多见） 甲氧基异戊烯氧基异戊烯基（6、8位） 顺邻羟基桂皮酸顺邻羟基桂皮酸 香豆素香豆素 香香 豆豆 素素 吡喃酮环上有无取代7羟基与6、8异戊烯基成环情况简单香豆素 呋喃香豆素 吡喃香豆素 其他香豆素 简单香豆素类只有苯环上有取代基的香豆素。OOHO7-羟基香豆素由于绝大多数香豆素在C7位都有含氧官能团存在，因此，7

7、-羟香豆素可以认为是香豆素类成分的母体。取代基： 羟基、烷氧基（7-位多见）苯基、异戊烯基（6，8位多见） 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位烷基化不属于此类，而属于第四类型）OOOHOOOOOOOOOOOOOH-7 位8 位6 位3 位呋喃香豆素类 (线型和角型)香豆素核上的异戊烯基常与邻位酚羟基（7-羟基）环合成呋喃环，称为呋喃香豆素。 OOOHOOOHOOOOHOOOOOOHOOOOHOOO伞形花内酯异戊烯基6位取代异戊烯基8位取代补骨脂内酯白芷内酯线型：补骨脂内酯型角型：异补骨脂内酯型6,7-呋喃骈香豆素型7,8-

8、呋喃骈香豆素型环合的形成过程吡喃香豆素类 (线型和角型)香豆素C-6或C-8异戊烯基与邻酚羟基环合而成吡喃环结构，形成吡喃香豆素，不多见。 OOOHOOOHOOOOHOOOOOOHOOOOHOOO伞形花内酯异戊烯基6位取代异戊烯基8位取代花椒内酯邪蒿内酯线型：角型：6,7-吡喃骈香豆素型7,8-吡喃骈香豆素型环合的形成过程12341234环合反应的形成： 体内过程由酶主宰反应 体外实验碱性条件（OH-）呋喃环 酸性条件（H+） 吡喃环少数为5,6-吡喃骈香豆素，如：OOOMeOOOOO别美花椒内酯dipetalolactone其他香豆素类 指-吡喃酮环上有取代基的香豆素类，还包括二聚体和三聚体

9、，异香豆素等。C3、C4上常有取代基：苯基、羟基、异戊烯基等。香豆素结构分类及代表化合物类 型（基本母核）代表化合物简单香豆素（仅苯环一侧有取代基） 伞形花内酯（7OH香豆素）瑞香内酯(7、8二OH香豆素)七叶内酯(6、7二OH香豆素)七叶苷(7OH，6-O-葡萄糖苷)滨蒿内酯(6、7 二OCH3香豆素)蛇床子素（7- OCH3，8-异戊烯基香豆素）12354678OO 6OOO78568OOO75角型（角型（7 7、8- 8- 呋喃）香豆素呋喃）香豆素补骨脂内酯（母核结构）补骨脂内酯（母核结构）佛手苷内酯（佛手苷内酯（5- OCH5- OCH3 3）花椒毒内酯（花椒毒内酯（8- OCH8-

10、OCH3 3）欧前胡内酯（欧前胡内酯（8- 8- 异戊烯氧基）异戊烯氧基）紫花前胡内酯（未降解的二氢香豆素）紫花前胡内酯（未降解的二氢香豆素）当归素（白芷内酯，母核结构）当归素（白芷内酯，母核结构）虎耳草素虎耳草素(5(5、6 - 6 - 二二OCHOCH3 3 ) )异佛手苷内酯（异佛手苷内酯（5- OCH5- OCH3 3）呋喃香豆素呋喃香豆素线型（线型（6 6、7- 7- 呋喃）香豆素呋喃）香豆素吡喃香豆素吡喃香豆素线型（线型（6 6、7- 7- 吡喃）香豆素吡喃）香豆素 8OOOOHOH5角型（角型（7 7、8- 8- 吡喃）香豆素吡喃）香豆素OOO858OOOOHOH5OOOOCOC

11、H3OCO85紫花前胡醇紫花前胡醇 白花前胡丙素白花前胡丙素 其他香豆素其他香豆素吡喃酮环上有取代吡喃酮环上有取代香豆素二聚体、三聚体香豆素二聚体、三聚体异香豆素异香豆素 OOOHOHCH2CCCH3茵陈内酯茵陈内酯 二香豆素的理化性质 （一）性状 游离香豆素：多为结晶性物质；亦有呈玻璃态或液态。 分子量小的具芳香气味、挥发性及升华性。 香豆素苷： 一般呈粉末或晶体状。 无香味，无挥发性及升华性。 UV下显蓝色或紫色荧光 （二）溶解性具有苷溶解性的一般规律 游离香豆素可溶于沸水，难溶于冷水。 含Ar-OH，可溶于碱水中。（三）内酯环的性质（碱水解） -吡喃酮环具有,不饱和内酯性质，在碱液中水解

12、成黄色溶液，生成顺邻羟桂皮酸的盐，其盐的水溶液一经酸化即闭环恢复为内酯。OOCOOOCOOOOHOH-H+-(不易游离存在）顺邻羟桂皮酸（安定状态）反邻羟桂皮酸长时间加热H+不环合顺邻羟桂皮酸不易游离存在，长时间碱液中放置或UV光照射，顺式可转变为反式，酸化后不再内酯化 应用：碱溶酸沉法提取香豆素注意：加热时间不宜太长 不宜使用浓碱、浓酸 侧链有酯键的不宜（碱水解）碱水解反应的易难原因：7-OCH3的供电子共轭效应使羰基C难以接受OH-的亲核反应。 7-OH在碱液中成盐OOOOMeOOOOH一般香豆素7-甲氧基香豆素7-羟香豆素其他酯基的碱水解反应苄基碳上的酯基碱水解反应OOOOMeORCOO

13、OOCOOMeOOOHHOOOOMeOOHOOOOMeOOHOH-OH- 异构化的醇OOOOCOR2OCOR1COOOOCOR2OOHHOHOHOOOOHOHOOOOHOH-34异构化的醇酯基消除5%KOHH+1.2.特殊结构的香豆素碱水解 如C8位取代基的适当位置上有C=O、C=C 仲阳碳离子 伯阳碳离子 稳定 不稳定应用：可以决定酚羟基和异戊烯基间的相互位置不宜使用浓酸，否则会发生重排反应OOOHMeOOOOHMeOOOMeOO+HBrobliquetin二氢 香豆素中间体为仲阳碳离子呋喃呋喃2.醚键开裂： 如：东茛菪内酯的烯醇醚OOOMeOOOOHMeOOOOMeOH+H+东茛菪内酯含乙

14、烯醚（即烯醇醚）香豆素H水解+香豆素3.双键加水反应（生成醇） 如：黄曲霉素是黄曲霉菌产生的代谢物，剧毒，有致癌、致畸、致突变的作用，主要引起肝癌 OOOOHHOOMeOOOOHHOOMeOHH+黄曲霉素B1黄曲霉素B2高毒高毒低毒低毒不饱和内酯环和呋喃环上双键是毒性必需基团（五）显色反应反应类型 反应试剂 反应特点 鉴别特点 鉴别意义 异羟肟酸铁反应 盐酸羟胺、Fe3+ 红色络合物 内酯结构 内酯环有无 三氯化铁反应 Fe3+ Cl3溶液 绿色墨绿色 酚羟基 酚羟基有无Emerson反应 4-氨基安替比林 红 色 同上 同上 铁氰化钾（OH） Gibbs 反应 2，6-二氯苯醌 蓝 色 酚羟

15、基对 6-有无取代 氯亚胺（OH） 位无取代香豆素显色反应鉴别特点和意义OHNHOOFe香豆素OH-开环盐酸羟胺缩合异羟肟酸H+Fe+异羟肟酸铁 红色红色香豆素GibbEmerson试剂与酚羟基对位活性氢缩合蓝色蓝色红色红色（六）C3、C4双键性质和加成反应在控制条件下氢化的先后次序为OO共轭苯环羰基导致双键性较弱，而不易加成。侧链不饱和键环上双键（吡喃或呋喃环）C3、C4双键（七）氧化反应氧化剂： 高锰酸钾 C3-C4双键断裂生成水杨酸衍生物 铬酸 氧化侧链，氧化苯环成醌臭氧 双键氧化提取：水蒸气蒸馏法小分子游离香豆素的挥发性碱溶酸沉法内酯的性质溶剂法溶解性特点甲醇或乙醇提取，用系统溶剂法（

16、石油醚、乙醚、乙醇、水）初分离分离：单体分离比较困难，一般多用色谱法分离极性小、游离态硅胶吸附分离 （氧化铝一般不用）极性大、苷反相色谱（Rp-18、Rp-8） 葡聚糖凝胶色谱三香豆素的提取分离(一) 理化检识 、荧光：多呈蓝色或紫色荧光 羟基香豆素类有较强兰色荧光，加碱 后荧光增强、颜色变绿, 非羟基取代荧光减弱,变紫, 呋喃香豆素类显黄绿色或褐色荧光。 应用：色谱（TLC、PC）检识四香豆素的检识、显色反应 异羟肟酸铁反应香豆素的内酯环 三氯化铁反应酚羟基的有无 Gibbs 反应 、 Emerson反应-位是否有取代基(二) 色谱检识TLC/PC/聚酰胺吸附剂：硅胶 展开剂： （1）游离香

17、豆素： 环己烷/石油醚：乙酸乙酯（5：11：1） 或氯仿：丙酮（9：15：1） （2）香豆素苷类： 不同比例的氯仿甲醇系统显色剂： 365nm紫外光下观察荧光 氨熏或10% KOH醇溶液 三氯化铁试剂 Emerson,Gibbs试剂 异羟肟酸铁试剂 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。红外（IR）光谱 呋喃环（C-H）31753025cm-1（弱小、尖锐的双峰）OOOH 芳环 内酯环16601600cm-1 175017501700cm1700cm-1-1（C=O, C=O, 最强峰）最强峰）(三个较强吸收) 12701220cm-1( 强吸收峰

18、) 11001000cm-1( 强吸收峰 ) 五香豆素的结构研究2紫外（UV）光谱 OOOOOHOOO77苯环274nm(log4.03) 引入羟基（共轭）吡喃酮环 311nm(log3.72) 325nm (log 4.15) 碱液中（羟基解离）372nm (log 4.23)OOOOOHOOO77 诊断试剂：诊断试剂： 4 4，5 5或或7 7羟基香豆素羟基香豆素加入加入乙醇钠乙醇钠使吸收使吸收 峰峰红移红移，强度增加；，强度增加； 6 6，8 8羟基强度降低。羟基强度降低。邻二羟基香豆素邻二羟基香豆素与三氯化铝络合使最大吸收向长波与三氯化铝络合使最大吸收向长波移动。移动。核磁共振（NMR

19、）谱 （1） 1H-NMR谱特征: 吡喃酮环质子: 3，4-位无取代时，H-3、H-4构成AB系统，以一组dd峰出现，偶合常数较大(J9.5Hz), 由于受羰基吸电共轭效应的影响，H-4位于较低场,化学位移 较大（7.508.20 )。 OOOH63458- H (1H, dd. J=9.5) 6.106.50 (高场）高场） 4 - H (1H, dd. J=9.5) 7.508.20 (低场低场) OOOH63458H-8 (1H,d.J=2.0) （高场、羟基邻位）（高场、羟基邻位）H-6 (1H,dd.J=8.0;2.0) （高场、羟基邻位）（高场、羟基邻位） H-5 (1H,d.J=

20、8.0)（低场）（低场） 受羰基吸电影响电子云密度下降（） 5、7-二取代香豆素 H-6、H-8分别呈现 d 峰, J=2.02.5 (小、间偶) 6、7-二取代（线型呋喃和线型吡喃） H-5、H-8 分别呈现 s 峰 7、8-二取代（角型呋喃和角型吡喃） H-5、H-6 分别呈现d峰,J=8.0(大、邻偶)芳环质子信号受芳环取代影响很大。7-OH香豆素香豆素母核H-8、H-4在高分辨谱上能观 察到远程偶合, J = 0.60 1.0 Hz。 呋喃香豆素呋喃环上二个质子构成AB系 统，以一组dd峰出现，偶合常数较小 (J2.02.5Hz)。 芳环上甲氧基质子呈现三个质子的单峰 (3H, s.)

21、 ，3.84.0ppm。 OOOHH84OCH3C-2 (C=O, s. 160ppm) C-7 (C-OH,s. 160ppm)，受羰基吸电共轭的影响C-9 (季碳，C-O-, s.149.0154.0ppm) C-10 (季碳，s.110.0113.0ppm)C-4 (C=C, d.143.0145.0ppm)，受羰基吸电共轭的影响 C-3 (C=C, d.110.0113.0ppm)（2） 13C-NMR谱特征：734568OOO2910H香豆素母核碳谱的 特征信号：（2）出现一系列失去CO的碎片离子峰，最主 要碎片离子峰是M-CO+ 峰，其丰度可 达100%（基峰）。（3）具有甲氧基取

22、代的香豆素经常出现失去 甲基（CH3）的碎片离子峰。4质谱（MS）特征（1）大多具有很强的分子离子峰M+，简单 香豆素和呋喃香豆素的分子离子峰经常 是基峰。 OOOOCH3COCH3.OOOO+OOOCH3CH3.OOOCOCOOO+COC8H5OC7H5CO+.+.m/zm/zm/zm/zm/zm/zm/z216( )100( )( )( )( )( )201221881125173145 2011748925( )M花椒毒内酯质谱裂解途径六、含香豆素的中药实例：秦皮 来源 木犀科白蜡树、苦枥白蜡树、宿柱白蜡树 的枝皮和干皮 功效 清热燥湿、明目、止泻 成分 香豆素：七叶内酯、七叶苷、 秦皮

23、素 此外还有鞣质、皂苷、树脂和 脂溶性色素等成分。七叶内酯、七叶苷药效成分具有抗炎、镇痛、止咳、祛痰与平喘等功效秦皮中七叶内酯和七叶苷的提取分离工艺流程 第四节 木脂素定义：是一类由两分子苯丙素衍生物聚合而成的天然化合物。由于主要存在于植物的木质部或开始析出时呈树脂状，所以称木脂素。生物活性： 保肝五味子酯甲、乙、丙、丁 抗癌鬼臼毒素类木脂素组成木脂素的单位有四种： 1.桂皮酸 COOHCH2OH 2.桂皮醇 3.丙烯苯 4.烯丙苯一、结构与分类 木脂素：由桂皮酸或桂皮醇氧化聚木脂素：由桂皮酸或桂皮醇氧化聚 合而成的化合物称之木脂合而成的化合物称之木脂 木脂素木脂素 素。存在于双子叶植物中。素

24、。存在于双子叶植物中。 r-氧化型氧化型 新木脂素：由丙烯苯或烯丙苯氧化新木脂素：由丙烯苯或烯丙苯氧化 聚合而成的化合物称之为新聚合而成的化合物称之为新 木脂素。存在于樟科、木兰木脂素。存在于樟科、木兰 科等。科等。 r-非氧化型非氧化型依缩合位置不同简单木脂素-缩合（8-8) 7-79-9 7-9 单环氧木脂素 醚键缩合 9-9内酯环 木酯内酯 侧链连接形成双环氧双环氧木脂素6-7缩合 环木脂素 联苯环辛烯型木脂素 两个苯环相连 联苯型木脂素（非-缩合，两个苯环3-3相连） 9-9内酯环 环木脂内酯 依环合方向 4-苯代萘内酯1-苯代萘内酯 （联苯与侧链环合成八元环）123456789123

25、456789OOO779979OO9967OO14OO41OO7979CH2OHCH2OHMeOMeOOMeOMe叶下珠脂素phyllanthinOOMeOMeMeOROO牛蒡子苷元R=H 牛蒡子苷R=glcOOOO奥托肉豆蔻脂素otobainOCH3OCH3OCH3OOOHOO鬼臼毒素OOOROMeMeOMeO连翘脂素R=H 连翘苷R=glcOHOHOHOHMeOMeOMeOMeOOHCH3CH3五味子醇 厚朴酚其他类型木脂素v苯丙素低聚体 三聚体（倍半木脂素） 四聚体（二木脂素）v杂木脂素由一分子苯丙素与黄酮、香豆素 等结合而成，如水飞蓟素v降木脂素其中一个苯丙素单元的烃基失去一 个或两个

26、烃基碳而形成 。OOOOHOHOMeMeOOMeOH拉帕酚Alappaol A二木脂素的性质1性状 多数为无色结晶，一般无挥发性，少数具 升华性。2溶解性：游离木脂素多具亲脂性，易溶于有机溶 剂（苯、乙醚、氯仿、乙醇），难溶于水，具酚 羟基的木脂素可溶于碱水液中。木脂素苷水溶性 增大。3光学活性与异构化作用： 多数具有光学活性，遇酸易异构化（双环氧木脂 素）因木脂素的生物活性与其立体结构有一定关系（鬼臼毒脂素-抗癌活性），故在木脂素的提取分离过程中应尽量避免与酸碱的接触，以防止其构型的改变。遇酸易发生异构化：这是由于呋喃环上的氧原子与苄基相连，易于开环，重复闭环时发生构型变化OOOOOOHHO

27、OOOOOHHHCld-芝麻脂素d-表芝麻脂素醇提物1、系统溶剂（石油醚、乙醚、乙酸乙酯等）依次萃取， 按极性大小分离。 2、碱溶酸沉法主要用于酚性、内酯结构的木脂 素的分离纯化。 3、色谱法（吸附原理、硅胶、中性氧化铝）用于难 分离木脂素的分离。三木脂素的提取分离原料乙醇、丙酮提取、浓缩1三氯化铁反应 酚羟基2Labat反应（没食子酸、浓硫酸） 亚甲二氧基（阳性呈蓝绿色）3Ecgrine反应（变色酸、浓硫酸） 亚甲二氧基（阳性呈蓝紫色） 四木脂素的检识木脂素没有特征性的理化检识方法，常用的检识方法主要是针对木脂素结构中的功能基检识：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。1紫外（UV）光谱特征 多数木脂素有两个孤立的芳环发色团，其紫外光谱相似，一般在紫外区(200400nm) 出现两个吸收峰: 220240nm (lg 4.0) 280290nm (lg3.54.0) 如：五味子甲素 287、251、213 牛蒡子苷 278、230、204五木脂素的结构测定OO14260nm ( lg 4.5) 最强峰225、29