天然药物化学 课件 项目6 苯丙素类化学成分的提取分离技术

天然药物化学第二章天然活性成分的提取与分离项目一

绪论项目二

天然药物中化学成分的提取、分离技术项目三糖与苷类化学成分的提取分离技术项目四

蒽醌类化学成分的提取分离技术项目五黄酮类化学成分的提取分离技术项目六苯丙素类化学成分的提取分离技术项目七皂苷类化学成分的提取分离技术项目八萜与挥发油类化学成分的提取分离技术项目九生物碱类化学成分的提取分离技术

导学

情景

情景描述：上世纪初，美洲的农场主们发现牛羊得了一种疾病，外伤或小手术就会致出血而死，兽医认为是因食用了发霉的苜蓿，约20年后，化学教授林克从中分离出了具有抗凝血作用的成分“双香豆素”。

情景分析：苜蓿草中单个香豆素成分并无毒性，但当腐烂变质后，由于霉菌的作用转变成了双香豆素，双香豆素分子结构与维生素K相似，它与维生素K产生竞争，干扰后者在肝脏合成凝血因子过程而发挥抗凝作用，因此，进入牛羊体内后导致其出血不止。

讨论：香豆素的结构特征如何影响它的生物活性？

本模块我们重点学习苯丙素类成分的代表香豆素和木脂素，只有充分掌它们的结构及性质，才能从药材中提取分离并科学合理地应用于临床。项目六苯丙素类活性成分的提取与分离项目七天然药物中苯丙素类化学成分的提取分离技术项目六天然药物中苯丙素类化学成分的提取分离技术学

习

目标知识目标

掌握香豆素类化合物的结构分类、特点、理化性质、提取分离及检识。熟悉香豆素类化合物各结构类型的代表性天然药物的质量控制成分。木质素类化合物的结构分类、理化性质、提取分离及应用。了解香豆素、木质素类化合物的生物活性及在天然药物中的分布。技能目标熟练掌握常用香豆素类化合物的提取分离技术。学会香豆素类化合物的检识操作。素质目标具备规范提取分离检识苯丙素类成分的能力。基础知识

苯丙素类

概念——苯丙素类（phenylpropanoids）是一类广泛存在于药物中的天然产物，基本母核为含有一个或几个C6﹣C3单元的天然有机化合物，具有多种的生物活性。苯丙素类苯丙素类化合物包括简单苯丙素类、香豆素类、木脂素类和木质素类等，本模块中我们重点学习香豆素类和木脂素类。香豆素类化学成分的提取分离

香豆素的概念和存在形式香豆素类化学成分香豆素顺式邻羟基桂皮酸

概念——香豆素（coumarin）又称香豆精，是一类具有苯骈α﹣吡喃酮母核的天然产物的总称。在结构上可以看成是顺式邻羟基桂皮酸脱水形成的内酯化合物。因最早从豆科植物香豆中提取而来并有香味而得名。存在形式——香豆素类一般以游离状态或与糖结合成苷的形式存在于叶、花、茎、果实中。

香豆素的生物活性

生物活性——豆素类成分具有多方面的生物活性，是一类重要的有效成分。1.抗菌作用，如秦皮中的七叶内酯（esculetin）和七叶苷（esculin；2.解痉、利胆作用，如茵陈中滨蒿内酯（scoparone）；3.杀虫止痒作用，如蛇床子中蛇床子素；4.光敏作用，如补骨脂中补骨脂素，用于治疗白斑病；5.扩张血管作用，如前胡中的香豆素6.致癌作用，如粮食霉变后产生的香豆素类成分黄曲霉素B1。香豆素类化学成分

香豆素的分类

（一）简单香豆素类——仅在苯环一侧有取代的香豆素结构特征：取代基有羟基、甲氧基、亚甲二氧基、异戊烯基等。

大多数天然香豆素类成分在7位连有含氧基团，7-OH香豆素即伞形花内酯，被视为香豆素类成分的母体。7-羟基香豆素（伞形花内酯）滨蒿内酯香豆素类化学成分

香豆素的分类

（二）呋喃香豆素类——香豆素母核苯环上7位羟基与6（或8）位取代异戊烯基缩合形成呋喃环。按稠合位置可分为线型与角型两种。1.6,7-呋喃香豆素（线型）结构特征：香豆素母核C6位异戊烯基与C7位的羟基环合，形成C6、C7位与呋喃环稠合的衍生物，补骨脂内酯为典型代表，因此又被称作补骨脂内酯型。补骨脂内酯花椒毒内酯香豆素类化学成分

香豆素的分类

（二）呋喃香豆素类——

2.7,8-呋喃香豆素（角型）结构特征：

8位异戊烯基与7位羟基缩合形成呋喃环，则呋喃环与苯环、α-吡喃酮环处在一条折线上，称为角型呋喃香豆素。异补骨脂内酯为典型代表，因此又被称作异补骨脂内酯型。异补骨脂内酯（白芷内酯）茴芹内酯香豆素类化学成分

香豆素的分类

（三）吡喃香豆素类——吡喃香豆素是指香豆素母核苯环上7位羟基与6（或8）位取代异戊烯基缩合形成吡喃环。按稠合位置可分为线型与角型。1.6,7-吡喃香豆素（线型）结构特征：

6位异戊烯基与7位羟基缩合形成吡喃环，称为线型吡喃香豆素。花椒内酯美花椒内酯香豆素类化学成分

香豆素的分类

（三）吡喃香豆素类——2.7,8-吡喃香豆素（角型）结构特征：8位异戊烯基与7位羟基缩合形成吡喃环，称为角型吡喃香豆素。邪蒿内酯黄曲霉素B1香豆素类化学成分

香豆素的分类

（四）其他香豆素类——凡不具有以上3类结构特点的香豆素衍生物均归属于此类化合物。其为香豆素的异构体，因此常被称为异香豆素。紫苜蓿酚茵陈炔香豆素类化学成分

香豆素的理化性质

（一）性状——

游离香豆素类大多为无色至淡黄色结晶状的固体，有比较敏锐的熔点。分子量小的游离香豆素多具有芳香气味与挥发性，能随水蒸气蒸馏，并能升华。

香豆素苷类一般呈粉末或晶体状，多数无香味和挥发性，也不能升华。

香豆素的理化性质

（二）溶解性——

游离香豆素类可溶于氯仿、乙醚、醋酸乙酯、丙酮、乙醇、甲醇等有机溶剂，也能溶于沸水，但不溶于冷水。香豆素苷类易溶于甲醇、乙醇，可溶于水，难溶于乙醚、氯仿、醋酸乙酯等有机溶剂。香豆素类化学成分

香豆素的理化性质

（三）荧光性——香豆素母核本身无荧光。

羟基香豆素在紫外光下大多显蓝色或蓝绿色荧光，在碱液中更加显著。

7﹣羟基香豆素荧光显著，日光下也可辨认。6，7﹣二羟基香豆素荧光较弱；7，8﹣二羟基香豆素荧光极弱或不显荧光。

若羟基被甲基化，荧光减弱，色调变紫。

﹡香豆素的荧光性质可用于香豆素成分的检识鉴别。香豆素类化学成分

香豆素的理化性质

（四）内酯的碱水解——这一性质常用于香豆素等内酯类化合物的提取分离和鉴别。

注意：在用碱液提取香豆素类成分时，必须注意碱液的浓度，并避免长时间加热，以免破坏内酯环。在具体操作中不用浓的NaOH，一般采用5%-10%的NaOH。

香豆素顺式邻羟基桂皮酸盐反式邻羟基桂皮酸盐香豆素类化学成分

香豆素的理化性质

（四）内酯的显色反应——

1.内酯的颜色反应（异羟戊酸铁反应）

碱性条件下开环与盐酸羟胺缩合成异羟肟酸，在酸性条件下再与三价铁离子络合生成异羟肟酸铁而显红色。香豆素类化学成分

香豆素的理化性质

（四）内酯的显色反应——

2.酚羟基的颜色反应

（1）三氯化铁反应羟基香豆素可与三氯化铁溶液反应显绿色至墨绿色。

（2）重氮化反应当酚羟基邻位或对位无取代时，可与重氮化试剂反应显红色至紫红色。香豆素类化学成分

香豆素的理化性质

（四）内酯的显色反应——

2.酚羟基的颜色反应

（3）Gibb’s反应香豆素类成分在碱性条件下内酯环水解生成酚羟基，如果其对位（6位）无取代，与2，6﹣二氯苯醌氯亚胺（Gibb’s试剂）反应显蓝色。（4）Emerson反应与Gibb’s反应类似，香豆素类成分如在6位无取代，内酯环在碱性条件下开环后与4﹣氨基安替比林和铁氰化钾（Emerson试剂）显红色。﹡利用Gibb’s反应或Emerson反应可判断香豆素分子中C6位是否有取代基存在。香豆素类化学成分

香豆素的提取与分离

（一）提取——

1.溶剂提取法：游离香豆素可以用低极性的有机溶剂如乙醚、乙酸乙酯等提取；

香豆素苷可以用甲醇、乙醇、水等溶剂加热提取。

多种香豆素共存：1）可采用系统溶剂法，如依次用石油醚、苯、乙醚、乙酸乙酯、丙酮和甲醇提取。2）也可先用甲醇（乙醇）或水提取，再用溶剂或大孔吸附树脂法划分为脂溶性部分和水溶性部分。

香豆素类化学成分

香豆素的提取与分离

（一）提取——2.碱溶酸沉法：（提取分离工艺流程）

依据——内酯遇热碱能开环，加酸能恢复的性质。

注意：

1）注意提取条件，加入碱液浓度不宜太浓（0.5%氢氧化钠），加热时间不宜过长，温度不宜过高，以免破坏内酯环。

2）对酸碱敏感的香豆素不宜用此法，以免结构不能重新环合，发生异构化。（8-酰基香豆素和5-羟基香豆素）

3.水蒸气蒸馏法小分子游离香豆素具有挥发性，可用此法进行提取。香豆素类化学成分

香豆素的提取与分离

（二）分离——

1.溶剂法：利用混合物中各成分的溶解性的不同进行分离，弱酸性与中性香豆素的混合物，可用碱水萃取法分离。2.柱色谱法：

柱色谱法用于分离结构和性质相似的香豆素类成分。吸附剂：硅胶、氧化铝，也可用葡聚糖凝胶sephadexG﹣25、LH﹣20等进行分离

展开剂：硅胶柱色谱通常用偏酸性或中性的溶剂系统，如甲苯﹣乙酸﹣甲酸（5﹕4﹕1）

中性或酸性氧化铝柱色谱常用石油醚、三氯甲烷、乙酸乙酯等为洗脱剂香豆素类化学成分

香豆素的检识（一）理化检识香豆素类化合物的物理鉴定主要利用香豆素的形态、颜色等物理性质及熔点、比旋度等物理常数进行。化学方法可通过异羟肟酸铁反应、三氯化铁反应、Gibb’s反应等显色反应进行检识。由于香豆素对各种显色试剂的灵敏度不同，所以通常需采用三种以上显色试剂进行检识。（二）色谱检识1.薄层色谱法薄层色谱鉴定香豆素最常用的吸附剂是硅胶，其次是纤维素和氧化铝，展开剂常采用偏酸性的混合溶剂或中等极性的混合溶剂。常用的展开剂有甲苯-甲酸乙酯-甲酸（5:4:1）、正己烷-乙酸乙酯（7:3）等。香豆素类化学成分

香豆素的检识（二）色谱检识2.纸色谱法香豆素分子中多含酚羟基呈弱酸性，纸色谱时，在酸性溶剂系统中呈分子状态，解离度小，展开效果好；在碱性溶剂系统中呈离子状态，Rf值相对较小；在中性溶剂系统中则易产生拖尾现象。常用正丁醇-醋酸-水（4:1:5上层，BAW）为展开剂进行展开。香豆素类化学成分木脂素类化学成分的提取分离

木脂素的概念、存在形式和生物活性

概念——广泛存在于植物体的木质部或树脂中，故又称木脂体，是一类由苯丙素衍生物（C6﹣C3）氧化聚合而成的天然化合物。多为二聚体，少数为三聚体或四聚体。存在形式——多数以游离的形式存在，少数与糖结合成苷。生物活性——木脂素具有多种生物活性。如抗癌、抗病毒、抗氧化、扩张血管，降低血压作用及抗炎活性等。木脂素类化学成分

木脂素的分类

（一）简单木脂素类——由两分子苯丙素仅通过β位碳原子（C8﹣C8'）连接而成牛蒡子苷愈创木脂酸木脂素类化学成分

木脂素的分类

（二）环木脂素——由一个苯丙素单位中苯环的6位与另一个苯丙素单位的7位环合而成异紫衫脂素鬼臼毒素木脂素类化学成分

木脂素的分类

（三）联苯环辛烯型木脂素——由一个苯丙素单位中苯环的6位与另一个苯丙素单位的7位环合而成联苯环辛烯型五味子醇R=H五味子酯甲五味子素R=CH3木脂素类化学成分

木脂素的分类

（四）聚木脂素——由3个或3个以上C6﹣C3单元构成，多数为3或4个C6﹣C3构成的聚合物，少数由5或6个C6﹣C3单元构成的聚合物丹酚酸B拉帕酚F木脂素类化学成分

木脂素的分类

（五）新木脂素——通常将一个苯丙素的脂肪烃基碳与另一分子苯环相连接，或通过苯丙素的苯基相连接构成的木脂素归为新木脂素尤普麦特烯厚朴酚和厚朴酚木脂素类化学成分

木脂素的理化性质

（一）性状——

木脂素类化合物多数为无色结晶，无挥发性，个别具有升华性，如二氢愈创木脂酸。（二）溶解性——游离木脂素多具有亲脂性，难溶于水，易溶于苯、三氯甲烷、乙醚、乙醇等有机溶剂，具有酚羟基的木脂素类可溶于碱性水溶液，与糖结合成苷后水溶性增大。木脂素类化学成分

木脂素的理化性质

（三）光学活性与异构化作用——木脂素分子结构中常有多个手性碳原子，大部分具有光学活性，遇酸或碱易异构化，而使其光学活性和生物活性改变。如在碱性条件下左旋鬼臼毒素的内酯环构型发生转变，转变为右旋的苦鬼臼毒素，抗癌活性消失。注意：由于木脂素的生物活性常与手性碳的构型有关，因此，在提取分离过程中应注意操作条件，尽量避免与酸、碱接触，以防止其构型发生改变。鬼臼毒素苦鬼臼毒素木脂素类化学成分

木脂素的理化性质

（四）显色反应——木脂素分子结构中含有酚羟基、亚甲二氧基和内酯环等，可发生下列相应的颜色反应。

1．酚羟基的反应可发生三氯化铁、重氮化试剂反应。

2．亚甲二氧基的反应具有亚甲二氧基的木脂素可与Labat试剂、Ecgrine试剂反应。

Labat试剂（没食子酸-硫酸试剂）反应：样品加浓硫酸后，再加没食子酸，可产生蓝绿色。

Ecgrine试剂（变色酸-硫酸试剂）反应：样品加浓硫酸后，再加变色酸，并保持温度在70～80℃20分钟，可产生蓝紫色。

3．内酯环的显色含有内酯环的木脂素可发生异羟肟酸铁反应，溶液变为紫红色。木脂素类化学成分

木脂素的提取分离1．溶剂法利用木脂素苷和游离木脂素均可溶于亲水性有机溶剂的原理，提取时先采用甲醇或丙酮等亲水性溶剂提取，再用系统溶剂依次萃取；游离木脂素易溶于乙醚、三氯甲烷，木脂素苷类可溶于甲醇、乙醇等极性较大的溶剂，而得到极性不同的部位。

2．碱溶酸沉法具有酚羟基或内酯结构的木脂素。但碱液易使木脂素异构化，从而失去或降低生理活性，故此法不宜用于有旋光活性的木脂素，以免构型改变。

3．色谱法色谱技术是分离木脂素最有效的方法。常用的吸附剂为硅胶，以石油醚-乙酸乙酯、石油醚-乙醚、苯-乙酸乙酯、三氯甲烷-甲醇等逐级增加极性洗脱，分离效果较好。木脂素类化学成分

木脂素的检识

木脂素缺乏特征性的化学鉴别反应，故而常用色谱鉴定。又因木脂素类成分一般具有较强的亲脂性，常用硅胶薄层色谱，展开剂一般用亲脂性的溶剂，如苯、三氯甲烷、三氯甲烷﹣甲醇（9﹕1）等。

常用的显色剂有：