天然药物化学第4章苯丙素类化合物课件.ppt

第第 五五 章章 苯丙素类化合苯丙素类化合物本 章 内 容 概 述 第一节 简单苯丙素类 第二节 香 豆 素 第三节 木 脂 素概 述含含 义义:是指基本母核具有一个或几个是指基本母核具有一个或几个C C6 6 C C3 3单元的天单元的天然有机化合物类群。然有机化合物类群。广义包括：简单苯丙素类广义包括：简单苯丙素类苯丙烯、苯丙醇、苯丙烯、苯丙醇、苯丙酸类（苯丙酸类（1 1分子分子C C6 6 C C3 3单元）单元）香豆素香豆素类类（1 1分子分子C C6 6 C C3 3 单单元）元）木脂素木脂素类类（2 2分子分子C C6 6 C C3 3 单单元）元）木木质质素素类类（多分子（多分子C C6 6 C C3 3 单单元）元）黄酮类（黄酮类（C C6 6 C C3 3 C C6 6 单元，另章介绍）单元，另章介绍）本 章 内 容 概 述 第一节：简单苯丙素简单苯丙素类 第二节：香 豆 素 第三节：木 脂 素第一节：简单苯丙素类简单苯丙素类 一一 简单苯丙素类：结构上属于苯丙烷衍生物，依简单苯丙素类：结构上属于苯丙烷衍生物，依C3侧链的结构变化，可分为苯丙烯、苯丙醇、苯丙醛、侧链的结构变化，可分为苯丙烯、苯丙醇、苯丙醛、苯丙酸等类型。苯丙酸等类型。（一）苯丙稀类：（一）苯丙稀类：（二）苯丙醇类：（二）苯丙醇类：（三）苯丙醛类：（三）苯丙醛类：丁香酚丁香酚 细辛醚细辛醚 细辛醚（苯丙烯）细辛醚（苯丙烯）紫丁香苷（苯丙醇）紫丁香苷（苯丙醇）桂皮醛（苯丙醛）桂皮醛（苯丙醛）（四）苯丙酸类：（四）苯丙酸类：二二 简单苯丙素类的提取与分离简单苯丙素类的提取与分离 一般用有机溶剂或水提取，因简单苯丙素类化合一般用有机溶剂或水提取，因简单苯丙素类化合物多具挥发性，是挥发油芳香族化合物的主要组成部物多具挥发性，是挥发油芳香族化合物的主要组成部分，可用水蒸气蒸馏法提取。其分离，一般用硅胶柱分，可用水蒸气蒸馏法提取。其分离，一般用硅胶柱色谱，高效液相色谱等进行分离。色谱，高效液相色谱等进行分离。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 第二节 香 豆 素第二节 香豆素类 一、香豆素的概述和结构与分类 二、香豆素的化学性质 三、香豆素的提取与分离 四、香豆素的检识与结构鉴定第二节 香豆素 一、香豆素的概述 定义：香豆素为具有定义：香豆素为具有苯骈苯骈-吡喃酮吡喃酮母核的一类母核的一类天然产物的总称天然产物的总称。在结构上可以看成是顺式邻在结构上可以看成是顺式邻羟基桂皮酸脱水而形成的内酯类化合物。羟基桂皮酸脱水而形成的内酯类化合物。环上常有取代基：羟基、烷氧基、苯基、异戊烯基等。第二节 香豆素 一、香豆素的结构类型（一）简单香豆素类（二）呋喃香豆素类 （线型和角型）（三）吡喃香豆素类 （线型和角型）（四）其他香豆素类 第二节 香豆素 一、香豆素的结构类型 （一）简单香豆素类 只有苯环上有取代基的香豆素。可以认为7-羟香豆素（伞形花内酯）是香豆素类成分的母体。第二节 香豆素 一、香豆素的结构类型以异戊烯基取代为例：（从生物合成途径来看）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）第二节 香豆素 一、香豆素的结构类型如：属此类型的香豆素化合物 第二节 香豆素 一、香豆素的结构类型（一）简单香豆素类（二）呋喃香豆素类 (线型和角型)（三）吡喃香豆素类 (线型和角型)（四）其他香豆素类 第二节 香豆素 一、香豆素的结构类型（二）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）环合成呋喃或吡喃环，前者称为呋喃香豆素。呋喃香豆素类成分生物合成途径：第二节 香豆素 一、香豆素的结构类型（一）简单香豆素类（二）呋喃香豆素类 （线型和角型）（三）吡喃香豆素类 (线型和角型)（四）其他香豆素类 第二节 香豆素 一、香豆素的结构类型（三）吡喃香豆素类 （线型和角型）香豆素香豆素 C-6 或或 C-8 异戊烯基异戊烯基与与邻酚羟基邻酚羟基环环合而成合而成2,2-二甲基二甲基-吡喃环结构，形成吡喃吡喃环结构，形成吡喃香豆素。香豆素。这一类天然产物并不多见。这一类天然产物并不多见。第二节 香豆素 一、香豆素的结构类型吡喃香豆素类(线型和角型)少数为5,6-吡喃骈香豆素，如：第二节 香豆素 一、香豆素的结构类型（一）简单香豆素类（二）呋喃香豆素类(线型和角型)（三）吡喃香豆素类(线型和角型)（四）其他香豆素类 第二节 香豆素 一、香豆素的结构类型（四）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。第二节 香豆素 一、香豆素的概述和结构与分类 二、香豆素的理化性质 三、香豆素的提取与分离 四、香豆素的检识与结构鉴定 第二节 香豆素 二、香豆素的理化性质（一）性状（二）溶解性（三）内酯的碱水解（四）与酸的反应（五）C3、C4双键性质和加成反应（六）呈色反应 第二节 香豆素 二、香豆素的化学性质（一）性状游离状态游离状态 结晶结晶形固体，有一定熔点；也有呈玻璃态或液态。形固体，有一定熔点；也有呈玻璃态或液态。大多具有芳大多具有芳香气味；香气味；具有具有升华升华性质性质 分子量小的有分子量小的有挥发性挥发性（可随水蒸汽蒸出）可随水蒸汽蒸出）UV下显下显蓝色荧光，有蓝色荧光，有7-OH取代的荧光更强。取代的荧光更强。成苷后成苷后大多无香味、无挥发性、不能升华大多无香味、无挥发性、不能升华。第二节 香豆素 二、香豆素的理化性质（一）性状（二）溶解性（三）内酯的碱水解（四）与酸的反应（五）C3、C4双键性质和加成反应（六）呈色反应 第二节 香豆素 二、香豆素的化学性质溶解性游离 能溶于沸 H2O，不溶或难溶冷 H2O，可溶 MeOH、EtOH、CHCl3和乙醚等溶剂。因含Ar-OH故可溶于碱水中。成苷 溶于H2O、OH-/H2O、MeOH、EtOH等。难溶极性小的有机溶剂。第二节 香豆素 二、香豆素的理化性质（一）性状（二）溶解性（三）内酯的碱水解（四）与酸的反应（五）C3、C4双键性质和加成反应（六）呈色反应 第二节 香豆素 二、香豆素的化学性质碱水解反应（内酯性质）第二节 香豆素 二、香豆素的理化性质（一）性状（二）溶解性（三）碱水解反应和内酯性质（四）与酸的反应（五）C3、C4双键性质和加成反应（六）呈色反应 第二节 香豆素 二、香豆素的化学性质（四）酸的反应 1.环合反应：指在酸性条件下，异戊烯基双键开裂并与邻酚羟基环合 第二节 香豆素 二、香豆素的化学性质（四）酸的反应 1.环合反应：形成环的大小决定于中间体阳碳离子的稳定性形成环的大小决定于中间体阳碳离子的稳定性中间体阳碳离子的稳定性中间体阳碳离子的稳定性叔阳碳离子 仲阳碳离子 伯阳碳离子 稳定 不稳 第二节 香豆素 二、香豆素的化学性质（四）酸的反应 1.环合反应：应用：环合试验可以确定酚羟基酚羟基和异戊烯基异戊烯基间的相互位置注意：注意：不宜使用浓酸浓酸，否则会发生重排反应2 2 醚键的开裂醚键的开裂 烯醇醚烯醇醚,遇酸醚键开裂遇酸醚键开裂 3 3双键加水反应双键加水反应 4 4香豆素的酸性：来源于香豆素的酸性：来源于7-OH7-OH及酚羟基，其中及酚羟基，其中7-OH7-OH酸性更强。酸性更强。第二节 香豆素 二、香豆素的理化性质（一）性状（二）溶解性（三）碱水解反应和内酯性质（四）酸的反应（五）C3、C4双键性质和加成反应（六）呈色反应 第二节 香豆素 二、香豆素的化学性质（五）C3、C4双键性质（加成反应和氧化反应）在控制条件下氢化的先后次序为 在控制条件下，高锰酸钾氧化C3、C4双键；络酸氧化侧链双键；臭氧先氧化侧链双键，在氧化（呋喃）吡喃上双键，最后氧化C3、C4双键。第二节 香豆素 二、香豆素的理化性质（一）性状（二）溶解性（三）碱水解反应和内酯性质（四）酸的反应（五）C3、C4双键性质和加成反应（六）呈色反应 第二节 香豆素 二、香豆素的化学性质（六）呈色反应1、异羟肟酸铁反应（识别内酯）第二节 香豆素 二、香豆素的化学性质（六）呈色反应 2、GibbGibb反应和反应和EmersonEmerson反应反应试剂：Gibb2,6-二氯(溴)苯醌氯亚胺 Emerson4-氨基安替匹林和铁氰化钾条件：有游离酚羟基，且其对位无取代者呈阳性 第二节 香豆素 二、香豆素的化学性质（六）呈色反应Gibb反应：一、香豆素的结构类型 二、香豆素的化学性质 三、香豆素的提取与分离 四、香豆素波谱学特性第二节 香豆素 第二节 香豆素 三、香豆素的提取与分离方法(一）提取1.溶剂提取法；用溶剂提取获得提取物，也可上大孔树脂得脂溶和水溶两部分。2.碱溶酸沉淀：3.水蒸气蒸馏法：第二节 香豆素 三、香豆素的提取与分离方法(二）分离 提取后可直接利用化合物的溶解性质进行分离如：香豆素在石油醚中溶解度不大，浓缩时即可析出结晶。1、酸碱分离法依据内酯遇碱能皂化，加酸能恢复的性质。第二节 香豆素 三、香豆素的提取与分离方法(二）分离2、层析方法 吸附剂硅胶、中性氧化铝 洗脱剂已烷和乙醚、已烷和乙酸乙酯等 显 色可观察荧光第二节 香豆素 一、香豆素的结构类型 二、香豆素的化学性质 三、香豆素的分离方法 四、香豆素的检识和结构研究 第二节 香豆素 四、香豆素的波谱学特性（一）紫外光谱（二）红外光谱（三）1H-NMR（四）13C-NMR（五）质谱一、检识：1.理化检识（荧光，显色反应）2.色谱检识二、结构研究 第二节 香豆素 四、香豆素的波谱学特性（一）紫外光谱 UV下显蓝色蓝色荧光。C7 位导入-OH荧光增强增强 -OH 醚化后荧光减弱减弱 母核上无含氧官能团取代时：274 nm（240-280）苯环（稍强）311 nm吡喃酮环（稍弱）有含氧取代时：最大吸收向红位移红位移。第二节 香豆素 四、香豆素的波谱学特性（一）紫外光谱（二）红外光谱（三）1H-NMR（四）13C-NMR（五）质谱 第二节 香豆素 四、香豆素的波谱学特性（二）红外光谱3025 3175 cm-1 C-H 伸缩振动1700 1750 cm-1 羰基伸缩振动1500 1600 cm-1 芳环吸收1600 1650 cm-1 出现13个较强峰 第二节 香豆素 四、香豆素的波谱学特性（一）紫外光谱（二）红外光谱（三）1H-NMR（四）13C-NMR（五）质谱 第二节 香豆素 四、香豆素的波谱学特性（三）1H-NMR 环上质子由于受内酯羰基吸电子共轭效应 因此：第二节 香豆素 四、香豆素的波谱学特性（三）1H-NMR当当C3、C4位未取代时：位未取代时：当当C3或或C4取代时：取代时：第二节 香豆素 四、香豆素的波谱学特性（三）1H-NMR当C7-OR时：C5-H 7.38 d,J5,6=9HzC6-H C8-H 6.87 2H,m峰 第二节 香豆素 四、香豆素的波谱学特性（三）1H-NMR当C5，C7二氧取代：第二节 香豆素 四、香豆素的波谱学特性（三）1H-NMR当C7-OR、C8或C6烷基取代时：第二节 香豆素 四、香豆素的波谱学特性（一）紫外光谱（二）红外光谱（三）1H-NMR（四）13C-NMR（五）质谱 第二节 香豆素 四、香豆素的波谱学特性（四）13C-NMR 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+30 ppm 邻位碳-13 ppm 对位碳-8 ppm 间位碳+1.8ppm 第二节 香豆素 四、香豆素的波谱学特性（一）紫外光谱（二）红外光谱（三）1H-NMR（四）13C-NMR（五）质谱 第二节 香豆素 四、香豆素的波谱学特性（五）质谱香豆素类化合物有如下特点：1、有强的分子离子峰；2、基峰是失去CO的苯骈呋喃离子；3、主要裂解途径是：首先失去CO。本 章 内 容 概 述 第一节 苯丙酸类 第二节 香 豆 素 第三节 木 脂 素第三节 木脂素一、结构与分类二、理化性质三、提取与分离四、检识与结构研究五、生物活性 第三节 木脂素 一、结构类型 木脂素：一类由苯丙素衍生物聚合而成的天然产物苯丙素衍生物聚合而成的天然产物。通常指其二聚物，少数为三聚物和四聚物。多数呈游离状态，少数与糖结合成苷。第三节 木脂素 一、结构类型 早期木脂素的定义：两分子苯丙素以侧链中碳原子（8-8）连结而成的化合物 木脂素。非碳原子相连（如3-3、8-3）新木脂素。第三节 木脂素 一、结构类型木脂素的一些新类型：木脂素的一些新类型：苯丙素低聚体苯丙素低聚体三聚体、四聚体等；三聚体、四聚体等；三聚体称为倍半木脂素三聚体称为倍半木脂素 四聚体称为二木脂素四聚体称为二木脂素杂木脂素杂木脂素由一分子苯丙素与黄酮、香豆素等结合由一分子苯丙素与黄酮、香豆素等结合而成；而成；黄酮木脂素黄酮木脂素去甲木脂素去甲木脂素：母核只有：母核只有1617个碳原子。个碳原子。第三节 木脂素 一、结构类型组成木脂素的单位有四种：组成木脂素的单位有四种：1.桂皮酸（桂皮酸（cinnamic acid）偶为桂皮醛（偶为桂皮醛（cinnamaldehyde）2.桂皮醇（桂皮醇（cinnamyl alcohol）3.丙烯丙烯苯（苯（propenyl benzene）4.烯丙苯（烯丙苯（allyl benzene）第三节 木脂素 一、结构类型常见类型如下：（一）（简单木脂素）二芳基丁烷类 第三节 木脂素 一、结构类型（二）（木脂内酯）二芳基丁内酯类 第三节 木脂素 一、结构类型（三）（环木脂素）芳基萘类 第三节 木脂素 一、结构类型（四）（单环氧木脂素）四氢呋喃类 第三节 木脂素 一、结构类型（五）（双环氧木脂素）双四氢呋喃类（六）联苯环辛烯型类 第三节 木脂素 一、结构类型（七）苯骈呋喃类（八）双环辛烷类 第三节 木脂素 一、结构类型（九）苯骈二氧六环类（十）螺二烯酮类 第三节 木脂素 一、结构类型（十一）联苯类（十二）倍半木脂素第三节 木脂素一、结构与分类二、理化性质三、提取与分离四、检识与结构鉴定 第三节 木脂素 二、理化性质形 态：多呈无色晶形，新木脂素不易结晶溶解性：游离亲脂性，难溶水，溶苯、氯仿等 成苷水溶性增大挥发性：多数不挥发，少数有升华性质旋光性：大多有光学活性，遇酸易异构化。第三节 木脂素 二、理化性质遇酸易发生异构化：第三节 木脂素一、结构与分类二、理化性质三、提取与分离四、检识与结构鉴定五、生物活性 第三节 木脂素 三、提取与分离 提取：主要是溶剂法。多用乙醇或丙酮等提取后，再用极性较小的溶剂如：乙醚、氯仿等进行萃取。分离：色谱法、溶剂萃取法、分级沉淀法、重结晶法第三节 木脂素一、结构类型二、理化性质三、提取分离四、检识与结构研究 第三节 木脂素 四、结构鉴定（一）化学法 1.水解反应适用于成酯、成苷类成分。第三节 木脂素 四、结构鉴定 （一）化学法 2.氧化反应 (1)臭氧化 第三节 木脂素 四、结构鉴定 （一）化学法 2.氧化反应 (2)费米盐氧化对位有氢原子的酚羟基氧化成醌 第三节 木脂素 四、结构鉴定 （一）化学法 2.氧化反应 (3)高锰酸钾氧化 第三节 木脂素 四、结构鉴定 （一）化学法 2.氧化反应 (4)脱亚甲基反应第三节 木脂素 四、检识与结构鉴定（二）结构鉴定（二）结构鉴定 目前多用目前多用1 1H-NMRH-NMR和和1313C-NMRC-NMR谱。根据化合物的谱。根据化合物的 基本骨架基本骨架结构类型、碳数、对称性结构类型、碳数、对称性 取代取代基基含氧取代基、烷基，进行结构测定。含氧取代基、烷基，进行结构测定。（一）检识（一）检识1 1三氯化铁反应三氯化铁反应检查酚羟基检查酚羟基2 2LabatLabat反应（没食子酸、浓硫酸）反应（没食子酸、浓硫酸）检检 查亚甲二氧基（阳性呈蓝绿色）查亚甲二氧基（阳性呈蓝绿色）3 3EcgrineEcgrine反应（变色酸、浓硫酸）反应（变色酸、浓硫酸）检检 查亚甲二氧基（阳性呈蓝紫色）查亚甲二氧基（阳性呈蓝紫色）木脂素的结构类型较多，这里仅就代表性类型的波木脂素的结构类型较多，这里仅就代表性类型的波谱特征予以介绍：谱特征予以介绍：1紫外（紫外（UV）光谱特征）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，一般在紫外区相似，一般在紫外区(200400nm)出现两个吸收峰出现两个吸收峰:220240nm(lg 4.0)280290nm(lg3.54.0)如：五味子甲素如：五味子甲素 287、251、213 牛蒡子苷牛蒡子苷 278、230、2042红外（红外（IR）光谱特征）光谱特征 红外光谱特征区主要显示功能基的信息，木脂素红外光谱特征区主要显示功能基的信息，木脂素结构中常有的羟基、甲氧基、亚甲二氧基、芳环及结构中常有的羟基、甲氧基、亚甲二氧基、芳环及内酯环等基团均有相应的吸收峰。内酯环等基团均有相应的吸收峰。中国远志脂粉中国远志脂粉 扁柏脂粉扁柏脂粉3520cm-1（-OH）1745cm-1（-内酯环）17601780cm-1（-内酯环）942cm-1（亚甲二氧基）936cm-1（亚甲二氧基）800cm-1（1、2、4-取代芳环）1600cm-1、1585cm-1、1500cm-1（芳环）3核磁共振（核磁共振（NMR）谱）谱（1）1H-NMR谱特征及应用：谱特征及应用：a、典型木脂素的质子归属 1.05(6H,d.)H-9、H-91.78(2H,m.)H-8、H-84.61(2H,d)H-7、H-75.96(4H,s)亚甲二氧基质子6.826.93 芳环质子加尔巴新（单环氧木脂素）B、用于鉴别、用于鉴别4-苯代萘内酯（上向）和苯代萘内酯（上向）和1-苯代萘内酯（下向）苯代萘内酯（下向）4-苯代萘内酯苯代萘内酯 1-苯代萘内酯苯代萘内酯H-1处于羰基去屏蔽区，位于低场，8.25ppm(较大)亚甲基质子处于羰基屏蔽区，位于高场，5.085.23ppm(较小)C、用于双环氧木脂素立体构型（两个苯环在同侧或异侧）、用于双环氧木脂素立体构型（两个苯环在同侧或异侧）的判断的判断 同同 侧侧（苯环）（苯环）异异 侧侧（苯环）（苯环）J1 2=J5 645Hz(反式偶合)J1 2 45Hz(反式偶合)J5 6 7Hz(顺式偶合)（2）13C-NMR谱特征谱特征 a、内酯环羰基碳原子位于最低场，165180ppm（最大）。b、其次为芳环质子，110150ppm，其中连接取代基团的碳 原子较大。C、烷烃类质子 80ppm以下，其中，与氧相连碳原子较大，季 碳 较大。d、甲氧基质子55.7ppm。C-1 129.4 C-1 129.5 C-2 110.8 C-2 111.3C-3 146.6 C-3 146.5（芳（芳环环与与 氧相氧相连连）C-4 144.2 C-4 144.3（芳（芳环环与与 氧相氧相连连）C-5 113.9 C-5 114.3C-6 121.2 C-6 121.9C-7 38.3 C-7 34.5C-8 40.9 C-8 46.5C-9 71.3 C-9 178.6（内（内酯环酯环 羰羰基）基）OCH3 55.7木木 脂脂 内内 酯酯 4质谱（质谱（MS）特征）特征（1）多数木脂素可得到分子离子峰。（2）发生苄基裂解，产生相应的碎片离子。（3）木脂素苷可失去糖基，产生M+-162离 子峰。