应用CD法测定木脂素类.ppt
应用应用CDCD法测定木脂素类法测定木脂素类化合物的绝对构型化合物的绝对构型1 木脂素类化合物的分类木脂素类化合物的分类2 应用应用CD法测定木脂素类化合物的绝对法测定木脂素类化合物的绝对 构型构型木脂素类化合物的分类木脂素类化合物的分类木脂素（木脂素（lignans）是一类由苯丙素氧化聚）是一类由苯丙素氧化聚合而成的天然产物，通常所指是其二聚体，合而成的天然产物，通常所指是其二聚体，少数为三聚体或四聚体。少数为三聚体或四聚体。木脂素由双分子苯丙素缩合而成各种骨架后，木脂素由双分子苯丙素缩合而成各种骨架后，侧链侧链碳原子上的含氧官能团，如碳原子上的含氧官能团，如-OH,-C=O,-COOH等相互反应，再形成半缩醛，等相互反应，再形成半缩醛，内酯，四氢呋喃等环状结构，使得木脂素的内酯，四氢呋喃等环状结构，使得木脂素的结构类型更加多样。常见有如下类型：结构类型更加多样。常见有如下类型：1 二芳基丁烷类二芳基丁烷类 是其它类型木脂是其它类型木脂 素的生源前体素的生源前体2 二芳基丁内酯类二芳基丁内酯类 是木脂素是木脂素C-9氧化成羧基与氧化成羧基与C-9羟基形成的羟基形成的-内酯化合物内酯化合物3 芳基萘类芳基萘类 有芳基萘，芳基二氢有芳基萘，芳基二氢萘，芳基四氢萘三萘，芳基四氢萘三种结构。有的侧链种结构。有的侧链碳原子被氧化成醇碳原子被氧化成醇或酸，它们可能是或酸，它们可能是生物体内形成芳基生物体内形成芳基萘内酯的中间体；萘内酯的中间体；依内酯的环合方式依内酯的环合方式分为上向和下向两分为上向和下向两种。种。4 四氢呋喃类四氢呋喃类 因氧原子连接位置因氧原子连接位置的不同，可形成的不同，可形成7-O-7,7-O-9和和9-O-9三种四氢呋喃结三种四氢呋喃结构构5 双四氢呋喃类双四氢呋喃类 由两个取代四氢由两个取代四氢呋喃单元形成四呋喃单元形成四氢呋喃骈四氢呋氢呋喃骈四氢呋喃结构喃结构6 联苯环辛烯类联苯环辛烯类 集中存在于五味子集中存在于五味子科五味子属和南五科五味子属和南五味子属植物中味子属植物中7 苯并呋喃类苯并呋喃类 可归入新木脂体类中，其中一个可归入新木脂体类中，其中一个C6C3单位的单位的C3部分与苯环相连，并形成一个部分与苯环相连，并形成一个呋喃环。呋喃环。包括苯并呋喃和呋喃环及与之骈合的苯包括苯并呋喃和呋喃环及与之骈合的苯环所形成的二氢，四氢和六氢衍生物。环所形成的二氢，四氢和六氢衍生物。8 双环辛烷类双环辛烷类 是指结构中有两个是指结构中有两个脂肪环，环上共有脂肪环，环上共有8个碳原子，它可以个碳原子，它可以看成是木脂体结构看成是木脂体结构中一个中一个C6-C3单元单元的芳环被部分氢化的芳环被部分氢化了，而另一个了，而另一个C6-C3单元的单元的C3部分连部分连接在这个被氢化的接在这个被氢化的芳环上。芳环上。9 苯并二氧六环类苯并二氧六环类 一个一个C6-C3单元的苯环上单元的苯环上3,4-二羟基分别二羟基分别与另一个与另一个C6-C3单元的侧链形成二氧六环，单元的侧链形成二氧六环，即为苯并二氧六环类木脂素。即为苯并二氧六环类木脂素。10 联苯类联苯类 系两分子苯丙素系两分子苯丙素的两个苯环直接的两个苯环直接连接而成，多数连接而成，多数为为3-3位相连。位相连。11 低聚木脂素类低聚木脂素类 由两个以上由两个以上C6-C3单元聚合而成，包单元聚合而成，包括倍半木质素，二括倍半木质素，二聚木脂素，三聚木聚木脂素，三聚木脂素等。脂素等。12 其它类其它类 此外，自然界中还存在一些结构发生较此外，自然界中还存在一些结构发生较大变异，或者其中一个大变异，或者其中一个C6-C3单元与其它单元与其它天然成分相连的木脂素类。天然成分相连的木脂素类。包括二芳基醚类、去甲基木脂体类、螺包括二芳基醚类、去甲基木脂体类、螺二烯酮类、黄酮木脂素类、香豆素木脂二烯酮类、黄酮木脂素类、香豆素木脂体类、木脂体环烯醚萜类等。体类、木脂体环烯醚萜类等。应用应用CDCD法测定木脂素类化合物的法测定木脂素类化合物的绝对构型绝对构型二芳基丁内酯类二芳基丁内酯类芳基四氢萘类芳基四氢萘类8-O-48-O-4新木脂素类新木脂素类苯并二氢呋喃类苯并二氢呋喃类四氢呋喃类四氢呋喃类联苯环辛烯类联苯环辛烯类二芳基丁内酯类二芳基丁内酯类根据根据8位和位和8位立体构型的不同，将二芳基丁位立体构型的不同，将二芳基丁内酯类木脂素的结构分为以下几种类型：内酯类木脂素的结构分为以下几种类型：取代基多连在取代基多连在2、3、4、2、3 、4 和和7、8、9位，且大多数为含氧取代基位，且大多数为含氧取代基，如羟基、甲，如羟基、甲氧基和亚甲二氧基等。氧基和亚甲二氧基等。在在1H-NMR谱中，谱中，9位两个氢的化学位移异同判定位两个氢的化学位移异同判定苄基顺反苄基顺反：相同时，两苄基处于顺式，即相同时，两苄基处于顺式，即型和型和型；型；不同时，两苄基处于反式，即不同时，两苄基处于反式，即型和型和型。型。在在CD谱中，谱中，233nm和和276nm处的处的cotton效应判定效应判定其绝对构型：其绝对构型：（）（）CE型（型（8S,8R）两苄基处于顺式两苄基处于顺式型（型（8R,8R）两苄基处于两苄基处于反式反式（）（）CE型（型（8S,8S）两苄基处于两苄基处于反式反式型（型（8R,8S）两苄基处于顺式两苄基处于顺式 以上规律有一些特例以上规律有一些特例（1）两苯环上同时有）两苯环上同时有3（3）、）、4（4）、5（5）位三连氧取代时；位三连氧取代时；（2）7位或位或8位有连氧取代基时；位有连氧取代基时；（3）成苷时）成苷时 在在1H-NMR谱中，谱中，9位两个氢的化学位移异同判定位两个氢的化学位移异同判定苄基顺反的规律是不适用的。苄基顺反的规律是不适用的。芳基四氢萘类芳基四氢萘类此类化合物常给出两个吸收带：此类化合物常给出两个吸收带：280290nm（1Lb），230245nm（1La），），1La所得出的所得出的Cotton效应效应的符号总是与的符号总是与1Lb得出的相反。得出的相反。123以其中一个异构体为例说明，脂肪环采取半椅以其中一个异构体为例说明，脂肪环采取半椅式构象。式构象。4R-Aryl时，为正的时，为正的cotton效应；反效应；反之则为负的之则为负的cotton效应。效应。所有的所有的4-aryl木脂素类化合物，都给出负的木脂素类化合物，都给出负的Cotton效应，而效应，而4-Aryl类则给出正的类则给出正的Cotton效应。效应。下表给出了在下表给出了在280290nm(1Lb)这些化合物这些化合物ORD谱的符号和振幅。谱的符号和振幅。typeconfigurationSign and amplitude of ORD cotton effect12，3，4290410E12，3，418026022，3，4100200E22，3，48013032，3，42590另外，当另外，当C1被氧化为羰基时，还可以通过考察被氧化为羰基时，还可以通过考察n-跃迁（跃迁（310330nm）所产生的）所产生的Cotton效效应，来判断应，来判断C2的绝对构型，进而确定的绝对构型，进而确定C3及及C4的绝对构型。的绝对构型。正的正的Cotton效应，效应，C-2甲基处于甲基处于位，位，即即2R；反之，负的；反之，负的Cotton效应，效应，C-2甲基处于甲基处于位，即位，即2S。当当C1位羰基被还原位羰基被还原位羟基时，此规律位羟基时，此规律不再适用。应该使不再适用。应该使用前面的方法进行用前面的方法进行判定。判定。1 R1=R3=H,R2=CH3,R4=O2 R1=R2=R3=CH3,R4=O3 R1=R2=R3=CH3,R4=H24 R1R2=CH2,R3=H,R4=O5 R1=R3=H,R2=CH3,R4=O6 R1=CH3 R2=R3=H,R4=O7 R1=H,R2=R3=CH3,R4=O8 R1R2=CH2,R3=H,R4=H2由于反应过程中由于反应过程中C-4的构型保持不变，化合物的构型保持不变，化合物3的第一个吸收带为正的的第一个吸收带为正的Cotton效应，效应，288nm，5.39，如表，所以化合物，如表，所以化合物1，2和和3的的C-4的构型均为的构型均为R构型。构型。B1La1Lbn-of ketone maxmaxmaxmax 12129.362379.85288-4.62319-2.59221122.42238.517.68286.5-7.85313-6.473214-4.41237-16.972885.39在反应过程中，在反应过程中，C-4上的上的Aryl基团构型保持不基团构型保持不变，化合物变，化合物8的第一个吸收带为正的的第一个吸收带为正的Cotton效效应，应，291nm，8.09，如下表，所以化合，如下表，所以化合物化合物物化合物4和和8的的4-Aryl均为均为R构型。构型。B1La1Lbn-of ketone maxmaxmaxmax 42117.8823812288-9.943334.12521116.1223717.68288-14.253337.19621116.77235.59.42287.5-15.263298.06721121.8623918.32286-11.793326.958211-11.6246-1.432918.09BLaLbn-of ketone maxmaxmaxmax 12129.362379.85288-4.62319-2.59221122.42238.517.68286.5-7.85313-6.473214-4.41237-16.972885.39BLaLbn-of ketone maxmaxmaxmax 42117.8823812288-9.943334.12521116.1223717.68288-14.253337.19621116.77235.59.42287.5-15.263298.06721121.8623918.32286-11.793326.958211-11.6246-1.432918.098-O-4 新木脂素类新木脂素类R1=R4=H,R2=Glc,R3=CH3(threo)1a R1=R2=R4=H,R3=CH3(threo)2R1=R4=H,R2=Glc,R3=CH3(erythro)2a R1=R2=R4=H,R3=CH3(erytgro)3R1=R2=R4=H,R3=Glc(threo)3a R1=R2=R3=R4=H(threo)4R1=Glc,R2=R4=H,R3=CH3(erythro)4a R1=R2=R4=H,R3=CH3(erytgro)5R1=R2=H,R3=CH3,R4=Glc(threo)5a R1=R2=R4=H,R3=CH3 (threo)6R1=R2=H,R3=CH3,R4=Glc(erythro)6a R1=R2=R4=H,R3=CH3(erythro)化合物化合物1 无定型粉末，无定型粉末，D 57.3(C=0.2,MeOH)，分子式为分子式为C26H36O12，通过，通过1H-NMR,13C-NMR,HMQC,HMBC,1H-1H COSY等，确定了其平面结构。酶水解等，确定了其平面结构。酶水解检出检出D-葡萄糖和苷元（即化合物葡萄糖和苷元（即化合物1a），为），为8-O-4 新木新木脂素脂素 7-O-D-吡喃葡萄糖苷。在化合物吡喃葡萄糖苷。在化合物1a 的的1H-NMR谱中，苄基质子信号给出较大的偶合常数（谱中，苄基质子信号给出较大的偶合常数（J7,88.2Hz），根据文献，判定相对构型为苏式。），根据文献，判定相对构型为苏式。可以清楚地看到，在可以清楚地看到，在NOE谱中谱中H-7和和H-8，H-8和和H-2，H-8和和H-6之间的之间的NOE相关；而且在相关；而且在CD光谱中，光谱中，237nm处给出正的处给出正的Cotton效应（效应（9.22）。化）。化合物合物1的绝对构型最终被确定为的绝对构型最终被确定为7S,8S。化合物化合物2 无定型粉末，无定型粉末，D 3.3(C=0.2,MeOH)，分子式为分子式为C26H36O12，通过，通过1H-NMR,13C-NMR,HMQC,HMBC,1H-1H COSY等，确定了其平面结构。酶水解检等，确定了其平面结构。酶水解检出出D-葡萄糖和苷元（即化合物葡萄糖和苷元（即化合物2a），为），为8-O-4新木脂素新木脂素 7-O-D-吡喃葡萄糖苷。在化合物吡喃葡萄糖苷。在化合物2a 的的1H-NMR谱中，谱中，苄基质子信号给出较小的偶合常数（苄基质子信号给出较小的偶合常数（J7,84.3Hz），根），根据文献，判定相对构型为赤式。据文献，判定相对构型为赤式。在在NOE谱中，可以清楚地看到谱中，可以清楚地看到H-8和和H-2，H-8和和H-6之间地之间地NOE相关，而且在相关，而且在CD光谱中，光谱中，240nm处给处给出负的出负的Cotton效应（效应（-2.5），表明化合物），表明化合物2的构的构型为如图所示，最终被确定为型为如图所示，最终被确定为7S,8R构型。构型。化化合合物物3 无无定定型型粉粉末末，D 0.0(C=0.2,MeOH)，分分子子式式为为C25H34O1 2，通通过过1H-NMR,13C-NMR,HMQC,HMBC,1H-1H COSY等等，确确定定了了其其平平面面结结构构。酶酶水水解解检检出出D-葡葡萄萄糖糖和和苷苷元元（即即化化合合物物3a），为为8-O-4 新新木木脂脂素素 3-O-D 吡吡喃喃葡葡萄萄糖糖苷苷。在在化化合合物物3a 的的1H-NMR谱谱中中，苄苄基基质质子子信信号号给给出出较较大大的的偶偶合合常常数数（J7,87.9Hz），根根 据据 文文 献献，判判 定定 相相 对对 构构 型型 为为 苏苏 式式。在在NOE谱中，可以清楚谱中，可以清楚地看到地看到H-7和和H-8，H-8和和H-2，H-8和和H-6之间之间的的NOE相关；在相关；在CD光谱光谱中，中，234nm处给出负的处给出负的Cotton效应（效应（7.07）。化合物）。化合物3的绝对的绝对构型最终被确定为构型最终被确定为7R,8R。化合物化合物4 无定型粉末，无定型粉末，D 29.4(C=0.2,MeOH)，分子式为分子式为C26H36O12，通过，通过1H-NMR,13C-NMR,HMQC,HMBC,1H-1H COSY等，确定了其平面结构。酶水解等，确定了其平面结构。酶水解检出检出D-葡萄糖和苷元（即化合物葡萄糖和苷元（即化合物4a），为），为8-O-4 新木新木脂素脂素 4-O-D 吡喃葡萄糖苷。在化合物吡喃葡萄糖苷。在化合物4a 的的1H-NMR谱中，苄基质子信号给出较小的偶合常数（谱中，苄基质子信号给出较小的偶合常数（J7,84.3Hz），根据文献，判定相对构型为赤式。），根据文献，判定相对构型为赤式。在在NOE谱中，可以清楚地看到谱中，可以清楚地看到H-7和和H-8，H-8和和H-2，H-8和和H-6之间的之间的NOE相关；在相关；在CD光谱中，光谱中，239nm处给出正的处给出正的Cotton效应（效应（1.94）。）。化合物化合物4的绝对构型最终被确定为的绝对构型最终被确定为7S,8R。苯并二氢呋喃类苯并二氢呋喃类化合物化合物1 无定型粉末，无定型粉末，D 6.9,通过通过1H-NMR,13C-NMR,NOESY等确定了其平面结构。等确定了其平面结构。1H-NMR谱谱中，苄基质子信号给出较大的偶合常数（中，苄基质子信号给出较大的偶合常数（J7,85.9Hz），），故根据文献，判定相对构型为苏式。故根据文献，判定相对构型为苏式。化合物化合物2 无定型粉末，无定型粉末，D 33.4,通过通过1H-NMR,13C-NMR数据与数据与1非常相似。推测非常相似。推测1和和2的苷元部分为对的苷元部分为对映异构体。映异构体。12在在CD谱中，谱中，1在在239nm处为负的处为负的Cotton 效应，在效应，在221nm处为正的处为正的Cotton 效应。根据文献报道，二氢苯效应。根据文献报道，二氢苯并呋喃类木脂素并呋喃类木脂素C-7和和C-8的绝对构型可以通过的绝对构型可以通过240220nm区的区的Cotton 效应进行清楚地判断。效应进行清楚地判断。1的绝对构型的绝对构型被判定为被判定为7R,8S。类似的，类似的，2在在242nm处为正的处为正的Cotton 效应，在效应，在221nm处为负的处为负的Cotton 效应，于是判定效应，于是判定2的绝对构型为的绝对构型为7S,8R联苯环辛烯类联苯环辛烯类由于联苯旋转受阻引起分子的立体异构，以联苯由于联苯旋转受阻引起分子的立体异构，以联苯R型和型和S型分为两个系列；再加上此类化合物分子中还存在其型分为两个系列；再加上此类化合物分子中还存在其它手性因素，故立体异构体较多。它手性因素，故立体异构体较多。联苯的绝对构型可由圆二色谱的联苯的绝对构型可由圆二色谱的Cotton效应符号推定。效应符号推定。在在250nm左右出现负的左右出现负的Cotton效应，表明为效应，表明为S构型；构型；正的正的Cotton效应，表明为效应，表明为R构型。同时，在构型。同时，在220nm左左右出现一个相反符号的吸收带加以佐证。右出现一个相反符号的吸收带加以佐证。但是，但是，C6,C9氧桥连接的四氢呋喃型木脂素氧桥连接的四氢呋喃型木脂素不适合用这个规则，其联苯的构型需经化学不适合用这个规则，其联苯的构型需经化学转换确定。转换确定。螺苯骈呋喃型联苯环辛烯木脂素的螺苯骈呋喃型联苯环辛烯木脂素的CD Cotton曲线与联苯环辛烯木脂素不同，由于曲线与联苯环辛烯木脂素不同，由于分子中存在多个发色团，使分子中存在多个发色团，使CD Cotton曲线曲线复杂，通过复杂，通过CD法确定不太适用。法确定不太适用。
