植物天然药物化学.ppt

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1、植物天然药物化学生物技术 113苯丙素苯丙素是一类含有一个或几个C6-C3C6-C3单位单位的植物成分，苯环上所取代的丙基以丙烯的植物成分，苯环上所取代的丙基以丙烯基或烯丙基居多，正丙基或异丙基取代的基或烯丙基居多，正丙基或异丙基取代的衍生物较少，这类成分包括苯丙烯、苯丙衍生物较少，这类成分包括苯丙烯、苯丙酸（醇）、香豆素、黄酮、木脂素和木质酸（醇）、香豆素、黄酮、木脂素和木质素等。素等。目录苯丙烯类及其提纯苯丙酸及其缩醛的提纯香豆素类及其提取木脂素类木质素类C6-C3类化合物的来源苯丙烯类苯丙烯多具有较高苯丙烯多具有较高亲脂性亲脂性和和挥发性挥发性的物质，常为的物质，常为挥发油的主城成分，甚

2、至为某植物挥发的主要成挥发油的主城成分，甚至为某植物挥发的主要成分。如分。如丁香丁香油的主要成分为油的主要成分为丁香酚丁香酚，八角茴香八角茴香油油的主要成分为的主要成分为大茴香醚大茴香醚。由于存在丙烯基和烯丙。由于存在丙烯基和烯丙基的结构差异，所以在同一植物中，往往会发现基的结构差异，所以在同一植物中，往往会发现一些苯丙烯类的同分异构体，如一些苯丙烯类的同分异构体，如杜衡杜衡挥发油中的挥发油中的甲基丁香酚和异甲基丁香酚甲基丁香酚和异甲基丁香酚。某些含苯烯基的成。某些含苯烯基的成分还有顺反异构体之分，如分还有顺反异构体之分，如-细辛醚和细辛醚和-细辛醚细辛醚，前者为前者为液体液体（b bp p2

3、96296),),后者为后者为晶体晶体（b bp p6363）。在植物成分中，烯丙基苯多于苯烯基苯，）。在植物成分中，烯丙基苯多于苯烯基苯，这可能与其前体葡萄糖苷在消去葡萄糖时有利于这可能与其前体葡萄糖苷在消去葡萄糖时有利于生成烯丙基苯有关。生成烯丙基苯有关。提取方法：苯丙素类是某些发挥油的主要成分，所以它的提取方苯丙素类是某些发挥油的主要成分，所以它的提取方法也可以参考挥发油的提取方法，主要有法也可以参考挥发油的提取方法，主要有水蒸气蒸馏水蒸气蒸馏法、溶剂萃取法和压榨法、溶剂萃取法和压榨等三种方法。等三种方法。水蒸气蒸馏法 水蒸气蒸馏法大致有两种：水蒸气蒸馏法大致有两种：将原料粗粉置于蒸馏器

4、中加水侵泡后将原料粗粉置于蒸馏器中加水侵泡后直火或封闭蒸汽管加热蒸馏直火或封闭蒸汽管加热蒸馏;将原料置于将原料置于蒸馏锅下部将原料置于将原料置于蒸馏锅下部装置的多孔板上，将原料中的发挥油蒸出。装置的多孔板上，将原料中的发挥油蒸出。溶剂萃取法用戊烷、石油醚、二硫化碳、乙醚等低沸点溶剂在温室渗漉，蒸去用戊烷、石油醚、二硫化碳、乙醚等低沸点溶剂在温室渗漉，蒸去溶剂即得。也可用油脂如无臭豚脂、牛脂混合物等进行加热浸取，溶剂即得。也可用油脂如无臭豚脂、牛脂混合物等进行加热浸取，含挥发油的油脂再用乙醇萃取或用水蒸气蒸馏法制取。含挥发油的油脂再用乙醇萃取或用水蒸气蒸馏法制取。压榨法含挥发油较多的原料，如柑橘

5、、柠檬的果实也可以直接压榨而得。含挥发油较多的原料，如柑橘、柠檬的果实也可以直接压榨而得。苯丙酸及其羧醛此类植物成分主要是桂皮酸的衍生物。植物中此类植物成分主要是桂皮酸的衍生物。植物中广泛存在的主要有广泛存在的主要有4 4种羟基桂皮酸，即：种羟基桂皮酸，即：对羟基对羟基桂皮酸、咖啡酸、阿魏酸和芥子酸。桂皮酸、咖啡酸、阿魏酸和芥子酸。另外还发现了较少的取代桂皮酸类苯丙酸类成另外还发现了较少的取代桂皮酸类苯丙酸类成分，如分，如异阿魏酸异阿魏酸等。除此之外，等。除此之外，丹参丹参中的一个中的一个水溶性成分水溶性成分丹参素丹参素，以及苯环上的异戊烯基与，以及苯环上的异戊烯基与邻位的酚羟基环合成呋喃或吡

6、喃环的，如邻位的酚羟基环合成呋喃或吡喃环的，如芸香芸香中的中的gravolenic acidgravolenic acid及及EriostemonEriostemon属植物中的属植物中的erostemonic aciderostemonic acid等都属于苯丙酸类成分。等都属于苯丙酸类成分。羟基桂皮酸常以酯的形式出现，由咖啡酸和奎羟基桂皮酸常以酯的形式出现，由咖啡酸和奎宁酸形成的酯最为常见，如绿原酸为宁酸形成的酯最为常见，如绿原酸为3-O-3-O-咖啡咖啡酰奎宁酸，新绿原酸为酰奎宁酸，新绿原酸为5-O-5-O-咖啡酰奎宁酸，萊咖啡酰奎宁酸，萊蓟素是蓟素是1,5-1,5-二二-O-O-咖啡酰奎

7、宁酸。咖啡酰奎宁酸。提取方法：苯丙酸及其缩醛在性质上和没食子酸及其鞣质相似，在提取分离时常伴随着鞣质及鞣质的分解产物，所以可以借鉴鞣质的提取方法，如用铅盐法使之形成不溶性铅盐沉淀出来，也可以利用乙酸乙酯从浓缩后的水提取物中萃取。香豆素类香豆素以香豆素以游离或糖苷游离或糖苷的形式广泛方分布于植物界，有的形式广泛方分布于植物界，有2727个科，个科，100100多种植物分离出香豆素类化合物，已发现的香豆素约多种植物分离出香豆素类化合物，已发现的香豆素约900900多种，因最早由豆科植物中提取得到，并具有芳香的气味，多种，因最早由豆科植物中提取得到，并具有芳香的气味，所以称为香豆素。从新鲜的干草或干

8、饲料植物中所散发出来所以称为香豆素。从新鲜的干草或干饲料植物中所散发出来的香甜味，就是香豆素产生的。的香甜味，就是香豆素产生的。香豆素的结构和类型香豆素的性质和检识香豆素提取与分离香豆素的鉴定与结构测定香豆素类化合物的生物活性香豆素的结构和类型香豆素是具有苯并香豆素是具有苯并-吡喃酮母核的一类化合物的总称。在结吡喃酮母核的一类化合物的总称。在结构上可看做是顺邻羟基桂皮酸失水而成的内酯，具有多方面构上可看做是顺邻羟基桂皮酸失水而成的内酯，具有多方面的生物学活性。按照其结构特点可分为的生物学活性。按照其结构特点可分为5 5个小类。个小类。1.简单香豆素类2.呋喃香豆素类3.吡喃香豆素类4.异香豆素

9、类5.其他类香豆素简单香豆素类 仅在苯环上具有一些简单取代基的香豆素类。这些取代基一般为羟基、烷氧基，少数情况下为5个碳的羟基（常为异戊基）取代，取代的位置主要为C7、C6和C8位，C7位总为含氧基，如木樨科植物白蜡树等植物的树皮制成的中药秦皮中含有的香豆素类：如七叶内酯。而当归中的当归内酯则属于含有异戊基取代的简单香豆素类。呋喃香豆素类 指由苯环上的取代基环合成呋喃环的香豆素指由苯环上的取代基环合成呋喃环的香豆素类。一般是位于苯环上的异戊烯基与邻位的酚羟类。一般是位于苯环上的异戊烯基与邻位的酚羟基成环，同时降解基成环，同时降解3 3个碳原子。个碳原子。若呋喃环环合于苯并若呋喃环环合于苯并-吡

10、喃环的吡喃环的6,76,7位，称为位，称为线性呋喃香豆素，如线性呋喃香豆素，如补骨脂内酯补骨脂内酯。若呋喃环环合。若呋喃环环合于于7,87,8位，称为角型呋喃香豆素，如位，称为角型呋喃香豆素，如茴芹内酯茴芹内酯。在某些植物中还存在呋喃环环合后，在某些植物中还存在呋喃环环合后，3 3个碳个碳不被降解的化合物类型，如不被降解的化合物类型，如紫花前胡紫花前胡中的中的紫花前紫花前胡内酯。胡内酯。在在黄皮黄皮中含有一种中含有一种单萜呋喃香豆素单萜呋喃香豆素，具有钙，具有钙离子的拮抗作用。离子的拮抗作用。吡喃香豆素类由苯环上的异戊烯基环合成吡喃环香豆素。也根据呋喃环的位置分为线性和角性两种，一般线性结构较

11、多。美洲黄木树皮分离到花椒树皮素属于线性结构。4.异香豆素类是香豆素的异构体，它们一般带有一些复杂的取代基。如虎耳草科岩白菜属植物中的镇咳有效成分岩白菜素等。5.其他类香豆素如双香豆素以及-吡喃酮环上具有取代基的香豆素类。如苜蓿（xu）中的紫苜蓿酚为2个香豆素单元中间通过一个亚甲基链接的双香豆素，已在临床上用做抗凝血药物，而紫苜蓿内酯则是一个吡喃酮环上具有复杂取代基的香豆素类。一般在-吡喃酮环上的取代基位于C3和C4上，有苯基、羟基、异戊烯基等。香豆素的性质和检识 物理性质游离的香豆素一般呈游离的香豆素一般呈结晶状结晶状，易溶于，易溶于甲醇甲醇、乙乙醇醇、氯仿氯仿、乙醚石油醚乙醚石油醚等有机溶

12、剂，能等有机溶剂，能溶于沸水溶于沸水而难溶于冷水而难溶于冷水。香豆素苷香豆素苷能溶于能溶于水、甲醇、乙醇，水、甲醇、乙醇，而难溶于乙醚、苯而难溶于乙醚、苯等极性小的有机溶剂。大都数等极性小的有机溶剂。大都数小分子香豆素类具有小分子香豆素类具有挥发性挥发性，可随水蒸气蒸馏，可随水蒸气蒸馏，并能升华。但与糖结合成苷则无香气，也不能升并能升华。但与糖结合成苷则无香气，也不能升华。华。香豆素本身无荧光，但其羟基衍生物在紫外香豆素本身无荧光，但其羟基衍生物在紫外灯下显荧光，若遇浓硫酸则产生特征的蓝色荧光。灯下显荧光，若遇浓硫酸则产生特征的蓝色荧光。内酯的性质碱水性 香豆素的母核上由于有酚羟基构成六元环内

13、酯，因此突出地表现出内酯的性质，在稀碱条件下发生水解，形成顺邻羟基桂皮酸钠的黄色溶液。反应如下：异羟肟酸铁显色反应香豆素内酯环开环后，还可与盐酸羟胺缩合，再在酸性条件下与铁离子络合形成红色的异羟肟酸铁，因此异羟肟酸铁反应可作为香豆素的显色反应，若同时对氯化铁试剂显色，则可初步确定为香豆素类化合物。Gibbs和Emerson显色反应这两个反应均是发生在酚羟基对位的活泼氢的反应。若香豆素具有如下特殊的结构：5-OH且8位无任何取代或8-OH且5位无任何取代，则可以发生Gibbs反应，与2,6-二氯苯醌氯亚胺生成蓝色配合物或发生Emerson反应，与氨基安替比林和铁氰化钾生成红色化合物。通过此反应可

14、确定香豆素骨架上的取代类型。反应如下：氧化和还原反应-吡喃环上的双键因与苯环共轭，不易发生氧化，但溴可以与香豆素加成，生成3,4-二溴香豆素类，再经NaOH处理，可脱去一份子溴化氢生成3-溴香豆素。香豆素类化合物可以被KMnO4 4氧化生成各种小分子羧酸，如水杨酸、丁二酸等。香豆素的提取与分离根据香豆素的物理性质，一般有三类提取和分离方根据香豆素的物理性质，一般有三类提取和分离方法。法。水蒸气蒸馏法水蒸气蒸馏法。利用的是游离香豆素的挥发性，。利用的是游离香豆素的挥发性，因此对香豆素苷不能用此法提取。因此对香豆素苷不能用此法提取。碱溶酸沉淀碱溶酸沉淀。利用香豆素可以溶于热碱中，加酸。利用香豆素可

15、以溶于热碱中，加酸又析出的性质，是香豆素和其他化合物分开，此反应的又析出的性质，是香豆素和其他化合物分开，此反应的应用必修注意碱的浓度，避免长时间加热，以免结构被应用必修注意碱的浓度，避免长时间加热，以免结构被破坏。破坏。系统溶剂提取系统溶剂提取。利用游离香豆素易溶于有机溶剂。利用游离香豆素易溶于有机溶剂的性质，可以乙醚、乙酸乙酯直至甲醇进行梯度提取。的性质，可以乙醚、乙酸乙酯直至甲醇进行梯度提取。香豆素的分离一般用香豆素的分离一般用色谱法，常用硅胶、聚酰胺、色谱法，常用硅胶、聚酰胺、中性或酸性的中性或酸性的AlAl2 2O O3 3作为吸附剂，石油醚、正己烷、乙酸作为吸附剂，石油醚、正己烷、

16、乙酸乙酯等混合溶剂洗脱乙酯等混合溶剂洗脱香豆素的鉴定与结构测定香豆素类化合物在香豆素类化合物在UVUV和和IRIR中均有特征峰，可中均有特征峰，可接此进行结构鉴定。在接此进行结构鉴定。在UVUV中将显示苯环中将显示苯环B B带、带、，不饱和内酯的不饱和内酯的K K带和带和R R带苯并带苯并-吡喃酮母核上引吡喃酮母核上引入取代基将长生红移，并且不同集团，羟基的影入取代基将长生红移，并且不同集团，羟基的影响大于烷氧基，烷氧基的影响大于烷基。并且香响大于烷氧基，烷氧基的影响大于烷基。并且香豆素在碱性条件下将显著红移。豆素在碱性条件下将显著红移。香豆素类化合物的生物活性香豆素类化合物具有光敏性质香豆素

17、类化合物具有光敏性质。呋喃香豆。呋喃香豆素外或内服后经日光照射，可引起皮肤色素沉着，可作为光敏农药。如伞形花内酯、佛手内酯、补骨脂素等有吸收紫外线和抗癌射的作用，花椒毒内酯在光化学治疗银屑病上取得了良好的效果。抗菌、抗病毒和消炎活性。如七叶内酯及其苷是中药秦皮治疗痢疾的有效成分，从加密焕军的代谢物中分离出来的亮菌甲素可以治疗胆囊炎，从蛇床子中分离出来蛇床子素能治疗脚癣、湿疹、阴道滴虫等，并有抑制乙型肝炎表面抗原的作用。松弛平滑肌、解痉挛的活性。如岩白菜、矮地茶等植物中含有的矮茶素对治疗慢性支气管有较好的镇咳作用。扩冠作用。如白芷中的白芷素。抗凝血作用。如海棠果内酯、一些双香豆素具有这方面的活性

18、。木脂素类木脂素，也称木脂体，是有2分子或3分子苯丙基以不同形式聚合而成的一类化合物，目前已知超过200种，广泛存在于植物的木质部和树脂中，多以游离态，少数成苷的形式与树脂或树胶共存。20世纪70年代初，从小檗科鬼臼属植物中得到具有一定抗癌活性的1-鬼臼毒素后，对木脂素类化合物的研究越来越活跃，发现了一系列具有生理活性的类型。组成木脂体的苯丙基单位有对羟基桂皮醇、松柏醇、芥子醇等。不同种植物含有的木脂素的单体不同，蕨类和裸子植物中的木脂素主要由松柏醇构成，被子植物则皆有松柏醇和芥子醇，而单子叶植物中主要为对羟基桂皮醇。木脂素的结构绝大数是2个苯丙基通过侧脸的中间碳原子（-碳原子）相互连接，而-

19、碳原子上的含氧官能团相互缩合，形成各种骨架形式。现在的木脂素中最常见是9种类型。（一）木脂素的类型（一）木脂素的类型 简单的木质素 此类木脂素仅含有2个苯丙基单元的-碳原子相互连接。单环氧木脂素 此类木脂素实在简单木脂素的基础上，2个苯丙基单元上的2个-C通过氧原子形成四氢呋喃环。这个四氢呋喃环也可形成于-C和-C之间，或-C和-C之间。双环氧木脂素此类木脂素实在简单木脂素的基础上，两个苯丙基单位的-C和-C之间通过氧原子同时形成2个四氢呋喃环。天然存在的双环氧木脂素均具有顺式连接的双并四氢呋喃环，容易异构化。木脂内酯此类木脂素实在简单木脂素的基础上，两个苯丙基单位的2个-C以五元环内酯的形式

20、存在。在生物体内它们被认为是环木脂内酯的前提，常常相互共存于同一植物内。环木脂素此类木脂素实在简单木脂素的基础上，一个苯丙基单元的-C与另一苯丙基单元的苯环形成了第三个六元环，即形成了苯代萘的结构。环木脂内酯此类木脂素兼有内酯和环木脂素的结构特征。根据-C环合成内酯环的形式，可分为4-苯基-2,3-萘内酯型和4-苯基-2,3-萘内酯型。联苯环辛烯类此类木脂素的2个苯丙基单元有2个链接部位，其一，2个苯环直接相连，其二，丙基上的2个-C相连，因此构成了一个八元环。新木脂素此类木脂素属简单联苯类，或苯环此类木脂素属简单联苯类，或苯环 通过醚键通过醚键链接，而其丙基不相连，或丙基具有较多特殊和链接，

21、而其丙基不相连，或丙基具有较多特殊和少见的连接方式。少见的连接方式。其他类木脂素其他类木脂素这类木脂素的碳架比较复杂，常常不仅有木这类木脂素的碳架比较复杂，常常不仅有木脂素的结构，而且还有其他类化合物的碳架。脂素的结构，而且还有其他类化合物的碳架。（二）木脂素的性质和检识（二）木脂素的性质和检识（二）木脂素的性质和检识（二）木脂素的性质和检识 游离的木脂素一般为游离的木脂素一般为无色的晶体无色的晶体，仅新木脂，仅新木脂素类较难结晶。素类较难结晶。少数能升华，具有亲脂性，易溶少数能升华，具有亲脂性，易溶于苯、乙醚、氯仿等非极性溶剂，难溶于水。大于苯、乙醚、氯仿等非极性溶剂，难溶于水。大多数木脂素

22、类结构中都存在不对称碳原子因此具多数木脂素类结构中都存在不对称碳原子因此具有光化学活性。有光化学活性。化学性质方面，具有内酯环的木脂素将表现化学性质方面，具有内酯环的木脂素将表现出内酯的性质，特别是在出内酯的性质，特别是在酸碱条件下，内酯环容酸碱条件下，内酯环容 易发生变构，这些变构常引起生物学活性的丧失木脂素分子中常见酚羟基、醇羟基、甲氧基、亚甲二氧基、羧基和内酯环等，可利用重氧化试剂、Gibbs试剂等酚性试剂检出酚羟基的存在，利用Labat反应或Eegrine反应显色检测亚甲二氧基的存在，利用溴酚蓝试剂鉴别羟基的存在，利在异羟肟酸铁检测内酯环的存在。木脂素还可以与茴香酸-硫酸试剂、5磷钼酸

23、或10硫酸试剂显蓝绿色或蓝紫色，这类反应可作为木脂素类化合物的检测反应测反应（三）木脂素的提取与分离（三）木脂素的提取与分离木脂素因为木脂素因为极性不高，所以经常环己烯、二极性不高，所以经常环己烯、二氯甲烷、乙酸乙酯等提取。氯甲烷、乙酸乙酯等提取。但在植物体内也有木但在植物体内也有木脂素以脂素以苷苷的形式存在的，因此也常用的形式存在的，因此也常用甲醇、乙醇甲醇、乙醇或丙醇进行提取或丙醇进行提取。具有。具有内酯环的木脂素还可以利内酯环的木脂素还可以利用内酯环的性质进行提取用内酯环的性质进行提取。在提取过程中经常以。在提取过程中经常以血小板凝聚实验进行活性的帅选，如牛蒡血小板凝聚实验进行活性的帅选

24、，如牛蒡（bangbang）子的粗粉，首先经过环己烷、三氯甲）子的粗粉，首先经过环己烷、三氯甲烷、乙酸乙酯、甲醇和水的分布提取，经血小板烷、乙酸乙酯、甲醇和水的分布提取，经血小板凝聚实验筛选出乙酸乙酯和甲醇部分具有活性。凝聚实验筛选出乙酸乙酯和甲醇部分具有活性。用这两部分分离物用色谱的方法进一步进行纯化，用这两部分分离物用色谱的方法进一步进行纯化，乙酸乙酯部分用二氯甲烷乙酸乙酯部分用二氯甲烷-乙酸乙酯洗脱乙酸乙酯洗脱，得到牛蒡子苷元，甲醇部分用梯度洗脱的方法得得到牛蒡子苷元，甲醇部分用梯度洗脱的方法得到牛蒡子苷。到牛蒡子苷。木脂素色谱分离常用的吸附剂为木脂素色谱分离常用的吸附剂为硅胶和中性硅胶

25、和中性 氧化铝氧化铝，利用，利用sephadex LH-20sephadex LH-20和高速逆流色谱和高速逆流色谱也可获得较好分离效果。也可获得较好分离效果。（四）木脂素的结构鉴定四）木脂素的结构鉴定四）木脂素的结构鉴定四）木脂素的结构鉴定木脂素的结构鉴定是波谱分析、分析、衍生木脂素的结构鉴定是波谱分析、分析、衍生物制备和氧化分解法综合应用，其中物制备和氧化分解法综合应用，其中NMRNMR对木对木脂素的检测已积累了较多数据。脂素的检测已积累了较多数据。UVUV谱谱 IRIR谱谱 NMRNMR谱谱 MSMS谱谱（五）木脂素类化合物的生物活性（五）木脂素类化合物的生物活性（五）木脂素类化合物的生

26、物活性（五）木脂素类化合物的生物活性抗肿瘤活性抗肿瘤活性保肝作用保肝作用 抗氧化活性抗氧化活性血小板活化因子和血钙的拮抗活性血小板活化因子和血钙的拮抗活性降低应激反应和中枢神经系统的作用降低应激反应和中枢神经系统的作用木质素类木质素是多分子苯丙基的聚合物，是构成植物体，特别是木本植物的基本物质之一，其组分单元因植物种类而异，但大部含有松柏醇、芥子醇、对羟基桂皮醇单元，相对分子质量28006700之间，单元间结合形式多样。C6-C3类化合物的生源类化合物的生源具有C6-C3骨架的化合物，如以上介绍的苯丙基芳烃及丙基酚类、丙基醇酚类、丙基醛或酸类、香豆素类、木脂素类一般认为其共同的生源是莽草酸，有其形成的苯丙氨酸经苯丙氨酸脱氢酶脱去氨后生成桂皮酸，桂皮酸通过邻位羟基的苷化和环合形成了香豆素类；桂皮酸基端经过还原、苷化并脱糖后生成丙基芳烃及丙基酚类、苯基醇酚类；2分子C6-C3的结构通过-位聚合得到木脂素类化合物。参考书籍丁香八角茴香杜衡丹参芸香白蜡树秦皮七叶内酯当归紫花前胡紫花前胡内酯黄皮花椒树虎耳草科岩白菜属苜蓿