第三章_香豆素

香豆素类化合物的提取分离方法及主要的生理活性。
木脂素类：
结构分类和结构鉴定方法。
[基本要求] 掌握香豆素类化合物的结构、性质、1H-NMR 特征。 熟悉木脂素类化合物分类和结构鉴定方法。 了解苯丙素类化合物提取分离方法。
本 章 内 容

概述 第一节 苯丙酸类 第二节 香豆素类 第三节 木脂素类
信息是化合物结构鉴别的主要依据。
第二节 香豆素类
（二）香豆素1HNMR的谱学特征
1. 香豆素母核的1HNMR谱特征
5 6 7 8 4a 4 3 2 8a O
O
H-3, 6, 8的信号在较高场；δ值较小； H-4, 5, 7的信号在较低场；δ值较大。
一般δ： H-3: 6.1-6.4
J=9.5Hz
H-4：7.8－8.1
Chemistry of Natural Products
第三章
苯丙素
（Phenylpropanoids ）
[基本内容]
香豆素类： 香豆素类化合物的基本母核、常见的取代图式及四种基本
骨架的结构特点。
香豆素的化学性质，如内酯性质、吡喃酮环的碱裂解、双 键性质、氧化及热解等反应。
香豆素类化合物的荧光性质及波谱特征以及应用。
本 章 内 容
概述

第一节 苯丙酸类 第二节 香豆素类 第三节 木脂素类
第一节 苯丙酸类
基本结构——酚羟基取代的芳香羧酸。 多具有C6-C3结构的苯丙酸类。 常见的苯丙酸类：
桂皮酸
COOH R1 R2
R1 H OH OH OH OCH3
R2 H H OH OCH3 OH
对羟基桂皮酸 咖啡酸 阿魏酸 异阿魏酸
第二节
香豆素类
（四）酸的反应
2. 醚键开裂： 如：东茛菪内酯的烯醇醚
MeO O O O + MeO HO O O + MeO O O O
H
H
东茛菪内酯
第二节
香豆素类
（四）酸的反应 3.双键加水反应 如：黄曲霉素
OMe O H+ O H O H O O H O O H O O OMe O
黄曲霉素B1 高毒
第二节 香豆素类
HO
O
O
异戊烯基6位取代
伞形花内酯
异戊烯基8位取代
HO O O
HO
O
O
HO
O 4' 3' 2' O 1'
O
O
环 合 的 形 成 过 程
O
O
O
O
O
OH
花椒内酯 线型： 6,7-吡喃骈香豆素型 邪蒿内酯
1' O 2' 3' 4' O O
7,8-吡喃骈香豆素型 角型：
第二节 香豆素类
少数为5,6-吡喃骈香豆素，如：
kotamin（二聚体）
第二节 香豆素类
三、香豆素的理化性质
㈠性状
游离状态——
结晶形固体，有一定熔点； 大多具有香气；具有升华性质 分子量小的有挥发性（可随水蒸气蒸出） UV下显蓝色荧光
成苷——大多无香味、无挥发性、不能升华。
第二节 香豆素类
㈡溶解性
游离——
能溶于沸 H2O，不溶或难溶冷 H2O，
CH2O-glc
HO OH HO
HO
咖啡酸
对羟基桂皮酸
ห้องสมุดไป่ตู้对羟基桂皮酸苷
概 述
咖啡酸
COOH HO OMe
对羟基桂皮酸
对羟基桂皮酸苷 苯丙烯类
HO 丙烯基 烯丙基
HO
O glc
COOH HO
阿魏酸
CH2OH HO OMe
邻羟桂皮酸苷
HO
O
O
新木脂素类
松柏醇
伞形花内酯
木质素 倍半木脂素类 香豆素类 木脂素类
第二节 香豆素类
（二）香豆素1HNMR的谱学特征
1. 香豆素母核的1HNMR谱特征 原因：C2=O与C3=C4形成π－π共轭，导致电子云 分布规律如下图所示：
δ－：电子云密度增高，
δ＋：电子云密度降低。
δ δ
δ 4 4a 3 7 8 8a 2 δ
δ
δ δ
65
δ
O
O
δ
第二节 香豆素类
（二）香豆素1H-NMR的谱学特征 2. 7-OH香豆素的1HNMR谱特征：
富含苯丙酸类化合物的中草药
茵陈
苎麻
金银花
菜蓟
马尾树
过山蕨
HO
CH2
H C OH
COOH
丹参素甲
HO
HO
CH2
H C O
COOH OH C H CH2
OH
丹参（Salvia miltiorrhiza）
OH
HO
O
C
OH
丹参素丙
OH OH HO O O C O O HOOC HOOC OH OH
O
丹参素乙
HO O O
HO
O
O
HO O O O
环 合 的 形 成 过 程
O HO
O
O
补骨脂内酯
O O O
白芷内酯
O
O
O
线型：补骨脂内酯型 6,7-呋喃骈香豆素型
角型：异补骨脂内酯型 7,8-呋喃骈香豆素型
第二节 香豆素类
㈢ 吡喃香豆素类(pyranocoumarins) 香豆素C-6或C-8异戊烯基与邻酚羟基环合而成 2,2-二甲基-α-吡喃环结构，形成吡喃香豆素。这一 类天然产物并不多见。 吡喃香豆素类成分的生物合成途径：
开环
缩合
异羟肟酸
Fe
+++
异羟肟酸铁
红色
第二节
香豆素类
（六）呈色反应 2. Gibb’s反应和Emerson反应 试剂： Gibb’s——2,6-二氯(溴)苯醌氯亚胺 Emerson——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
Gibb's 香豆素 Emerson 试剂与酚羟基对位活性氢缩合 红色 蓝色
O O
O
MeO
O
O
O
O
别美花椒内酯
dipetalolactone
第二节 香豆素类
㈣ 其它香豆素类 指α-吡喃酮环上有取代基的香豆素类。还包括二
聚体和三聚体。C3、C4上常有取代基：苯基、羟
基、异戊烯基等。
OMe
MeO MeO O MeO O O O O OMe O
MeO
O
O OMe
黄檀内酯
rutaculin
碱水解反应的易→难
>
O O MeO O O
>
HO O O
一般香豆素
7-甲氧基香豆素
7-羟香豆素
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。
第二节 香豆素类
㈢碱水解反应（内酯性质） 3.苄基碳上的酯基碱水解反应
第二节 香豆素类
3.苄基碳上的酯基碱水解反应
5 6 7 8 4a 4 3 2 8a O
O
由于绝大多数香豆素在C7位都有含氧官能团存在，故7-羟香 豆素可以认为是香豆素类成分的母体。 香豆素的生物合成途径：桂皮酸-莽草酸途径
第二节 香豆素类
二、香豆素的分类 （一） 简单香豆素类 （二）呋喃香豆素类(furocoumarins) (线型和角型) （三）吡喃香豆素类(pyranocoumarins) (线型和角型) （四）其它香豆素类
1 定义：
概述
一类含有一个或几个C6-C3单位的天然成分。
主要包括：
—— 苯丙烯、苯丙醇、苯丙酸及其缩酯、香豆素、
木脂素、黄酮、木质素等。 苯丙素类化合物生物合成途径如下：
概 述
葡萄糖代谢
COOH
莽草酸
HO OH OH
桂皮酸途径
COOH H2N HO COOH NH2
苯丙氨酸和酪氨酸
COOH
COOH
δ δ
δ δ
δ
δ
δ δ HOHO δ δ
B
A
OO O O
H-3, 6, 8的信号在较高场；δ值较小，H-3:－0.17 H-4, 5的信号在较低场；δ值较大 原因： OH与苯环的n－π共轭，邻、对位化学位移
第二节 香豆素类
2. 7-OH香豆素的1H-NMR谱特征： B环的H-5，6,8构成ABX或AMX偶合系统，H-6与5
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 香豆素类
㈢碱水解反应（内酯性质）
OH O O H
COO -
OH O
-
COO
+
长时间加热
H +
O
顺邻羟桂皮酸 (不易游离存在）
反邻羟桂皮酸 （安定状态）
+
NaOH / H2O 酚性成分
Et2O
第二节 香豆素类
(二）分离 2.色谱方法 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 香豆素类
五、香豆素类化合物的结构鉴定
（一）核磁法鉴定香豆素结构的意义 结构新颖的香豆素化合物不仅为创制新药提 供了先导化合物，还为设计药效高、毒性低的理 想药物提供了独特的化学结构,而核磁谱提供的
石油醚
苯
乙醚
乙酸乙酯
第二节
香豆素类
(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 香豆素类
乙醚萃取液 NaHCO3 / H2O 萃取 NaHCO3 / H2O 酸性成分 Et2O 稀 NaOH / H2O 萃取 Et2O （中性成分） 挥干 Et2O 加 NaOH / H2O 进行水解 碱液 加 Et2O 提出不水解的成分 碱液 加 H 中和 加Et2O 萃取 H2O Et2O 香豆素类内酯成分
为邻偶，与8为间偶。 H－5， δ：7.38 J=9Hz H－6，8；δ：6.87
问题： AMX偶合系统的3个质子信号，理论上，峰形 有什么特征？
第二节 香豆素类
3. 呋喃香豆素的1H-NMR谱特征：
3' C 2' 6 5 B 4a 4 A 3 2 O
O 7 8a O 8 1 1'
H-2′7.3-7.8 (d, J=2.3Hz) ；H-3′6.7 (d, J=2.3Hz) 原因：呋喃环上的氧与C2′=C3′形成n－π共轭，
C2′的电子云密度 ，而C3′。
第二节 香豆素类
4. 区别二氢呋喃香豆素和二氢吡喃香豆素
3' HO 2' O
HO 3' 2'
1
O
2
区分点：
a：1,2的－OH乙酰化后，其CH的质子信号向低场位移，
1中H-2′：＋0.25；2中H-3′:＋1.20 b：在DMSO中测定，1中的－OH为s峰，2中的－OH为d峰
HO
本 章 内 容
概述 第一节 苯丙酸类

第二节 香豆素类 第三节 木脂素类
黄香草木犀（Melilotus officinalis） 豆科，草木犀属；又名零陵香豆（tonka bean）
Coumarou
Coumarin
第二节 香豆素类
一、香豆素的基本母核
香豆素（香豆精）是具有苯并-吡喃酮母核的一类化合物 的总称。环上常有-OH、OCH3、异戊烯基等取代基。
叔阳碳离子 > 仲阳碳离子 > 伯阳碳离子 稳定 不稳定 如obliquetin在HBr的处理下，中间体可生成仲 和伯阳碳离子，由于稳定性仲大于伯，因而，生成 产物为二氢呋喃香豆素。反应如下：
第二节
香豆素类
（四）酸的反应 1.环合反应：
应用： 环合试验可以决定酚羟基和异戊烯基间的相互位置 注意：不宜使用浓酸，否则会发生重排反应。
不环合
第二节 香豆素类
㈢ 碱水解反应（内酯性质）
1.特殊结构的香豆素
如 C8 位取代基的适当位置上有 >C=O、>C=C<、环氧等结 构者，可与水解新生成的酚羟基起缔合、加成等作用，可阻 碍内酯的恢复。 例：
OMe 1. OH MeO O O O 2. H+ COOH MeO O O H OMe
异当归内酯
第二节
香豆素类
（六）呈色反应 2. Gibb’s反应和Emerson反应 Gibb’s反应：
Br
Br
pH 9~10
HO
H
+
Cl N Br
O
O
-
N
O Br Br
O
N
O Br
-
蓝色 缩合物
第二节
香豆素类
四、香豆素类化合物的提取分离
(一）提取
药材 不同浓度 EtOH 醇提液 回收溶剂 加水 水溶液 有机溶剂萃取
OH 黄曲霉素B2
低毒
第二节
香豆素类
（五）C3、C4双键性质和加成反应
共轭 苯环 导致双键性较弱，而不易加成。
O O
羰基
在控制条件下氢化的先后次序为
侧链 不饱和键 环上双键 （吡喃或呋喃环） C3、C4双键
第二节
香豆素类
（六）呈色反应
1.异羟肟酸铁反应（识别内酯）
OH
香豆素
OH-
盐酸羟胺
H
+
H N O O Fe
第二节 香豆素类
（四）酸的反应 1.环合反应： 指异戊烯基双键开裂并与邻酚羟基环合。
HCOOH HO OMe O O
+ HO O OMe O O OMe O O
apigravin
中间体生成叔(仲)阳碳离子
二氢吡喃香豆素
形成环的大小决定于中间体阳碳离子的稳定性
第二节 香豆素类
（四）酸的反应 1. 环合反应： 中间体阳碳离子的稳定性
第二节 香豆素类
㈠ 简单香豆素类
O OCH3
HO
O
O
H3CO
O
O
㈡ 呋喃香豆素类(furocoumarins)
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 香豆素类
HO
O
O
异戊烯基6位取代
伞形花内酯
异戊烯基8位取代
3-异戊烯酰4,6-二甲氧基 顺邻羟桂皮酸
第二节 香豆素类
由于碱的浓度不同，其反应产物也不同：
OMe
OMe
20%NaOH
O
O
COOH
顺式酸
O O O OMe COOH
50%NaOH
构桔内酯 ponicitrin
O
O
反式酸
（在C8取代基上有双键）
第二节 香豆素类
㈢碱水解反应（内酯性质） 2. 醚化