第五章 苯丙素类化合物

第五章 苯丙素类化合物
苯丙素类(phenylpropanoids)是指基本母 核具有一个或几个C6-C3单元的天然有机 化合物类，广泛存在于植物界。苯丙素 类化合物包括简单苯丙素类、香豆素、 木脂素、木质素和黄酮类，涵盖了众多 的天然芳香族化合物。本章介绍香豆素 和木脂素。
第一节 香豆素
香豆素(coumarin)又称香豆精，因最早从豆科 植物香豆中提得并且有香味而得名。广泛分布 于伞形科、芸香科、豆科、菊科、兰科、木犀 科、茄科、瑞香科等植物中。 在很多领域如医药、食品、化妆品等成为重要 的原料，其中许多化合物具有各种生物活性， 在医药、生物等领域有广阔的应用前景。
一、结构与分类
香豆素从结构上可看成是顺式的邻羟基 桂皮酸脱水而成的内酯，基本母核为苯 并α-吡喃酮。
OH COOH
-H2O 7 6 5 4 8 1
O
2 3
O
香豆素按结构分为
（一）简单香豆素——只在苯环上有取代基的 （二）呋喃香豆素 —— 线型（6、7～）； 角型（7、8～） （三）吡喃香豆素——线型（6、7～）； 角 型（7、8～） （四）其他香豆素—— α－吡喃酮环上有取 代基的
展开剂：Ⅰ 甲苯-甲酸乙酯-甲（5∶4∶1） Ⅱ 氯仿-醋酸-水（4∶1∶1） 显色剂DNA：重氮化对硝基苯胺
1．纸色谱法 简单香豆素类常用水饱和的正丁醇、异戊醇、氯仿为 展开剂；具有邻二酚羟基或1,2-二元醇结构（如糖部分 的结构）的香豆素，滤纸先用0.5%硼砂溶液预处理， 使其络合成硼酸酯，再以水饱和的正丁醇或醋酸乙酯 展开；对亲脂性较强的呋喃香豆素类可用二甲基甲酰 胺为固定相，已烷-苯（8∶2）为移动相展开。 纸色谱的显色方法同薄层色谱。
六、实例—秦皮
秦皮为木犀科植物苦枥白蜡树 Fraxinus rhynchophylla、白蜡树 F. chinensis 、 尖 叶 白 蜡 树 F. szaboana、宿柱白蜡树F. stylosa 的干燥枝皮或干皮，主产于吉林、 辽宁及河南等地。具有清热燥湿、 清肝明目、止泻等功效，用于痢 疾、泄泻、赤白带下、目赤肿痛 HO 等症。 秦皮主要含七叶内酯、七叶苷、 秦皮素(fraxetin)、秦皮苷(fraxin) CH3O 等，其中七叶内酯和七叶苷是抗 炎、镇咳、镇痛的有效成分。
O H
O O Fe3+/3
异羟肟酸
异羟肟酸铁(红色)
2．酚羟基反应
（1）FeCL3 反应： 凡具有酚羟基的香豆素类，可与 三氯化铁乙醇溶液反应显绿色，酚羟基越多，颜色越 深。 （2）酚羟基对位无取代的反应： 若酚羟基邻、对位 无取代基，或水解后产生的酚羟基对位（C6位）无取 代基，可与一些试剂缩合显色。
（一）简单香豆素类
基本结构即苯并α-吡喃酮。 苯环上常见羟基、甲氧基、亚甲二氧基和异 戊烯基等取代基。
RO
CH3O CH3O O O
HO
O
O
HO
O
O
伞形花内酯
七叶内酯 R = H 七叶苷 R = glc
滨蒿内酯
（二）呋喃香豆素类
基本结构为香豆素母核苯环与呋喃环稠 合，根据稠合位置可分为线型与角型。
1．内酯的颜色反应
又称异羟肟酸铁试验。 使用试剂为盐酸羟胺和三氯化铁。 香豆素类成分均具有内酯结构，在碱性条件下内酯开 环，与盐酸羟胺缩合生成异羟肟酸，在酸性条件下再 与Fe3＋络合生成异羟肟酸铁而显红色。
OHH2 O O O Fe3+ O H C NH O OH C NH
HONH2 HCl COOOH
重氮化试剂反应
若酚羟基邻、对位无取代基，可与重氮 化试剂（如重氮化对硝基苯胺）缩合显 红至紫红色 。
+ N
NCl
O
O
OH H2O
ON 2 CO O O H
NO 2
N N CO O O H
Na2CO 3
偶氮化合物(红色)
Gibbs反应
若C6位无取代基（或酚羟基对位无取代基）， 可与Gibb,s试剂（2,6-二氯苯醌氯亚胺）缩合 显蓝色 。
表5-1 四种香豆素硅胶G薄层色谱的Rf值
化合物 Ⅰ 香豆素 伞形花内 酯 七叶内酯 七叶苷 0.55 0.45 0.28 0.04 展开剂 Ⅱ 0.75 0.44 0.08 0.00 UV（254nm） 未喷 NaOH — 蓝 灰褐 灰 喷NaOH 绿 蓝 蓝 蓝 显色剂 DNA 紫 棕 玛瑙 玛瑙
OR O O
H O
O
O
R O
R 七叶内酯 H 七叶苷 glc R 秦皮素 H 秦皮苷 glc
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
六、实例—秦皮
秦皮粗粉 七叶内酯为淡黄色针状结晶， 95%乙醇，回流提取 mp.268～270℃，易溶于甲 乙醇提取液 醇、乙醇、丙酮、醋酸乙酯、 回收乙醇 稀碱水，难溶于水和氯仿； 浓缩液 七叶苷为无色或浅黄色针状 加热水分散，氯仿萃取 结晶， mp.204～206℃， 易溶于甲醇、乙醇、稀碱水， 水层 氯仿层 可溶于沸水。两者均显明显 挥去氯仿，醋酸乙酯萃取 的蓝色荧光。纸色谱结果得 （脂杂） 出：两者在醋酸乙酯中Rf值 水层 醋酸乙酯层 悬殊 ，两者在氯仿中均不 浓缩，析晶 回收溶剂 溶。 七叶苷粗品 残渣 从秦皮（苦枥白蜡树皮）中 甲醇-水重结晶 甲醇，浓缩析晶 提取分离七叶内酯和七叶苷 七叶苷结晶 七叶内酯粗品 流程是： 甲醇-水重结晶 七叶内酯精品
OCH3 CH3O
OCH3
O
O
O
O
O
O
O
O
O
异补骨脂内酯
茴芹内酯
异佛手内酯
（三）吡喃香豆素类
基本结构为香豆素母核苯环与吡喃环稠 合，也分为线型和角型。
1．6,7-吡喃香豆素（线型）
C6、C7位与吡喃环稠合（6位异戊烯基与7 位羟基环合）的衍生物。
O
O
O
O OCH3
O
O
花椒内酯
美花椒内酯
2．7,8-吡喃香豆素（角型）
（三）内酯的碱水解
香豆素类化合物分子中具α,β-不饱和内酯结构，具有内酯化合 物的通性。如在稀碱性条件下加热可水解开环，生成易溶于水的 顺式邻羟基桂皮酸盐。酸化后又闭环恢复为亲脂性内酯结构。 与碱液长时间加热，顺式邻羟基桂皮酸盐则发生双键构型的异构 化，转变为稳定的反式邻羟基桂皮酸盐，此时，再经酸化也不能 环合为内酯。
五、结构测定
（一）UV λmax（nm） 274（4.03） 311（3.72） 未取代的香豆素苯环在274nm（logε4.03）、α-吡喃 酮结构在3llnm（logε3.72）处分别有最大吸收。 （二）IR Vc＝o —— 1700～1750 ㎝ －1 Vc＝c —— 1600～1670 ㎝ －1 （三）1HNMR 3、6、8 —— δ 小 （高场） 4、5、7 —— δ 大 （低场） （四）MS 香豆素母核的基峰为[M-CO] 峰，母核有 较强的分子离子峰，其他还有[M-2CO] 峰等。
（一）性状
游离香豆素类成分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。
（二）溶解性
游离香豆素类溶于有机溶剂，如氯仿、 乙醚、醋酸乙酯、丙酮、乙醇、甲醇等。 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。
四、提取与分离方法
游离香豆素大多是低极性和亲脂性的， 一部分与糖结合的极性较大，故开始提 取时先用系统溶剂法较好。在提取分离 时，可利用其内酯环的性质以酸碱处理， 或利用游离香豆素的挥发性采用真空升 华法或水蒸气蒸馏法。
四、提取与分离方法
（一）提取方法 1. 溶剂提取法: 常用石油醚、乙醚、乙酸乙酯、丙酮和甲醇顺次 萃取。 2. 碱溶酸沉法: 由于香豆素类可溶于热碱液中，加酸又析出，故 可用0.5%氢氧化钠水溶液（或醇溶液）加热提取，提取液冷却后 再用乙醚除去杂质，然后加酸调节pH至中性，适当浓缩，再酸化， 则香豆素类即可沉淀析出。 3．水蒸气蒸馏法: 小分子的香豆素类因具有挥发性，可采用水蒸 气蒸馏法进行提取。 （二）分离方法 结构类似的香豆素类成分用常规的溶剂法、结晶法难以分离，可 用柱色谱法进行分离纯化。高效液相色谱用于分离香豆素类成分 已经较为普遍，尤其是对极性小的多酯基香豆素类、极性较强的 香豆素苷类分离效果好。
C7、C8位与吡喃环稠合（8位异戊烯基与 7位羟基环合）的衍生物。
OCH3 O
O
O
O
O O O O
邪蒿内酯
黄曲霉素B1
（四）其他香豆素类
具有抗凝血作用的紫苜蓿酚(sativol)属双 香豆素类；茵陈炔(capillone)属异香豆素 类。
O O O O
O O
OH
OH
紫苜蓿酚
茵陈炔
二、理化性质
（一）性状 （二）溶解性 （三）内酯的碱水解
OH O O
-
OH OCOO
-
-
COOO-
H+
顺式邻羟基桂皮酸
反式邻羟基桂皮酸
三、检识方法
无专属反应；仅检测官能团。 （一）荧光反应 （二）显色反应 1、内酯反应—— 异羟肟酸铁反应 2、酚羟基反应 （1）FeCL3 反应 （2）酚羟基对位无取代的反应 重氮化试剂—— 紫红 Gibbs反应—— 蓝色 Emerson反应—— 红色 （三） 色谱检识
（一）荧光反应
羟基香豆素类化合物在紫外光下大多显蓝色或 蓝绿色荧光，在碱液中更加显著，尤其是C7羟 基香豆素，甚至在日光下也可辨认。若在C6或 C8再引入羟基，则荧光减弱。引入甲氧基后荧 光也将减弱，颜色转变为紫色。
HO
O
O
+
HO
O
O-
碱性条件下荧光更显著
（二）显色反应
香豆素类分子中均具有内酯结构，通常 还具有酚羟基或内酯水解后产生的酚羟 基，通过这些基团的显色反应，能为检 识与鉴别香豆素类成分提供参考。
七、含有香豆素的常用中药
分类 简单 香豆素 药名 原植物 茵陈蒿Artemisia capillaris的幼苗 茵 陈 苦枥白蜡树 Fraxinus rnyhchopnylla的 树皮 蛇床子Cnidium monnieri的成熟果实 蛇床子 重齿毛当归Angelica pubescens的根 呋喃 香豆素 独 活 紫花前胡Peucedanum decursivum的根 前 胡 补骨脂Psoralea corylifolia的成熟果实 补骨脂 白芷Angelica dahurica的根 白 芷 白花前胡Peucedanum praeruptorum的 根 含补骨脂素和异补骨脂素及其苷等； 另含黄酮类成分 含比克白芷素、比克白芷醚、氧化前 胡素、欧前胡素、异欧前胡素、珊瑚 菜素等10种香豆素；另含挥发油等 含白花前胡甲素、乙素、丙素、丁素 等；另含挥发油 主要香豆素成分 含滨蒿内酯与茵陈素；另含茵陈色酮、 挥发油、绿原酸等 含七叶内酯、七叶苷；另含鞣质、秦 皮素、秦皮苷等 含欧芹酚甲醚、二氢欧山芹素、二氢 欧山芹醇、O-乙酰二氢欧山芹酯、O异戊烯二氢欧山芹醇；另含挥发油等 含佛手柑内酯、二氢山芹醇当归酸酯、 二氢山芹醇乙酸酯、伞形花内酯、二 氢山芹醇、当归醇等 含前胡苷元、前胡苷；另含挥发油等
-
C3 H CO OO N
O
CO OO H
+
O
N
C3 H
[O ] K3[F N 6] e(C )
O
N
C3 H
红色
（三） 色谱检识
1．薄层色谱法 吸附剂常用硅胶，其次是纤维素和氧化铝。可用中性 和酸性氧化铝以及硅胶，碱性氧化铝慎用。 展开剂可采用中等极性的混合溶剂或偏酸性的混合溶 剂。 显色方法：首选观察荧光，或用氨熏、喷10％氢氧化 钠后再观察。其次可选用三氯化铁、盐酸羟胺-三氯化 铁、重氮化试剂、Gibb,s试剂、Emerson试剂等化学显 色剂显色。
CI OHH 2O + Cl N CI p H 9 ~ 10 CI N COOO CI OCOOHO N CI CI O O
O
O
OH
COO-
蓝色
Emerson反应
若C6位无取代基（或酚羟基对位无取代基）， 与Emerson试剂（4-氨基安替比林和铁氰化钾） 缩合显红色。
HN 2 N C3 H N O H HO 2 O
1．6,7-呋喃香豆素（线型）
C6、C7位与呋喃环稠合（6位异戊烯基与7位羟基环 合，降解失去三个碳原子）的衍生物，称为线型。
O
O OCH3
O
H3C HO CH3
O
O
O
O
O
O
补骨脂内酯
花椒毒内酯
紫花前胡内酯
2．7,8-呋喃香豆素（角型）
C7、C8位与呋喃环稠合（8位异戊烯基与7位 羟基环合）的衍生物，称为角型。
第五章 苯丙素类化合物
教学要求 教学内容 本章练习 教学参考
【课 时】本章教学学时大致为4～6学时。 教学要求 【教学目的】1 掌握 香豆素基本母核的结构特征和类 型；性状和溶解性；香豆素与碱作用及其对结构变化的影 响。 2 掌握 香豆素的提取分离方法； 香豆素的物理性质、显色 反应及应用。 3 掌握 秦皮、五味子中所含主要化合物的基本结构特征。 4 熟悉 简单香豆素的1HNMR谱特征。 5 熟悉 木脂素的物理性质。 6 了解 补骨脂和厚朴中主要化学成分的结构类型。 【学习要点】这章的结构分类比较简单，但要注意这 类成分的鉴别反应没有专属反应，所有的鉴别反应都是鉴 别分子中的各类官能团。重点掌握香豆素的结构特征和类 型；香豆素的性质及溶解性；香豆素内酯性质和碱水解反 应；香豆素的提取分离。