第三章苯丙素

内容
第一节苯丙酸 （phenylpropanoic acid） ▲ 基本结构、存在状态、理化性质
第二节 香豆素 (coumarin) ▲分布、活性、基本结构、结构类型 * ▲理化性质*、提取分离* 、检识
第三节 木脂素 （lignans） ▲结构类型、性质、提取分离
第一节 苯丙酸类
（phenylpropanoic acids）
α,β不饱和δ内酯
存在状态
游离香豆素苷元或与糖结合成苷，存在于植物 的根、花、茎、叶、果实中，嫩芽中含量多。
香豆素结构类型
依据其取代基及连接方式不同
简单香豆素 呋喃香豆素 (furocoumarins) 吡喃香豆素 (pyranocoumarins) 其它香豆素 异香豆素（isocoumarin）（补充）
生物合成
异戊烯基与邻位酚羟基环合
方 线形 式 角形
稠合在6，7位 稠合在7，8位
三个环在一直线 三个环在一折角线
香豆素结构类型
呋喃香豆素（furocoumarins）
线型（以补骨脂内酯为代表）
O HO
OO
HO O
OO
角型（以白芷内酯为代表）
HO
OO
O
O HO
OO
O
OO
O
OO
香豆素结构类型
6
O7
OO
OH OH
氯原酸 chlorogenic acid
第二节 香豆素
☆ 概述
(coumarin)
分布
伞形科、芸香科、菊科、
豆科、兰科等高等植物。
药理活性
●抗菌抗病毒 ●平滑肌松弛作用 ●抗凝血作用 ●光敏作用
香豆素基本结构
脱水
COOH OH
5 4a 4
6
3
2
7
8
8a O
1
Oα
苯骈α-吡喃酮
β
γ
α
δO O
药材 0.1%NaOH渗漉提取
碱液 (1) H2SO4酸化pH5-6浓缩为1/3 (2) 浓H2SO4加热煮沸水解30分钟
胶状物 鞣质树脂
水液
放置析出
沉淀 (1) 10-20倍95%乙醇溶解 (2) 活性炭脱色素 (3) 70%乙醇重结晶
七叶内酯
☆香豆素检识方法（补充）
荧光
显色反应
异羟肟酸铁反应 条件：具有内酯环
HO O
O O
H
O
O
芳基萘类 (arylnaphthalenes)（环木脂素）
7 8
9
7' 8' 9'
木脂素结构类型
芳基萘内酯类（环木脂内酯）按内酯环合方式分上向或下向
O
12
43
3O
2O
4
1
O
■ 四氢呋喃类 (tetrahydrofurans)（单环氧木脂素）
C7-C7’或C9-C9’或C7-C9’氧环
OH
Lappaol F
木脂素
命名方法：
O
9O
9' H
OCH3
6 H 8 8' 7'
5
7
1 6'
1' 2'
CH3O
O
OCH3
HO 4
2
3
5'
3'
OCH3
4' OCH3 HO
OH
OH
(8R, 8’R)-4,4’-二羟基, 3, 3’ -二甲氧 基-9-氧代-8-8’, 9-O-9’-木脂素
4, 4’-二羟基, 3,3’ -二甲氧基-△7 , 7’- 9-甲氧基-7-O-7’ , 8-8’ -木脂素
HO
基本结构 存在状态 游离酸或结合成酯 HO
OH CH2 CH COOH
性质
物理 水溶性、无色或蓝色荧光
丹参素 danshensu
化学 酸性、酚羟基反应
COO H
OH HO OH
R1
R2
桂皮酸 R1=R2=H cinamic acid 咖啡酸 R1=R2=OH caffeic acid
COOH O CO CH CH
O
CH2OH
HO
O
O
OH OH O
OH OCH3
silybin
木脂素结构类型
■ 倍半木脂素类 (sesquilignans)
■ 二木脂素类 (dilignans)
HO OCH3
CH3O O
O O
CH2OH
HOCH2
HO OCH3
OCH3
OH
Lappaol A
O O
OCH3
CH3O O
CH2OH OCH3
Emerson试剂（氨基安替比林和铁氰化钾） 结果： Gibbs反应蓝色（+）
Emerson反应红色（+）
Gibbs反应机理
Br
Br
Br
HO
H + Cl N
pPH9-10 _
O
O
N
OO
_
N
O
Br
Br
Br
蓝色
第三节 木脂素 (lignans)
☆ 概述
木脂素(lignans)：苯丙素氧化聚合而成
通常指二、三、四聚物 多数通过β位聚合
• 烯醇醚键的开裂
CH3O
H+
O
OO
• 双键加水反应
பைடு நூலகம்
OCH3
O
O
OO
H+
H
H
H2O
O
CH3O HO
OO
OCH3
O
O
H
H
O
OH
O O
香豆素化学性质
氢化加成反应（补充）
OCH3
H2
O
OO
OCH3
H2
O
OO
OCH3
O
OO
氢化顺序： 侧链不饱和键氢化＞吡喃、呋喃环双键＞3,4位双键
香豆素化学性质
氧化反应（补充）
无侧链对氧稳定
KMnO4氧化3,4位双键断裂，生成水杨酸衍生物
KMnO4
OO
O
铬酸氧化侧链或苯环成醌
OH COOH
CH3O
OO
CrO3 O
CH3O HOOC
OO
O CH3CCH3
☆香豆素提取分离
OO
提取
游离香豆素
◆ 溶剂法：乙醚等有机溶剂 ◆ 水蒸汽蒸馏法 ◆ 升华法 ◆ 碱提酸沉法
香豆素苷
◆ 溶剂法：醇，水等极性溶剂
加酸后生成顺式邻羟基桂皮酸衍生物
OCH3
OCH3
CH3O
O O
异当归内酯
O (1) OH(2) H+
CH3O
O COOH OH
3-异戊烯酰-4,6-二甲氧基 顺邻羟基桂皮酸
香豆素化学性质
酸的反应（侧链）
• 环合反应 异戊烯基与邻位酚羟基环合成氧环
HCOOH
HO
OO
OCH3
O
OO
OCH3
香豆素化学性质
植物化学 (天然药物化学)
Natural Medicinal Chemistry
第三章 苯丙素
(phenylpropanoids)
▲ 苯环和三个直链碳连在一起为单位 （C6-C3）构成的化合物 ▲ 包括 苯丙烯、苯丙醇、苯丙酸及 其酯、香豆素、木脂素、木质素
COOH 苯丙素类化合物生物合成过程 COOH
试剂：OH-, HONH2.HCI, Fe3+
结果：红色（+） 机理：
OHOO
HONH2.HCl COONa OH
C NH Fe 3 + OH O OH
C NH OH O O
Fe 1/ 3
红色
☆香豆素检识方法
三氯化铁反应 Gibbs反应，Emerson反应
条件：酚羟基对位有活泼氢 试剂： Gibbs 试剂（2, 6-二溴苯醌氯亚胺）
香豆素结构类型
简单香豆素
苯环上有取代基 OH
OCH3
O CH2
O
HO
OO
伞形花内酯 umbelliferone
HO
HO
OO
七叶内酯 esculetin
CH3O
HO
OO
东莨菪素 scopoletin
香豆素结构类型
呋喃香豆素 (furocoumarins) 吡喃香豆素 (pyranocoumarins)
脂溶性，可溶碱水 水溶性
蓝色荧光 紫色暗斑
香豆素化学性质
碱水解反应（内酯性质） 酸的反应（侧链）
►环合反应 ►烯醇醚键的开裂 ►双键加水反应
氢化加成反应（补充） 氧化反应（补充）
OO
香豆素化学性质
碱水解反应（内酯性质）
α-吡喃酮环具有α,β不饱和内酯性质 在强碱溶液中内
酯环可以开环生成顺邻
羟基桂皮酸盐，但加酸
OH-
又可重新闭环成为原来
O
OHor UV
O
H+
COO-
H+
COOO-
的内酯。但如与碱长时 间加热，则可转变为稳
定的反邻羟基桂皮酸盐。
因此用碱液提取香豆素
COOH 时，必须注意碱液的浓
O-
度，并应避免长时间加
OH
热，以防破坏内酯环。
香豆素化学性质
C-8位的取代基适当位置上有羰基、双键、
环氧可与碱水解新生成的羟基发生作用
☆木脂素性质
物理性质
性状 溶解度
光学活性
无色结晶 游离 脂溶性 苷类 水溶性 多有旋光性
化学性质
酸性条件下构型发生变化
7 O 9'
8
H
H
8'
9 O 7'
☆木脂素性质
亚甲二氧基反应
条件：亚甲二氧基
试剂： Labat 试剂（浓硫酸和没食子酸）
Ecgrine试剂（浓硫酸和变色酸）（加热）
结果： Labat 反应蓝绿色（+）
COOH
CH2OH CH CH CH3 CH2 CH CH2
木质素(lignins)(补充)：苯丙素氧化聚合的高聚物（千个)
木脂素结构类型
二芳基丁烷类 (dibenzylbutanes) （简单木脂素） 二芳基丁内酯类 (dibenzyltyrolactones)（木脂内酯） 芳基萘类 (arylnaphthalenes)（环木脂素） 芳基萘内酯类（环木脂内酯） 四氢呋喃类 (tetrahydrofurans)（单环氧木脂素） 双四氢呋喃(furofurans) (双环氧木脂素) 联苯环辛烯类(dibenzocyclooctenes) 联苯类(新木脂素) (biphenylenes) 其它类型
O
OH
HO
HO
HO OH
莽草酸(Shikimic acid)
COOH
COOH
COOH NH2
COOH
HO
HO
HO
OCH3
OH
CH2OH
COOH
HO
HO
Oglc
HO OCH 3
CH2Oglc
CH2O H
木质素、木脂素 Lignin\lignan
HO
O
O
香豆素（coumarin）
O
苯丙醇类
第三章 苯丙素 (phenylpropanoids)
■ 其它类型
■ 苯骈呋喃类 (benzofurans)
■ 双环辛烷类 (bicyclo[3,2,1]octanes)
O O
O OCH3
eupomatene
HO
OCH3
O
O O
guaianin
木脂素结构类型
■ 苯骈二氧六环类
(benzodioxanes)
OCH3
O
CH3O
O
CH3O
OCH3
eusiderin
CH3O
OCH3
7
O
8O O
线形呋喃
OCH3
6
O7
OO
线形吡喃
角形呋喃
7
O
8O O
角形吡喃
香豆素结构类型
其它香豆素 α-吡喃酮环上有取代基 （C-3, C-4上有苯基、羟基、异戊烯基取代）
CH2OH
COCH3
HO
OO
HO CH3O
OH
OO
OH
OO
OO
亮菌甲素 armillarsin A
黄檀内酯 dalbergin
乙醚层（中性成分）
NaOH水解 水层
中和,乙醚萃取 乙醚层
香豆素苷元
香豆素苷提取分离流程图
药材（粉碎） 70%乙醇回流提取，过滤，回收醇
粗提物 溶于水中, 石油醚萃取
有机层（亲脂性杂质）
水层 乙醚或氯仿萃取
有机层 （游离香豆素苷元）
水层 乙酸乙酯、正丁醇依次萃取
有机层（香豆素苷）
水层（多糖等杂质）
中药秦皮的有效成分提取分离流程（补充）
中药秦皮 清热燥湿，凉肝明目，主治痢疾，崩带
成分：
6
7 8
OO
6, 7-二OH 6-O-glu, 7-OH 6-OCH3, 7, 8-二OH 6-OCH3, 7-OH, 8-O-glu
七叶内酯（秦皮乙素） 七叶苷（秦皮甲素） 白蜡素 白蜡素苷
中药秦皮的有效成分提取分离流程（补充）
组成木脂素的单体：
(1) 桂皮酸 (cinnamic acid)
{ 木脂素 (lignans) 桂皮醛 (cinnamaldehyde) (2) 桂皮醇 (cinnamyl alcohol)
{ 新木脂素 (neolignans)
(3) 丙烯苯 (propenyl benzene) (4) 烯丙苯 (allyl benzene)
其它类型
木脂素结构类型
二芳基丁烷类 (dibenzylbutanes) （简单木脂素）C8-C8’聚合
7
α
89
β
HO
β'
HO
7' α' 8' 9'
OH OH
木脂素结构类型
二芳基丁内酯类 (dibenzyltyrolactones)（木脂内酯）
C8-C8’和C9-O-C9’聚合
O
7 89
O 7' 8' 9'
分离
◆ 酸碱法（内酯性质） ◆ 结晶法：
乙醚、乙酸乙酯、 乙醇、混合溶剂
◆ 柱层析法：
硅胶、氧化铝， 洗脱剂（氯仿-乙酸乙酯， 乙醚-乙酸乙酯， 己烷-乙醚）
香豆素苷元提取分离流程图
药材（粉碎） 乙醚提取
醚提取液 浓缩放置
香豆素苷元粗晶 水蒸汽蒸馏
醚液 结晶
NaHCO3
水层（酸性， 酚性成分）
香豆素苷元粗晶
逆没食子酸 ellagic acid
香豆素结构类型
异香豆素（补充） 香豆素的异构体
CH2C CCH3 HO
CH2CH2
O
O
O
OH O
茵陈内酯 capillarin
仙鹤草内酯
OCH3
☆香豆素性质
物理性质（补充）
OO
性状
游离香豆素 香豆素苷
溶解性
游离香豆素 香豆素苷
荧光
游离香豆素 香豆素苷
结晶，有香味，有挥发性 无挥发性，无香味
7 8
9
7 8
9
O 7' 8' 9'
O 7' 8' 9'
木脂素结构类型
双四氢呋喃(furofurans) (双环氧木脂素)
O 9'
7
8
8'
9 O 7'
■ 联苯环辛烯类 (dibenzocyclooctenes)
7
9
8
■ 联苯类(新木脂素) (biphenylenes)
OH
OH
7' 8' 9'
木脂素结构类型
Ecgrine反应蓝紫色（+）
HO3S
SO3H
反应机理：
O CH2
O
浓 H2SO4
OH CH2
OH
OH OH