苯丙素类化合物

中药化学（匡海学）中苯丙素类化合物，其中包括概述、简单苯丙素类、香豆素类以及木脂素类化合物，内容比较齐全，用于复习，背诵理解，考研推荐

苯丙素类化合物

• 概述
  • 定义：苯丙素类化合物是指一类结构中含有一个或几个C₆—C₃单元的天然成分
  • 广义分类
    • 简单苯丙素类
    • 香豆素类
    • 木脂素类
    • 木质素类
    • 黄酮类等
  • 生源途径：桂皮酸途径
• 简单苯丙素类
  • 在结构上属于苯丙烷衍生物，依C₃侧链的类型不同，可分为苯丙烯、苯丙醇、苯丙醛、苯丙酸等，是中药中常见的芳香族化合物
  • 分类
    • 苯丙烯类
      • 丁香挥发油成分丁香酚
      • 八角茴香挥发油的主要成分茴香脑
    • 苯丙醇类
      • 松柏醇
      • 紫丁香酚苷
    • 苯丙醛类
      • 桂皮醛
    • 苯丙酸类
      • 苯丙酸衍生物及其酯类是中药中重要的简单苯丙素类化合物
      • 咖啡酸，阿魏酸等
  • 理化性质
    • 性状
      • 游离存在时多为油状液滴或结晶性固体，具有挥发性，具有芳香气味
      • 苯丙素苷类一般呈粉末状或结晶状，不具挥发性
    • 溶解性
      • 游离苯丙素类成分易溶于有机溶剂，如乙醚、三氯甲烷、乙酸乙酯、乙醇等，难溶于水
      • 苯丙素苷类易溶于甲醇、乙醇，可溶于水，难溶于乙醚、三氯甲烷、乙酸乙酯等低极性有机溶剂
  • 提取分离
    • 有机溶剂或水提取，硅胶柱色谱分离等
    • 苯丙烯、苯丙醛及苯丙酸的简单酯类衍生物多具挥发性，是挥发油芳香族化合物的主要组成部分，可用水蒸气蒸馏法提取
    • 苯丙酸：碱提酸沉法提取
• 香豆素类
  • 概述
    • 香豆素类成分是指一类具有苯骈α吡喃酮母核的天然化合物的总称
    • 结构上可以看做是顺式邻羟基桂皮酸脱水而形成的内酯类化合物
    • 分布：广泛分布在高等植物中
    • 存在部位：根、果（种子）、皮、幼枝叶中含量较高
    • 生物活性
      • 治疗痢疾：秦皮中的七叶内酯和七叶苷
      • 解痉、利胆：茵陈中滨蒿内酯
      • 杀虫止痒：蛇床子中蛇床子素
      • 血管扩张作用：前胡中的香豆素
      • 光敏作用
      • 植物生长调节作用
  • 结构与分类
    • 取代模式
      • 在苯环上：各个位置均常见羟基、甲氧基、糖、异戊烯氧基及其衍生物等
      • 在α吡喃酮环上：3，4位均可能有取代，常见小分子烷基、苯基、羟基、甲氧基等
    • 分类
      • 简单香豆素
        • 仅苯环一侧有取代基
        • 苯骈α吡喃酮
      • 呋喃香豆素
        • 线型香豆素（6,7位）
          • 补骨脂内酯
        • 角型香豆素（7，8位）
          • 当归素
      • 吡喃香豆素
        • 线型香豆素（6，7位）
          • 紫花前胡醇
        • 角型香豆素（7，8位）
          • 百花前胡苷Ⅱ
      • 其他类
        • 双七叶内酯、茵陈内酯
  • 理化性质
    • 性状
      • 游离香豆素多为结晶性物质，亦有呈玻璃态或液态。分子量小的具有芳香气味，挥发性及升华性
      • 香豆素苷一般呈粉末或晶体状。无挥发性及生化性也无香味
    • 溶解性
    • 荧光
      • 在UV光下，一般蓝色荧光，在碱性溶液中荧光增强
      • 在可见光下一般无色或浅黄色结晶
      • 7-OH香豆素荧光较强，加碱后变为绿色
      • 多烷氧基取代一般呈黄绿色或褐色荧光
    • 碱水解
      • 应用：碱提酸沉法提取香豆素
      • 注意
        • 加热时间不宜过长
        • 不能与浓碱共沸，一般用0.5%NaOH
        • 侧链有酯键的不宜酸水解
  • 显色反应
    • 异羟肟酸铁反应
      • 反应条件：先碱后酸
      • 反应试剂：盐酸羟胺、Fe⁺
      • 现象：生成红色络合物
      • 用于鉴别内酯环有无
    • 三氯化铁反应
      • 反应试剂：FeCl₃溶液
      • 现象：绿色至墨绿色沉淀
      • 用于鉴别酚羟基有无
    • Gibb's反应
      • 反应试剂：2，6—二氯苯醌氯亚胺
      • 反应条件：PH:9～10
      • 现象：显蓝色
      • 用于鉴别酚羟基对位无取代（即6-有无取代）
    • Emerson反应
      • 反应试剂：4—氨基安替比林，铁氰化钾（做催化剂）
      • 现象：显红色
      • 用于鉴别酚羟基对位无取代（即6-有无取代）
    • 重氮化试剂反应
      • 用于鉴别香豆素结构中酚羟基邻对位未被取代
      • 现象：生成红色或紫红色的偶氮化合物
  • 提取分离
    • 溶剂提取法
      • 乙醚、丙酮、氯仿：提取游离香豆素
      • 甲醇、乙醇：提取香豆素苷
    • 碱提酸沉法
      • ①控制碱液浓度和加热时间，避免生成反式邻羟基桂皮酸，造成酸化后无法环合。
      • ②8位具有酰基的香豆素碱开环后无法闭环，不能用碱溶酸沉法
      • ③对酸或碱敏感的香豆素不能用碱溶酸沉法
        • 比如：侧链有酯基的会被碱水解；有烯丙醚结构的在酸性下水解；有邻二醇结构的在酸性下重排
    • 水蒸气蒸馏法
      • 小分子游离香豆素类成分有挥发性，可采用水蒸气蒸馏法提取。该法受热温度高、时间长，有时可能引起结构变化，现在已少用
    • 色谱法
      • 一般用色谱法进行分离纯化，包括柱色谱、高效液相色谱、制备薄层色谱
      • 柱色谱法
        • 游离香豆素：吸附剂为硅胶，洗脱剂为石油醚、乙醚、乙酸乙酯等
        • 香豆素苷：吸附剂为反相硅胶，洗脱剂为水、甲醇等
      • 高效液相色谱
        • 低极性香豆素：正相或反相色谱
        • 香豆素苷：反相色谱
      • 纸色谱
        • 酸性溶剂系统中呈分子状态，解离度小，展开效果好
        • 碱性溶剂系统中呈离子状态，Rf值相对较小
        • 中性溶剂中常易产生拖尾现象
        • 展开剂常用正丁醇-醋酸-水（4：1：5上层，BAW）为展开剂
  • 检识
    • 荧光
      • 羟基香豆素——UV下显蓝色或紫色荧光。
      • 7—羟基香豆素蓝色荧光较强，加碱后更强。
      • 羟基醚化荧光减弱。呋喃香豆素荧光较弱
    • 显色反应
      • 异羟肟酸铁反应 变红色 ——检识内酯环
      • 三氯化铁反应——判断酚羟基有无：具有酚羟基的香豆素均能在酸性条件下与FeCl3反应产生颜色（蓝色至墨绿色），颜色的深浅与酚羟基的数目和位置有关
      • 与Gibb’s试剂（红色）或Emerson试剂（蓝色）反应：有游离酚羟基，且其对位无取代基
  • 波谱学特征
    • 紫外光谱
      • 母核上无含氧官能团取代时：274nm—苯环；311nm—α-吡喃酮环
      • 有含氧取代时：最大吸收向红位移。（含氧取代基为助色团）
    • 红外光谱
      • 3025~3175nm——呋喃香豆素，呋喃环C-H
      • 1700 ~ 1750 cm-1— 内酯羰基伸缩振动 （约1720 cm-1）
      • 1600 ~ 1660 cm-1— 芳环吸收（呈现出3个较强吸收）
      • 3400 ~ 3600 cm-1—酚羟基吸收
    • ¹H-NMR
      • 环上质子由于受内酯羰基吸电子共轭效应，C3、C6、C8电子云密度高，C4、C5、C7电子云密度低
      • ①H-3、H-4 构成 AB系统，以一组 dd. 峰出现，偶合常数较大 (J ≈9.5Hz),H-3(1H, d. J=9.5), δ6.10 ～6.50( 高场 ), 由于受羰基吸电共轭效应的影响， H-4 位于较低场 , 化学位移较大（ δ7.50 ～8.20 )
      • ②芳环质子信号受芳环取代影响很大
        • 5 、7- 二取代香豆素 H-6 、 H-8 分别呈现 d 峰, J=2.0 ～ 2.5( 小、间偶 )
        • 6 、7- 二取代 ( 线型呋喃和线型吡喃 )H-5 、H-8 分别呈现 s 峰
        • 7 、8- 二取代 ( 角型呋喃和角型吡喃 )H-5 、H-6 分别呈现 d 峰 ,J=8.0( 大、邻偶 )
      • ③在高分辨谱上能观察到远程偶合（折线型偶合）
      • ④呋喃香豆素
        • 呋喃环质子 (AB 系统 ,dd.)
          • δ6.70 ～7.20 (1H,d.J=2.0 ～2.5)
          • δ7.50 ～7.70 (1H,d.J=2.0 ～2.5)
        • 芳环质子 H-5 (1H, s.) H-8 (1H, s.)
      • ⑤芳环上甲氧基质子：三个质子的单峰 (3H, s.) ，δ3.8 ～4.0ppm。
    • ¹³C-NMR
      • C-2 (C=O, s. δ> 160ppm)
      • C-7 (C-OH, s. δ> 160ppm) ，受羰基吸电共轭的影响
      • C-9 ( 季碳， C-O-, s. δ149.0 ～154.0ppm)
      • C-10 ( 季碳， s. δ110.0 ～113.0ppm)
      • C-4 (C=C, d. δ143.0 ～145.0ppm) ，受羰基吸电共轭的影响
      • C-3 (C=C, d. δ110.0 ～113.0ppm)
      • δC-2 > C-7 > C-9 > C-4 > C-5 > C-6 ≈ C-3 ≈ C-10 > C-8 (160 以上 ) (110.0 ～ 113.0) (110 以下 )
    • 质谱（ MS）特征
      • （1）大多具有很强的分子离子峰 [M]+，简单香豆素和呋喃香豆素的分子离子峰经常是基峰。
      • （2）出现一系列失去 CO的碎片离子峰，最主要碎片离子峰是 [M-CO] + 峰，其丰度可达 100%（基峰）。
      • （3）具有甲氧基取代的香豆素经常出现失去甲基（ -CH3）的碎片离子峰。
• 木脂素类
  • 概述
    • 是一类由苯丙素单元氧化聚合而成的天然产物，因广泛存在于植物的木质部和树脂中，并在开始析出时呈树脂状而得名。通常指其二聚物，少数为三聚物和四聚物。三聚体称为倍半木脂素；四聚体称为二木脂素
    • 存在形式：木脂素多数是游离的，也有少数是以苷的形式存在
    • 生物活性
      • 抗肿瘤：小檗科鬼臼属的鬼臼素类木脂素
      • 抗病毒：连翘脂素、鬼臼毒素
      • 肝保护、抗氧化作用：五味子中的木脂素
  • 结构及分类
    • 简单木脂素
      • 两分子苯丙素以侧链的β -C原子相连，是其他类型木脂素的生源前体。
      • 叶下珠脂素
    • 木脂内酯
      • 由单环氧木脂素中的四氢呋喃环氧化成内酯环,它常与其单去氢或双去氢化合物共存于同一植物中
      • 牛蒡子苷
    • 环木脂素
      • 简单木脂素通过 6-7 ˊ缩合而来
      • 异紫杉脂素
    • 单环氧木脂素
      • 在简单木脂素基础上，还存在7-O-7’、9-O-9’或7-O-9’等单环氧结构，即形成了呋喃或四氢呋喃结构
      • 恩施脂素、落叶松脂素
    • 环木脂内酯
      • 环木脂素 9-9 ˊ环合形成内酯环
      • 鬼臼毒脂素
    • 双环氧木脂素
      • 简单木脂素 7-9 ˊ、 9-7 ˊ缩合而成
      • 丁香脂素
    • 联苯辛烯型木脂素
      • 结构中既有联苯结构又有联苯与侧链环合而成的八元环状结构
      • 五味子醇、五味子素
    • 联苯型木脂素
      • 两个苯环通过 3-3ˊ直接相连而成，其侧链为未氧化型
      • 厚朴酚、和厚朴酚
    • 其他类：水飞蓟素
  • 理化性质
    • 性状：多数为无色结晶，一般无挥发性，少数具升华性。
    • 溶解性
      • 游离木脂素多具亲脂性，易溶于有机溶剂（苯、乙醚、氯仿、乙醇），难溶于水，具酚羟基的木脂素可溶于碱水液中。
      • 木脂素苷水溶性增大。
    • 光学活性与异构化作用
      • 木脂素常有手性碳原子或手性中心，多数具有光学活性，遇酸易异构化（双环氧木脂素），而木脂素的生物活性与其立体结构有一定关系（鬼臼毒脂素 — 抗癌活性），因此，在木脂素的提取分离过程中应尽量避免与酸碱的接触，以防止其构型的改变
  • 提取分离
    • 溶剂法
      • 游离木脂素是亲脂性的，可用乙醚等低极性溶剂提取。
      • 若用溶解度更好的乙醇、丙酮等有机溶剂进行提取，也能得到较高的收率
      • 木脂素苷类一般较苷元亲水性强，可以用乙醇或乙酸乙酯等中高极性溶剂提取
    • 碱溶酸沉法
      • 具有酚羟基或内酯结构的木脂素，可利用溶于碱液的性质，而与其他亲脂性成分分离。
      • 在应用碱液时要注意木脂素的异构化。尤其不适用于有旋光活性的木脂素，以免因异构化失去生理活性
  • 检识
    • 理化捡识
      • 木脂素分子中常有酚羟基、亚甲二氧基、羧基及内酯结构，可以利用这些取代基的性质进行检识
      • 酚羟基：三氯化铁试剂
      • 亚甲二氧基
        • Labat试剂（没食子酸--浓硫酸）,显蓝绿色（具有亚甲二氧基的木脂素加浓硫酸，再加没食子酸，可产生蓝绿色。换加变色酸，保温70~80度，产生蓝紫色-Ecgrien反应）
        • Ecgrine试剂（变色酸--浓硫酸）, 显蓝紫色.
    • 色谱检识
      • 紫外（ UV）光谱特征
        • 多数木脂素有两个孤立的芳环发色团，其紫外光谱相似，一般在紫外区 (200 ～400nm) 出现两个吸收峰 : 220～240nm (lg ε> 4.0) 和 280 ～290nm (lg ε3.5 ～4.0) 。木脂素的立体结构对紫外光谱一般无影响。而四苯代萘类（共轭程度增大）显示特征吸收
        • 260nm ( lg ε> 4.5) 最强峰 225 、290、310、355nm强吸收峰
      • 红外光谱特征区主要显示功能基的信息，木脂素结构中常有的羟基、甲氧基、亚甲二氧基、芳环及内酯 环等基团均有相应的吸收峰。
      • 核磁共振（ NMR）谱
        • H-NMR谱特征及应用
          • ①典型木脂素的质子归属
          • ②用于鉴别 4- 苯代萘内酯（上向）和 1 - 苯代萘内酯（下向）
            • H-1 处于羰基去屏蔽区，位于低场， δ8.25ppm ( 较大 ) 亚甲基质子处于苯环屏蔽区，位于高场， δ 5.08 ～5.23ppm ( 较小 )
          • ③用于双环氧木脂素立体构型（两个苯环在同侧或异侧）的判断
        • 13C-NMR谱特征
          • ①内酯环羰基碳原子位于最低场， δ165～180ppm（最大）
          • ②其次为芳环质子， δ110～150ppm，其中连接取代基团的碳原子 δ较大
          • ③烷烃类质子 δ80ppm以下，其中，与氧相连碳原子较大，季碳 δ 较大
          • ④甲氧基质子 δ55 .7ppm 。
      • 质谱（MS）特征
        • 多数木脂素可得到分子离子峰。
        • 发生苄基裂解，产生相应的碎片离子
        • 木脂素苷可失去糖基，产生 M+-162 离子峰。