思维导图 天然药物化学

第三章 苯丙素类，苯丙素分为苯丙酸类、香豆素和木脂素三类成分，药学生一起来了解更多知识吧。

苯丙素类

• 概述
  • 定义：一类含有一个或几个C6-C3单位的天然成分
  • 苯丙素分为苯丙酸类、香豆素和木脂素三类成分
• 苯丙酸类
  • 苯丙酸类化合物
    • 八角茴香——茴香脑、桂皮——桂皮醛、樟叶——桂皮酸、油菜籽——芥子酸、金银花——绿原酸、薰衣草——迷迭香酸
  • 苯丙酸类的提取
    • 溶剂提取法
    • 分离：大孔树脂、聚酰胺、硅胶、葡聚糖凝胶、反相色谱
    • 显色：广谱显色剂；FeCl3
  • 苯丙酸类的研究实例
• 香豆素类
  • 香豆素的结构类型
    • 香豆素母核为苯骈α-吡喃酮，环上常有取代基
    • 根据香豆素结构中取代基的类型和位置，把它们分成如下4类
      • 简单香豆素类：只有苯环上有取代基的香豆素，如七叶内酯、欧芹酚-7-甲醚、当归内酯
        • 取代基：羟基、烷氧基、苯基、异戊烯基等
        • 由于绝大多数香豆素在C7位都有含氧官能团存在，因此，7-羟香豆素可以认为是香豆素类成分的母体
        • 由于C3、C6、C8位电负性较高，易于烷基化
      • 呋喃香豆素类：香豆素核上的异戊烯基常与邻位酚羟基环合成呋喃环
        • 线型呋喃香豆素：异戊烯基6位取代
        • 角型呋喃香豆素：异戊烯基8位取代
      • 吡喃香豆素类：香豆素核上的异戊烯基常与邻位酚羟基环合成吡喃环
        • 线型吡喃香豆素：异戊烯基6位取代
        • 角型呋吡喃豆素：异戊烯基8位取代
      • 其他香豆素：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
  • 香豆素的理化性质
    • 性状：淡黄色或者无色，紫外光下呈现蓝色或者紫色荧光
    • 溶解性：游离香豆素亲脂，香豆素苷亲水
    • 内酯的性质（碱水解反应）：遇到稀碱溶液可以开环，形成溶于水的顺式邻羟基桂皮酸盐；酸化后又立即合环，形成不溶于水的香豆素类成分
      • 如果长时间把香豆素类化合物放置在碱液中或者紫外线照射，顺式邻羟基桂皮酸盐就会转化为稳定的反式邻羟基桂皮酸盐，再酸化时就不会合环
    • 显色反应
      • 异羟肟酸铁反应（识别内酯）：在碱性条件下，香豆素类化合物的内酯环打开，与盐酸羟胺缩合生成异羟肟酸，在酸性条件下再与Fe3+络合呈现红色
      • Gibb反应和Emerson反应
        • 试剂：Gibb——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，弱碱性条件
        • 结果：Gibb试剂与酚羟基对位活性氢缩合，呈蓝色；Emerson试剂与酚羟基对位活性氢缩合，呈红色
  • 香豆素的提取分离
    • 提取：溶剂提取法、水蒸气蒸馏法、碱溶酸沉法
      • 药材用乙醇或甲醇提取得到醇提液，回收溶剂，加水分散得到水溶液，用有机溶剂（石油醚、氯仿、乙酸乙酯、正丁醇）萃取
    • 分离：柱层析方法
      • 正相柱——硅胶、中性氧化铝；反相柱——RP-18，RP-8；树脂柱——D101，DIAION HP20, MCI CHP20P；分子筛柱——Sephadex G, LH-20；制备、半制备HPLC
  • 香豆素的波谱学特征
    • 紫外光谱：UV下显蓝色荧光
      • 母核上无含氧官能团取代时，274nm和311nm出现吸收峰
      • 有烷基取代时最大吸收峰和吸收强度变化不大；有含氧取代时最大吸收峰向红移
    • 红外光谱
      • 3300～3000 cm-1—— OH 伸缩振动；3025～2800 cm-1—— C-H 伸缩振动；1750～1700 cm-1——羰基伸缩振动
    • 核磁共振谱
      • 1H-NMR：环上质子由于受内酯羰基吸电子共轭效应，因此C3、C6、C8在较高场，C4、C5、C7在较低场
        • 当C7-OR时，C3-H（6.20 d, J3, 4 = 9.0 Hz）、C4-H（8.20 d, J3, 4 = 9.0 Hz）、C5-H（7.70 d, J = 9.0 Hz）、C6-H（6.90 dd, J = 9.0, 2.5 Hz）、C8-H（7.00 d, J = 2.5 Hz）
      • 13C-NMR
        • 香豆素母核上9个碳原子的化学位移值：C2（160.4）、C3（116.4）、C4（143.6）、C5（128.1）、C6（124.4）、C7（131.8）、C8（116.4）、C8a（153.9）、C4a（118.8）
        • 当-OR取代时：连接的碳+30ppm，邻位碳-13ppm，对位碳-8ppm
    • 质谱：香豆素化合物有如下特点
      • 有很强的分子离子峰；基峰是失去CO的苯骈呋喃离子；主要裂解途径是首先失去CO
  • 香豆素的生物活性
    • 毒性：黄曲霉素B1
    • 抗病毒作用：抗HIV病毒——calanolide A
    • 抗肿瘤作用
    • 抗骨质疏松作用：蛇床子素
    • 抗凝血作用：双香豆素（Dicoumarol）
    • 对心血管系统的作用
    • 光敏作用
  • 香豆素的研究实例
• 木脂素类
  • 概述
    • 定义：具有苯丙烷骨架的两个结构通过β, β'或者8, 8'碳相连而行成的一类天然产物
    • 通常指其二聚物，少数为三聚物和四聚物
    • 早期木脂素的定义：两分子苯丙素以侧链中β碳原子（8-8’）连结而成的化合物
    • 新木脂素：非β碳原子相连（如3-3'、8-3'）
    • 苯丙素低聚体：三聚体、四聚体等
      • 三聚体称为倍半木脂素；四聚体称为二木脂素
    • 杂木脂素：由一分子苯丙素与黄酮、香豆素等结合而成，如黄酮木脂素
    • 降木脂素：母核只有16-17个碳原子
    • 组成木脂素的基本单元：桂皮酸、桂皮醇、丙烯苯、烯丙苯
  • 木脂素类化合物的主要结构类型
    • 木脂素类
      • 二苄基丁烷类：由两分子的苯丙素通过C8-C8'连接形成，如叶下珠脂素
      • 二苄基丁内酯类：二苄基丁烷的脂肪链在C8-C8'位通过氧形成了五元内酯环，如扁柏脂素
      • 芳基萘类：有芳基萘、芳基二氢萘、芳基四氢萘等基本结构骨架，如奥托肉豆蔻脂素
      • 四氢呋喃型：木脂素烃基上不同位置氧取代基的缩合形成了四氢呋喃型木脂素，其结构骨架有7-O-7'型、7-O-9'型和9-O-9'型
      • 骈双四氢呋喃类：四氢呋喃型木脂素中脂肪烃链上羟基的缩合形成了骈双四氢呋喃类木脂素的结构，如细辛脂素
      • 联苯环辛烯类：除了经典木脂素在C8-C8'相连外，两个苯丙素单元中的苯基的C2-C2'同时相连，构成一类与两个苯环相骈合的连氧取代环辛烯结构骨架，形成类联苯环辛烯型木脂素，如五味子甲素
    • 新木脂素
      • 苯骈呋喃类：如海风藤酮、伯彻林
        • 尤普麦特苯骈呋喃型、伯彻林苯骈呋喃型
      • 双环辛烷类：一个苯丙素单元的C8与另一苯丙素的C3'相连，同时C7与C1'直接相连，形成一个与环己烷相并的苯取代五元环结构骨架——双环[3.2.1]辛烷
      • 风藤酮型（螺二烯酮类）：一个苯丙素单元的C8与另一苯丙素的C1'相连，同时C7与另一苯丙素单元的烃基碳C9'直接相连，形成有螺环的苯取代环己烷结构骨架，如风藤酮
      • 联苯型：两个苯丙素单元的芳基碳直接相连构成的新木脂素分子为联苯型新木脂素，如厚朴酚
    • 降木脂素：一个苯丙素单元的烃基失去一个或两个碳而形成的一类木脂素结构骨架称为降木脂素，如蒙蒿素
    • 倍半木脂素：如拉帕酚A
    • 寡聚木脂素和杂类木脂素：如猫眼草素、水飞蓟宾
  • 木脂素的理化性质
    • 形态：多呈无色晶形，新木脂素不易结晶
    • 溶解性：游离——亲脂性，难溶于水，溶苯、氯仿等；成苷——水溶性增大
    • 挥发性：多数不挥发，少数有升华性质
    • 旋光性：大多有光学活性，遇酸易异构化
  • 木脂素的提取分离
    • 提取：多用乙醇或丙酮等提取后，再用极性 较小的溶剂如乙醚、氯仿等进行萃取
    • 分离：色谱法、溶剂萃取法、分级沉淀法、重结晶法
  • 木脂素的波谱性质
    • 紫外光谱
    • 红外光谱：饱和的γ-内酯碳基在1770cm-1左右有一强吸收带
    • 核磁共振氢谱（1H-NMR）：核磁共振氢谱是确定木脂素类化合物结构的主要技术手段
    • 核磁共振碳谱：碳谱不仅用于确定木脂素的碳架和平面结构，对于构型及构象的阐明也很有用
    • 质谱（MS）
  • 木脂素的生物活性
    • 抗肿瘤作用：鬼臼毒素
    • 肝保护和抗氧化作用：戈米辛J
    • 抗HIV病毒作用
    • 血小板活化因子（PAF）拮抗活性
    • 对中枢神经系统的作用
    • 平滑骨解痉作用
    • 毒鱼作用
    • 杀虫作用