香豆素

Report
第
五
章
苯丙素类化合物
1
含 义:
狭义: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群。
广义包括:
简单苯丙素类
苯丙酸类
香豆素类
木脂素类
木质素类
黄酮类
苯丙烯、苯丙醇
1分子C6 — C3单元
1分子C6 — C3 单元
2分子C6 — C3 单元
多分子C6 — C3 单元
C6—C3—C6 单元,另
章介绍
2
OMe
OMe
MeO
MeO
MeO
HO
OMe
丁香酚
a—细辛醚
OMe
β—细辛醚
3
CH2OH
MeO
glc
1
6
CHO
glc O
OMe
紫丁香苷(苯丙醇)
HO
COOH
MeO
桂皮醛(苯丙醛)
COOH
HO
COOH
OH
HO
咖啡酸
HO
阿魏
HO
丹参素(苯丙酸)
4
第一节
香豆素类
一、结构与分类
香豆素类成分是指一类具有苯骈a—吡
喃酮母核的天然化合物的总称。在结构上可
以看成是顺邻羟基桂皮酸脱水而形成的内酯
类化合物。目前发现的约1200种。
5
5
COOH
OH
顺邻羟基桂皮酸
4
6
3
7
2
8
O
O
1
香豆素
主要取代基:羟基(7—位多见)
甲氧基异戊烯氧基、异戊烯基(6、8-位)
6
香 豆 素
苯骈a-吡喃酮环上有无取代
7—羟基与6、8—异戊烯基成环
情况
环合、降解
简单香豆素
呋喃香豆素
环合、不降解
吡喃香豆素
其他香豆素
7
香豆素结构分类及代表化合物
类 型(基本母核)
简单香豆素
(仅苯环一侧有取代基)
5
4
6
3
7
2
8
O
O
代表化合物
伞形花内酯(7—OH香豆素)
瑞香内酯(7、8—二OH香豆素)
七叶内酯(6、7—二OH香豆素)
七叶苷(7—OH,6-O-葡萄糖苷)
滨蒿内酯(6、7— 二OCH3香豆素)
蛇床子素(7- OCH3,8-异戊烯基香
豆素)
1
8
呋喃香豆素
线型(6、7- 呋喃)香豆素
5
6
7
O
8
O
O
补骨脂内酯(母核结构)
佛手苷内酯(5- OCH3)
花椒毒内酯(8- OCH3)
欧前胡内酯(8- 异戊烯氧基)
紫花前胡内酯(未降解的二氢香
豆素)
角型(7、8- 呋喃)香豆素
5
6
7
O
8
O
O
当归素(白芷内酯,母核结构)
虎耳草素(5、6 - 二OCH3 )
异佛手苷内酯(5- OCH3)
9
紫花前胡醇
吡喃香豆素
线型(6、7- 吡喃)香豆素
OH
OH
OH
5
OH
5
O
O
O
8
O
8
O
白花前胡丙素
O
角型(7、8- 吡喃)香豆素
5
5
O
O
8
O
OCOCH3
O
8
O
O
其他香豆素
a—吡喃酮环上有取代
香豆素二聚体、三聚体
异香豆素
OCO
CH2 C
HO
CCH3
O
HO
O
茵陈内酯
10
二、香豆素的性质
(一)性状
游离香豆素:多为结晶性物质;亦有呈玻璃态或
液态。分子量小的具芳香气味、挥发
性及升升华性。
香豆素苷: 一般呈粉末或晶体状。无挥发性及升
华性。
(二)溶解性
具有苷溶解性的一般规律。但游离香
豆素(分子量小)可溶于沸水,难溶
于冷水。
11
(三)内酯环的性质(碱水解)
COO
OH
O
O
香豆素
(S水 小)
长时间加热
H
O
COO
顺邻羟基桂皮酸盐
(S水大)
O
反邻羟基桂皮酸盐
(加酸不可逆)
应用:碱溶酸沉法提取香豆素
注意:加热时间不宜太长不能与浓碱共
沸(裂解—酚类或酚酸)侧链有
酯键的不宜(碱水解)
12
※(四)显色反应
香豆素显色反应鉴别特点和意义
反应类型
反应试剂
反应特点
异羟 肟酸铁反应 盐酸羟胺、Fe+ 红色络合物
三氯化铁反应
Gibb’s 反应
Fe+ Cl3溶液
鉴别特点
内酯结构 内酯环有无
绿色~墨绿色 酚羟基
2,6-二氯苯醌
氯亚胺(OH—)
Emerson反应 4-氨基安替比林
铁氰化钾(OH—)
鉴别意义
酚羟基有无
蓝色
酚羟基对
位无取代
6-有无取代
红色
同上
同上
13
三、香豆素提取分离
提取:
水蒸气蒸馏法—小分子游离香豆素的挥发性
碱溶酸沉法—内酯的性质
溶剂法—溶解性特点—系统溶剂法(石油醚、
乙醚、乙醇、水)甲醇或乙醇提取,
结合溶剂法、大孔树脂法
14
分离:
单体分离比较困难,一般多用色谱法分离极
性小、游离态—硅胶吸附分离(氧化铝一般
不用)极性大、苷—反相色谱(Rp-18、Rp-8)
15
四、香豆素的检识
1、荧光:多呈蓝色或紫色荧光,7-羟基香豆
素类有较强兰色荧光,加碱后荧光增
强、颜色变绿,呋喃香豆素类显蓝色
或褐色。
应用:色谱(TLC、PC)检识
16
※
2. 显色反应
异羟肟酸铁反应—香豆素的内酯环
 三氯化铁反应—酚羟基的有无
 Gibb’s反应、Emerson反应—6-位是否
有取代基

17
五、香豆素的结构研究
1.红外(IR)光谱
H
呋喃环(C-H)
3175~3025cm-1
(弱小、尖锐的双峰)
O
芳环
1660~1600cm-1
(三个较强吸收)
O
O
内酯环
1750~1700cm-1(C=O, 最强峰)
1270~1220cm-1 ( 强吸收峰 )
1100~1000cm-1 ( 强吸收峰 )
18
2.紫外(UV)光谱
O
O
HO
7
O
O
苯环274nm (log 4.03)
引入羟基(共轭↑)
a-吡喃酮环311nm (log 3.72) 325nm (log 4.15)
O
7
O
O
碱液中(羟基解离)
372nm (log 4.23)
19
3.核磁共振(NMR)谱
(1) 1H-NMR谱特征:
5
4
6
HO
a-吡喃酮环质子
3- H (1H, d. J=9.5) δ6.10~6.50 (高场)
4 – H (1H, d. J=9.5) δ7.50~8.20 (低场)
3
8
O
O
芳环质子
受羰基吸电影响
电子云密度下降(↓)
H-8 (1H,d.J=2.0) δ(高场、羟基邻位)
H-6 (1H,dd.J=8.0;2.0) δ(高场、羟基邻位)
H-5 (1H,d.J=8.0) δ(低场)
20
H
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)
5
H
4
3
H
O
8
O
O
H
芳环质子
H-5 (1H, s.)
H-8 (1H, s.)
21
香豆素类化合物1H-NMR谱上具有鉴别特征
的典型信号:
(1) 3,4-位无取代香豆素类成分,H-3、H-4构
成AB系统,以一组dd峰出现,偶合常数较
大(J≈9.5Hz), 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 )。
22
(2)芳环质子信号受芳环取代影响很大。
7-OH香豆素 H-5 (1H,d.J=8.0) δ(低场)
H-6 (1H,dd.J=8.0;2.0) δ(高场)
H-8 (1H,d.J=2.0) δ(高场)
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)
23
(3)香豆素母核H-8、H-4在高分辨谱上能观
察到远程偶合, J4 = 0.60~1.0 Hz。
(4)呋喃香豆素呋喃环上二个质子构成AB系
统,以一组d d. 峰出现,偶合常数较小
(J≈2.0~2.5Hz)。
(5)芳环上甲氧基质子呈现三个质子的单峰
(3H, s.) ,δ3.8~4.0ppm。
24
(2)
13C-NMR谱特征:
5
香豆素母核碳谱的
特征信号:
HO
C-2
C-7
C-9
4
10
6
3
2
7
8
9
O
O
(C=O, s. δ> 160ppm)
(C-OH, s. δ> 160ppm),受羰基吸电共
轭的影响
(季碳,C-O-, s. δ149.0~154.0ppm)
25
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)
δ C-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
26
4.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。
27
. .
CH
+
3
O
O
O
O
O
+
O
O CH3
M+m/z 216 ( 100 )
CO
m/z
201 ( 22
O
)
CO
. .
CH
+
CO
3
O
O
OCH3
m/z 188 ( 11 )
O
O
O
+
m/z 173 ( 25 )
O
O
+
m/z
145 ( 20
)
CO
花椒毒内酯质谱裂解途径
C8H5O +
m/z 117 ( 4 )
CO
C7H5+
m/z 89 ( 25 )
28
第二节 木脂素
一、含义
木脂素是一类由二分子苯丙素衍生物(单体)
聚合而成的天然化合物,由于主要存在于植
物的木质部或开始析出时呈树脂状,所以称
木脂素。
依缩合位置不同
29
7-7ˊ 缩合
9-9ˊ
9-7ˊ缩合
7-9ˊ
6-7ˊ缩合
9-9ˊ内酯环
环木脂素
简单木脂素
β-β缩合
9-9ˊ内酯环
单环氧木脂素
木酯内酯
双环氧木脂素
环木脂内酯
依环合方向
两个苯环相连
1-苯代萘内酯
4-苯代萘内酯
联苯环新烯型木脂素
新木脂素
(非β-β缩合,两个苯环直接相连)
30
7
2
3
9
9
O
6
4
'
7
5
'
'
'
1
'
8
9
7
7
8
1
'
9
O
O
'
7
'
9
'
6
2
'
'
5
3
'
4
单环氧木脂素
简单木脂素
O
1
O
4
9
6
7
O
'
9
'
O
O
4
1
O
环木脂素
木脂内酯
4-苯代萘内酯
1-苯代萘内酯
环木脂内酯
31
7
O
'
9
'
7
9
O
联苯环辛烯型木脂素
新木脂素
双环氧木脂素
32
O
MeO
MeO
O
RO
O
MeO
OR
O
OMe
OMe
OMe
牛蒡子苷元R=H
牛蒡子苷R=glc
连翘脂素R=H
连翘苷R=glc
OH
OH
OH
MeO
CH3
MeO
MeO
OH
CH3
MeO
OH
厚朴酚
五味子醇
33
二、木脂素的性质
1.性状:多数为无色结晶,一般无挥发
性,少数具升华性。
2.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。
34
3 光学活性与异构化作用:
 木脂素常有不对称碳原子
或不对称中心,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。
35
三、木脂素的提取分离
原料
乙醇、丙酮提取、浓缩
醇提物
2.碱溶酸法
1.系统溶剂
(石油醚、乙醚、乙 主要用于酚性、
酸乙酯等)依次萃取, 内酯结构的木脂
素的分离纯化。
按极性大小分离。
3.色谱法
(吸附原理、硅胶、
中性氧化铝)用于难
分离木脂素的分离。
36
四、木脂素的检识
木脂素没有特征性的理化检识方法,常用的
检识方法主要是针对木脂素结构中的功能基检识:
1.三氯化铁反应——检查酚羟基
2.Labat反应(没食子酸、浓硫酸)
——检查亚甲二氧基(阳性呈蓝绿色)
3.Ecgrine反应(变色酸、浓硫酸)
——检查亚甲二氧基(阳性呈蓝紫色)
37
五、木脂素的结构测定
木脂素的结构类型较多,这里仅就代表性
类型的波谱特征予以介绍:
1.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 (lgε>4.0)
280~290nm (lgε3.5~4.0)
如:五味子甲素 287、251、213
牛蒡子苷
278、230、204
38
而四苯代萘类(共轭程度增大)显示特征吸收:
1
O
O
260nm ( lgε> 4.5) 最强峰
225、290、310、355nm强吸
收峰
4
39
2.红外(IR)光谱特征
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。
40
OH
O
O
O
O
O
O
1
O
O
OMe
OMe
中国远志脂粉
O
O
扁柏脂粉
3520cm-1(-OH)
1745cm-1(γ- 内酯环)
1760~1780cm-1(γ- 内酯环)
942cm-1(亚甲二氧基)
936cm-1(亚甲二氧基)
800cm-1(1、2、4-取代芳环) 1600cm-1、1585cm-1、1500cm-1(芳环)
41
3.核磁共振(NMR)谱
(1)1H-NMR谱特征及应用:
A、典型木脂素的质子归属
7
8
O
O
O
'
7
'
8
9
' δ1.05 (6H, d.) H-9、H-9’
δ1.78 (2H, m.) H-8、H-8’
δ4.61 (2H, d)
H-7、H-7’
δ5.96 (4H, s)
亚甲二氧基质子
芳环质子
O δ6.82~6.93
9
O
加尔巴新(单环氧木脂素)
42
B、用于鉴别4-苯代萘内酯(上向)
和1 -苯代萘内酯(下向)
.
.
8 25
O
B
A
O
C
4
+
5.08 ~ 5.23
+
4-苯代萘内酯
.
.
5 32 ~ 5 52
4
1
A
.
7 6 ~7 7
B
O
1
O
A
B
+
C
+
1 -苯代萘内酯
H-1处于羰基去屏蔽区,位于低场,δ8.25ppm (较大)
亚甲基质子处于羰基屏蔽区,位于高场,δ5.08~5.23ppm
(较小)
43
C、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
7
H
O
8
6
H
5
1 2
4
O
3
H
H
8
H
5
1 2
4
O
H
3
H
H
O
O
6
O
H
7
H
H
同 侧 (苯环)
J1 2 = J5 6≈4~5Hz (反式偶合)
H
H
O
H
H
O
H
异 侧 (苯环)
J1 2 ≈ 4~5Hz (反式偶合)
J5 6 ≈ 7Hz (顺式偶合)
44
(2)13C-NMR谱特征
a、内酯环羰基碳原子位于最低场,δ165~
180ppm(最大)。
b、其次为芳环质子,δ110~150ppm,其
中连接取代基团的碳原子δ较大。
C、烷烃类质子δ80ppm以下,其中,与氧
相连碳原子较大,季碳δ 较大。
d、甲氧基质子δ55 .7ppm。
45
MeO
7
2
9
8
1
O
6
MeO
'
7
5
'
6
'
'
8
1
'
2
'
9
O
'
5
OMe
OMe
木脂内酯
C-1 129.4 C-1’ 129.5
C-2 110.8 C-2’ 111.3
C-3 146.6 C-3’ 146.5 (芳环与
氧相连)
C-4 144.2 C-4’ 144.3 (芳环与
氧相连)
C-5 113.9 C-5’ 114.3
C-6 121.2 C-6’ 121.9
C-7 38.3 C-7’ 34.5
C-8 40.9 C-8’ 46.5
C-9 71.3 C-9’ 178.6 (内酯环
羰基)
OCH3 55.7
46
4.质谱(MS)特征
(1)多数木脂素可得到分子离子峰。
(2)发生苄基裂解,产生相应的碎片离子。
(3)木脂素苷可失去糖基,产生M+-162离
子峰。
47
苯丙素类思考题:
1、熟悉苯丙素类化合物的基本类型和母核特
点及生源途径。
2、掌握香豆素的结构类型、编号方式及重要
代表化合物。
3、掌握香豆素的性状特点及溶解性特点。
4、掌握香豆素碱水解的原理及应用。
48
5、掌握香豆素各种显色反应的反应试剂、原
理、特点及鉴别意义。
6、掌握香豆素各种提取方法的原理、适应范
围及注意事项。
7、熟悉色谱分离香豆素的条件、选择条件的
依据及预期分离结果。
8、掌握香豆素的荧光特点及应用。
49
9、掌握香豆素IR光谱特征区主要吸收峰特征。
10、掌握香豆素紫外光谱特征及在碱液中的吸
收峰变化特点。
11、掌握香豆素核磁共振氢谱的鉴别特征,并
能熟练运用氢谱 数据分析简单香豆素的苯
环取代情况。
50
12、熟悉香豆素远程偶合的特点及偶合常数大
小。
13、掌握香豆素母核碳原子的碳谱信息(化学位
移、峰形状)。
14、掌握香豆素质谱裂解规律。
15、熟悉含香豆素的重要中药秦皮、前胡等的化
学成分及提取分离原理。
51
16、熟悉木脂素母核组成特征、基本结构类
型及重要代表化合物。
17、掌握木脂素的溶解性特点、存在状态。
18、掌握木脂素异构化的原因、环境及意
义。
19、掌握木脂素的常规提取、分离方法。
52
20、掌握木脂素重要显色反应的鉴别特点及鉴
别意义。
21、熟悉木脂素紫外、红外光谱特征。
22、熟悉木脂素母核中几种代表性质子的核磁
共振氢谱的信息特征。
23、掌握利用氢谱鉴别两种苯代萘内酯型木脂
素的鉴别特征和原理。
53
24、掌握利用氢谱鉴别双环氧木脂素两种立体
异构体的鉴别特 征和原理。
25、熟悉木脂素基本母核碳原子碳谱化学位移
的大致范围。
26、了解木脂素质谱裂解规律。
27、熟悉含木脂素的重要中药五味子、连翘的
化学成分及提取分离方法。
54

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