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1、1,第三章, 苯丙素类化合物,一 概述 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。 包括 :简单苯丙素类,如: 苯丙烯(醇,醛,酸等) 香豆素类 ( coumarins) 木脂素 和 木质素 ( lignins) 黄酮类 等,2,苯丙素类化合物都由桂皮酸途径 (莽草酸途径)合成而来。 糖类 合成 苯丙氨酸 脱氨 生成 桂皮酸衍生物 经过羟化, 氧化,还原,醚化等 反应 生成 苯丙烯, 苯丙醇,苯丙醛,苯丙酸等, 再经过异构化, 环合反应 生成 香豆素类化合物 缩合 木脂素类化合物。 苯丙素类化合物在生物合成上均来源于 苯丙氨酸,3,
2、4,二 简单苯丙素类 一 ,简单苯丙素的结构和分类 苯丙素类可认为是苯丙烷的衍生物。 据C3的结构变化来分类。 它们是常见的芳香族化合物。以苷或酯的形式存在于植物中,有较强的生理活性。 1,苯丙烯(醇,醛,酸)类, 丁香挥发油中的丁香酚, 八角中的茴香脑等,5,2, 苯丙醇类 如:松柏醇, 紫丁香酚苷 3,苯丙醛类 如:桂皮醛 4,苯丙酸 如:咖啡酸 丹参素,6,二 简单苯丙素类的提取,分离 1, 溶剂提取法, 根据其溶解性,选择合适的溶剂提取 2, 水蒸气蒸馏法 小分子的苯丙素类具有挥发性,是挥发 油的主要组成部分。可用水蒸气蒸馏法。 3,碱提酸沉法 苯丙酸类 可用 4,分离 常用 色谱。,
3、7, 一 香豆素 (coumarin) 1, 是由顺式的邻羟基桂皮酸,脱水而形成的内酯化合物。 或 是具有苯并-吡喃酮环基本母核的一类化合物。 一般有芳香甜味。,8,2,存在,分布 香豆素类在植物界分布广泛,大多分布于 豆科,伞形科,芸香科,菊科等。 在植物中以游离态存在, 或与糖结合成苷 存在。 同科的植物中大多含有相同或相似结构的化合物。 3,生理活性 1), 抗菌 ,抗病毒 2),植物生长调节作用 3), 扩张冠状动脉 4),光敏作用 :治疗白癜风 5) 抗凝血作用, 6) 肝 毒性 等,9,一, 结构分类 据香豆素-吡喃酮上有无取代基,苯上的取代基是否缩合成呋喃环,或吡喃环来分类。 (
4、一)简单香豆素类 是仅在苯环上有取代基的香豆素。 天然的一般在7位有-OH(或其他含氧基团) 它可认为是香豆素类化合物的基本母核。 常在5,6,8位有-OH, -OCH3, -CH2OH , 异戊烯基 等 基团取代。如七叶内酯 等,10,(二)呋喃香豆素类 是香豆素苯环上的异戊烯基 与邻位的7酚羟基环合成呋喃环。 它可分为:线(直)型呋喃香豆素 (6,7-呋喃香豆素) 角型呋喃香豆素 (7,8-呋喃香豆素) 如呋喃环被氢化,称为二氢呋喃香豆素,11,(三)吡喃香豆素类 是香豆素苯环上的异戊烯基与相邻的7位羟基环合 形成吡喃环。 它分为:直(线)型吡喃香豆素(6,7-吡喃香豆素) 角型吡喃香豆素
5、(7,8-吡喃香豆素) 如吡喃环被氢化,称为二氢吡喃香豆素,12,(四)其他香豆素类 异香豆素 是香豆素的异构体 在植物界中大多以双氢异香豆素衍生物存在。 如: 茵陈内酯,13,双香豆素类 它是由两分子香豆素 聚会而成。 有的也可形成三聚物。 如:双七叶内酯 紫 苜缩酚,14,-吡喃环上有取代基的香豆素类 是指在香豆素的 -吡喃环上有取代基的香豆素。 一般常在 C3, C4位有苯基,羟基,异戊烯基。 如:黄檀内酯 蟛蜞菊内酯,15,二,理化性质 1性状 : 游离的香豆素大多是结晶, 小分子的香豆素有挥发性,及升华性,有芳香气味,能随水蒸气蒸馏。其苷类多不具有挥发性和升华性。显蓝或紫色荧光。 2
6、溶解性 :游离的香豆素 易溶解于有机溶剂如:EtOH,MeOH,Et2O,CHCl3等。 难溶解于冷水,但可溶解于热水,碱水。 香豆素苷类可溶解于水,MeOH,EtOH, 难溶解于极性小的有机溶剂,如:Et2O,苯,石油醚等。,16,一,与碱的作用(水解) 香豆素因为有不饱和的内酯结构,它在碱性条件下,内酯环可开环,生成易溶解于水的 顺式的邻羟基桂皮酸盐。其盐加酸酸化又可重新环合为原来的内酯结构。 此反应 如果与碱 长时间加热或在强紫外光下,生成的顺邻羟基桂皮酸 可转化为反式的邻羟基桂皮酸的衍生物,再加酸,内酯也不可以环合。是不可逆的。,17,香豆素与碱的反应可运用于提取分离, 但不能长时间加
7、热。 影响内酯环开环水解的其他因素 (1)取代基的性质和位置 香豆素内酯环的水解与环上的取代基有关 特别是C7位上的取代基。 如:C7位有-OH -OCH3 等 供电子基团,其水解较难。 7-OH香豆素 7-OCH3 香豆素 香豆素 (2)空间位阻 如:在C3上有基团取代, 基团越大越难水解,18,(3) C8位如有 C=O,双键,环氧等结构时, 它们易与开环后产生的酚羟基形成H 键, 或发生缩合,加成反应再加酸内酯也不环合。不可逆。 香豆素侧链上的酯基如连在苄基C 上, 则极不稳定, 易发生消除反应。,19,香豆素与浓碱液加热,则内酯环破坏, 生成酚类 或 酸类。,20,二与酸的反应, 1,
8、环合反应 香豆素分子中酚羟基与邻位的不饱和侧链 (如:异戊烯基)常能发生环合反应 生成含氧杂环结构(吡喃或呋喃) P115 2, 醚键的开裂(水解)P115 3,双键的加水反应 P 115,21,5,双键的加成反应 香豆素分子中的双键环境不同,能加成的难易顺序不同,可通过控制反应条件,有选择性的加成 C3-C4双键 呋喃或吡喃环上的双键 侧链双键,22,溴与香豆素分子中的C3-C4 双键的加成 溴与C3-C4 加成 生成3,4 二溴衍生物,它在NaOH 下脱去HBr 生成3- 溴香豆素,它在碱性乙醇中加热, 则转变为苯并呋喃羧酸。 ( 此反应可用于香豆素基本结构的证明),23,6, 氧化反应
9、香豆素类在不同的氧化剂条件下,其氧化的产物不同。 常用的氧化剂有: 高锰酸钾,铬酸, 臭氧, 过氧化氢,过碘酸等。 (1)铬酸 他一般只氧化侧链的双键使成为羧酸或 氧化苯环使成为醌的衍生物。不氧化-吡喃酮环。,24,(2)臭氧 它先作用于香豆素的侧链双键 然后作用于呋喃 或 吡喃环上的双键, 在剧烈条件下才能作用于-吡喃酮环上的双键。,25,(3)高锰酸钾 它的氧化能力强。 它可氧化-吡喃酮环上的双键或苯环, 生成酸。 (4)过氧化氢 呋喃香豆素类呋喃环上C2 和C3 未被取代时, 用碱性过氧化氢氧化,可生成 2,3- 呋喃二羧酸。,26,三,香豆素的提取,分离,香豆素类化合物的极性差别较大
10、,各种溶剂 都可能提出香豆素。 游离的香豆素多具有一定的亲脂性,一般用极性小的溶剂来提取。 如:Et2O, 苯,EtOAC等。 小分子的香豆素在减压条件下 蒸馏或升华 不分解, 可用水蒸气蒸馏法,升华法提取。 香豆素有内酯结构,可以用碱溶酸沉法。 香豆素的苷类,可用苷的提取通法来提取 如: 用热水,MeOH, EtOH 等去提取。,27,(一)常用方法: 中药粗粉 Et2O 提取 ,提取液冷置,析晶 香豆素结晶 母液 回收乙醚 留存物 , 再用水蒸气蒸馏 残留液 挥发油 趁热过滤 滤液 不溶物 冷析 石油醚温浸 结晶 石油醚液 不溶物 浓缩,放置得结晶,28,(二)碱溶酸沉法 香豆素大多有酚羟
11、基,显酸性,可用碱溶酸沉法 香豆素的内酯环在热碱液中可开环溶解于水,加酸后,内酯环闭合而沉淀析出。而把香豆素提取 分离出来。 注意点: 有的香豆素对酸碱 比较敏感注意控制好PH范围,及加热的强度。 香豆素在碱液中要分解,或在酸中难于闭会的,不适合碱溶酸沉法。 (三)水蒸气蒸馏法 小分子的香豆素可用此法。,29,(四)色谱分离法 香豆素用色谱法分离,有比较好的效果。 1, 常用的吸附剂有: 硅胶, 中性或酸性氧化铝 碱性氧化铝少用, 因为香豆素一般显酸性 与碱性氧化铝吸附牢,而且碱性可能导致 香豆素结构的改变。 常用的溶剂系统有: 己烷- 乙醚, 石油醚-EtOAC等 2, 香豆素苷类的分离常采
12、用纤维素,硅藻土 等 为吸附剂 或 支持剂。 3, 纸色谱: 香豆素的纸色谱在碱性溶剂系统中 Rf值小, 酸性下Rf较大, 中性则产生拖尾现象。 所以常用硼砂浸过的滤纸,或硼砂饱和过的溶剂系统。,30,四, 香豆素的检识反应 (一)荧光 香豆素类化合物由于有较长的共轭系统, 大多有兰,紫色荧光。荧光的强弱与分子中取代基的种类和位置有关(香豆素母体本身无荧光) 1,在C7有-OH 取代,有强烈的兰色荧光, 加碱后变为绿色荧光,荧光增加。 2,在其他位置有-OH取代,荧光减弱。 在C8位有-OH,则极弱或无荧光。 3,羟基香豆素的-OH经甲醚化,则荧光减弱 4,呋喃香豆素大多显兰色,褐色弱荧光 5
13、,在碱性条件下荧光大都增强。,31,(二)显色反应 1,异羟肟酸铁的反应 这是香豆素分子中的内酯环结构的反应。 OH- H+ 香豆素+NH2OH.HCl异羟肟酸 +FeCl3 异羟肟酸铁,32,2,酚羟基的反应 酚-OH + FeCl3 兰,绿,棕,褐 重N化试剂的反应: 若酚羟基的邻位或对位无取代,显红色,紫红色。,33,3,Gibbs 反应 Gibbs 试剂为 2,6-二 氯(溴)苯醌氯亚胺 若分子中酚羟基对位无取代, 则反应生成兰色化合物。 香豆素分子在碱性条件下内酯环水解,产生的酚羟基,如果其对位( 即C6)无取代,有阳性反应,34,4,Emerson 反应 Emerson试剂由 4-
14、氨基安替比林和铁氰化钾组成 酚羟基对位的H 与其反应显 红色。,35,小结: 1,苯丙素的定义,分类。 2,简单苯丙素的分类 3,香豆素的定义及基本结构 (排号) 4,结构分类: (1)简单香豆素 (2)呋喃香豆素 (线型 或 角型) (3)吡喃香豆素 (线型 或 角型) (4)其他香豆素,36,3,理化性质 *(1) 内酯环的碱水解 (长时间加热不可逆) 难易:7-OH香豆素7-OCH3香豆素香豆素 影响水解的其他位置有:C3,C8等 *(2) 双键的加成 其难易顺序为: C3-C4间的双键 呋喃(吡喃)环中的双键 侧链上的双键 *(3) 氧化反应 不同的氧化剂其氧化特点和产物不同。,37,4,香豆素的提取,分离方法: 常用方法, 碱溶酸沉法, 水蒸气蒸馏法,色谱分离 5,香豆素的检识 荧光 内酯的异羟肟酸铁的反应 酚羟基的 FeCl3 反应 重N化试剂的反应 Gibbs 试剂反应,Emerson试剂反应,38,思考题 1,什么是苯丙素?其分类如何? 2,什么是香豆素?它的结构如何? 3,香豆素的分类有那些? 4,香豆素内酯环碱水解有些什么特点? 5,香豆素的双键加成有哪些特点? 6,不同氧化剂对香豆素的氧化特点如何? 7,香豆素类有哪些的提取分离方法? 8,香豆素类的色谱分离有什么特点? 9,香豆素有哪些检识反应,