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1、天然产物化学课程作业题目：香豆素类化合物关键词：香豆素 结构 性质 制备 吸收代谢 应用食品学院 2011 级研究生 农产品加工与储藏专业香豆素类化合物1. 概述香豆素研究概况香豆素(cornn ari n)是具有苯骈a-吡喃酮母核的一类天然化合物的总称， 在结构上可以看作是顺邻羟基桂皮酸失水而成的内酯。其具有芳甜香气的天然产 物，是药用植物的主要活性成分之一。在结构上应与异香豆素类(isacoumari n) 相区分，异香豆素分子中虽也有苯并吡喃酮结构，但它可看做是邻羧基苯乙烯醇 所成的酯。如下分子结构图所示：顺式邻羟基桂皮酸香豆素异香豆素香豆素类化合物可以游离态或成苷形式广泛的存在于植物界
2、中，只有少数来 自于动物和微生物，其中以双子叶植物中的伞形科(Umbelliferae),芸香科 (Rutaceae)和桑科(Moraceae)含量最多，其他在豆科(Legumi nosae)、木犀科 (Oleaeeae)、茄科(Solanaceae)、菊科(Compositae)和兰科(Orchidaeeae)中也 较多。研究表明，香豆素类化合物具有明显的药理活性，如抗HIV、抗癌、对心 血管的影响、抗炎及平滑肌松弛、抗凝血等。，近年来，随着现代色谱和波潜技术的应用和发展，发现了不少新的结构类型， 如色原酮香豆素(chromonacoumari n)，倍半萜类香豆素(sesquiterpen
3、yl coumari n)，以及prenyl-furocoumari n型倍半萜衍生物等。此外，也发现某些 罕见的结构，如香豆素的硫酸酯、无含氧取代如3, 4, 7-三甲基香豆素和四氧 取代的香豆素。在香豆素的多聚体上，尚发现混合型二聚体，如由香豆素与吖啶 酮、喹诺酮或萘醌等组成的二聚体。在分离和鉴定手段上，不少新方法、新技术近年也被应用。例如，超临界流 体被用于提取；多种制备型加压(低、中、高)和减压色潜被应用于分离；毛细管 电泳应用于分析；在结构鉴定上，2D-NMR被普遍采用及负离子质谱的使用等。在合成上，近年也报道了不少更简便，得率更高的方法，包括某些一步合 成法。在生物活性上，近年也取
4、得了不少进展，如分离得到一系列能抑制 HIV-1 逆转录酶的胡桐内酯类(calanolide),能显著扩张血管的凯林内酯(khellactone) 类化合物，最近又发现某些香豆素能抑制NO合成和具有植物雌激素活性等。不 少香豆素类的构效关系也被进一步研究。香豆素结构类型香豆素最早由Vogel于1820年报道从圭亚那的零陵香豆(tonka bean),即 黄香草木犀(Melilotus officinalis)中获得，香豆素名称就起源于零陵香豆 的加勒比词“ coumarou”。香豆素一般可分为四大类：简单香豆素、呋喃香豆素、吡喃香豆素和其他香 豆素类。1.2.1 简单香豆素类 简单香豆素类是指
5、只在苯环上有取代基的香豆素，已知绝大部分的香豆素在C-7 都有含氧官能团存在，仅少数例外，故 7-羟基香豆素即伞形花内酯 (umbelliferone)可认为是香豆素类的母体。香豆素母体在植物体内可来自苯丙氨酸(phenylalanine)或酪氨酸伞形花内酯中苯环的C-5、C-6、C-8位都可能有含氧基团取代，常见的为羟 基、甲氧基、亚甲二氧基、异戊烯氧基等，并可分为一氧、二氧、三氧、四氧取 代物。异戊烯基除接在氧上外，也可直接连在碳上。常见的简单香豆素列举如下：(1) 一氧取代：2) 二氧取代：6, 7-二-O:R R1 21.2.2 呋喃香豆素类 在7-羟基香豆素的6位或8位有异戊烯基时，
6、易与邻位酚羟基环合形成呋 喃环或吡喃环，前者为呋喃香豆素类(furancocoumarin),后者为吡喃香豆素类(pyarnocoumarin),每类中因成环后与母体稠合的位置不同，又可再分成两种, 如该环处于与香豆素母体同一直线上，称为线型(li near)；如环处于香豆素母体 的折角线上，称之为角型(angular)。1.2.2.1 6,7-呋喃骈香豆素类补骨脂内酯是 6,7-呋喃骈香豆素即线型呋喃香豆素类的代表，故该类又称 补骨脂内酯型香豆素。在线型呋喃香豆素中的含氧基或异戊烯氧基常位于C-5和C-8位。例如：补骨脂内酯(psoralen)HH花椒毒酚(xanthotoxol)HOHJ、
7、香柑内酯(bergapten)OMeH0花椒毒内酯(xanthot ox in)HOMe异茴芹内酯(isopimpinellin)OMeOMe欧前胡内酯(imperatorin)H-HlJ_%R2R1线型呋喃香豆素也可以未降解的二氢呋喃香豆素形式存在。V1.2.2.2 7,8-呋喃骈香豆素类白芷内酯又名异补骨脂内酯(isopsoralen)是角型的7,8-呋喃骈香豆素类 的代表，故该类又称异补骨脂内酯香豆素。角型呋喃香豆素中的含氧基或异戊烯氧基常位于C-5和C-6位。例如：白芷内酯(angelicin)HH6-羟基白芷内酯(heratonol)HOH6-甲氧基白芷内酯(sphondin)HOM
8、e异香柑内酯(isobergapten)OMeH茴芹内酯(pimpinellin)OMeOMeR R1 2角型呋喃香豆素同样也可以未降解的二氢呋喃香豆素存在。1.2.3 吡喃香豆素类吡喃香豆素也有线型和角型两种，即6,7-吡喃骈香豆素和7,8-吡喃骈香豆 素。此外，也有少数在5,6位形成吡喃环或同时在5,7位和7,8位存在两个吡喃 环，形成双吡喃骈香豆素。1.2.3.1 6,7-吡喃骈香豆素类6,7-吡喃骈香豆素类以花椒内酯为代表，常见的化合物是在花椒内酯的C-5, C-8上连有含氧基或异戊烯基。例如：R R1 2花椒内酯(xanthyetin)HH美花椒内酯(xan thoxyle tin)
9、OMeOH鲁望菊内酯(luvangetin)HOMe近年发现另一类吡喃香豆素，属五环含萜结构，以bruceol为代表。1.2.3.27,8-吡喃骈香豆素类7,8-骈香豆素类以邪蒿内酯为代表，含氧基常见连于C-5或C-6上，例如:R2HHOHR1邪蒿内酯(seselin)H5-羟基邪蒿内酯(5-hydroxyseselin) OH去甲布拉易林(norbraylin)H近年从前胡属植物根中分离得到一系列角型二氢吡喃骈香豆素化合物，它们 为凯林内酯(khellactone)的一酰化或二酰化衍生物，其中有的具有显著的冠 状动脉扩张作用。1.2.4 其他香豆素类这是一类a-吡喃酮环的C-3 , C-4位
10、上有取代基的香豆素，以及香豆素的 二聚体等。1.2.4.1 3-或4-苯代衍生物除3-苯代和4-苯代外，也有以3,4-苯骈的结构存在。例如:异甘草香豆素胀果香豆素甲isoglycycoumarin)inflacoumarin A)autumnariniol1.2.4.2 4-氧代衍生物4-氧代香豆素常以-0H或-OMe取代存在，4-氧代也可与3-苯代同时存在于 结构中。4-羟基和3-苯代两者尚能构成一类称为香豆草醚类(coumestan)化合 物，如最近我国学者张金生等从中药旱莲草中分离得到一系列 蟛蜞菊内酯(wedelolacto ne)衍生物，其中包括新化合物异去甲蟛蜞菊内酯。蟛蜞菊内酯(
11、 wedelolactone) R=CH3 去甲蟛蜞菊内酯( demethywedelolactone) R=H异去甲蟛蜞菊内酯(isodemethywedelolactone)新生霉素(novobioci n)则是4,7-二羟基香豆素的含N糖苷，为链霉菌的4-OH尚可与3位的异戊二烯单位链形成一类新的prenyl-furocoumarin型 倍半萜衍生物，如最近从多伞阿魏中分离得到多种此类化合物。4-OH也可在3,4 位构成一类色原酮香豆素，如存在于远志属植物 Polygala fruticosa中的 fruitnone A。Poiygala-fruticosa type sesquiter
12、penoid derivativefruitnone A1.2.4.3 胡桐内酯类胡桐内酯类(calanolide)是近年从藤黄科(Guttiferae)胡桐属 (Calophyllum L.)植物中分离得到的一类香豆素，这是一类新的非核苷型HIVT 逆转录酶抑制剂。其基本结构为 4-烷基(甲基或丙基)或苯基取代的双吡喃骈香 豆素，胡桐属中这类香豆素可分为三种类型，即偕二甲基可在C环(如cala nolide A),或在 D 环(如 pseudocordatolide C)，或 D 环未成环(如 callophylloide)。 分自Calophyllumla nigerum的(+) -cal
13、a nolide A是该类活性结构的代表物。+)-calanolide A+)-pseudocordatolide C 海棠果内酯Callophylloide1.2.4.4 二聚体类Dicoumarol是早在1914年就被发现具抗血小板聚集活性的双香豆素，其后 不少新二聚体相继被发现。既有简单香豆素之间相连，也有吡喃香豆素之间以线 一线型或线一角型相连。连接方式既可以是直接相连，也可以是通过氧、亚甲基 或某一结构单位相连。连接的位置也不尽相同，但较多的是一个香豆素的 C-8 与另一香豆素的C-3, C-5, C-6, C-8直接相连，也有如dicoumarol以C-3CH2 C-3,形式连接。
14、香豆素理化性质游离香豆素通常为结晶固体,具芳香气味,有一定熔点,能随水蒸气挥发或 升华。香豆素不溶或难溶于水,但可溶于石油醚、苯、乙醚、氯仿或乙醇等溶剂 中。1.3.1 荧光 荧光是香豆素的一个特有物理性质,在紫外光下,常显蓝色荧光。通过荧光人们很易辨认出它们的存在。当C-7位引入羟基后，可使荧光增强，即使在可见 光下,也能观察到荧光。一般羟基香豆素遇碱后,荧光会加强,有的可使荧光变 色，7-羟基香豆素加碱后，荧光可从蓝色变绿色。一般非经基取代基或羚基醚化 后，可使荧光减弱，并转为紫色，呋喃香豆素的荧光较弱，且在苯环上具有两个 烷氧基取代的呋喃香豆素自身带有黄色，在紫外光下可变为褐色。1.3.
15、2 与碱反应1.3.2.1 内酯环的开裂 香豆素用热稀碱液处理，其内酯环可缓慢水解开裂，成为顺邻羟基桂皮酸盐 而溶解成黄色溶液。如再酸化，生成的游离顺邻羟基桂皮酸极不稳定，可闭环重 新内酯化，得到原来的香豆素。若香豆素长时间放置在碱液中，则顺式盐可转变 为反式盐，此时再酸化，就不再内酯化而可得稳定的反邻羟基桂皮酸。香豆素的内酯开环反应可用来与其他植物成分的分离，先使香豆素在碱液中 开环溶解，然后用乙醚提取除去其他成分后，再酸化使香豆素沉出。香豆素的C-8侧链的适当位置上如有羧基、环氧、双键等基团，就会阻碍内 酯环的恢复，从而得到的是邻羟基桂皮酸的衍生物，据此曾被用于结构研究。1.3.2.2 侧链酯基水解 处在苄基碳上的香豆素侧链酯基极不稳定，易被碱水解。例如，（+） -cis-凯林内酯二元酯，其C-3,C-4为顺式结构，碱水解时， 处于苄基的4，-酯基经水解后，可生成顺式和反式两种异构化的醇，而C-3-酉旨 基在稀碱条件下可保留。这一反应对鉴定凯林内酯类香豆素的构型
