重庆工学院：《天然产物化学》课程教学资源（电子教案）第五章 苯丙素类

目录 概述 第一节苯丙酸类 第二节香豆素( coumarin) 结构类型 ()简单香豆素类 呋喃香豆素类( (furocoumarins)(线型和角型) 吡喃香豆素类 pyranocoumarins)(线型和角型) 34555678 四其他香豆素类. 、香豆素理化性质 ()性状 溶解度 碱水解反应(内酯性质) 四酸的反应: 五C3C4双键性质和加成反应 12 G呈色反应 12 香豆素的分离方法 (一)提取 14 (二)分离 四、香豆素波谱学特征 5 (一)紫外光谱 15 (二)红外光谱 (三)HNMR 15 (四)1CNMR (五)质谱 五、香豆素的生物活性 第三节木脂素 77789 、结构类型 (一)二芳基丁烷类( dibenz butanes) (二)二芳基丁内酯类( dibenz ltyrolactones)… (三)芳基萘类( aryLnaphthalene) 20 第1页共25页

第 1 页 共25页 目 录 概 述........................................................................................................3 第一节 苯丙酸类......................................................................................4 第二节 香豆素（coumarin）................................................................5 一、结构类型.......................................................................................5 ㈠简单香豆素类..............................................................................5 ㈡呋喃香豆素类(furocoumarins) (线型和角型)................................6 ㈢吡喃香豆素类(pyranocoumarins) (线型和角型)............................7 ㈣其他香豆素类..............................................................................8 二、香豆素理化性质............................................................................8 ㈠性状.............................................................................................8 ㈡溶解度.........................................................................................8 ㈢碱水解反应（内酯性质）...........................................................8 ㈣酸的反应：................................................................................11 ㈤C3,C4双键性质和加成反应.........................................................12 ㈥呈色反应....................................................................................12 三、香豆素的分离方法......................................................................14 （一）提取....................................................................................14 （二）分离....................................................................................14 四、香豆素波谱学特征......................................................................15 （一）紫外光谱............................................................................15 （二）红外光谱............................................................................15 （三）1H-NMR .............................................................................15 （四）13C-NMR ............................................................................17 （五）质谱....................................................................................17 五、香豆素的生物活性......................................................................17 第三节 木脂素.......................................................................................18 一、结构类型.....................................................................................19 （一）二芳基丁烷类（dibenzylbutanes）.....................................19 （二）二芳基丁内酯类（dibenzyltyrolactones）..........................19 （三）芳基萘类（arylnaphthalenes）...........................................20

(四)四氢呋喃类( tetrahydrofurans 20 (五)双四氢呋喃类( furfuran) 20 (六)联苯环辛烯类( dibenzocyclooctenes) (七)苯骈呋喃类( benzofurans) 21 (八)双环辛烷类( bicyclo[3,2, I Octanes) (九)苯骈二氧六环类1 (十)螺二烯酮类( sp irodienones) 21 (十一)联苯类( biphenylenes) (十二)倍半木脂素( sesquilignans)和二木脂素( dilignans)22 、理化性质 、提取分离 四、结构鉴定 23 (一)化学法 .23 (二)光谱法 25 五、生物活性 25 第2页共25页

第 2 页 共25页 （四）四氢呋喃类（tetrahydrofurans）........................................20 （五）双四氢呋喃类（furofurans）..............................................20 （六）联苯环辛烯类（dibenzocyclooctenes）..............................20 （七）苯骈呋喃类（benzofurans）...............................................21 （八）双环辛烷类（bicyclo[3,2,1]octanes）.................................21 （九）苯骈二氧六环类.................................................................21 （十）螺二烯酮类（spirodienones）............................................21 （十一）联苯类（biphenylenes）.................................................21 （十二）倍半木脂素（sesquilignans）和二木脂素（dilignans）.22 二、理化性质.....................................................................................22 三、提取分离.....................................................................................23 四、结构鉴定.....................................................................................23 （一）化学法................................................................................23 （二）光谱法................................................................................25 五、生物活性.....................................................................................25

苯丙素类 概述 是一类含有一个或几个C6C3单位的天然成份,在苯核上有酚羟基或烷氧 基取代。 这类成份包括:苯丙烯、苯丙醇、苯丙酸及其缩酯、香豆素、木脂素、黄 酮和木质素等 苯丙素类来源于醋酸或苯丙氨酸和酪氨酸,后者脱氨生成桂皮酸的衍生 物,多数天然芳香属化合物由此生物合成途径而来。 葡萄糖代谢 COOH 莽草酸 桂皮酸途径 №苯丙氨酸和酪氨酸 COOH ∠CH2Ogc COOH 咖啡酸 对羟基桂皮酸 对羟基桂皮酸苷 苯丙烯类 OMe 阿魏酸 邻羟桂皮酸苷 丙烯基 烯丙基 CH OH 新木脂素类 松柏醇 伞形花内酯 木质素 倍半木脂素类 香豆素类 木脂素类 第3页共25页

第 3 页 共25页 苯丙素类 概 述 是一类含有一个或几个 C6-C3单位的天然成份，在苯核上有酚羟基或烷氧 基取代。 这类成份包括：苯丙烯、苯丙醇、苯丙酸及其缩酯、香豆素、木脂素、黄 酮和木质素等。 苯丙素类来源于醋酸或苯丙氨酸和酪氨酸，后者脱氨生成桂皮酸的衍生 物，多数天然芳香属化合物由此生物合成途径而来。 HO OH OH COOH NH2 COOH HO NH2 COOH HO OH COOH HO COOH CH2O-glc HO HO HO HO COOH OMe CH2OH HO OMe HO O COOH glc HO O O 葡萄糖代谢 莽草酸 桂皮酸途径 苯丙氨酸和酪氨酸 咖啡酸 对羟基桂皮酸 对羟基桂皮酸苷 苯丙烯类 丙烯基 烯丙基 新木脂素类 邻羟桂皮酸苷 伞形花内酯 香豆素类 阿魏酸 松柏醇 木质素 倍半木脂素类 木脂素类

第一节苯丙酸类 植物中广泛分布酚酸类成分,其基本结构是酚羟基取代的芳香羧酸,其中 不少属于具有C6-C3结构的苯丙酸类 常见的苯丙酸类如 R1 桂皮酸 H R1一 对羟基桂皮酸OHH 咖啡酸 阿魏酸 H3 异阿魏酸OCH3OH 存在形式:苯丙酸常与不同的醇、氨基酸、糖、有机酸等结合成酯,多有 较强的生理活性。如:绿原酸( chlorogenic acid是咖啡酸与奎宁酸( quinic acid) 的酯一一具有抗菌、利胆作用。 OOH 绿原酸 存在于很多中药中——茵陈、苎麻、金银花等。 苯丙酸类大多具有一定的水溶性 常与一些酚酸、鞣质、黄酮苷等混在一起,分离有一定困难。 般釆用——纤维素、硅胶、大孔树脂或聚酰胺等反复层析。 鉴别反应(利用ArOH的性质): ①1~2% FeCl3/MeOH ② Pauly试剂:重氮化的磺胺酸 ③ Gep fner试剂:1%亚硝酸钠溶液与相同体积10%的醋酸混合,喷雾后, 在空气中干燥,再用0.5moL的荷性碱甲醇溶液处理。 试剂 在紫外线下,这些化合物为无色或具有蓝色荧光,用氨水处理后呈蓝色或 绿色荧光 第4页共25页

第 4 页 共25页 第一节 苯丙酸类 植物中广泛分布酚酸类成分，其基本结构是酚羟基取代的芳香羧酸，其中 不少属于具有 C6-C3 结构的苯丙酸类。 常见的苯丙酸类如： 存在形式：苯丙酸常与不同的醇、氨基酸、糖、有机酸等结合成酯，多有 较强的生理活性。如：绿原酸（chlorogenic acid）是咖啡酸与奎宁酸（quinic acid） 的酯——具有抗菌、利胆作用。 存在于很多中药中——茵陈、苎麻、金银花等。 苯丙酸类大多具有一定的水溶性。 常与一些酚酸、鞣质、黄酮苷等混在一起，分离有一定困难。 一般采用——纤维素、硅胶、大孔树脂或聚酰胺等反复层析。 鉴别反应（利用 Ar-OH 的性质）： ①1~2%FeCl3/MeOH ②Pauly 试剂：重氮化的磺胺酸 ③Gepfner 试剂：1%亚硝酸钠溶液与相同体积 10%的醋酸混合，喷雾后， 在空气中干燥，再用 0.5mol/L 的荷性碱甲醇溶液处理。 ④Millon 试剂： 在紫外线下，这些化合物为无色或具有蓝色荧光，用氨水处理后呈蓝色或 绿色荧光。 R1 R2 COOH OH OH OH OH OH 桂皮酸 对羟基桂皮酸 H H H OCH3 OCH3 R1 R2 咖啡酸 阿魏酸 异阿魏酸 OH HO OH C H C H O CO COOH OH OH 绿原酸

第二节香豆素( coumarin) 香豆素类化合物是一类邻羟桂皮酸的内酯,具有芳甜香气 分布:在高等植物中,芸香科和伞形科中含的多,还有豆科、兰科、木樨 科、茄科、菊科等,少数发现于动物和微生物中。 、结构类型 香豆素母核为苯骈α-吡喃酮。环上常有取代基。通常将香豆素分为四类: ()简单香豆素类 指只有苯环上有取代基的香豆素。 020 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C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份的母体。 以异戊烯基取代为例:(从生物合成途径来看) oO O 8位 6位 从上生合成途径来看,C3、C6、C位电负性较高,易于烷基化。(其中C3 位烷基化不属于此类香豆素,而属于第四类型) 如 Mel 7-甲氧基香豆素 欧芹酚7-甲醚 当归内酯 herniarin (osthole) (angelicone) 第5页共25页

第 5 页 共25页 第二节 香豆素（coumarin） 香豆素类化合物是一类邻羟桂皮酸的内酯，具有芳甜香气。 分布：在高等植物中，芸香科和伞形科中含的多，还有豆科、兰科、木樨 科、茄科、菊科等，少数发现于动物和微生物中。 一、结构类型 香豆素母核为苯骈α-吡喃酮。环上常有取代基。通常将香豆素分为四类： ㈠简单香豆素类 指只有苯环上有取代基的香豆素。 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份的母体。 以异戊烯基取代为例：（从生物合成途径来看） 从上生合成途径来看，C3、C6、C8位电负性较高，易于烷基化。（其中 C3 位烷基化不属于此类香豆素，而属于第四类型） 如： O O 1 2 3 5 4 6 7 8 4a 8a HO O O O O O O O O O O O O O O OH - - - - - 7 位 8 位 6 位 3 位 MeO O O MeO O O O O O OMe MeO 7-甲氧基香豆素 欧芹酚7-甲醚 当归内酯 ( herniarin ) (osthole) (angelicone)

白呋喃香豆素类( furocoumarins)(线型和角型) 香豆素核上的异戊烯基常与邻位酚羟基(7-羟基)环合成呋喃或吡喃环, 前者称为呋喃香豆素 呋喃香豆素类成份生物合成途径: 伞形花内酯 异戊烯基6位取代 异戊烯基8位取代 环合的形成过程 补骨脂内酯 线型:补骨脂内酯型 6,7-呋喃骈香豆素型 白芷内酯 角型:异补骨脂内酯型 7,8-呋喃骈香豆素型 环合反应的形成:体内一由酶主宰反应 体外实验碱性条件(OH)→呋喃环。 酸性条件(H+)→吡喃环 第6页共25页

第 6 页 共25页 ㈡呋喃香豆素类(furocoumarins) (线型和角型) 香豆素核上的异戊烯基常与邻位酚羟基（7-羟基）环合成呋喃或吡喃环， 前者称为呋喃香豆素。 呋喃香豆素类成份生物合成途径： 环合反应的形成：体内—由酶主宰反应。 体外实验—碱性条件（OH-）→呋喃环。 酸性条件（H+）→吡喃环。 HO O O HO O O O O O HO O O O HO O O O O O HO O O O 伞形花内酯 异戊烯基6位取代 异戊烯基8位取代 补骨脂内酯 白芷内酯 线型：补骨脂内酯型 角型：异补骨脂内酯型 6,7-呋喃骈香豆素型 7,8-呋喃骈香豆素型 环 合 的 形 成 过 程

白吡喃香豆素类( pyranocoumarins)(线型和角型) 香豆素C-6或C-8异戊烯基与邻酚羟基环合而成2,2-二甲基-α-吡喃环结 构,形成吡喃香豆素。这一类天然产物并不多见。 吡喃香豆素类成份的生物合成途径 伞形花内酯 异戊烯基6位取代 异戊烯基8位取代 环合 的形成过程 C 花椒内酯 线型:6,7-吡喃骈香豆素型 oo 邪蒿内酯 角型:7,8-吡喃骈香豆素型 其他吡喃香豆素型:少数为5,6-吡喃骈香豆素,如: 别美花椒内酯 dipetalolactone 第7页共25页

第 7 页 共25页 ㈢吡喃香豆素类(pyranocoumarins)(线型和角型) 香豆素 C-6 或 C-8 异戊烯基与邻酚羟基环合而成 2,2-二甲基-α-吡喃环结 构，形成吡喃香豆素。这一类天然产物并不多见。 吡喃香豆素类成份的生物合成途径： 其他吡喃香豆素型：少数为 5,6-吡喃骈香豆素，如： HO O O HO O O O O O HO O O O HO O O O O O OH O O O 伞形花内酯 异戊烯基6位取代 异戊烯基8位取代 花椒内酯 邪蒿内酯 线型： 角型： 6,7-吡喃骈香豆素型 7,8-吡喃骈香豆素型 环 合 的 形 成 过 程 1' 2' 3' 4' 1' 2' 3' 4' O O MeO O O O O O 别美花椒内酯 dipetalolactone

其他香豆素类 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 上常有取代基:苯基、羟基、异戊烯基等。 OMe OMe 黄檀内酯 rutaculin kotamin(二聚体) 二、香豆素理化性质 ()性状 游离状态—结晶形固体,有一定熔点,大多具有香气 分子量小的有挥发性,可随水蒸汽蒸出,能升华。 紫外下显蓝色荧光 成苷后—一大多香味、无挥发性、不能升华 溶解度 游离状态—能溶于沸H2O,不溶或难溶冷HC 可溶MeOH、EtOH、CHCl3和乙醚等溶剂 因含Ar-OH故可溶于碱水中。 成苷—能溶于H2O、OH/H2O、MeOH、EOH等。 难溶极性小的有机溶剂 白碱水解反应(内酯性质) 香豆素的α-吡喃酮环具有α,β—不饱和内酯性质,在稀碱液中渐渐水解 成黄色溶液,生成顺邻羟桂皮酸的盐,顺邻羟桂皮酸不易游离存在,其盐的水 溶液一经酸化即闭环恢复为内酯。 OH OH 长时间加热 (不易游离存在) (安定状态) 顺邻羟桂皮酸 反邻羟桂皮酸 第8页共25页

第 8 页 共25页 ㈣其他香豆素类 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。C3、C4 上常有取代基：苯基、羟基、异戊烯基等。 如： 二、香豆素理化性质 ㈠性状 游离状态—结晶形固体，有一定熔点，大多具有香气。 分子量小的有挥发性，可随水蒸汽蒸出，能升华。 紫外下显蓝色荧光。 成苷后——大多香味、无挥发性、不能升华。 ㈡溶解度 游离状态—能溶于沸 H2O，不溶或难溶冷 H2O， 可溶 MeOH、EtOH、CHCl3和乙醚等溶剂。 因含 Ar-OH 故可溶于碱水中。 成苷—能溶于 H2O、OH- /H2O、MeOH、EtOH 等。 难溶极性小的有机溶剂。 ㈢碱水解反应（内酯性质） 香豆素的α-吡喃酮环具有α,β—不饱和内酯性质，在稀碱液中渐渐水解 成黄色溶液，生成顺邻羟桂皮酸的盐，顺邻羟桂皮酸不易游离存在，其盐的水 溶液一经酸化即闭环恢复为内酯。 MeO O O HO MeO O O MeO MeO O O OMe O O OMe OMe 黄檀内酯 rutaculin kotamin（二聚体） O O COO O COO O OH OH - - H + - - - - (不易游离存在） 顺邻羟桂皮酸 （安定状态） 反邻羟桂皮酸 长时间加热

长时间碱液中放置或W光照射,顺邻羟桂皮酸可转变为安定的反邻羟桂 皮酸,酸化后不再内酯化而可以获得反邻羟桂皮酸。 欲获得顺邻羟桂皮酸的途径:(顺邻羟桂皮酸的衍生物) 1特殊结构的香豆素: 如Cg位取代基的适当位置上有>C=O、>C=C<、环氧等结构者,可与水解 新生成的酚羟基起缔合、加成等作用,可阻碍内酯的恢复 如 OMe COOH 异当归内酯 3-异戊烯酰4,6-二甲氧基顺邻羟桂皮酸 *先进行碱水解,再进行酸化(避免长时间在碱性下形成反邻羟桂皮酸)。 由于碱的浓度不同,其反应产物也不同 OMe COoH 20%NaOH OMe 顺式酸 COOH 50%NaOH 构桔内酯 poncirin 反式酸 (在C取代基上有双键) 2醚化: 碱水解的冋同时加入碘甲烷(MeⅠ)或硫酸二甲酯(Me2SO4)等甲基化试剂 使水解生成的酚羟基醚化,阻碍内酯恢复,生成邻甲氧基桂皮酸衍生物 第9页共25页

第 9 页 共25页 长时间碱液中放置或 UV 光照射，顺邻羟桂皮酸可转变为安定的反邻羟桂 皮酸，酸化后不再内酯化而可以获得反邻羟桂皮酸。 欲获得顺邻羟桂皮酸的途径：（顺邻羟桂皮酸的衍生物） 1.特殊结构的香豆素： 如 C8位取代基的适当位置上有>C=O、>C=C<、环氧等结构者，可与水解 新生成的酚羟基起缔合、加成等作用，可阻碍内酯的恢复。 如： *先进行碱水解，再进行酸化（避免长时间在碱性下形成反邻羟桂皮酸）。 由于碱的浓度 ．．．．不同，其反应产物也不同： 2.醚化： 碱水解的同时加入碘甲烷（MeI）或硫酸二甲酯（Me2SO4）等甲基化试剂 使水解生成的酚羟基醚化，阻碍内酯恢复，生成邻甲氧基桂皮酸衍生物。 O O O OMe MeO O O OMe MeO COOH H OH - H + 异当归内酯 3-异戊烯酰4,6-二甲氧基顺邻羟桂皮酸 1. 2. O O O OMe O OMe O COOH O OMe O COOH 20%NaOH 50%NaOH 顺式酸 反式酸 构桔内酯 ponicitrin （在C8取代基上有双键）

OH Me2 soz OMe 邻甲氧基桂皮酸 *碱水解反应的易→难 般香豆素 7-甲氧基香豆素 7-羟香豆素 原因:7-OCH3的供电子共轭效应使羰基C难以接受OH的亲核反应。7-OH 在碱液中成盐 其他酯基的碱水解反应 芳环苄基碳上的酯基极不稳定,碱水解后易生成异构化的醇。 如 Meo COO 异构化的醇 Meo Meo 吡喃香豆素如许多天然的二元酯,C3,C4为顺式结构,碱水解引起苄基 C4的异构化,若在稀碱条件下C3-酯基可以保留。 第10页共25页

第 10 页 共25页 * 碱水解反应的易→难： 原因：7-OCH3的供电子共轭效应使羰基C 难以接受OH-的亲核反应。7-OH 在碱液中成盐。 其他酯基的碱水解反应 芳环苄基碳上的酯基极不稳定，碱水解后易生成异构化的醇。 如： 吡喃香豆素 ．．．．．如许多天然的二元酯，C3’，C4’为顺式结构，碱水解引起苄基 C4 ’的异构化，若在稀碱条件下 C3’-酯基可以保留。 O O COOH Me OMe 2SO4 OH H - + 1 2 邻甲氧基桂皮酸 O O MeO O O HO O O > > 一般香豆素 7-甲氧基香豆素 7-羟香豆素 O O MeO O O RCOO O O COO MeO O O H H O O MeO O O HO O O MeO O O HO OH - - OH - 异构化的醇