1、Natural Products Chemistry,天津医科大学药学院 滕杰 2012年9月,各大类化合物的共性讲解顺序化合物骨架、结构类型介绍 理化性质 提取分离 波谱特征：IR，UV，NMR 生物活性,化合物的结构是其性质的内在因素， 性质是其结构的外在表现， 成分的一切性质都来源于其结构，而性质又决定着鉴别及提取分离方法（即应用）.天然药物成分的一级结构一般是以基本母核分类的， 二级结构一般是依取代基而分类的。,（phenylpropanoids）,第三章 苯丙素类,学习要求,掌握：简单苯丙素、香豆素和木脂素的结构类型及骨架。 熟悉：简单苯丙素、香豆素和木脂素类型中的典型化合物；香豆素
2、的波谱特征及性质。 了解：香豆素和木脂素的生物活性。,天然成分中一类含有一个或几个C6-C3单位的天然成分构成的化合物。,苯丙素类含义：,概 述,苯丙素类化合物生物合成途径,苯丙素类化合物生物合成途径,从生物合成途径来看，它们多数由莽草酸（shikimic acid），通过芳香氨基酸(苯丙氨酸和 酪氨酸)，再经脱氨、羟基化、偶合等反应步骤，生成多种C6-C3型化合物的前体对羟基桂皮酸，逐步形成各种最终产物。,苯丙素类生源,苯丙烯（phenylpropylene）,苯丙素类别：,木质素（ligins ）,木脂素（ligans）,香豆素（coumarin）,苯丙酸及其缩酯,苯丙醇（phenylpr
3、opylonol ）,木质素:是一类高分子化合物，由几 十个C6-C3单位聚合而成的化合物，与 纤维素共同组成木本植物的基本组织。 分子量在28006700之间，具有增 强细胞壁、粘合纤维的作用，黄褐色 无定型粉末，其化学性质及组成比较 复杂。,第一节 苯丙酸类,桂皮酸（cinnamic acid） 对羟基桂皮酸 咖啡酸 阿魏酸,二、常见的化合物：,第一节 苯丙酸类,一、结构特点：,为酚羟基取代的芳香羧酸， 具有C6-C3结构。,桂皮酸 R1 R2 H对羟基桂皮酸 R1=OH，R2H咖啡酸 R1R2OH阿魏酸 R1=OH，R2OCH3异阿魏酸 R1=OCH3，R2=OH,三、存在形式：,常与醇
4、、氨基酸、糖、有机酸等结合成酯存在。,四、实例：,以中药（茵陈、苎麻、金银花 等）中存在的绿原酸。,绿原酸（3-咖啡酰奎宁酸）生理活性：抗菌、利胆,结构特点： 为一分子咖啡酸与一分子奎宁酸结合而成的酯。,第二节 香豆素 (coumarin),香豆素(coumarin),为邻羟基桂皮酸脱水形成的内酯，具有芳香气味。,苯骈-吡喃酮环（母核）,伞形科、芸香科最多 菊科、豆科、兰科、茄科、瑞香科、 木樨科等植物也较多,存在形式：游离状态，苷,分布：,一、香豆素的结构类型 The structural type of coumarins,（一）简单香豆素类,指仅在苯环上有取代基的香豆素类,其中7-OR，
5、C6， C8位-异戊烯基较多。 7-羟香豆素可以认为 是香豆素类成分的母 体。,7-羟基香豆素,如：属此类型的香豆素化合物,七叶内酯 （秦皮）,当归内酯 （独活）,（二）呋喃香豆素 (线型和角型) （furocoumarins）,线形（linear）C6-异戊烯基与C7-羟 基成环，三个环在一直线上。,香豆素核上的异戊烯基与邻位酚 羟基环合成呋喃环。,角型（angular）由C8-异戊烯基与C7- 羟基成环，三个环处在一折角线上。,补骨酯内酯,如：属此类型的香豆素化合物,白芷内酯,（三）吡喃香豆素类(线型和角型)（pyranocumarins）,香豆素C6或C8异戊烯基与邻Ar-OH环合而成2
6、，2-二甲基-吡喃环结构，形成吡喃香豆素。,也可分为线型和角型。这一类天然产物并不多见。,吡喃香豆素类成分生物合成途径：,如：属此类型的香豆素化合物,花椒内酯,邪蒿内酯,（四）其他香豆素类,指-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。,双香豆素,华法林 （苄丙酮香豆素 ）,二、香豆素的理化性质,（一）性状：,游离状态结晶形固体，有一定熔点；大多具有香气；具有升华性质分子量小的有挥发性（可随水蒸汽蒸出）UV下显蓝色荧光,成苷大多无香味、无挥发性、不能升华,（二）溶解性：,游离香豆素：溶于沸 H2O，不溶或难溶于冷 H2O，可溶MeOH
7、、EtOH、CHCl3和乙醚等溶剂。因含Ar-OH故可溶于碱水中。,香豆素苷：溶于H2O、OH-/H2O、MeOH、EtOH等。难溶于极性小的有机溶剂。,（三）内酯性质和碱水解反应,异羟肟酸铁反应（识别内酯）,香豆素有内酯结构，在碱性条件下，与盐酸羟胺缩合成异羟肟酸，再于酸性条件下与三价铁离子络合成盐而显红色。,（四）呈色反应,1荧光, C7-OH，荧光-OR后，荧光,可见光：无色或浅黄色结晶 UV光：显蓝色荧光, C7-OH邻位C8位引入-OH，荧光减弱或消失, 异羟肟酸铁反应（识别内酯）,香豆素有内酯结构，在碱性条件下，与盐酸羟胺缩合成异羟肟酸，再于酸性条件下与三价铁离子络合成盐而显红色。
8、,2显色反应 （熟悉）, Gibbs反应、Emerson反应,试剂：Gibbs2,6-二氯(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,Gibbs反应：,Emerson反应,若C6位无取代基（或酚羟基对位无取代基），与Emerson试剂（4-氨基安替比林和铁氰化钾）缩合显红色。,红色,A,B,C,三、香豆素的提取分离方法,(一）提取,药 材,醇提液,水溶液,石油醚,苯,乙醚,乙酸乙酯,不同浓度EtOH,回收溶剂，加水,有机溶剂萃取,1. 酸碱分离法经典方法但条件不易控制，易异构化,依据内酯遇碱能 皂化，加酸能恢复的 性质。,（二）分离,（二
9、）色谱方法,硅胶柱色谱是最常用的方法,吸附剂硅胶、中性和酸性氧化铝洗脱剂已烷和乙醚、已烷和乙酸 乙酯等显 色可观察荧光,经典柱色谱、制备薄层色谱、高效液相色谱等。,四、香豆素的波谱学特性,（一）紫外光谱,无含氧官能团取代的香豆素在紫外光谱上呈现2个高低不同的吸收峰。,274nm （苯环）311nm （-吡喃酮环）,7-OH、7-OCH3或7-D-葡萄糖基取代香豆素,217nm及315330nm处有强吸收峰 240及255nm处出现弱峰,有含氧取代时：最大吸收向红位移,（二）香豆素的红外光谱特征,3025-3175 cm-1 呋喃香豆素n C-H1700-1750 cm-1 n C=OKBr片：
10、1720 cm-1 1500-1600 cm-1 n 苯环1600-1650 cm-1 n C=C,（三）核磁共振氢谱,母核的H+受内酯C=O吸电子共轭效应的影响C3-H 在 6.16. 4 (1H，d，J3，4=9. 5Hz) C4-H 在 7. 58. 3(1H，d，J3，4=9. 5Hz),1当C3、C4位无取代（CDCl3）,2. C7-OR取代,C7-ORC3-H -0.17 ppm,（四）核磁共振碳谱,香豆素母核上9个碳原子的化学位移值如下：当-OR取代时：连接的碳 +30 ppm邻位碳 -13 ppm对位碳 -8 ppm,（五）质谱 香豆素类化合物有如下特点：,1.有强的分子离子
11、峰； 2.基峰是失去CO的苯骈呋喃离子； 3.主要裂解途径是：失去CO。,-CO,-CO,C7H6,+.,146(76%),118(100%),90(43%),五、香豆素的生物活性（自学）,毒性 抗病毒作用：蛇床子、毛当归根中的奥斯脑Osthole 抑制乙肝表面抗原 抗肿瘤作用 抗骨质疏松作用 抗凝血作用 对心血管系统的作用 光敏作用：可引起皮肤色素沉着；补骨脂内酯可治白斑病,第三节 木 脂 素,lignans,木脂素（lignans）：具有苯丙烷骨架的两个结构通过其中或8-8碳相连而形成的。是一类由苯丙素氧化聚合而成的天然产物， 通常所指是其二聚物，少数为三聚物和四聚物。,第三节 木 脂 素
12、,一、木脂素的结构类型,1定义：,8-8,2木脂素的组成单体,桂皮酸（cinnamic acid）；偶为桂皮醛（cinnamaldehyde) 桂皮醇（cinnamyl alcohol） ；,主要有四种：,烯丙苯（allyl phenol）,丙烯苯（propenyl phenol）,3. 木脂素的类型：,两分子苯丙素由前两种单体组成,-碳原子氧化型的。, 木脂素（lignan）：早期木脂素的定义, 新木脂素（neolignan）：由后两种单体组成,-碳原子未氧化型的。,恩施脂素,由一分子苯丙素与黄酮、香豆素 或萜类等结合而成的天然化合物。如：黄酮木脂素等,基本母核只有1617个碳原子， 比一般
13、的木脂素少12个。,木脂素的一些新类型：,苯丙素低聚体,杂木脂素（hybrid lignan）,三聚体常被称为倍半木脂素（sesquilignan） 四聚体称为二木脂素（dilignan）；,降木脂素（norlignan）,木脂素的命名： 1.大多采用俗名 2.系统命名,（8R，8R）- 4，4-二羟基-3，3- 二甲氧基-9-氧代-8-8， 9-O-9-木脂素,4木脂素系统命名：,一般左边的C6-C3编号19，右边的C6-C3编号19,双分子连接的桥头碳编号,含氧官能团的位置、名称,C8的构型,（一）木脂素 （1）二苄基丁烷类,C,H,2,O,H,C,H,2,O,H,M,e,O,M,e,O,
14、O,M,e,O,M,e,叶下珠脂素,phyllanthin,5.木脂素分类,（2）二苄基丁内酯类,（3）芳基萘类,有芳基萘、芳基二氢萘和芳基四氢萘 三种结构 。,芳基萘类木脂素常以氧化的碳 原子缩合形成内酯。,芳基萘内酯类,去氧鬼臼毒素-D葡萄糖酯苷,L-鬼臼毒素,（4）四氢呋喃类,7-O-7,7-O-9,9-O-9,橄榄脂素（olivil）,（5）双四氢呋喃类,由二个取代四氢呋喃单元形成四 氢呋喃骈四氢呋喃结构。,（+）-芝麻脂素,（6）联苯环辛烯类,五味子甲素 R1=R2=R3=R4= CH3,五味子乙素 R1+R2= CH2 R3+R4= CH3,（二）新木脂素类,1. 尤普麦特苯骈呋喃
15、型 2. 伯彻林苯骈呋喃型 3. 双环辛烷型 4. 风藤酮型 5. 联苯型,厚朴酚,两分子苯丙素的两个苯环3-3 直接连结而成。,二、木脂素的理化性质,溶解性：游离亲脂性，难溶水，溶于苯、氯仿等。成苷水溶性增大。,旋光性：大多有光学活性，遇酸易异构化,挥发性：多数不挥发，少数有升华性质。,形 态：多呈无色晶形，新木脂素不易结晶,鬼臼毒素的抗癌活性与结构的关系,3,4 cis; 2,3 trans,C,H,3,O,O,C,H,3,O,C,H,3,O,O,O,O,O,H,1,2,3,4,VP-16 R=CH3 VM-26,O,O,C,H,3,O,O,H,O,C,H,3,O,O,O,O,O,O,H,
16、R,O,H,O,H,三、木脂素的提取分离,1. 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。,2. 分离色谱法、溶剂萃取法、分级沉淀法、重结晶法。,四、木脂素的生物活性（自学）,抗肿瘤作用 抗HIV病毒作用 中枢神经系统作用 血小板活化因子拮抗作用 平滑肌解痉作用 毒鱼作用 杀虫作用 雌激素样作用,思考题 1苯丙素类的结构特征是什么？包括哪些类化合物？ 2苯丙素类的生源途径是什么？ 3香豆素的结构特征是什么？按结构特点分为哪几种 类型？ 4香豆素类化合物的提取分离方法有哪些？其特点与 应用。 5写出Emerson反应、Gibbs反应的试剂组成，反应机理、现象与应用？ 6木脂素的结构特征是什么？按结构特征分为哪些类型？鬼臼毒素、五味子素、水飞蓟素、厚朴酚属于哪类结构类型化合物？,理论预习、学习及习题复习参考书,卫生部“十二五”规划教材第6版天然药物化学（主编吴立军，副主编娄红祥、周晶） 卫生部“十二五”规划教材第3版天然药物化学习题（主编吴立军） 药学专业必修课考试辅导教材-天然药物化学（主编吴立军）科学技术文献出版社2007年8月第1版,谢谢,
