第二節(jié)  香豆素（coumarin)

香豆素類化合物是一類鄰羥桂皮酸的內(nèi)酯，具有芳甜香氣。

分布：在高等植物中，蕓香科和傘形科中含的多，還有豆科、蘭科、木樨科、茄科、菊科等，少數(shù)發(fā)現(xiàn)于動物和微生物中。

一、香豆素的結(jié)構(gòu)類型

香豆素母核為苯駢α-吡喃酮。環(huán)上常有取代基（-OH、OR、-Ph、異戊烯基等)。

		是由鄰羥基桂皮酸分子內(nèi)脫水而形成的一種內(nèi)酯類化合物

通常將香豆素分為四類：

㈠簡單香豆素類

指只有苯環(huán)上有取代基的香豆素。

取代基：羥基、烷氧基、苯基、異戊烯基等。

由于絕大多數(shù)香豆素在C₇位都有含氧官能團存在，因此，7-羥香豆素可以認為是香豆素類成份的母體。

如：

㈡呋喃香豆素類(furocoumarins) (線型和角型)

香豆素核上的異戊烯基常與鄰位酚羥基（7-羥基)環(huán)合成呋喃或吡喃環(huán)，前者稱為呋喃香豆素。呋喃香豆素類成份生物合成途徑：

㈢吡喃香豆素類(pyranocoumarins) (線型和角型)

香豆素C-6或C-8異戊烯基與鄰酚羥基環(huán)合而成2,2-二甲基-α-吡喃環(huán)結(jié)構(gòu)，形成吡喃香豆素。這一類天然產(chǎn)物并不多見。

吡喃香豆素類成份的生物合成途徑：

其他吡喃香豆素型：少數(shù)為5,6-吡喃駢香豆素，如：

㈣其他香豆素類

指α-吡喃酮環(huán)上有取代基的香豆素類。還包括二聚體和三聚體。C₃、C₄上常有取代基：苯基、羥基、異戊烯基等。

如：

二、香豆素的理化性質(zhì)

㈠性狀

游離狀態(tài)—結(jié)晶形固體，有一定熔點，大多具有香氣。分子量小的有揮發(fā)性，可隨水蒸汽蒸出，能升華。紫外下顯藍色熒光。

成苷后——大多香味、無揮發(fā)性、不能升華。

㈡溶解度

游離狀態(tài)—能溶于沸H₂O，不溶或難溶冷H₂O；可溶MeOH、EtOH、CHCl₃和乙醚等溶劑。因含Ar-OH故可溶于堿水中。

成苷—能溶于H₂O、OH^-/H₂O、MeOH、EtOH等；難溶極性小的有機溶劑。

㈢堿水解反應（內(nèi)酯性質(zhì))

香豆素的α-吡喃酮環(huán)具有α,β—不飽和內(nèi)酯性質(zhì)，在稀堿液中漸漸水解成黃色溶液，生成順鄰羥桂皮酸的鹽，順鄰羥桂皮酸不易游離存在，其鹽的水溶液一經(jīng)酸化即閉環(huán)恢復為內(nèi)酯。

長時間堿液中放置或UV光照射，順鄰羥桂皮酸可轉(zhuǎn)變?yōu)榘捕ǖ姆脆徚u桂皮酸，酸化后不再內(nèi)酯化而可以獲得反鄰羥桂皮酸。

欲獲得順鄰羥桂皮酸的途徑：（順鄰羥桂皮酸的衍生物)

1.特殊結(jié)構(gòu)的香豆素：

如C₈位取代基的適當位置上有>C=O、>C=C<、環(huán)氧等結(jié)構(gòu)者，可與水解新生成的酚羥基起締合、加成等作用，可阻礙內(nèi)酯的恢復。

如：

*先進行堿水解，再進行酸化（避免長時間在堿性下形成反鄰羥桂皮酸)。

2.醚化：

堿水解的同時加入碘甲烷（MeI)或硫酸二甲酯（Me₂SO₄)等甲基化試劑使水解生成的酚羥基醚化，阻礙內(nèi)酯恢復，生成鄰甲氧基桂皮酸衍生物。

*堿水解反應的易→難：

原因：7-OCH₃的供電子共軛效應使羰基C難以接受OH^-的親核反應。7-OH在堿液中成鹽。

其他酯基的堿水解反應

芳環(huán)芐基碳上的酯基極不穩(wěn)定，堿水解后易生成異構(gòu)化的醇。

 ㈣酸的反應：

1．環(huán)合反應：指異戊烯基雙鍵開裂并與鄰酚羥基環(huán)合。

如：apigravin在甲酸處理下，中間體可生成仲和叔陽碳離子，由于穩(wěn)定性因素，而生成叔陽碳離子，產(chǎn)物為二氫吡喃香豆素。

形成環(huán)的大小決定于中間體陽碳離子的穩(wěn)定性：

穩(wěn)定→ 叔陽碳離子 > 仲陽碳離子 >伯陽碳離子 ←不穩(wěn)定

再如obliquetin在HBr的處理下，中間體可生成仲和伯陽碳離子，由于穩(wěn)定性仲大小伯，因而，生成產(chǎn)物為二氫呋喃香豆素。反應如下：

應用：環(huán)合試驗可以決定酚羥基和異戊烯基間的相互位置。

注意：不宜使用濃酸，否則會發(fā)生重排反應。

2．醚鍵開裂：

如：東茛菪內(nèi)酯的烯醇醚

3．雙鍵加水反應：

酸接觸下可使雙鍵加水。如：黃曲霉素

㈤C₃,C₄雙鍵性質(zhì)和加成反應

㈥呈色反應

1.異羥肟酸鐵反應（識別內(nèi)酯的反應)

酯與羥胺作用可生成異羥肟酸，再與三氯化鐵作用即生成紅色的異羥肟酸鐵。

2.Gibb反應和Emerson反應：

試劑：Gibb——2,6-二氯(溴)苯醌氯亞胺

   Emerson——氨基安替匹林和鐵氰化鉀

反應條件——有游離酚羥基，且其對位無取代者——呈陽性

Gibb反應：

Emerson 反應：

香豆素的C6位有無取代基，可借水解內(nèi)酯開環(huán)后，生成一個新的酚羥基，再利用Gibb或Emerson反應來加以區(qū)別。

三、香豆素的分離方法

（一)提取

香豆素在乙醚中溶解度較好，但同時溶出脂溶性雜質(zhì)亦較多。

（二)分離

提取后可直接利用化合物的溶解性質(zhì)進行分離

如：香豆素在石油醚中溶解度不大，濃縮時即可析出結(jié)晶。

1.酸堿分離法

依據(jù)——內(nèi)酯遇堿能皂化，加酸能恢復的性質(zhì)。

2.層析方法

    吸附劑——硅膠、中性氧化鋁

洗脫劑——已烷和乙醚、已烷和乙酸乙酯等

顯色——可觀察熒光  

四、香豆素波譜學特征

（一)紫外光譜

UV下顯藍色熒光。

  C₇位導入-OH——熒光增強

  -OH醚化后——熒光減弱

  母核上無含氧官能團取代時：

274 nm——苯環(huán)

311 nm——a-吡喃酮環(huán)

  有含氧取代時：最大吸收向紅位移。

（二)紅外光譜

   3025~ 3175 cm^-1——C-H 伸縮振動

  1700 ~ 1750 cm^-1——>C=O伸縮振動

  1500 ~ 1600 cm^-1——芳環(huán)吸收

  1600 ~ 1650 cm^-1——出現(xiàn)1~3個較強峰

（三)¹H-NMR

環(huán)上質(zhì)子由于受內(nèi)酯羰基吸電子共軛效應，因此使：

當C3、C4位未取代時：

當C3或C4位取代時：

當C7-OR氧代時：

  由于7-OR氧代后向苯環(huán)供電而引起C3-H受屏蔽，導致向高場位移約0.17ppm。

當C5、C7二氧代時：

當C7-OR氧代，C8或C6烷基取代時：

 ③呋喃香豆素

④吡喃香豆素

（四)¹³C-NMR

香豆素母核上九個碳原子的化學位移值：

 當-OR取代時：

 連接的碳—— +30 ppm

鄰位碳—— -13 ppm

對位碳—— -8 ppm

母核 7-OH香豆素 C7  131.8   向低場移至 161.6   +30.2 C6  124.4   向高場移至 113.3   -11.1 C8  116.4   向高場移至 102.5   -13.9 C10 118.8   向高場移至  111.5   -7.3

（五)質(zhì)譜

香豆素類化合物質(zhì)譜有如下特點：

1.有強的分子離子峰；

2.基峰是失去CO的苯駢呋喃離子；

3.主要裂解途徑是：首先失去CO。

香豆素母核裂解

7-OCH3香豆素裂解

結(jié)構(gòu)分析實例

1.從某植物中得一無色棱狀結(jié)晶，呈綠色熒光，遇堿呈黃色且熒光增強，mp159-158.5^o，分子式C₁₀H₈O₄,Gibbs反應陽性，可溶于有機溶劑及堿水液，遇酸又可以從水中析出結(jié)晶。

   UVλmax nm:241,257,323

 IRν^KBrmax cm^-1: 3315（OH  ),1685（C=O  ),1597,1500,835

MS m/z: 192(M+),177（M-CH₃ ),164（ M-CO ),149(M-CO-CH₃), 121, 93,65, 51, 39

¹H-NMR (CDCl₃)δppm: 3.9(3H,s OCH₃),6.2(1H,d,J=9.0HzH3)7.8(1H,d,J=9.0Hz,

H4),6.95(1H,d,J=8.0Hz)（H6),7.35(1H,d,J=8.0Hz)（H5),8.95(1H,s,D₂O交換，消失)（OH )

¹³C-NMR (CDCl₃)δppm: 161.4（ C2 ),111.7,145.4（ C9 ),155.4（C7 ),143.2（ C8 ),113.4,112.4,149.1(C4),111.4,55.7（OMe )

結(jié)構(gòu)式為 

五、香豆素的生物活性

1.低濃度可刺激植物發(fā)芽和生長作用；高濃度則抑制

2.光敏作用——可引起皮膚色素沉著；補骨脂內(nèi)酯可治白斑病

3.抗菌、抗病毒作用——蛇床子、毛當歸根中的奧斯腦(Osthole)：抑制乙肝表面抗原；

4.平滑肌松弛作用——茵陳蒿中的濱蒿內(nèi)酯，具有松弛平滑肌等作用；

5.抗凝血作用

6.肝毒性——有些香豆素對肝有一定的毒性。

第三節(jié)  木脂素（lignans)

定義：一類由苯丙素氧化聚合而成的天然產(chǎn)物。

通常指其二聚物，少數(shù)為三聚物和四聚物。

早期木脂素的定義：

兩分子苯丙素以側(cè)鏈中b碳原子（8-8’)連結(jié)而成的化合物——木脂素。

  非b碳原子相連（如3-3’、8-3’)——新木脂素。

木脂素的一些新類型：

  苯丙素低聚體——三聚體、四聚體等；

  三聚體稱為倍半木脂素（sesquilignan)

  四聚體稱為二木脂素（dilignan)

  雜木脂素——由一分子苯丙素與黃酮、香豆素等結(jié)合而成；

  根據(jù)結(jié)合分子的不同而命名，如黃酮木脂素（flavonolignan)

 去甲木脂素(norlignan)——這類木脂素的基本母核只有16~17個碳原子。比一般的木脂素少1~2個碳。

組成木脂素的單位有四種：

1.桂皮酸（cinnamic acid)

偶為桂皮醛（cinnamaldehyde)

2.桂皮醇（cinnamyl alcohol)

3.丙烯苯（propenyl benzene)

4.烯丙苯（allyl benzene)

一、結(jié)構(gòu)類型

常見類型如下：

（一)二芳基丁烷類（dibenzylbutanes)

（二)二芳基丁內(nèi)酯類（dibenzyltyrolactones)

這是木脂素側(cè)鏈形成內(nèi)酯結(jié)構(gòu)的基本類型，還包括單去氫和雙去氫化合物。它們是生物體內(nèi)芳基萘內(nèi)酯類木脂素的合成前體。

（三)芳基萘類（arylnaphthalenes)

有芳基萘、芳基二氫萘和芳基四氫萘（aryltetralins)三種結(jié)構(gòu)。

鬼臼毒素結(jié)構(gòu)見講義

（四)四氫呋喃類（tetrahydrofurans)

因氧原子連接位置的不同，可形成7-O-7’、7-O-9’和9-O-9’三種四氫呋喃結(jié)構(gòu)。

（五)雙四氫呋喃類（furofurans)

由二個取代四氫呋喃單元形成四氫呋喃駢四氫呋喃結(jié)構(gòu)。

（六)聯(lián)苯環(huán)辛烯類（dibenzocyclooctenes)

五味子甲素。乙素、丙素等

（七)苯駢呋喃類（benzofurans)

包括苯駢呋喃及其二氫、四氫和六氫衍生物。

（八)雙環(huán)辛烷類（bicyclo[3,2,1]octanes)

（九)苯駢二氧六環(huán)類

兩分子苯丙素通過氧橋連接，形成二氧六環(huán)結(jié)構(gòu)。

（十)螺二烯酮類（spirodienones)

（十一)聯(lián)苯類（biphenylenes)

（十二)倍半木脂素（sesquilignans)和二木脂素（dilignans)

分別由3分子和4分子苯丙素聚合而成。

二、理化性質(zhì)

形態(tài)：多呈無色晶形，新木脂素不易結(jié)晶

溶解性：游離——親脂性，難溶水，溶苯、氯仿等

  成苷——水溶性增大

揮發(fā)性：多數(shù)不揮發(fā)，少數(shù)有升華性質(zhì)如去甲二氫愈創(chuàng)木酸

旋光性：大多有光學活性，遇酸易異構(gòu)化。

如：芝麻脂素為雙四氫呋喃類木脂素，2個四氫呋喃環(huán)順式駢環(huán)，有2個手性碳，故有4個異構(gòu)體。

d-芝麻脂素（d-sesamin)——系從麻油的非皂化物中獲得，右旋體；

d-表芝麻脂素（d-episesamin)——上者在鹽酸乙醇液中加熱轉(zhuǎn)化而來，即細辛脂素。

l-表芝麻脂素——從細辛根中得到，左旋體；

l-芝麻脂素——由上者在鹽酸乙醇液中加熱部分轉(zhuǎn)化獲得。

這是由于呋喃環(huán)上的氧原子與芐基相連，易于開環(huán)，重復閉環(huán)時發(fā)生構(gòu)型變化。

礦酸不僅能使木脂素構(gòu)型發(fā)生變化，改變旋光性質(zhì)，影響其生物活性，而且還能引起某些木脂素發(fā)生碳架重排。

光照也能使木脂素起氧化環(huán)合等反應而發(fā)生碳架變化。

所以，從化學結(jié)構(gòu)類型來看，木脂素并非一類成分，因此，它們沒有共同的特征反應，但有一些非特征性的試劑可用于薄層層析顯色，如：

5%磷鉬酸乙醇液、30%硫酸乙醇液等�！�—通用顯色劑

三、提取分離

提�。憾嘤靡掖蓟虮�酮等提取后，再用極性較小的溶劑如：乙醚、氯仿等進行萃取。

分離：色譜法、溶劑萃取法、分級沉淀法、重結(jié)晶法

四、結(jié)構(gòu)鑒定

（一)化學法

可根據(jù)化合物的結(jié)構(gòu)特征，選擇有反應特征的化學反應進行結(jié)構(gòu)鑒定。

1.水解反應：

適用于成酯和成苷的木脂素�？刂扑�解條件，可進行選擇性水解。如：

2．氧化反應

控制氧化反應條件，可以得到對鑒定結(jié)構(gòu)有價值的化合物。主要反應如下：

  高錳酸鉀氧化

可將聯(lián)苯環(huán)辛烯類木脂素的母核氧化生成聯(lián)苯二酸。如：五味子醇甲

3.脫亞甲基反應

具有亞甲二氧基結(jié)構(gòu)的木脂素類，當與間苯三酚、硫酸和醋酸共同加熱時，可脫去亞甲基而生成2個羥基。如：

（二)光譜法

（1)紫外光譜

芳環(huán)為發(fā)色團，兩個取代芳環(huán)是兩個孤立的發(fā)色團，兩者紫外吸收位置相近，吸收強度是兩者之和，立體構(gòu)型對紫外光譜沒有影響。

紫外光譜可用于區(qū)別芳基四氫萘、芳基二氫萘和芳基萘型木脂素，還可確定芳基二氫萘B環(huán)上的雙鍵位置，通過鑒定失水物雙鍵位置，還可確定B環(huán)上取代羥基的位置。

  

α-失水苦鬼臼脂素 β-失水苦鬼臼脂素

λmax nm 311  λmax nm 290   

 

γ-失水苦鬼臼脂素  去氫鬼臼毒素

λmax nm 245.5，350  λmax nm 266，263，323，356

目前多用¹H-NMR和¹³醫(yī).學全在線C-NMR譜。

根據(jù)化合物的：基本骨架——結(jié)構(gòu)類型、碳數(shù)、對稱性

 取代基——含氧取代基、烷基

  進行結(jié)構(gòu)測定。

1.  氫譜（1H-NMR)氫譜四闡明米脂素結(jié)構(gòu)的主要技術手段。

規(guī)律：

芳基萘類米脂素――區(qū)別內(nèi)酯環(huán)向上還是向下

處于C環(huán)上方正屏蔽

C=O負屏蔽

   

亞甲二氧基 比較兩個OCH₃的δ，如△δ<0.2說明亞甲二氧基在A環(huán)，而OCH₃在C環(huán)，△δ>0.2 說明亞甲二氧基在C環(huán)，而OCH₃在A環(huán)。

例：自中國遠志中分離得到的中國遠志脂酚

IRcm-1:3520,(-OH),1745(-內(nèi)酯),942(亞甲二氧基),800(1,2,4-取代芳環(huán))

1H-NMR(CD)₃COδppm: 

3.78(3H,s)  OCH₃，3.89(3H,s)  OCH₃ ，3.89-3.78=0.11<0.2,故兩個OCH₃一定不在A環(huán)上，而是處于C環(huán)。

5.34(2H,s) –O-CH₂-說明內(nèi)酯環(huán)向下

6.05(2H,s) 亞甲二氧基上的氫（-O-CH₂-O-),

6.80(1H,s) H-8由于授苯環(huán)各向異性屏蔽效應，比H5 在較高磁場,

6.90(3H,m)為C環(huán)上的3個芳氫,

7.42(1H,s)為H-5

五、生物活性

1.抗腫瘤作用

2.肝保護和抗氧化作用

3.對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的作用——如：鎮(zhèn)靜、興奮作用

4.血小板活化因子拮抗活性

5.抗病毒作用

6.平滑骨解痙作用

7.毒魚作用

8.殺蟲作用

小結(jié)

4)香豆素質(zhì)譜的特征

UV（母核上無含氧基團取代時  274 、 311 nm，有含氧取代時

  最大吸收向紅位移 )

IR（1700 ~ 1750 cm-1   >C=O ，1500 ~ 1600 cm-1  芳環(huán)吸收)

MS (1.有強的分子離子峰；2.基峰是失去CO的苯駢呋喃離子；3.主要裂解途徑是：首先失去CO。)

NMR （C3、C6、C8高場；C4、C5、C7低場，C3-H 6.1-6.4，d，J=9.5Hz，C4-H 7.5-8.3 d， J=9.5Hz)

香豆素的結(jié)構(gòu)解析

木脂素

  1) 定義及其主要結(jié)構(gòu)類型

  2) 理化性質(zhì)--物理、氧化、異構(gòu)化

  3) 結(jié)構(gòu)鑒定

UV 紫外光譜可用于區(qū)別芳基四氫萘、芳基二氫萘和芳基萘型木脂素，還可確定芳基二氫萘B環(huán)上的雙鍵位置 ，

NMR：區(qū)別內(nèi)酯環(huán)向上還是向下

判定甲氧基與亞甲二氧基的位置

比較兩個OCH₃的δ，如△δ<0.2說明亞甲二氧基在A環(huán)，而OCH₃在C環(huán)，△δ>0.2 說明亞甲二氧基在C環(huán)，而OCH₃在A環(huán)。