中药化学《苯丙素类化合物》重点总结及习题

本章复习要点：

1．掌握香豆素的理化性质和检识方法。 2．掌握香豆素的提取、分离方法。

3．熟悉香豆素和木脂素的结构和分类。 4．熟悉香豆素和木脂素的波谱特征。

5．熟悉木脂素类化合物的理化性质及鉴别方法。

6．了解苯丙素类化合物的分布、生物合成途径和生理活性。

第一节 概述

【含义】

苯丙素类化合物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类群。 【分类】

广义包括：

简单苯丙素类—苯丙烯、苯丙醇、苯丙醛、苯丙酸类（1分子C6 — C3 单元） 香豆素类（1分子C6 — C3 单元） 木脂素类（2~4分子C6 — C3 单元） 木质素类（多分子C6 — C3 单元）

黄酮类（C6 — C3 — C6 单元，另章介绍） 【生源途径】

苯丙素类化合物均由桂皮酸途径合成而来。

第二节 香豆素类

【概述】

香豆素类成分是指一类具有苯骈ａ-吡喃酮母核的天然化合物的总称。在结构上可以看成是顺邻羟基桂皮酸脱水而形成的内酯类化合物。目前发现的约1200种，广泛分布在高等植物中，如伞形科、豆科、茄科、芸香科、菊科等科属的植物富含该类成分。 【结构与分类】

表5-1 香豆素结构分类及代表化合物 类 型（ 基本母核） 代表化合物 简单香豆素（仅苯环一侧有取代基） 伞形花内酯（7—OH香豆素） 5678432O 线型(6、7-呋喃)香豆素 角型(7、8-呋喃)香豆素 3′2′321OHOOO 3261′O3′补骨脂内酯(母核结构) 当归素 (白芷内酯,母核结构) OO1O 2′ 线型(6、7-吡喃)香豆素 角型(7、8-吡喃)香豆素 4′3′321′O3′3284′1′8O1OOOOHHOO OOO 紫花前胡醇 白花前胡苷Ⅱ OOOHOglcOO1′8O1OO1OOOOａ-吡喃酮环上有取代基的香豆素 香豆素二聚体、三聚体 异香豆素 【理化性质】 calanolide A 双七叶内酯 茵陈内酯 1.性状

游离香豆素多为结晶性物质；亦有呈玻璃态或液态。分子量小的具芳香气味、挥发性及升华性。

香豆素苷一般呈粉末或晶体状。 无挥发性及升华性，也无香味。 2.溶解性

具有苷溶解性的一般规律。但游离香豆素（分子量小）可溶于沸水，难溶于冷水。 3.内酯环的性质（碱水解）

COO OH 长时间加热 HCOO OOOO 香豆素 顺邻羟基桂皮酸盐 反邻羟基桂皮酸盐

（ S水 小 ） （ S水大 ） （加酸不可逆）

应用：碱溶酸沉法提取香豆素

注意：加热时间不宜太长

不能与浓碱共沸（裂解—酚类或酚酸） 侧链有酯键的不宜（碱水解）

4.显色反应

表5-2 香豆素显色反应的鉴别特点和意义 反应类型 反应试剂 反应特点 鉴别特点 鉴别意义 +异羟肟酸铁反应 盐酸羟胺、Fe 红色络合物 内酯结构 内酯环有无 +三氯化铁反应 Fe Cl3溶液 绿色～墨绿色 酚羟基 酚羟基有无 2，6-二氯苯醌 Gibb’s 反应 蓝色 —氯亚胺（OH） 酚羟基对 6-有无取代 位无取代 4-氨基安替比林 Emerson反应 红色 —铁（OH） 【提取与分离】 1.提取 ⑴水蒸汽蒸馏法——小分子游离香豆素的挥发性。 ⑵碱溶酸沉法——内酯结构的性质。

⑶溶剂法—溶解性特点——系统溶剂法（石油醚、乙醚、乙醇、水）。 甲醇或乙醇提取，结合溶剂法、大孔树脂法。 2. 分离 单体分离比较困难，一般多用色谱法分离。

极性小、游离态——硅胶吸附分离（氧化铝一般不用）。 极性大、苷——反相色谱（Rp-18、Rp-8）。 【检识】

1.荧光：多呈蓝色或紫色荧光，７－羟基香豆素类有较强兰色荧光，加碱后荧光增强、颜色变绿；呋喃香豆素类显蓝色或褐色。 应用：色谱（TLC、PC）检识。

2.显色反应：异羟肟酸铁反应 — 香豆素的内酯环的特点。 三氯化铁反应 — 酚羟基的特点。

Gibb’s 反应、Emerson反应 — 酚羟基对位无取代基。 【波谱特征】 1.UV光谱

（1）香豆素类成分的紫外光谱主要有苯环和ａ－吡喃酮环结构的吸收。未取代的香豆

OO）处分别有最大吸收。前者素在274nm （log 4.03）和311nm （log 3.72HO由苯环引起，后者由ａ-吡喃酮引起。

（2）当母核上引入含氧取代基时，常会引起主要吸收峰的红移。

（3）含有酚羟基的香豆素，在碱液中的吸收峰有显著的红移现象，且吸收有所增强。 2.红外（IR）光谱 H 呋喃环（C-H）

OOO3175～3025 cm （弱小、尖锐的双峰）

芳环 内酯环

—1 —1

1660～1600cm1750～1700 cm（C=O, 最强峰）

—1

(三个较强吸收) 1270～1220 cm( 强吸收峰 ) —1

1100～1000 cm( 强吸收峰 ) 3.核磁共振（NMR）谱

1

（1）香豆素类化合物H-NMR谱特征：

①H-3、H-4构成AB系统，以一组dd.峰出现，偶合常数较大(J≈9.5Hz), H-3(1H, d. J=9.5),δ6.10～6.50(高场),由于受羰基吸电共轭效应的影响， H-4位于较低场,化学位移较大（δ7.50～8.20 )。 ②芳环质子信号受芳环取代影响很大 7-OH香豆素

H-5 (1H,d.J=8.0) δ（低场） 362H-6 (1H,dd.J=8.0；2.0) δ（高场 ） 7HOOO8H-8 (1H,d.J=2.0) δ（高场 ） 1 5、7-二取代香豆素 H-6、H-8 分别呈现 d 峰, J=2.0～2.5(小、间偶) 6、7-二取代(线型呋喃和线型吡喃)H-5、H-8 分别呈现 s 峰

7、8-二取代(角型呋喃和角型吡喃)H-5、H-6 分别呈现d峰,J=8.0(大、邻偶)

③在高分辨谱上能观察到远程偶合（折线型偶合）： H5 H610J3',8 = 0.6~1.0 Hz 33'5

J4.8 = 0.6~1.0 Hz BA22'CO7OO

11'H

H④呋喃香豆素：

H呋喃环质子(AB系统 ,dd.)

3δ6.70～7.20 (1H,d.J=2.0～2.5)

HOOOδ7.50～7.70 (1H,d.J=2.0～2.5) 8H芳环质子 H-5 (1H, s.) H-8 (1H, s.)

⑤芳环上甲氧基质子：三个质子的单峰 (3H, s.) ，δ3.8～4.0ppm。 13

（2）C-NMR谱特征：

香豆素母核碳谱的特征信号： 1063C-2 (C=O, s. δ> 160ppm) 279OC-7 (C-OH, s. δ> 160ppm)，受羰基吸电共轭的影响 OHO8C-9 (季碳，C-O-, s. δ149.0～1.0ppm) C-10 (季碳，s. δ110.0～113.0ppm)

C-4 (C=C, d. δ143.0～145.0ppm)，受羰基吸电共轭的影响 C-3 (C=C, d. δ110.0～113.0ppm)

δC-2 > C-7 > C-9 > C-4 > C-5 > C-6 ≈ C-3 ≈ C-10 > C-8

(160以上) (110.0～113.0) (110以下) 4．质谱（MS）特征

+

（1）大多具有很强的分子离子峰[M]，简单香豆素和呋喃香豆素的分子离子峰经常是基峰。

+

（2）出现一系列失去CO的碎片离子峰，最主要碎片离子峰是[M-CO]峰，其丰度可达100%（基峰）。

（3）具有甲氧基取代的6香豆素经常出现失去甲基（-CH3）的碎片327离子峰。

OO8第三节 木脂素 1—1

【概述】

木脂素是一类由二分子苯丙素衍生物（单体）聚合而成的天然化合物，由于主要存在于植物的木质部或开始析出时呈树脂状，所以称木脂素。木脂素类化合物具有多方面生物活性，如保护肝脏和降低血清GPT水平、抑制癌细胞增殖等作用。 【结构及分类】

依据组成木脂素的C6-C3单体缩合位置不同及其侧链γ-碳原子上的含氧基团相互脱水缩合等反应，形成了不同类型的木脂素。

表5-3 木脂素的结构分类 结构类型 结构特征 代表化合物 简单木脂素 两分子苯丙素通 过β-β缩合形成 叶下珠脂素 单环氧木脂素 797O7′O9′O9′简单木脂素通过7-7ˊ或9-9ˊ或 7-9ˊ缩合而成 恩施脂素 落叶松脂素 木脂内酯 OO简单木脂素基础上9-9ˊ内酯环 简单木脂素通过6-7ˊ缩合形成 牛蒡子苷 异紫杉脂素 环木脂素环木脂内脂 OOOO 环木脂素9-9ˊ环合形成内酯环 鬼臼毒脂素 ArHOO双环氧木脂素 OOArArArHHHHHHArArArOOOHAr简单木脂素7-9ˊ、9-7ˊ缩合而成 丁香脂素 O联苯辛烯型木脂素 结构中既有联苯结构又有联苯与侧链环合而成的八元环状结构 联苯型木脂素 两个苯环通过3-3ˊ直接相连而成， 其侧链为未氧化型 其他类 化学结构不属于以上八种 厚朴酚 和厚朴酚 五味子醇 五味子素 水飞蓟素 【理化性质】 1．性状 多数为无色结晶，一般无挥发性，少数具升华性。 2．溶解性

游离木脂素多具亲脂性，易溶于有机溶剂（苯、乙醚、氯仿、乙醇），难溶于水，具酚羟基的木脂素可溶于碱水液中。木脂素苷水溶性增大。

3．光学活性与异构化作用

木脂素常有不对称碳原子或不对称中心，多数具有光学活性，遇酸易异构化（双环氧木脂素），而木脂素的生物活性与其立体结构有一定关系（鬼臼毒脂素-抗癌活性），因此，在木脂素的提取分离过程中应尽量避免与酸碱的接触，以防止其构型的改变。 【提取与分离】

1. 系统溶剂法

一般常将药材先用乙醇或丙酮提取，提取液浓缩成浸膏后，用石油醚、乙醚、乙酸乙

酯等依次萃取，按极性大小分离。

注意：木脂素类在植物体常与大量的树脂状物共存，在用溶剂法处理过程中容易树脂

化。

2. 碱溶酸沉法

主要用于酚性、内酯结构的木脂素的分离纯化。

注意：避免产生异构化而使木脂素类化合物失去生物活性。 3. 色谱法

用于难分离木脂素的分离。常用吸附剂为硅胶、中性氧化铝，洗脱剂可根据被分离物

质极性，选用石油醚-乙醚、氯仿-甲醇等。 【检识】

木脂素没有特征性的理化检识方法，常用的检识方法主要是针对木脂素结构中的功能基如酚羟基、亚甲二氧基及内酯结构等而进行的检识。

1．三氯化铁反应——检查酚羟基

2．Labat反应（没食子酸、浓硫酸）——检查亚甲二氧基（阳性呈蓝绿色） 3．Ecgrine反应（变色酸、浓硫酸）——检查亚甲二氧基（阳性呈蓝紫色） 【结构研究】

木脂素的结构类型较多，这里仅就代表性类型的波谱特征予以介绍： 1．紫外（UV）光谱特征

多数木脂素有两个孤立的芳环发色团，其紫外光谱相似，一般在紫外区(200～400nm)

出现两个吸收峰: 220～240nm (lgε> 4.0) 和 280～290nm (lgε3.5～4.0)。木脂素的立体结构对紫外光谱一般无影响。而四苯代萘类（共轭程度增大）显示特征吸收：

O 1 O 260nm ( lgε> 4.5) 最强峰

4 225、290、310、355nm强吸收峰

2．红外（IR）光谱特征

红外光谱特征区主要显示功能基的信息，木脂素结构中常有的羟基、甲氧基、亚甲二

氧基、芳环及内酯环等基团均有相应的吸收峰。

3．核磁共振（NMR）谱

1

（1）H-NMR谱特征及应用 ①典型木脂素的质子归属

79 8O OO'8'9'δ1.05 (6H, d.) H-9、H-9’ 7δ1.78 (2H, m.) H-8、H-8’ δ4.61 (2H, d) H-7、H-7’

Oδ5.96 (4H, s) 亚甲二氧基质子 Oδ6.82～6.93 芳环质子

加尔巴新（单环氧木脂素）

②用于鉴别4-苯代萘内酯（上向）和1 -苯代萘内酯（下向）

.25. .. .8 76~77532~552O 41

ABAOBO

C14O

5.08 ~5.23AB +C+++

4-苯代萘内酯 1 -苯代萘内酯 H-1处于羰基去屏蔽区，位于低场，δ8.25ppm (较大)

亚甲基质子处于苯环屏蔽区，位于高场，δ5.08～5.23ppm (较小) ③用于双环氧木脂素立体构型（两个苯环在同侧或异侧）的判断

7 H7HOO 8866

HHHH512512

44 OOHH33

HHOO

HHHH

OHOH

同 侧 （苯环） 异 侧 （苯环）

J1 2 = J5 6≈4～5Hz (反式偶合) J1 2 ≈ 4～5Hz (反式偶合) J5 6 ≈ 7Hz (顺式偶合)

13

（2）C-NMR谱特征

①内酯环羰基碳原子位于最低场，δ165～180ppm（最大）。

②其次为芳环质子，δ110～150ppm，其中连接取代基团的碳原子δ较大。 ③烷烃类质子 δ80ppm以下，其中，与氧相连碳原子较大，季碳δ 较大。

④甲氧基质子δ55 .7ppm。

C-1 129.4 C-1′ 129.5 C-2 110.8 C-2′ 111.3 O6C-3 146.6 C-3′ 146.5 （芳环与氧相连）

'''978C-4 144.2 C-4′ 144.3 （芳环与氧相连） 5MeO'1OC-5 113.9 C-5′ 114.3 ''62C-6 121.2 C-6′ 121.9

'5C-7 38.3 C-7′ 34.5 OMeC-8 40.9 C-8′ 46.5

OMeC-9 71.3 C-9′ 178.6 （内酯环羰基）

木脂内酯 OCH3 55.7

4．质谱（MS）特征

（1）多数木脂素可得到分子离子峰。

（2）发生苄基裂解，产生相应的碎片离子。

+

（3）木脂素苷可失去糖基，产生M-162离子峰。

MeO217

习题

一、写出下列化合物的化学结构式及英文名称，指出所属化学结构类型及主要生物活性。 丹参素 七叶内酯 鬼臼毒脂素 水飞蓟素 厚朴酚 五味子醇 五味子酯甲 连翘苷 蛇床子素 补骨脂素 二、选择题。 (一)单选题。

1．香豆素与碱反应的特点是

A. 遇碱后内酯水解开环，加酸后又可环合成内酯环

B. 加碱内酯水解开环，生成顺式邻羟桂皮酸盐，若要加酸不环合，可长时间加热使生成反式邻羟桂皮酸盐 C. 加碱内酯水解开环，加酸后又可环合成内酯环，但若长时间在碱中加热，生成反式邻羟桂皮酸盐，加酸不能环合

D. 加碱内酯水解开环，并伴有颜色反应 E. 加碱生成的盐可溶于水

2．鉴别香豆素首选的显色反应是

A. FeCl3反应 B. Gibb’s反应 C. Bornträger反应 D. 异羟肟酸铁反应 E. AlCl3反应 3.判断香豆素6位是否有取代基团可用的反应

A. 异羟肟酸铁反应 B. Gibb’s反应 C. FeCl3反应 D. 盐酸-镁粉 E. Labat反应

1

4.香豆素母核中H-3、H-4在H-NMR是AB型偶合，其偶合常数为

A.2～3HZ B.7～8HZ C. 8～9HZ D. 9～10HZ E.4～6HZ 5. 五味子素的结构类型为

A．简单木脂素 B．单环氧木脂素 C. 木脂内酯 D．联苯环辛烯型木脂素 E．其它木脂素 6. 和厚朴酚的基本结构属于

A.简单木脂素 B.环木脂素 C.新木脂素 D.木脂内酯木脂素 E.环氧木脂素 7.用于鉴别木脂素中亚甲二氧基的反应或试剂是

A. Labat反应 B. 三氯化铁反应 C. 磷钼酸试剂反应 D. 异羟肟酸铁反应 E. Gibb’s反应 (二)多选题

1．采用系统溶剂提取法提取香豆素类化合物时，首先用石油醚提取的意义是 A．脱脂作用 B．提高提取纯度，减少杂质混入 C．用于提取亲脂性较强的香豆素 D．用于与苷类分离

E．减少提取液的纯化处理，石油醚提取液只需浓缩即可能析出香豆素结晶 2．香豆素类化合物，一般

A．具有一分子的C6-C3单体 B．没有颜色 C．异羟肟酸铁反应呈现阳性

D．多具蓝色或紫色荧光E．小分子游离香豆素多具有芳香气味、挥发性及升华性 3．区别6,7-呋喃香豆素与7，8-呋喃香豆素所采用的方法

A．异羟肟酸铁反应 B．三氯化铁反应 C．Gibbs反应 D．Emerson反应 E．醋酸镁反应

OMeHOHOOOOO4．Emerson反应为阴性的香豆素是

A．7，8-二OH香豆素 B．8-OCH3-6，7-呋喃香豆素 C．七叶苷 D．5，6，7-三OH香豆素 E．6—OCH3香豆素

1

5．在HNMR谱中，香豆素母核质子处于较高场的是

A．3-H B．4-H C．6-H D．8-H E．5-H

1

6．香豆素类化合物的HNMR特征有

A. H-3,H-4构成AB系统，成为一组双重峰，偶合常数较大（约J=9.5Hz）

B. 7-OH香豆素中的5、6、8-H的信号和一般芳香质子信号的特征类似，δ6~8ppm

4

C. H-4和H-8之间存在远程偶合，J=0.60~1.0Hz

D. 芳环上的甲氧基以（3H, S)出现在δ3.8~4.0ppm处

E. 呋喃香豆素呋喃环上的两个质子构成AB系统，吸收峰为一组dd峰， J=2.0~2.5Hz 7. 木脂素类化合物，一般 A．具有2分子的C6-C3结构

B．多以游离状态存在，亲脂性较强

C．大部分具有光学活性，与酸易异构化使活性下降或消失 D．具有亚甲二氧基的木脂素，Labat反应呈现蓝绿色 E．具有亚甲二氧基的木脂素，Ecgrine反应呈现蓝紫色

8.游离木脂素类能溶于

glcOHOA.水 B.乙醇 C.氯仿 D.乙醚 E.苯

HOOHOOHOOOOO9．含有木脂素类成分的中药是

A. 南五味子 B. 厚朴 C. 牛蒡子 D. 连翘 E．补骨脂 三、判断下列各组化合物Rf值的大小。

1．PC , 水饱和异戊醇展开, 紫外光下观察荧光。

（A） （B） （C） 2．硅胶薄层色谱 氯仿-乙酸-水（4∶1∶1）， 重氮化硝基苯肼（DNA）显色。

MeOHOHOOHOOO(A) (B) glcOOOOHOMeOOO

四、用指定方法鉴别下列各组化合物。 （一）化学

(C) (D)

(C) (D)

1

（二）波谱方法(H-NMR谱)

OOO

OH

（A） （B） 五、大叶梣树为中药秦皮的来源之一，其所含的主要有效成秦皮乙素，结构式如下：

法

(A) (B)

分为秦皮甲素、

HOHOOOOMeOOOOO 秦皮甲素 秦皮乙素

纸色谱结果如下，试根据色谱结果设计从药材中提取分离这两种化合物的工艺流程，并分析设计原理。 秦皮甲素 （Rf） 秦皮乙素（Rf） 水 0.77 0. 50 乙醇 0. 79 0. 80 氯仿 0. 00 0. 00 乙酸乙酯 0. 12 0. 六、解析下列化合物的结构。

从某中药中分得一白色结晶，质谱测得分子式为C10H8O3。该化合物的核磁共振氢谱数据如下：

1

H-NMR（400MHz,CDCl3,TMS）δppm：

7.58（1H，d. J=9.5Hz ） 6.17（1H，d. J=9.5Hz ）

6.78（1H，dd. J=2.5 , 8 Hz） 6.72（1H，d. J=2.5Hz ） glcHOOOHOHOOO7.32（1H，d. J=8Hz ） 3.82（3H, s. )

在NOE谱中照射3.82ppm共振峰，6.78和6.72ppm共振峰有增益。请根据以上波谱数据推断化合物的结构。画出该化合物的结构式，并归属各质子信号。 七、简答题。

1．简述碱溶酸沉法提取分离香豆素类化合物的原理及应该注意的问题。 2．简述香豆素的荧光特点及应用。

3．在木脂素类化合物提取分离过程中尽量避免与酸、碱接触的意义何在。 4．简述Labat反应及Ecgrine反应之间的异同。