香豆素和木脂素
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第六章 香豆素和木脂素第一节 香豆素香豆素(coumarins) 在结构上可以看成是顺式邻羟基桂皮酸脱水而形成的内酯, 是一类具有苯骈α-吡喃酮母核的天然化合物。
因早期从植物Coumarouna odorata 的种子(香豆)中得到,具有新刈干草香气而得名。
COOH OHHH 顺式邻羟基桂皮酸O O苯骈a -吡喃酮图6-2目前,已经发现的天然香豆素类化合物1200多个,是天然药物成分的一个重要类群。
香豆素类广泛分布在高等植物中,极少数来自微生物(如黄曲霉素、假密环菌等)及动物。
富含香豆素的植物有伞形科、芸香科、菊科、木犀科等。
中药白芷、前胡、蛇床子、茵陈、补骨脂、秦皮等都含有香豆素类成分。
植物体内,香豆素类成分可分布于花、叶、茎、皮、果(种子)、根等各部位,通常以幼嫩的叶芽中含量较高。
香豆素类成分具有多方面的生理活性,是一类重要的中药活性成分。
如,秦皮中七叶内酯和七叶苷是治疗细菌性痢疾的主要成分;茵陈中滨蒿内酯、假密环菌中亮菌甲素具有解痉、利胆作用;蛇床子中蛇床子素可用于杀虫止痒;补骨脂中呋喃香豆素类具有光敏活性,用于治疗白斑病;前胡中的香豆素具有血管扩张作用;某些双香豆素具有抗维生素K 样作用,可作为抗凝血药物; 胡桐(Calophyllum lanigerum )中香豆素(+)calanolide A 是强大的HIV-1逆转录酶抑制剂,目前正作为抗艾滋病药物进行研制。
一、香豆素的结构与分类香豆素类化合物的基本母核为苯骈α-吡喃酮的结构,大多香豆素类成分只在苯环一侧有取代,也有部分香豆素在α-吡喃酮环上有取代。
常见的有-OH ,-OCH 3,异戊烯氧基及其衍生物等。
在α-吡喃酮环一侧,3,4位均可能有取代,常见的取代基是小分子烷基、苯基、羟基、甲氧基等。
香豆素类成分的结构分类,主要依据在α-吡喃酮环上有无取代,7-位羟基是否和6,8位取代异戊烯基缩合形成呋喃环、吡喃环来进行,通常将香豆素类化合物分为简单香豆素、呋喃香豆素、吡喃香豆素、其他香豆素四类。
中药鉴定学讲义:香豆素和木脂素内容提要:1.香豆素的结构类型;2.香豆素的理化性质;3.香豆素的提取与分离;4.香豆素的结构鉴定;5.木脂素的理化性质;6.含香豆素、木脂素的常用中药。
第一节香豆素素香豆素是邻羟基桂皮酸的内酯,广泛分布于高等植物中,尤其以芸香科和伞形科为多,少数发现于动物和微生物。
在植物体内,它们往往以游离状态或与糖结合成苷的形式存在。
一、结构与分类香豆素的母核为苯骈α-吡喃酮。
香豆素分为五大类,即简单香豆素类、呋喃香豆素类、吡喃香豆素类、异香豆素类及其他香豆素类。
(一)简单香豆素类此类是指仅在苯环有取代基的香豆素类。
绝大部分香豆素在C-7位都有含氧基团存在,仅少数例外。
伞形花内酯,即7-羟基香豆素可以认为是香豆素类成分的母体. 常见的简单香豆素的苷,如茵芋苷。
(二)呋喃香豆素类呋喃香豆素结构中的呋喃环往往是由香豆素母核上所存在的异戊烯基与其邻位的酚羟基环合而成的,成环后常常伴随着失去3个碳原子(丙酮)的变化。
呋喃香豆素又分为线型和角型。
(1)6,7-呋喃骈香豆素型(线型)此型以补骨脂内酯为代表,又称补骨脂内酯型。
例如香柑内酯、花椒毒内酯、欧前胡内酯、紫花前胡内酯等,其中紫花前胡内酯为未经降解的二氢呋喃香豆素。
(2)7,8-呋喃骈香豆素型(角型)此型以白芷内酯为代表。
白芷内酯又名异补骨脂内酯,故又称异补骨脂内酯型。
如异香柑内酯,茴芹内酯。
(三)吡喃香豆素类香豆素C-6或C-8位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。
按吡喃环骈合的位置也可分为线型和角型。
此外还发现5,6-吡喃骈和双吡喃骈香豆素的存在。
(1)6,7-吡喃骈香豆素(线型)此型以花椒内酯为代表,如美花椒内酯。
(2)7,8-吡喃骈香豆素(角型)此型以邪蒿内酯为代表,如沙米丁和维斯纳丁。
(3)其他吡喃香豆素5,6-吡喃骈香豆素如别美花椒内酯;双吡喃香豆素如狄佩它妥内酯。
(四)异香豆素类异香豆素是香豆素的异构体,在植物中存在的多数为二氢异香豆素的衍生物,其代表化合物如茵陈炔内酯、仙鹤草内酯等。
香豆素和木脂素的名词解释在我们日常生活中,我们经常听说香豆素和木脂素这两个名词。
它们是一类常见的化学物质,拥有独特的性质和用途。
让我们一起来了解一下它们的含义和特点吧!香豆素(Coumarin)是一种含有苯环和呋喃环的有机化合物,在天然界中广泛存在。
它是一种具有香气的化合物,常常被用作香料和香精的成分。
香豆素的化学结构相对较简单,它由一个苯环和一个呋喃环组成,并且在苯环上还连接着一个甲基基团。
由于香豆素具有独特的气味特点,因此被广泛应用于食品、化妆品和药物等行业。
香豆素的香气主要来自于它所具有的天然香料味道,通常被形容为一种甜美而芬芳的味道。
它可以用来增强食品的香气,例如,在香草味食品中添加香豆素,可以使食物的香气更加浓郁。
此外,香豆素还常用于制作香水、香皂和香烛等,以赋予产品独特的香气和吸引力。
然而,香豆素也有一些潜在的问题。
大量摄入香豆素可能对人体健康造成影响,如肝脏损伤和光敏性反应。
因此,在某些国家和地区,限制香豆素的使用量或禁止使用香豆素作为食品添加剂。
在购买食品或化妆品时,我们应该注意检查成分表,以了解其中是否含有香豆素。
木脂素(Resin)是一种由植物分泌的胶状物质,具有各种各样的用途。
植物分泌木脂素的目的是保护自身免受外界的损害,如昆虫侵袭、病毒感染等。
由于木脂素具有坚韧和粘性的特性,因此被广泛用于制作树脂、封胶剂和胶水等。
木脂素的主要成分是由多种物质混合而成的,如酸类、醇类和酯类等。
树脂是一种由多种木脂素混合而成的胶状物质,具有很强的粘附能力。
树脂可以用来修复和加固一些物体,如家具和艺术品。
此外,封胶剂和胶水是由木脂素和其他添加剂混合而成的,它们可以被用于粘合不同的材料,如金属、木材和塑料等。
尽管木脂素具有广泛的应用领域,但在使用过程中也需要注意一些问题。
一些木脂素可能具有过敏反应,会导致皮肤红肿和瘙痒等不适症状。
因此,在使用木脂素制品时,我们应该遵循使用说明,尽量避免与皮肤直接接触。
香豆素和木脂素香豆素和木脂素虽不是一类化合物,但在植物体内都是由苯丙氨酸和酪氨酸脱氨基生成桂皮酸的衍生物而成,故放在一章。
本章的考点主要在化合物母核的特点、颜色反应及结构解析等,题型有选择题、简答题及解析题,对于颜色反应可从反应试剂组成、反应条件、作用基团和反应结果几个方面出题,甚至有可能以简答题形式考查反应原理及反应的化学方程式,如异羟肟酸铁反应等。
第一节香豆素结构与分类香豆素从结构上可以看作是邻羟基桂皮酸的内酯(结构特点)。
其母核名称为苯骈α-吡喃酮。
根据其结构特征可分为五大类,即简单香豆素类、呋喃香豆素类、吡喃香豆素、异香豆素和其它类。
性质性状香味、挥发性和升华性是游离的香豆素的三大特点,香豆素苷多无香味、挥发性也不能升华。
与碱的作用香豆素类及其苷因分子中具有内酯环,在强碱溶液中内酯环可以开环生成顺邻羟基桂皮酸盐,但加酸又可重新闭环成为原来的内酯,为可逆反应。
但如与碱长时间加热,则可转变为稳定的反邻羟基桂皮酸盐,加酸也不能环合而为不可逆反应,因此用碱提取香豆素时,必须注意碱液的浓度,并应避免长时间加热,以防破坏内酯环。
提取与分离游离香豆素大多是低极性和亲脂性的,一部分与糖结合的极性较大,故开始提取时先用系统溶剂法较好。
还可利用它的内酯性质以碱溶酸沉淀法提取,或利用它的挥发性以真空升华或水蒸汽蒸馏的方法来分离纯化。
荧光性质及显色反应荧光性质是香豆素类突出的性质,一般香豆素母体本身无荧光,羟基香豆类在紫外光下多显出蓝色荧光,在碱溶液中荧光更为显著。
因此荧光性质常用于香豆素的检识。
显色反应 1 .异羟肟酸铁反应由于香豆素类具有内酯环,在碱性条件下可开环,与盐酸羟胺缩合成异羟肟酸,然后再于酸性条件下与三价铁离子络合成盐而显红色. 2 .三氯化铁反应具有酚羟基的香豆素可与三氯化铁试剂产生颜色反应. 3 . Gibbs 反应( 6- 位无取代,即酚羟基对位) Gibbs 试剂是 2 , 6- 二氯(溴)苯醌氯亚胺,它在弱碱性条件下可与酚羟基对位的活泼氢缩合成蓝色化合物. 4 . Emnerson 反应( 6- 位无取代) Emerson 试剂是氨基安替经林和铁氰化钾,它可与酚羟基对位的活泼氢生成红色缩合物。
中药鉴定学讲义:香豆素和木脂素内容提要:1.香豆素的结构类型;2.香豆素的理化性质;3.香豆素的提取与分离;4.香豆素的结构鉴定;5.木脂素的理化性质;6.含香豆素、木脂素的常用中药。
第一节香豆素素香豆素是邻羟基桂皮酸的内酯,广泛分布于高等植物中,尤其以芸香科和伞形科为多,少数发现于动物和微生物。
在植物体内,它们往往以游离状态或与糖结合成苷的形式存在。
一、结构与分类香豆素的母核为苯骈α-吡喃酮。
香豆素分为五大类,即简单香豆素类、呋喃香豆素类、吡喃香豆素类、异香豆素类及其他香豆素类。
(一)简单香豆素类此类是指仅在苯环有取代基的香豆素类。
绝大部分香豆素在C-7位都有含氧基团存在,仅少数例外。
伞形花内酯,即7-羟基香豆素可以认为是香豆素类成分的母体. 常见的简单香豆素的苷,如茵芋苷。
(二)呋喃香豆素类呋喃香豆素结构中的呋喃环往往是由香豆素母核上所存在的异戊烯基与其邻位的酚羟基环合而成的,成环后常常伴随着失去3个碳原子(丙酮)的变化。
呋喃香豆素又分为线型和角型。
(1)6,7-呋喃骈香豆素型(线型)此型以补骨脂内酯为代表,又称补骨脂内酯型。
例如香柑内酯、花椒毒内酯、欧前胡内酯、紫花前胡内酯等,其中紫花前胡内酯为未经降解的二氢呋喃香豆素。
(2)7,8-呋喃骈香豆素型(角型)此型以白芷内酯为代表。
白芷内酯又名异补骨脂内酯,故又称异补骨脂内酯型。
如异香柑内酯,茴芹内酯。
(三)吡喃香豆素类香豆素C-6或C-8位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。
按吡喃环骈合的位置也可分为线型和角型。
此外还发现5,6-吡喃骈和双吡喃骈香豆素的存在。
(1)6,7-吡喃骈香豆素(线型)此型以花椒内酯为代表,如美花椒内酯。
(2)7,8-吡喃骈香豆素(角型)此型以邪蒿内酯为代表,如沙米丁和维斯纳丁。
(3)其他吡喃香豆素5,6-吡喃骈香豆素如别美花椒内酯;双吡喃香豆素如狄佩它妥内酯。
(四)异香豆素类异香豆素是香豆素的异构体,在植物中存在的多数为二氢异香豆素的衍生物,其代表化合物如茵陈炔内酯、仙鹤草内酯等。
第六章 香豆素和木脂素第一节 香豆素香豆素(coumarins) 在结构上可以看成是顺式邻羟基桂皮酸脱水而形成的内酯, 是一类具有苯骈α-吡喃酮母核的天然化合物。
因早期从植物Coumarouna odorata 的种子(香豆)中得到,具有新刈干草香气而得名。
COOH OHHH 顺式邻羟基桂皮酸O O苯骈a -吡喃酮图6-2目前,已经发现的天然香豆素类化合物1200多个,是天然药物成分的一个重要类群。
香豆素类广泛分布在高等植物中,极少数来自微生物(如黄曲霉素、假密环菌等)及动物。
富含香豆素的植物有伞形科、芸香科、菊科、木犀科等。
中药白芷、前胡、蛇床子、茵陈、补骨脂、秦皮等都含有香豆素类成分。
植物体内,香豆素类成分可分布于花、叶、茎、皮、果(种子)、根等各部位,通常以幼嫩的叶芽中含量较高。
香豆素类成分具有多方面的生理活性,是一类重要的中药活性成分。
如,秦皮中七叶内酯和七叶苷是治疗细菌性痢疾的主要成分;茵陈中滨蒿内酯、假密环菌中亮菌甲素具有解痉、利胆作用;蛇床子中蛇床子素可用于杀虫止痒;补骨脂中呋喃香豆素类具有光敏活性,用于治疗白斑病;前胡中的香豆素具有血管扩张作用;某些双香豆素具有抗维生素K 样作用,可作为抗凝血药物; 胡桐(Calophyllum lanigerum )中香豆素(+)calanolide A 是强大的HIV-1逆转录酶抑制剂,目前正作为抗艾滋病药物进行研制。
一、香豆素的结构与分类香豆素类化合物的基本母核为苯骈α-吡喃酮的结构,大多香豆素类成分只在苯环一侧有取代,也有部分香豆素在α-吡喃酮环上有取代。
常见的有-OH ,-OCH 3,异戊烯氧基及其衍生物等。
在α-吡喃酮环一侧,3,4位均可能有取代,常见的取代基是小分子烷基、苯基、羟基、甲氧基等。
香豆素类成分的结构分类,主要依据在α-吡喃酮环上有无取代,7-位羟基是否和6,8位取代异戊烯基缩合形成呋喃环、吡喃环来进行,通常将香豆素类化合物分为简单香豆素、呋喃香豆素、吡喃香豆素、其他香豆素四类。
(一)简单香豆素类(simple coumarins)简单香豆素是只在苯环一侧有取代,但7-位羟基未与6或8位取代基形成呋喃环或吡喃环的香豆素类。
表6-1 常见简单香豆素化合物(二)呋喃香豆素(furanocoumarins)香豆素成分如7位羟基和6或8 位取代异戊烯基缩合形成呋喃环,即属呋喃香豆素。
呋喃香豆素类还可进一步根据呋喃环的相对位置,呋喃环是否饱和分为不同的类型。
如6,7-呋喃香豆素(又称线形)、7,8-呋喃香豆素(又称角形)以及二氢呋喃香豆素等。
表6-2 常见6,7-呋喃香豆素表6-3 常见7,8呋喃香豆素与呋喃香豆素类相似,7-位羟基和6或8位取代异戊烯基缩合形成吡喃环,即属吡喃香豆素。
吡喃香豆素也有线形、角形和二氢吡喃香豆素。
表6-4 常见吡喃香豆素(四)其他香豆素天然发现的香豆素类成分,有的化合物结构不能归属于上述三个类型,主要包括在α-吡喃酮环上有取代的香豆素类,如墨旱莲中的蟛蜞菊内酯(wedelolactone ),从胡桐中得到的(+)calanolide A 在4位是烷基取代,有显著的抗HIV-1逆转录酶作用;异香豆素(isocoumarins)类,如茵陈内酯(capillarin)。
香豆素二聚体、三聚体等。
如西瑞香素(daphnoretin)、紫苜蓿酚(dicoumarol)。
O OOCH 2CCCH 3O 异香豆素茵陈炔内酯OOOOHH 3CO蟛蜞菊内酯图6-3 图6-4(+)calanolideOOOO ROH 3COO西瑞香素西瑞香素-7-葡萄糖苷R=HR=-glc图6-5 图6-6OO OHCH 2OOHO紫苜蓿酚图6-7二、香豆素的理化性质。
(一)性状游离香豆素类成分多为结晶性物质,多具有香气,分子量小的游离香豆素有挥发性,能随水蒸气蒸馏,且具升华性。
香豆素苷类一般呈粉末或晶体状、不具挥发性,也不能升华。
在紫外光下,香豆素类成分多具蓝色或紫色荧光。
(二)溶解性游离香豆素极性较小易溶于有机溶剂,能部分溶于沸水,但不溶于冷水。
香豆素苷类易溶于甲醇、乙醇,可溶于水,难溶于乙醚、氯仿等极性小的有机溶剂。
三、香豆素类的提取和分离(一)香豆素类的提取1.溶剂提取法 是提取香豆素类成分的常用方法。
香豆素类成分的极性不同,各种溶剂都有提出该类成分的可能,如甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、乙醚等。
石油醚虽然对一些具有含氧基团的香豆素溶解度较小,但由于药材中共存杂质的助溶作用,也往往可溶解出来,提取液经浓缩冷却后游离香豆素常可结晶析出。
提取方法可先用亲脂性溶剂提出极性小的成分,再用醇或水提出极性大的部分。
也可先用醇或水提取,然后再用溶剂或大孔吸附树脂分离脂溶性和水溶性成分。
药渣 提取液秦皮粗粉减压浓缩浓缩液用乙酸乙酯萃氯仿层 水层浓缩至小体积,静置水层 乙酸乙酯层微黄色粗晶甲醇重结晶七叶苷无水硫酸钠干燥后,减压蒸干残留物溶于热甲醇,适当浓缩后,放置黄色粗晶甲醇重结晶七叶内酯第三节 木 脂 素木脂素(lignans )是一类由两分子苯丙素(C 6~C 3)衍生物聚合而成的天然化合物,主要存在于植物的木部和树脂中,故称木脂素。
多数呈游离状态,少数与糖结合成苷。
木脂素类在自然界中分布较广,而且有着多方面的生物活性,如小檗科鬼臼属八角莲所含的鬼臼毒素类木脂素具有很强的抑制癌细胞增殖作用;瑞香狼毒中总木脂素的体外抗肿瘤活性高于长春新碱;五味子科木脂素具有抗病毒、保护肝脏和抗氧化等作用。
一、木脂素的结构和分类组成木脂素的单体有四种:桂皮酸、桂皮醇、丙烯苯和烯丙苯。
由于组成木脂素的C 6-C 3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。
本章按化学结构分类法,将木脂素分成以下几类:1.简单木脂素 简单木脂素由两分子苯丙素仅通过β–位碳原子(C 8-C 8’)连接而成。
如自珠子草的叶和茎中分得的叶下珠脂素(phyllanthin )2'CH 2OH CH 2OH3OCH 3H 3CO H 3CO叶下珠脂素简单木脂素1234561'4'88'图6-152.单环氧木脂素 从翼梗五味子中分离得到的恩施脂素(enshizhisu)单环氧木脂素OO 77'99'7-O-7'-9-O-9'7-O-9'环合-环合环合-CH 2O H CH 3OCH 3OO77'O恩施脂素图6-163.木脂内脂 中药牛蒡子中的牛蒡子苷元(arctigenin )和牛蒡子苷(arctiin)O OOOCH 33OROH 3CO图6-17 4.环木脂素如中国紫杉中的异紫杉脂素(isotaxiresinol)苯代四氢萘苯代二氢萘苯代萘CH2OHCH2OHOHHOH3CO异紫杉脂素图6-185.环木脂内脂自鬼臼属植物中分离出来l-鬼臼毒脂素(l-podophyllotoxin)OOOO4-苯代-2,3-萘内酯1-苯代-2,3-萘内酯OO3R=HR=glc鬼臼毒脂素鬼臼毒脂素-β-O-葡萄糖苷l-l-3(2α,3β)图6-196.双环氧木脂素是由两分子苯丙素侧链相互连接两个环氧结构的木脂素,存在许多光学异构体。
常见的有以下4种。
OArOOArArHH对映体对映体图6-20中药连翘中的连翘脂素(phyillygenol)和连翘苷(phillyrin).OOOROCH3H3COH3COR=HR=glc连翘脂素连翘苷图6-217.联苯环辛烯型木脂素如五味子中的五味子酯甲、乙、丙、丁(schisantherins A、B、C、D)CH 3CH 3OCOC 6H 5OH OOOCH 3H 3COH 3CO H 3COOH CH 3OCOC 6H 5CH 3OOOOH 3COH 3CO五味子酯甲五味子酯丁图6-228.联苯型木脂素 如厚朴中的厚朴酚(magnolol )与和厚朴酚(honokiol)OHOHOHOH厚朴酚和厚朴酚图6-239.其他类 化学结构不属于以上八种类型的木脂素。
如具有保肝作用的水飞蓟素(silymarin ),既具有木脂素结构,又具有黄酮结构,作为保肝药物,临床上用于治疗急、慢性肝炎和肝硬化。
OOOCH 3OHCH 2OH水飞蓟素 O OCH 2OHOCH 3OHOH 3CO拉帕酚 A图6-24 图6-25牛蒡根中的拉帕酚A(lappaol A)、拉帕酚B(lappaol B)都是由3分子C 6-C 3单体缩合而成,二、木脂素的理化性质1.性状及溶解度 多数木脂素化合物是无色结晶,一般无挥发性,少数具升华性。
游离木脂素多具有亲脂性,一般难溶于水,能溶于苯、氯仿、乙醚、乙醇等。
具有酚羟基的木脂素类可溶于碱性水溶液中。
木脂素苷类水溶性增大。
三、木脂素的提取和分离1.溶剂法 游离木脂素亲脂性较强,能溶于乙醚等极性较小的溶剂,难溶于水。
但由于乙醚不易透入植物木部组织中,所以较适宜的方法是先用乙醇、丙酮等溶剂进行提取,提取液浓缩成浸膏,再用乙醚萃取出木脂素。
木脂素苷极性较大,常用甲醇、乙醇等溶剂提取。