中药鉴定学讲义：香豆素和木脂素

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。

（五）其他香豆素类

这类是指α-吡喃酮环上有取代基的香豆素，C-3，C-4上常有苯基、羟基、异戊烯基等取代，如沙葛内酯、黄檀内酯等。

香豆素陈分中也发现二聚体和三聚体，如kotamin。

二、理化性质

（一）性状

游离香豆素类：多为结晶性物质，大多有香味。香豆素中分子量小的游离香豆素多有挥发性（水蒸汽蒸馏法提取），并能升华。

香豆素苷类：一般呈粉末或晶体状，无香味无挥发性和升华性

（二）溶解性

游离的香豆素：能溶于沸水，难溶于冷水易溶于甲醇、乙醇、三氯甲烷和乙醚；

香豆素苷:能溶于水、甲醇和乙醇难溶于乙醚等极性小的有机溶剂。

（三）荧光性质

香豆素类在可见光下为无色或浅黄色结晶。

香豆素母体本身无荧光，而羟基香豆素在紫外光下多显出蓝色荧光，在碱溶液中荧光更为显著。

香豆素类荧光与分子中取代基的种类和位置有一定关系：

①在C-7位引入羟基即有强烈的蓝色荧光，加碱后可变为绿色荧光；

②在C-8位再引入羟基，则荧光减至极弱，甚至不显荧光。呋喃香豆素多显蓝色荧光，荧光性质常用于色谱法检识香豆素。

（四）与碱的作用及其应用

香豆素类及其苷因分子中具有内酯环，在热稀碱溶液中内酯环可以开环生成顺邻羟基桂皮酸盐，加酸又可重新闭环成为原来的内酯。

7位甲氧基香豆素较难开环，因为7-OCH3的供电子效应使羰基碳的亲电性降低;7－羟基香豆素在碱液中由于酚羟基酸性成盐，更难水解。

注意：长时间在碱中放置或UV光照射，则可转变为稳定的反邻羟基桂皮酸盐，再加酸就不能环合成内酯环。香豆素与浓碱共沸，往往得到酚类或酚酸等裂解产物。

（五）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，然后再在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类可与三氯化铁试剂产生颜色反应，通常是蓝绿色。

3.Gibb’s反应

Gibb’s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。

显色原理：香豆素成分在碱性条件（pH9 ～10）下内酯环水解生成酚羟基，如果其对位（C—6）位无取代，则可以发生Gibb’s反应。

4.Emerson反应

Emerson试剂是氨基安替比林和铁氰化钾，它可与酚羟基对位的活泼氢生成红色缩合物。

显色机理：与Gibb反应相似，适合于C-6位无取代的香豆素成分。

可用Gibb反应和Emerson反应判断C-6位是否有取代基的存在。同理， 8-羟基香豆素也可用此反应判断C-5是否有取代。

反应名称 显色剂 适用类型

异羟肟酸铁反应 异羟肟酸铁试剂 香豆属内酯环

三氯化铁反应 三氯化铁溶液 酚羟基

Gibb’s反应 Gibb试剂

（2，6-二氯（溴）苯醌氯亚胺） C6位无取代

Emerson反应 Emerson试剂

（4-氨基安替比林和铁氰化钾）

三、提取与分离

香豆素的提取分离方法大致可以归纳为以下几种。

1.提取方法

水蒸气蒸馏法、碱溶酸沉法、系统溶剂法、色谱法

（一）水蒸气蒸馏法

小分子的香豆素类因具有挥发性，可采用水蒸气蒸馏法进行提取。

（二）碱溶酸沉法

由于香豆素类具有内酯结构，可溶于热碱液中，加酸又析出。

操作:用0.5%氢氧化钠水溶液（或醇溶液）加热提取，提取液冷却后再用乙醚除去杂质，然后加酸调节pH至中性，适当浓缩，再酸化，则香豆素类或其苷即可析出。

注意：不可长时间加热，另外加热温度不能过高，碱浓度不宜过大，以免破坏内酯环。

（三）系统溶剂法

香豆素类成分多以亲脂性的游离形式存在于植物中，可以用一般的有机溶剂，如甲醇、乙醇、丙酮、乙醚等提取。

2.分离方法

色谱方法：

吸附剂：中性和酸性氧化铝以及硅胶，慎用碱性氧化铝。

洗脱剂：常用己烷和乙醚，己烷和乙酸乙酯等混合溶剂洗脱。

除柱色谱外，其他色谱方法如制备薄层色谱、气相色谱、高效液相色谱等都有用于香豆素类分离的。

多项选择题

游离香豆素的提取方法有

A.水蒸气蒸馏法

B.碱溶酸沉淀法

C.系统溶剂法

D.色谱法

E.分馏法

[答疑编号505629050101]

【正确答案】ABC

四、香豆素的波谱规律

（一）UV和IR光谱

UV：

①香豆素类化合物的紫外吸收与α-吡喃酮相似，在300nm处可有最大吸收。

②未取代的香豆素，其紫外吸收光谱一般可呈现275 nm、284nm和310nm三个吸收峰。

③如分子中有羟基存在，特别在C-6或C-7上，则其主要吸收峰均红移，有时几乎并成一峰。

④在碱性溶液中，多数香豆素类化合物的吸收峰位置较在中性或酸性溶液中有显著的红移现象，其吸收度也有所增大，如7-羟基香豆素的λmax325 nm（4.15），在碱性溶液中即红移至372nm（4.23），这一性质有助于结构的确定。

IR：

①α-吡喃酮羰基特征吸收峰1745～1715cm－1

②芳环双键吸收峰1645～1625cm－1

③如果有羟基取代还有3600～3200cm－1的羟基特征吸收峰。

（二）NMR谱

补充：核磁共振原理

化学位移δ，耦合常数J，裂峰数与峰面积

CH3-X

X的电负性， 电子云密度ˉ， 屏蔽效应ˉ，

共振在较低磁场发生， d

香豆素母核环上的质子受内酯羰基吸电子共轭效应的影响，C-3、C-6和C-8上的质子信号在较高场；C-4、C-5和C-7上的质子信号在较低场。

简单香豆素的1H-NMR谱上可见如下特征信号：

7-羟基香豆素质子信号特征：

H-3，δ6.1～6.4（d， J= 9 Hz）

H-4，δ7.5～8.3（d， J=9 Hz）

H-5， δ7.38（d， J=9Hz）

H-6和H-8，δ6.87（2H，m）

配伍选择题

A.δ3.9～4.0

B.δ6.1～6.4

C.δ6.8～6.9

D.δ7.3～7.4

E.δ7.5～8.3

1.7-羟基香豆素的H-3化学位移是

[答疑编号505629050102]

【正确答案】B

2.7-羟基香豆素的H-4化学位移是

[答疑编号505629050103]

【正确答案】E

多项选择题

香豆素母核的1H-NMR信号特征有

A.H-3与H-4的偶合常数约为9

B.H-3与H-4的偶合常数约为6

C.H-4的化学位移值为7.5～8.3

D.H-3的化学位移值为6.1～6.4

E.H-3的化学位移值为10.0～11.0

[答疑编号505629050104]

【正确答案】ACD

第二节 木脂素

定义：木脂素（Lignans）是一类由两分子苯丙素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，多数呈游离状态，少数与糖结合成苷。

性状：

无色或白色结晶，但新木脂素不易结晶。

木脂素多数不挥发，少数如去甲二氢愈创酸能升华。

游离木脂素偏亲脂性，难溶于水，能溶于苯、三氯甲烷、乙醚、乙醇等。

与糖结合成苷者水溶性增大，并易被酶或酸水解。

第三节 香豆素类及木脂素类化合物研究实例

一、含香豆素类化合物的中药实例

（一）秦皮

主要成分：