第五章苯丙素类化合物.docx

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第五章苯丙素类化合物

第五章　苯丙素类化合物

一、填空题

1．苯丙素类化合物在生物合成上均来源于苯丙氨酸，生物合成的关键前体是（）。

2．香豆素因具有内酯结构，可溶于碱液中，因此可以用（　　）法提取，小分子香豆素因具有（　　），可用水蒸气蒸馏法提取。

3．广义的苯丙素类成分包含（　　）、（）、（）、（）、（）。

4．天然香豆素类化合物一般在（　　）具有羟基，因此，（　　）可以认为是天然香豆素化合物的母体。

5．天然香豆素可分为（）类、（）类、（）类、（）类。

6．香豆素类具有（　　）结构，可以发生异羟肟酸铁反应而显（　　）色。

7．香豆素类化合物结构中α-吡喃酮在红外光谱上的吸收信号主要有（　　）、（）、（）。

8．桂皮的主要成分之一是（　　），当归的主要成分之一是（）。

10．秦皮的主要化学成分是（　　）和（），具有（　　）和（）的作用。

16．可用Labat反应来检查木脂素类化合物中（）的存在与否。

二、选择题

（一）A型题：

每题有5个备选答案，备选答案中只有一个最佳答案。

1．可与异羟肟酸铁反应生成紫红色的异羟肟酸铁的是

Ａ．羟基蒽醌类　Ｂ．查耳酮类　Ｃ．香豆素类　Ｄ．二氢黄酮类　E．生物碱

2．判断香豆素6位是否有取代基团可用的反应是

Ａ．异羟肟酸铁反应　Ｂ．Gibb’s反应　Ｃ．三氯化铁反应　Ｄ．盐酸-镁粉反应E．Labat反应

3．香豆素类母核中H-3、H-4在1H—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

12．Labat反应的试剂组成是

A．香草醛-浓硫酸B．茴香醛-浓硫酸C．浓硫酸-没食子酸D．浓硫酸-变色酸

E．浓硫酸-铬酸

三、简答题

（一）名词解释

1．苯丙素2．香豆素4．木脂素

（三）比较下列化合物碱水解的速度

1．香豆素

2．7-羟基香豆素

3．7-甲氧基香豆素。

（五）完成下列化学反应

1．

OH长时间加热

（）（）

2．

（）+（）

（六）用指定的方法区别下列各组化合物

1．化学方法

（4）

AB

四、分析题

（一）工艺流程题

1．秦皮主要含有七叶内酯、七叶苷等香豆素，请设计一方法从秦皮中提取、分离二者。

五、问答题

香豆素类化合物在UV照射下，所产生的的荧光和结构有何关系？

第五章　苯丙素类化合物参考答案

一、填空题

1．苯丙氨酸；对羟基桂皮酸

2．碱溶酸沉法；挥发性

3．简单苯丙素类；香豆素类；木脂素；木质素类；黄酮类

4．C7位；7-羟基香豆素

5．简单香豆素类；呋喃香豆素类；吡喃香豆素类；其它香豆素类

6．内酯；红

7．1750~1700cm-1；1270~1220cm-1；1100~1000cm-1

8．桂皮醛；阿魏酸

9．滨蒿内酯；利胆；

10．七叶苷；七叶内酯；抑菌；抗炎

11．苯丙素

12．桂皮酸；桂皮醇；丙烯苯；烯丙苯

13．五味子

14．手性碳

15．树脂

16．亚甲二氧基

17．超临界CO2萃取法

18．谷丙转氨酶

二、选择题

（一）A型题

1．［C］只有香豆素类普遍存在内酯结构，可与异羟肟酸铁反应生成紫红色。

2．［B］Gibb’s反应阳性，说明C6无取代，Gibb’s反应阴性，说明C6有取代。

3．［D］香豆素类母核中H-3、H-4在1HNMR中的J值较大，一般为9.5Hz。

4．［A］

5．［E］香豆素类在控制条件下氢化，非共轭的侧链双键最先被氢化。

6．［C］组成木脂素的单体的基本结构是C6-C3。

7．［B］简单木脂素由两分子苯丙素仅通过β位碳原子（C8-C8/）连接而成。

8．［E］加尔巴新（galbacin）属于具有对称结构的单环氧木脂素，而恩施脂素、毕澄茄脂素、落叶松脂素是不具有对称结构的单环氧木脂素，台湾脂素A属于木脂内酯。

9．［D］用1H-NMR谱可以区别上向和下向两种类型的环木脂内酯。

内酯环上向者，其H-l的δ值约为8.25；而下向者，其H-4的δ值为7.6～7.7。

10．［B］4-苯基萘类化合物在260nm显示最强峰（lgε>4.5），并在225、290、310和355nm显示强吸收峰，成为此类化合物的显著特征。

11．［A］通常用FAB法测定木脂素苷类的质谱。

12.［C］Labat反应的试剂组成是浓硫酸-没食子酸

13．［D］以变色酸代替Labat反应中的没食子酸，此反应称为Ecgrine反应，其反应机理与Labat反应相同。

（二）B型题

1．［B］Molish反应用于糖和苷类的检识。

2．［C］HCl-Mg反应为检识黄酮类化合物的首选反应，大多数黄酮类化合物HCl-Mg反应阳性。

3．［A］异羟肟酸铁反应为检识香豆素类化合物的首选反应。

4．［A］原理同上。

5．［D］香豆素的6位如无取代基，则Gibb′s反应呈蓝色，反之，Gibb′s反应呈阴性。

6．［A］

7．［E］

8．［C］

9．［E］

10．[B]

11．［C］

12．［E］

13．[A]

14．[E]

15．[D]

（三）C型题

1．［B］　　

2．［A］

3．［A］

4．［D］

5．［A］厚朴酚只有酚羟基，可用三氯化铁反应检识。

6．［C］恩施脂素同时含亚甲二氧基和酚羟基，可用Labat反应和三氯化铁反应检识。

7．［D］牛蒡子苷元不含亚甲二氧基或酚羟基，不可用Labat反应和三氯化铁反应检识。

8．［A］异紫杉脂素只有酚羟基，可用三氯化铁反应检识。

9．［B］奥托肉豆蔻烯脂素只有亚甲二氧基，可用Labat反应检识。

（四）X型题

1．［BE］Molish反应为所有苷类的反应，而异羟肟酸铁反应可鉴别香豆素类。

2．［BD］香豆素类化合物在紫外光（365nm）照射下一般显蓝色或紫色的荧光。

3．［AC］

4．［ABC］组成木脂素的单体的侧链γ-碳原子是氧化型的有桂皮酸、桂皮醛、桂皮醇。

丙烯苯和烯丙苯的侧链γ-碳原子是非氧化型的。

5．［BCDE］游离木脂素多具有亲脂性，一般难溶于水，易溶于苯、乙醚、氯仿及乙醇等有机溶剂。

6．［BE］在双环氧木脂素的异构体中，根据1H-NMR谱中H-2和H-6的J值，可以判断两个芳香基是位于同侧还是位于异侧。

如果位于同侧，则H-2与H-1及H-6与H-5均为反式构型，其J值相同，约为4～5Hz；如两个芳香基位于异侧，则H-2与H-1为反式构型，J值为4～5Hz，而H-6与H-5则为顺式构型，J值约为7Hz。

7．［ACE］单环氧木脂素结构特征是在简单木脂素基础上，还存在7-O-7′或9-O-9′或7-O-9′等四氢呋喃结构。

8．［AD］有保肝作用的水飞蓟素既具有木脂素结构，又具有黄酮结构。

三、简答题

（一）名词解释

1．苯丙素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，广义而言，苯丙素类化合物包括了简单苯丙素类、香豆素类、木脂素和木质素类、黄酮类。

狭义而言，苯丙素类化合物是指简单苯丙素类、香豆素类、木脂素类。

2．香豆素类成分是一类具有苯骈α-吡喃酮母核的天然产物，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类化合物。

3．简单香豆素类是只在苯环一侧有取代，且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。

4．木脂素：

木脂素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。

5．简单木脂素：

由两分子苯丙素仅通过β位碳原子（C8-C8/）连接而成。

6．联苯环辛烯型木脂素：

这类木脂素的结构中既有联苯的结构，又有联苯与侧链环合成的八元环状结构。

（二）写出下列化合物的结构式

1．2．

3．4．

5．6．

．

7．8．

9．10．

11．12．

13．14．

（三）比较下列化合物碱水解的速度

从难到易的顺序为：

7-羟基香豆素、7-甲氧基香豆素、香豆素。

（四）比较下列化合物Rf值的大小

Rf值从大到小的排列顺序为：

7-甲氧基香豆素、7-羟基香豆素、7、8-二羟基香豆素、7-O-葡萄糖基香豆素。

（五）完成下列化学反应

1．

2．

3．

4．

（六）用指定的方法区别下列各组化合物

1．

（1）Liebermann-Burchard反应产生红色渐变为污绿色的是强心苷；其余二种物质中异羟肟酸铁反应显红色的是香豆素，HCl-Mg反应显红色的是黄酮醇。

（2）不能和三氯化铁试剂反应生成绿色的是A；余下化合物能发生Molish反应的是C，余下B和D能与Gibb’s产生蓝色沉淀的是B，不能与Gibb’s产生呈色反应沉淀的是D。

（3）用Gibb′s反应，反应液变蓝色的是A，阴性的是B。

（4）用Labat反应；试剂：

浓硫酸、没食子酸；结果：

B溶液蓝绿色，A阴性。

（5）牛蒡子苷与二氢愈创木脂酸：

可用异羟肟酸铁反应，牛蒡子苷有内酯结构，反应呈阳性，二氢愈创木脂酸无内酯结构，反应呈阴性。

（6）厚朴酚与叶下珠脂素：

可用三氯化铁反应，厚朴酚有酚羟基，反应呈阳性，叶下珠脂素无酚羟基，反应呈阴性。

（7）恩施脂素与l-落叶松脂素：

可用Labat反应，恩施脂素具有亚甲二氧基，反应呈阳性，l－落叶松脂素无亚甲二氧基，反应呈阴性。

2．

（1）线型呋喃香豆素、角型呋喃香豆素的1HNMR具有共同特征，又有典型区别。

共同的特征是呋喃环上2个H形成AB系统，偶合常数约为2~3Hz；典型区别是线型呋喃香豆素为香豆素母核上6、7取代，因此5-H、8-H分别呈现为单峰，而角型呋喃香豆素为香豆素母核上7、8取代，因此5-H、6-H形成AB系统，偶合常数约为8Hz，依据此区别可以明确区别线型呋喃香豆素和角型呋喃香豆素。

（2）A在δ3.8～4.0ppm有一相当于3个质子的单峰，为甲氧基上质子峰，B无此峰。

（3）A：

C1质子在δ8.25处，B：

C4δ在7.6～7.7处。

（4）7-甲氧基香豆素有M+－15碎片，7-羟基香豆素无此碎片。

四、分析题

（一）工艺流程题

1．秦皮粗粉

　　　　　　　乙醇回流提取，减压回收乙醇

　　　　乙醇提取浸膏

　　　　　　　以适量热水分散，等体积氯仿萃取2次

氯仿层　　　　　　　　　水层

　　　　　　　　　　　　　　挥去氯仿，等体积乙酸乙酯萃取2次

　　　　　乙酸乙酯层　　　　　　　　　　　水层

　　　　　　　　无水硫酸钠干燥　　　　　浓缩，放置析晶

　　　　　　　　减压回收溶剂　　　　　　　七叶苷粗品

　　　　乙酸乙酯萃取物　　　　　　　　甲醇、水重结晶

　　　　　　　　甲醇溶解，浓缩，放置析晶　七叶苷（浅黄色针状晶体）

　　　　　七叶内酯（黄色针状结晶）

2．连翘

75％EtOH回流提取，回收EtOH，浓缩

水溶液

依次用CHCl3、EtOAc萃取

EtOAc溶液

浓缩，干燥，

固形物

上硅胶柱，以CHCl3-MeOH（10:

1开始）梯度洗脱

洗脱物

制备型HPLC,以反相柱分离

连翘苷

3．

细辛粉末

　　　乙醇提取

乙醇提取液

回收乙醇，水蒸气蒸馏

挥发油残留物

乙醚提取，回收乙醚

残留物

溶于乙醇，铅盐沉淀法处理

铅盐沉淀滤液

通H2S气体，脱铅，过滤

滤液

放置，过滤

结晶（l-细辛脂素）母液

浓缩，混合物乙醚溶解

乙醚不溶物乙醚液

重结晶蒸干，重结晶

l-芝麻脂素l-细辛脂素

（二）波谱综合解析题

1．

（1）紫外光下显紫色荧光，异羟肟酸铁反应呈红色，可能为香豆素类。

（2）UV有具有苯并α-吡喃酮母核的吸收328，258，240。

IR具有内酯、苯环的吸收（1730，1606，1490，1456，1230，1110，830）。

可肯定有香豆素母核。

（3）根据MS谱给出的分子量并结合13CNMR，确定分子式C19H20O5。

（4）依据H-5、H-6的信号，确定是7、8取代类型的香豆素。

由不饱和度、5.07（1H,t,J=5.2Hz），3.24（1H,dd,J=17.8,5.2Hz）,2.95（1H,dd,J=17.8,5.2Hz），1.50and1.46[each3H,s]的吸收等，确定是角型二氢吡喃香豆素，在3’位有酰氧基取代。

（5）由6.07（1H,q,J=7.2Hz），1.90（3H,d,J=7.2Hz），1.88（3H,br.s），确定3’位的酰氧基为当归酰氧基。

综合上述解析，该化合物的结构为：

2．

（1）根据升华性及UV，应为游离香豆素。

（2）1H-NMR：

δ3.96（3H，s），应为OCH3峰；δ6.11为酚羟基峰；δ6.38和6,90均为1H、单峰，前者应为C8峰，后者应为C5峰。

据此，甲氧基和酚羟基应在C6和C7位。

而δ6.26为C3-H,δ7.60为C4-H。

综上，此化合物结构可能为；

AB

（3）MS：

m/z177为[M—15]峰，164为[M—CO]峰，149既可能是[M—CH3—CO]，也可能是[M—CO—CH3]峰。

因此，该化合物可能为A、B中的一种。

3．

（1）由理化性质试验，化合物A是生物碱类成分，分子结构中没有酚羟基、内酯官能团，但具有共扼系统。

（2）由其在热水中分解为麻黄碱和桂皮醛的事实，推定化合物A是由麻黄碱和桂皮醛通过某种连接方式构成的化合物。

从麻黄碱、桂皮醛的结构分析，化合物A必定是麻黄碱支链上邻位醇羟基和氨基与桂皮醛的醛基缩合而形成的缩醛化合物。

（3）经过薄层色谱对照，组方药物麻黄、桂枝、杏仁、甘草中均没有此成分，说明此成分是几味药物共同煎煮时，化学成分之间相互作用而产生的新成分。

由组方药物的主要成分分析，麻黄主要含有麻黄碱，而桂枝主要含有桂皮醛，在共同煎煮时发生缩合反应，生成了化合物A。

化合物A是缩醛结构，在热水中容易分解。

该化合物的结构为：

4．

（1）δ3.78（3H，s），3.89（3H，s）为两个甲氧基质子的信号。

二者如果连于A环的C6、C7位，则这两个甲氧基质子信号的差值（△δ）应大于0.2；现两个甲氧基质子的△δ为0.11，小于0.2，说明两个甲氧基不在A环上，而是连于C环。

（2）δ6.80（1H，s）为H-8的信号，7.42（1H，s）为H-5的信号。

H-8处于C环的正屏蔽区，应较H-5处于高场。

（3）δ5.34（2H，s）为内酯环中亚甲基质子的信号，其在δ5.32～5.52之间，说明内酯环为下向。

（4）其它信号的归属：

δ6.05（2H，s）为亚甲二氧基质子的信号，6.90（3H，m）为C环上的3个质子信号。

五、问答题

1．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，在生物合成中，苯丙素类化合物均由桂皮酸途径合成而来。

具体而言，碳水化合物经莽草酸途径合成苯丙氨酸，苯丙氨酸在苯丙氨酸脱氨酶的作用下，脱去氨基生成桂皮酸衍生物，从而形成了C6-C3基本单元。

桂皮酸衍生物经羟化、氧化、还原、醚化等反应，生成了苯丙烯、苯丙醇、苯丙醛、苯丙酸等简单苯丙素类化合物。

在此基础上，经异构、环合反应生成了香豆素类化合物；经缩合反应生成木脂素类、木质素类化合物。

进一步通过复合途径，生成了黄酮类化合物。

广义而言，苯丙素类化合物包括了简单苯丙素类、香豆素类、木脂素和木质素类、黄酮类，涵盖了多数的天然芳香族化合物。

狭义而言，苯丙素类化合物是指简单苯丙素类、香豆素类、木脂素类。

2．香豆素类1H-NMR中，H-3、H-4构成AB系统，成为一组dd峰，具有较大的偶合常数（约9.5Hz），由于受内酯环羰基的吸电子共轭效应影响，H-4向低场移动，出现在δ7.50~8.20，H-3出现在δ6.10~6.50。

天然香豆素类化合物绝大多数在3、4位无取代，因此，这一组dd峰是香豆素类化合物1H-NMR上最具鉴别特征的典型信号。

苯环上5、6、8位质子的信号和一般芳环质子信号特征类似。

如是７位取代香豆素类，H-5呈现为d峰（和H-6偶合，J约为8.0Hz）,受内酯环羰基影响，出现在低场；H-6呈现为dd峰（和H-5、H-8均偶合，J约为8.0Hz、2.0Hz）；H-8呈现为d峰（和H-6偶合，J约为2.0Hz）。

如是5、7位取代香豆素类，就只有H-6、H-8的间位偶合关系。

如是6、7位取代香豆素类，H-5、H-8分别呈现为单峰信号，线型呋喃或吡喃香豆素类即属此类取代模式。

如是7、8位取代，只有H-5、H-6的偶合关系，角型呋喃或吡喃香豆素类即属此类取代模式。

呋喃香豆素类成分呋喃环上二个质子是AB系统，其吸收以一组dd峰出现在δ7.50~7.70和δ6.70~7.20，具有特征的偶合常数（2.0~2.5Hz）。

芳环上如有甲氧基取代，一般以单峰出现在δ3.8~4.0处。

此外，香豆素类分子结构中常见的结构片段，如异戊烯基、乙酰氧基、当归酰氧基、千里光酰氧等，也有相应的1H-NMR特征可供确定。

3．香豆素碱水解的反应速度与C7的取代基类型有关，其水解难-易顺序是：

7-OH香豆素、7-OCH3香豆素、7-无取代香豆素。

4．香豆素类化合物母核无荧光，羟基香豆素一般显蓝色荧光，7-OH香豆素具强烈的蓝色荧光，加碱后荧光加强，变为绿色；羟基香豆素醚化、或导入非羟基取代基、或7-羟基香豆素C8再导入羟基香豆素荧光减弱。

5．香豆素类化合物分子中若在酚羟基的邻位有异戊烯基等不饱和侧链，在酸性条件下能环合形成含氧的杂环结构呋喃环或吡喃环。

如分子中存在醚键，酸性条件下能水解，尤其是烯醇醚和烯丙醚。

在酸性条件下，具有邻二醇结构的香豆素类成分还会发生重排。

6．木脂素类成分一般具有较强的亲脂性，常用硅胶薄层色谱，展开剂一般以亲脂性的溶剂如苯、氯仿、氯仿-甲醇（9∶1）、氯仿-二氯甲烷（1∶1）、氯仿-乙酸乙酯（9∶1）和乙酸乙酯-甲醇（95∶5）等系统。

7．常用的显色剂有：

（1）1%茴香醛浓硫酸试剂，110℃加热5分钟。

（2）5％或10％磷钼酸乙醇溶液，120℃加热至斑点明显出现。

（3）10％硫酸乙醇溶液，110℃加热5分钟。

（4）三氯化锑试剂，100℃加热10分钟，在紫外光下观察。

（5）碘蒸气，熏后观察应呈黄棕色或置紫外灯下观察荧光。