两种木脂素类构型的确定
中药化学《苯丙素类化合物》重点总结及习题
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】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）长时间加热香豆素 顺邻羟基桂皮酸盐 反邻羟基桂皮酸盐（ S 水 小 ） （ S 水大 ）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。
联苯类特点
（4）化合物Ⅰ、Ⅲ的9、9‘位因连有氧，故δ值较大。
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第三节 木脂素 （四） MS
（1）木脂素因有苄基，故可发生苄基裂解。
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第三节 木脂素
（2）木脂素苷类常用FAB-MS，给出分子离子峰，并产生失 去糖基的碎片离子。
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29
30
30
如 ： 扁 柏 脂 素 中 ， 1600cm-1 、 1585cm-1 、 1500cm-1 （ 苯 环 ） 、 936cm-1 （ 亚 甲 二 氧 基 ） 、 1760cm1～1780cm-1（饱和五元内酯环）
22
苯代萘型木脂素多在1760cm-1有 不饱和内酯环的显著特征吸收。
22
第三节 木脂素
（三）核磁共振谱
1.1H-NMR （1）单环氧木脂素
不少为对称分子，解谱时应注意。如：加尔巴新的氢谱。
23
23
第三节 木脂素
（2）环木脂内酯
4-苯代萘内酯——H-1：δ8.25, 内酯环中-CH2-:δ5.08～5.23
1-苯代萘内酯——H-4：δ7.6～7.7 ,内酯环中-CH2-:δ5.32～5.52
16
第三节 木脂素
（二）光学活性与异构化作用
木脂素常有多个手性碳原子，故具有光学活性。遇酸易 异构化。如：鬼臼毒脂素有抗癌活性（2，3反式）→苦鬼 臼毒素（2，3顺式）无抗癌活性。
17
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第三节 木脂素
（二）光学活性与异构化作用
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第三节 木脂素
（三）显色反应 1、FeCl3 检查酚-OH 2、Labat 反应 检查亚甲二氧基。 浓硫酸 + 没食子酸19 → 蓝绿色 3、异羟肟酸铁反应 检查内酯环。
天然药物化学简答题
天然药物化学简答题⼀、单项选择题（每题2分，共20分）⼆、简答题（每题4分，共20分）1. 糖类化合物的过碘酸反应的反应⽅式，反应机理和应⽤。
基本⽅式：作⽤缓和，选择性⾼，限于邻⼆醇、α-氨基醇、α-羟基醛(酮)、邻⼆酮和某些活性次甲基。
作⽤机理：先形成五元环状酯的中间体。
在酸性或中性介质中，过碘酸以⼀价的H2IO5－（⽔合离⼦）作⽤。
应⽤：通过测定过碘酸的消耗量,以及最终的降解产物,可以推测糖的种类、糖的氧环⼤⼩、糖与糖的连接位置、分⼦中的邻⼆醇羟基的数⽬以及碳的构型等。
2.在Fischer投影式中如何判断单糖类化合物的D、L构型？为什么单糖⼜分为α，β两种构型，在Fischer投影式中如何判断？(1)根据离端基碳最远的⼿性碳原⼦的构型确定D型或L型.(2)单糖成环后形成了⼀个新的⼿性碳原⼦,该碳原⼦为端基碳,形成⼀对异构体为端基差向异构体,因此有有a.B两种构型。
(3) Fischer投影式中, -OH在左侧为L型,-OH在右侧为D型:新形成的羟基与距离羰基最远的⼿性碳原⼦上的羟基在同侧时为α构型,在异侧时为β构型。
3.苷键的酸催化⽔解反应机理？苷原⼦先质⼦化，然后断裂⽣成苷元和阳碳离⼦或半椅式的中间体，在⽔中溶剂化⽽糖。
以氧苷为例，其机理为：4.苷类的酸催化⽔解与哪些因素有关？⽔解难易有什么规律？因素：苷原⼦上的电⼦云密度；苷原⼦的空间环境。
规律：(1) 按苷键原⼦的不同，酸⽔解由易到难排序为：N-苷、O-苷、S-苷、C-苷。
(2)呋喃糖苷较吡喃糖苷的⽔解速率⼤50～100倍。
(3)酮糖较醛糖易⽔解。
(4)吡喃糖苷中，吡喃环C5上的取代基越⼤越难⽔解。
(5) 2-去氧糖>2-羟基糖>2-氨基糖。
(6) 芳⾹属苷（如酚苷）因苷元部分有供电⼦结构，⽔解⽐脂肪属苷（如萜苷、甾苷等）容易得多。
(7) 苷元为⼩基团者，苷键横键的⽐苷键竖键的易于⽔解，因为横键上原⼦易于质⼦化；苷元为⼤基团者，苷键竖键的⽐苷键横键的易于⽔解，这是由于苷的不稳定性促使⽔解。
木脂素结构性质提取方法及其鉴别
● 氢核磁共振（1H-NMR)谱： 化学位移范围：在0~20 ppm 三大要素：化学位移(δH)、偶合常数(J)及峰面积。 灵敏度高，样品用量少（1-5 mg），测试时间短 ●碳核磁共振（13C-NMR)谱： 化学位移范围：在0~250 ppm 要素：化学位移(δC) 灵敏度较低，样品用量较多（5-20 mg），测试时间 长
O MeO
O O O
呋胡椒脂酮 futoenone
（十一）联苯类（biphenylenes）
OH
OH
厚朴酚 honokiol
（十二）倍半木脂素（sesquilignans）和二木脂素（ dilignans）分别由3分子和4分子苯丙素聚合而成。
O O HO OMe
MeO O
OH
OMe
拉帕酚A lቤተ መጻሕፍቲ ባይዱppaol A
1、溶剂提取法
一般来说，两种基本母核相同的成分，其分子中功能基的 极性越大，或极性功能基数量越多，则整个分子的极性大 ，亲水性强，而亲脂性就越弱，其分子非极性部分越大， 或碳键越长，则极性小，亲脂性强，而亲水性就越弱。
1、溶剂提取法
各类溶剂的性质，同样也与其分子结构有关。 这样，我们就可以通过对天然产物成分结构分析，去估计 它们的此类性质和选用的溶剂。 总的说来，只要天然产物成分的亲水性和亲脂性与溶剂的 此项性质相当，就会在其中有较大的溶解度，即所谓“相 似相溶”的规律。这是选择适当溶剂自天然产物中提取所 需要成分的依据之一。
三、提取分离
一般宜先查阅有关资料，搜索比较该种或该类成分的各种 提取方案，尤其是工业生产方法，在根据具体条件加以选 用。从天然产物中寻找未知有效成分或有效部位时，情况 比较复杂。只能根据预先确定的目标，在适当的活性测试 体系指导下，进行提取、分离并以相应的动物模型筛选、 临床验证、反复实践，才能达到目的。 天然产物的有效成分往往需要从复杂的均相或非均相体系 中提取出来，然后通过分离和去除杂质以达到提纯和精制 的目的。
木脂素的结构性质提取方法及其鉴别解读
O O
奥托肉豆蔻脂素 otobain
（四）四氢呋喃类（tetrahydrofurans） 因氧原子连接位置的不同，可形成7-O-7’、7-O-9’和9O-9’三种四氢呋喃结构。
O
O
O
7-O-7'
7-O-9'
9-O-9'
（五）双四氢呋喃类（furofurans）
由二个取代四氢呋喃单元形成四氢呋喃骈四氢呋喃结构。
三、提取分离
一般宜先查阅有关资料，搜索比较该种或该类成分的各种 提取方案，尤其是工业生产方法，在根据具体条件加以选 用。从天然产物中寻找未知有效成分或有效部位时，情况 比较复杂。只能根据预先确定的目标，在适当的活性测试 体系指导下，进行提取、分离并以相应的动物模型筛选、 临床验证、反复实践，才能达到目的。 天然产物的有效成分往往需要从复杂的均相或非均相体系 中提取出来，然后通过分离和去除杂质以达到提纯和精制 的目的。
O O H O O HCl H O O
O O H O O H O O
d-芝麻脂素
O O H O O HCl H O O O O
d-表芝麻脂素
O H O H O O
l-表芝麻脂素
l-芝麻脂素
这是由于呋喃环上的氧原子与苄基相连，易于开环，重复 闭环时发生构型变化。 矿酸不仅能使木脂素构型发生变化，改变旋光性质，影响 其生物活性，而且还能引起某些木脂素发生碳架重排。 光照也能使木脂素起氧化环合等反应而发生碳架变化。 所以，从化学结构类型来看，木脂素并非一类成分，因此 ，它们没有共同的特征反应，但有一些非特征性的试剂可 用于薄层层析显色，如： 5%磷钼酸乙醇液、30%硫酸乙醇液等。——通用显色剂
● 氢核磁共振（1H-NMR)谱： 化学位移范围：在0~20 ppm 三大要素：化学位移(δH)、偶合常数(J)及峰面积。 灵敏度高，样品用量少（1-5 mg），测试时间短 ●碳核磁共振（13C-NMR)谱： 化学位移范围：在0~250 ppm 要素：化学位移(δC) 灵敏度较低，样品用量较多（5-20 mg），测试时间 长
木脂素类化合物的研究进展
木脂素类化合物的研究进展关键词：理化性质、生物活性、分离提取、合成进展木脂素广泛分布于植物的茎、叶、花、种子、果实等部位，在亚麻、谷类、水果、蔬菜中含量较高，是在自然界中广泛存在的一类天然酚类化合物，它不仅可以在众多的植物中找到，在动物体乃至人体中也有发现。
因木脂素在植物的木质部和树脂中发现较早、分布较多，并且多数呈游离状态，少数与糖结合成苷而存在于植物的木部和树脂中，故而得名，另外，它在人体和某些动物体内也有分布，一般称为哺乳动物木脂素(又称肠木脂素)，以区别于植物木脂素。
木脂素类化合物优良的生物学活性，独特的作用机理，已经成为人们研究的热点。
木脂素(liganans)是一类由两个苯丙素单元(即C6-C3单体)氧化聚合而成的天然产物，通常是指其二聚物，少数是三聚物和四聚物及与其它天然产物结合而成的复合木脂素。
二聚物碳架多数是由β-碳原子(8-8’)连接而成的。
苯丙素单体苯丙素单体木脂素在动植物中多呈游离状态，少量与糖结合成的形式存在。
结构中多具羟基、甲氧基或亚甲二氧基、羧基、内酯等取代基，多数还具有旋光性。
木脂素的结构多变，所表现出来的生物活性也呈多样性，因此，木脂素类化合物一般含有多种官能团和多个手性中心，这类化合物的合成和结构改造研究也因而引起合成化学家的广泛关注。
木脂素类分布较广，目前已有200多种化合物。
有关木脂素的研究近10年来引起广泛的注意，这是由于木脂素类化合物具有多种生物活性，常常是一些潜在的药物。
因此，有关木脂素的研究工作得到了各方面的广泛关注。
由于木脂素类天然产物具有多样奇特的骨架结构以及它的广泛的生理活性，合成化学家对木脂素的合成产生了的浓厚兴趣。
近几年，在木脂素合成中应用了不少新试剂、新反应，并且发展了多种新颖的方法和合成路线，木脂素合成工作由此增添了不少新的活力和挑战。
木脂素广泛的分布于自然界中，是一类发现和分离的比较早的天然产物。
第一个木脂素结构的化合物PHillyrin.A早在1863年就由Carboncini等人分离出来。
药物所研究生课件木脂素
5
7 1
9 5
7 1
9
7'
9'
3
1'
7'
9'
3
1'
5'
3'
5'
3'
木脂烷（代表性骨架结构）
7' 9'
7'
5
9 1'
1'
3
9'
5
3'
3'
1
1
5'
7
5'
3
7
9
9'
7'
9
9
3' 1'
3
7 1
7' 1'
5
1 7
5'
3' 9'
5
5'
3 新木脂烷类（代表性骨架结构）
5
O
3
O
8 8'
7
7'
1 O 1'
3' O O
5'
9'
9
7'
8' 6'
OMe
8
2
4'
O
7 O 2'
O
O4
6
OMe
五、木脂素的结构命名
IUPAC建议母核结构：
增加环：环（cyclo-) 环开裂：裂（seco-) 碳缺失：降碳（nor-)
1
7'
2
2
2'
木脂素(lignans)
O
O
O
理化性质----性状及溶解度 理化性质 性状及溶解度
多为无色结晶,新木脂素难结晶. 多为无色结晶,新木脂素难结晶. 多呈游离型,脂溶性, 能溶于苯,氯仿, 乙酸乙酯, 多呈游离型 , 脂溶性 , 能溶于苯 , 氯仿 , 乙酸乙酯 , 乙醚,乙醇等. 乙醚,乙醇等. 少数结合成苷,水溶性增大,易于水解. 少数结合成苷,水溶性增大,易于水解.
组成单体
木脂素的组成单体主要有四种: 木脂素的组成单体主要有四种:
CH2OH COOH
桂皮醇
肉桂酸
丙烯基苯
烯丙基苯
木脂素和新木脂素
由前两种单体组成--γ碳为氧化型--木脂素(lignan) 由后两种单体组成--γ碳为未氧化型--新木脂素(neolignan) 混合型的--由两种类型单体混合组成 新类型
提取分离
(1)提取 ) 木脂素多呈游离型, 木脂素多呈游离型 , 在植物体内常与大量树脂状物 共存,本身在处理过程中也易树脂化. 共存 , 本身在处理过程中也易树脂化 . 游离木脂素易溶 于氯仿,乙醚,在石油醚,苯中溶解度较小. 于氯仿,乙醚,在石油醚,苯中溶解度较小.
(2)分离 ) 吸附层析: 吸附层析: 硅胶吸附,石油醚-乙酸乙酯 石油醚-乙醚 乙酸乙酯, 乙醚, 乙 硅胶吸附 , 石油醚 乙酸乙酯 , 石油醚 乙醚 , 苯 -乙 酸乙酯,氯仿-甲醇梯度洗脱 甲醇梯度洗脱. 酸乙酯,氯仿 甲醇梯度洗脱. 分配层析: 分配层析: 纸层析 水饱和的硅藻土,乙酸乙酯-水分配 水饱和的硅藻土,乙酸乙酯 水分配
新型木脂素(1) 新型木脂素
苯丙素低聚体: 包括三聚体和四聚体, 苯丙素低聚体 包括三聚体和四聚体,三聚体常称为 倍半木脂素,四聚体称为二木脂素; 倍半木脂素,四聚体称为二木脂素; 拉帕酚A为三聚体 例:P131 拉帕酚 为三聚体 拉帕酚F为四聚体 拉帕酚 为四聚体
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反螺旋规则
（五元环）螺旋
P M
1L
b band
CD
positive（+）
negative（—）
绝对构型的确定（CD谱）
螺旋与反螺旋规则
2,3-hidydrobenzo[b]furan 螺旋规则 (+)
1L b带的Cotton效应
7R, 8S
(-) 7-methoxy-2,3-hidydrobenzo[b]furan (+) 反螺旋规则
DMSO-d6、 Pyridine-d5、 CD3OD
≤ 4.2 Hz
DMSO-d6、Pyridine-d5、CD3OD中J7,8区别不明显； MeCOMe-d6并非所有结构化合物都适合； D2O中所得数值可能相反
绝对构型的确定
(+)
CD 谱
235±5 nm处 Cot木脂素类似物
1L b带的Cotton效应
7S, 8R
7S, 8R 7R, 8S
(-)
(+)
DCA的化学降解 比旋度 (-)
7S, 8R
7R, 8S
氧新木脂烷类
8,4′-氧新木脂烷
3,4′-氧新木脂烷
3′,7-环氧-8,4′-氧新木脂烷
相对构型的确定
>8.0 Hz J7,8
CDCl3中
苏式 赤式 8,4′ -氧新木脂烷
加入过渡金属试剂
如Rh2(OCOCF3)4、 Mo2(OAc)4等
分析诱导的CD谱
通常9.0 ～ 9.4 Hz
J7,8值
相对构型的确定
绝大多数为trans
9位被氧化后 5.7 ～ 7.5 Hz 照射H-7时，H-9出现增益 照射H-8时，H-2,6出现增益
NOE
绝对构型的确定（CD谱）
平面偏振光由振幅和相位相同的左旋圆偏振光和右旋圆偏振光组成。当平面偏振光 透过手性物质时，其偏振平面发生旋转，手性物质吸收左旋或右旋圆偏振光。 若以波长为横轴，以手性物质对左旋和右旋圆偏振光的摩尔吸光系数之差∆ε或摩尔 椭圆度[θ]为纵轴作图，得到的一条曲线称为CD(circualr dichroism)曲线或圆二色谱。
两种木脂素类化合物 构型的确定
木脂素的定义
早期根据分离得到的化合物特点，定义为两个正丙基苯残基单元通过β-β 碳原子连接骨架结构的一类化合物。
后来，将含有两个正丙基苯单元，但非β-β连接的类似化合物命名为 新木脂素
再后来……
广义的木脂素类化合物的定义是指结构中含有两个或多个C6C3 结构单 元特征的天然产物
1L a带(200-240nm) b带(260-280nm）
于短波长处，易被掩盖
芳香环化合物CD谱
1L
用P/M螺旋来描述某种 构象（半椅式或信封式） 的手性
苯骈五元环中脂肪环的立体构象决 定1Lb带的峰位、振幅及符号
绝对构型的确定（CD谱）
（五元环）螺旋
1L b band
CD
螺旋规则
P M
negative（—） positive（+）
9-去甲基木脂烷
8′,9′-二去甲基-2,7′-环8,7’-新木脂烷
9a-高木脂烷
新木脂烷类
8,3′-新木脂烷类
4′,7-环氧-8,3′-新木脂烷
2′,7-环氧-8,3′-新木脂烷
8,3′-新木脂烷
编号：C3部分参与连接的C6C3单元编号为1～9； C6部分参与连接的C6C3单元编号为1′～9′
4′,7-环氧-8,3′ -新木脂烷