香豆素類化合物

1、香豆素類化合物天然產物化學課程作業(yè)題目：香豆素類化合物關鍵詞：香豆素 結構 性質 制備 吸收代謝 應用食品學院2011級研究生農產品加工與儲藏專業(yè)香豆素類化合物1. 概述1.1 香豆素研究概況香豆素(cornn arin)是具有苯駢a-吡喃酮母核的一類天然化合物的總稱，在結構上可以看作是順鄰羥基桂皮酸失水而成的內酯。其具有芳甜香氣的天然產物，是藥用植物的主要活性成分之一。在結構上應與異香豆素類(isacoumarin)相區(qū)分，異香豆素分子中雖也有苯并吡喃酮結構，但它可看做是鄰羧基苯乙烯醇所成的酯。如下分子結構圖所示： 順式鄰羥基桂皮酸 香豆素 異香豆素香豆素類化合物可以游離態(tài)或成苷形式廣泛的存

2、在于植物界中，只有少數(shù)來自于動物和微生物，其中以雙子葉植物中的傘形科（Umbelliferae），蕓香科（Rutaceae)和?？?Moraceae)含量最多，其他在豆科（Leguminosae)、木犀科(Oleaeeae)、茄科(Solanaceae)、菊科(Compositae)和蘭科(Orchidaeeae)中也較多。研究表明，香豆素類化合物具有明顯的藥理活性，如抗HIV、抗癌、對心血管的影響、抗炎及平滑肌松弛、抗凝血等。， 近年來，隨著現(xiàn)代色譜和波潛技術的應用和發(fā)展，發(fā)現(xiàn)了不少新的結構類型，如色原酮香豆素（chromonacoumarin)，倍半萜類香豆素(sesquiterpenyl

3、 coumarin)，以及prenyl-furocoumarin型倍半萜衍生物等。此外，也發(fā)現(xiàn)某些罕見的結構，如香豆素的硫酸酯、無含氧取代如3, 4, 7-三甲基香豆素和四氧取代的香豆素。在香豆素的多聚體上，尚發(fā)現(xiàn)混合型二聚體，如由香豆素與吖啶酮、喹諾酮或萘醌等組成的二聚體。在分離和鑒定手段上，不少新方法、新技術近年也被應用。例如，超臨界流體被用于提取；多種制備型加壓(低、中、高)和減壓色潛被應用于分離；毛細管電泳應用于分析；在結構鑒定上，2D-NMR被普遍采用及負離子質譜的使用等。 在合成上，近年也報道了不少更簡便，得率更高的方法，包括某些一步合成法。 在生物活性上，近年也取得了不少進展，如

4、分離得到一系列能抑制HIV-1逆轉錄酶的胡桐內酯類(calanolide)，能顯著擴張血管的凱林內酯(khellactone)類化合物，最近又發(fā)現(xiàn)某些香豆素能抑制NO合成和具有植物雌激素活性等。不少香豆素類的構效關系也被進一步研究。1.2 香豆素結構類型香豆素最早由Vogel于1820年報道從圭亞那的零陵香豆(tonka bean) ,即黃香草木犀（Melilotus officinalis）中獲得，香豆素名稱就起源于零陵香豆的加勒比詞“coumarou”。香豆素一般可分為四大類：簡單香豆素、呋喃香豆素、吡喃香豆素和其他香豆素類。1.2.1 簡單香豆素類 簡單香豆素類是指只在苯環(huán)上有取代基的香

5、豆素，已知絕大部分的香豆素在C-7都有含氧官能團存在，僅少數(shù)例外，故7-羥基香豆素即傘形花內酯（umbelliferone)可認為是香豆素類的母體。香豆素母體在植物體內可來自苯丙氨酸（phenylalanine）或酪氨酸（tyrosinc），傘形花內酯的可能生源途徑之一可表示如下：傘形花內酯中苯環(huán)的C-5、C-6、C-8位都可能有含氧基團取代，常見的為羥基、甲氧基、亞甲二氧基、異戊烯氧基等，并可分為一氧、二氧、三氧、四氧取代物。異戊烯基除接在氧上外，也可直接連在碳上。常見的簡單香豆素列舉如下：（1) 一氧取代：R基 傘形花內酯（umbelliferone) H 赫尼亞林（herniarin）

6、Me黃芋苷（skimmin） glu （2) 二氧取代：R1 R2白檸檬素（limettin） H H九里香內酯（coumarrayin） H 當歸內酯（angelicone） H5，7-二-O：6，7-二-O：R1 R2 七葉內酯（esculentin） H H東茛菪內酯（scopoletin） Me H東茛菪苷（scopolin） Me -glu濱蒿內酯（scoparone） Me Me7，8-二-O：R 瑞香內酯（daphnetin） HHydranngetin Me1.2.2 呋喃香豆素類在7-羥基香豆素的6位或8位有異戊烯基時，易與鄰位酚羥基環(huán)合形成呋喃環(huán)或吡喃環(huán)，前者為呋喃香豆素類

7、（furancocoumarin），后者為吡喃香豆素類（pyarnocoumarin），每類中因成環(huán)后與母體稠合的位置不同，又可再分成兩種，如該環(huán)處于與香豆素母體同一直線上，稱為線型(linear)；如環(huán)處于香豆素母體的折角線上，稱之為角型(angular)。1.2.2.1 6,7-呋喃駢香豆素類補骨脂內酯是6,7-呋喃駢香豆素即線型呋喃香豆素類的代表，故該類又稱補骨脂內酯型香豆素。在線型呋喃香豆素中的含氧基或異戊烯氧基常位于C-5和C-8位。例如：R1 R2 補骨脂內酯（psoralen） H H花椒毒酚（xanthotoxol） H OH 香柑內酯（bergapten） OMe H 花椒毒

8、內酯（xanthotoxin） H OMe異茴芹內酯（isopimpinellin） OMe OMe歐前胡內酯（imperatorin） H 異歐前胡內酯（isoimperatorin） H線型呋喃香豆素也可以未降解的二氫呋喃香豆素形式存在。1.2.2.2 7,8-呋喃駢香豆素類白芷內酯又名異補骨脂內酯（isopsoralen）是角型的7,8-呋喃駢香豆素類的代表，故該類又稱異補骨脂內酯香豆素。角型呋喃香豆素中的含氧基或異戊烯氧基常位于C-5和C-6位。R1 R2 白芷內酯（angelicin） H H6-羥基白芷內酯（heratonol） H OH 6-甲氧基白芷內酯（sphondin） H

9、 OMe異香柑內酯（isobergapten） OMe H茴芹內酯（pimpinellin） OMe OMe例如：角型呋喃香豆素同樣也可以未降解的二氫呋喃香豆素存在。1.2.3 吡喃香豆素類 吡喃香豆素也有線型和角型兩種，即6,7-吡喃駢香豆素和7,8-吡喃駢香豆素。此外，也有少數(shù)在5,6位形成吡喃環(huán)或同時在5,7位和7,8位存在兩個吡喃環(huán)，形成雙吡喃駢香豆素。1.2.3.1 6,7-吡喃駢香豆素類6,7-吡喃駢香豆素類以花椒內酯為代表，常見的化合物是在花椒內酯的C-5, C-8上連有含氧基或異戊烯基。例如: R1 R2 花椒內酯（xanthyetin） H H美花椒內酯（xanthoxyle

10、tin） OMe OH 魯望菊內酯（luvangetin） H OMe枸橘內酯（poncitrin） OMe 近年發(fā)現(xiàn)另一類吡喃香豆素，屬五環(huán)含萜結構，以bruceol為代表。1.2.3.2 7,8-吡喃駢香豆素類7,8-駢香豆素類以邪蒿內酯為代表，含氧基常見連于C-5或C-6上，例如： R1 R2 邪蒿內酯（seselin） H H5-羥基邪蒿內酯（5-hydroxyseselin） OH H去甲布拉易林（norbraylin） H OH5-甲氧基邪蒿內酯（5-methoxyseselin） OMe H布拉易林（braylin） H OMe近年從前胡屬植物根中分離得到一系列角型二氫吡喃駢香豆

11、素化合物，它們?yōu)閯P林內酯（khellactone）的一?；蚨；苌?，其中有的具有顯著的冠狀動脈擴張作用。1.2.4 其他香豆素類這是一類-吡喃酮環(huán)的C-3 , C-4位上有取代基的香豆素，以及香豆素的二聚體等。1.2.4.1 3-或4-苯代衍生物除3-苯代和4-苯代外，也有以3,4-苯駢的結構存在。例如: 異甘草香豆素 脹果香豆素甲 （isoglycycoumarin） （inflacoumarin A） autumnariniol1.2.4.2 4-氧代衍生物4-氧代香豆素常以-OH或-OMe取代存在，4-氧代也可與3-苯代同時存在于結構中。4-羥基和3-苯代兩者尚能構成一類稱為香豆草

12、醚類（coumestan）化合物，如最近我國學者張金生等從中藥旱蓮草中分離得到一系列蟛蜞菊內酯( wedelolactone)衍生物，其中包括新化合物異去甲蟛蜞菊內酯。 蟛蜞菊內酯( wedelolactone) R=CH3 異去甲蟛蜞菊內酯去甲蟛蜞菊內酯( demethywedelolactone) R=H (isodemethywedelolactone) 新生霉素（novobiocin）則是4,7-二羥基香豆素的含N糖苷，為鏈霉菌的代謝產物，用作抗菌素。4-OH尚可與3位的異戊二烯單位鏈形成一類新的prenyl-furocoumarin型倍半萜衍生物，如最近從多傘阿魏中分離得到多種此類化

13、合物。4-OH也可在3,4位構成一類色原酮香豆素，如存在于遠志屬植物Polygala fruticosa中的fruitnone A。 Poiygala-fruticosa type sesquiterpenoid derivative fruitnone A1.2.4.3 胡桐內酯類胡桐內酯類(calanolide)是近年從藤黃科(Guttiferae)胡桐屬(Calophyllum L.)植物中分離得到的一類香豆素，這是一類新的非核苷型HIV-I逆轉錄酶抑制劑。其基本結構為4-烷基(甲基或丙基)或苯基取代的雙吡喃駢香豆素，胡桐屬中這類香豆素可分為三種類型，即偕二甲基可在C環(huán)(如calanol

14、ide A) ,或在D環(huán)(如pseudocordatolide C)，或D環(huán)未成環(huán)(如callophylloide)。分自Calophyllum lanigerum var.austrocoriaceum的（+）-calanolide A是該類活性結構的代表物。 （+）-calanolide A （+）-pseudocordatolide C 海棠果內酯 Callophylloide1.2.4.4 二聚體類Dicoumarol是早在1914年就被發(fā)現(xiàn)具抗血小板聚集活性的雙香豆素，其后不少新二聚體相繼被發(fā)現(xiàn)。既有簡單香豆素之間相連，也有吡喃香豆素之間以線一線型或線一角型相連。連接方式既可以是直接

15、相連，也可以是通過氧、亞甲基或某一結構單位相連。連接的位置也不盡相同，但較多的是一個香豆素的C-8與另一香豆素的C-3，C-5，C-6，C-8直接相連，也有如dicoumarol以C-3CH2C-3，形式連接。dicoumarol 1.3 香豆素理化性質游離香豆素通常為結晶固體，具芳香氣味，有一定熔點，能隨水蒸氣揮發(fā)或升華。香豆素不溶或難溶于水，但可溶于石油醚、苯、乙醚、氯仿或乙醇等溶劑中。1.3.1 熒光 熒光是香豆素的一個特有物理性質，在紫外光下，常顯藍色熒光。通過熒光人們很易辨認出它們的存在。當C-7位引入羥基后，可使熒光增強，即使在可見光下，也能觀察到熒光。一般羥基香豆素遇堿后，熒光會

16、加強，有的可使熒光變色，7-羥基香豆素加堿后，熒光可從藍色變綠色。一般非經基取代基或羚基醚化后，可使熒光減弱，并轉為紫色，呋喃香豆素的熒光較弱，且在苯環(huán)上具有兩個烷氧基取代的呋喃香豆素自身帶有黃色，在紫外光下可變?yōu)楹稚?.3.2 與堿反應1.3.2.1 內酯環(huán)的開裂 香豆素用熱稀堿液處理，其內酯環(huán)可緩慢水解開裂，成為順鄰羥基桂皮酸鹽而溶解成黃色溶液。如再酸化，生成的游離順鄰羥基桂皮酸極不穩(wěn)定，可閉環(huán)重新內酯化，得到原來的香豆素。若香豆素長時間放置在堿液中，則順式鹽可轉變?yōu)榉词禁}，此時再酸化，就不再內酯化而可得穩(wěn)定的反鄰羥基桂皮酸。香豆素的內酯開環(huán)反應可用來與其他植物成分的分離，先使香豆素在堿

17、液中開環(huán)溶解，然后用乙醚提取除去其他成分后，再酸化使香豆素沉出。 香豆素的C-8側鏈的適當位置上如有羧基、環(huán)氧、雙鍵等基團，就會阻礙內酯環(huán)的恢復，從而得到的是鄰羥基桂皮酸的衍生物，據(jù)此曾被用于結構研究。1.3.2.2 側鏈酯基水解處在芐基碳上的香豆素側鏈酯基極不穩(wěn)定，易被堿水解。例如，（+）-cis-凱林內酯二元酯，其C-3,C-4為順式結構，堿水解時，處于芐基的4，-酯基經水解后，可生成順式和反式兩種異構化的醇，而C-3-酯基在稀堿條件下可保留。這一反應對鑒定凱林內酯類香豆素的構型極為有用。1.3.3 與酸反應香豆素受酸作用，可進行多種反應，包括醚鍵開裂、環(huán)化、烯鍵水化、羥基脫水、環(huán)氧開裂、

18、酯基消去等。1.3.3.1 烯丙基醚的開裂不少香豆素常含有異戊烯基(prenyl) 或法呢基（farnesyl）等成醚結構，其中均存在烯丙基醚部分，當在溫和的酸性條件下，短時微熱，就能水解成酚羥基。1.3.3.2 烯鍵水化在酸催化下，香豆素分子側鏈中的雙鍵可被水化，導入羥基。例如，高毒性的黃曲霉素B1經酸催化加水可生成低毒性的黃曲霉素B2，這一反應提示酸處理有可能是被污染食品去毒的一種方法。2. 香豆素的生成與鑒定2.1 植物資源中香豆素的提取與純化2.1.1 提取 石油醚對大多數(shù)含氧香豆素的溶解性并不好，但可用以除去其他脂溶性成分，對以后的處理十分有用。乙醚雖可溶解多數(shù)香豆素，但能溶出其他脂

19、溶性成分也多，特別當用葉為原料時，則常與葉綠素、蠟質等混溶在一起。W . Steck和B. K.Bailey曾報道一個除去葉綠素等脂溶性成分的有效方法。例如，圓當歸的新鮮葉子中含有眾多呋喃香豆素，它們常與葉綠素等混溶于沸甲醇中，此時，可將其濾液調節(jié)成60%甲醇水溶液，用正己烷洗滌兩次以除去葉綠素和其他脂溶性物質。正己烷洗液可用60%甲醇水液反萃取一次，并入所要的甲醇液中。濃縮甲醇水溶液，然后用乙醚萃取，即可回收得香豆素。也有在開始時不先除去脂類和蠟，而是將含香豆素的植物原料用丙酮提取，提取液濃縮至原體積的1/3，過濾除去析出的焦油，丙酮蒸于后，殘渣溶于氯仿上柱分離，此時可先用己烷洗脫以除去脂類

20、和蠟。2.1.2 分離純化香豆素的分離純化方法，可分為兩大類：一類是經典法；另一類是目前常用的色譜法。2.1.2.1 經典分離法(1) 內酯分離 內酯分離(lacton separation)是早期分離香豆素的一個常用方法。通過香豆素的內酯環(huán)在堿性條件下能夠水解開環(huán)，酸化后又能閉環(huán)的特性而與其他成分分開。此法簡單易行，缺點是某些結構的香豆素可阻礙內酯環(huán)的恢復或閉環(huán)時會發(fā)生異構化。 (2)分步結晶 分步結晶(fractional crystallizartion)是早期曾被廣泛應用的分離手段?？蓡为毷褂靡部山Y合分步沉淀(fractional precipitation)進行。由于大多氧代香豆素在

21、石油醚中的低溶解度，因此在香豆素的乙醚萃取液中，逐步加人石油醚，可使不同溶解度的香豆素分步沉出。 (3)真空升華和水蒸氣蒸餾 對于耐熱穩(wěn)定的香豆素，高真空升華是一種簡便的純化方法，但需注意加熱有可能會誘導分子重排或降解。例如，受熱可導致某些香豆素分子中的異戊烯氧基長鏈失去而形成酚羥基。水蒸氣蒸餾也曾被用來分離某些相對不穩(wěn)定易分解的酚性香豆素。例如，花椒內酯就是利用水蒸氣蒸餾與其他香豆素成分分開。2.1.2.2 色譜分離法色譜是目前應用于香豆素的一種最普遍而有效的分離和純化手段，其中以柱色譜和薄層色譜用得最多，通常幾種色譜手段的配合或反復使用，往往能取得分離和純化的較好效果。 （1）吸附劑的選擇

22、 由于香豆素結構易變，故對柱色譜的幾種常用吸附劑應有所選擇。 堿性氧化鋁常會使香豆素分子發(fā)生降解，故必須慎用。一般酸洗過氧化鋁和中性氧化鋁分離效果較好，但酸性氧化鋁對羥基香豆素吸附力很強，有時難以洗脫。 硅膠是目前使用最普遍的吸附劑，常用的混合洗脫劑有己烷一乙醚、己烷EtOAc、石油醚 EtOAc、石油醚Me2CO等。近年不少新化合物都是利用硅膠柱色譜為主分離得到。應注意硅膠的酸性可使某些具有鄰二醇基側鏈的香豆素產生頻哪醇頻哪酮（pinacol- pinacolone)重排，從而形成次生產物。 其他用于柱色譜吸附劑尚有聚酰胺、活性炭、十八烷化硅膠、Sephadex LH-20及大孔樹脂等。它們

23、也常與硅膠柱配合使用，Sephadex LH-20作為分子排阻色譜，常用于最終產物的純化。例如，兩者原難以分離的蟛蜞菊內酯和去甲蟛蜞菊內醋即利用Sephadex LH-20才分離成功。(2)不同色譜方法的配合使用近年使用不同壓力下的制備性液相色譜如flash色譜，LPLC、MPLC和HPLC等對結構相近的香豆素的分離和純化起了很大作用。分析型HPLC是發(fā)現(xiàn)微量香豆素的一個極為有效的手段。此外，近年發(fā)展的毛細管電泳法也已用于香豆素的分析。減壓液相色譜(VLC)常用于植物粗提物的初步分離。例如，從蕓香屬植物Eriostemon myoporoides中分離得到7個新的倍半萜型香豆素就是先經硅膠VL

24、C粗分然后再經離心P- TLC細分而得。香豆素的薄層色譜(TLC)展開劑常用的有EtOAc-己烷，EtOAc-CHCl3等，其斑點可在UV下觀察熒光。P-TLC常用于對己烷部分分離的香豆素做進一步分離。CTLC和OPLC在香豆素分離中，既可以其為主，也可配合其他色譜使用。2.2 人工化學合成香豆素合成香豆素的關鍵步驟是形成吡喃酮環(huán)。方法上可以先制備好所需取代基的酚再構成吡喃酮環(huán)，也可以先制成香豆素母核，然后進一步修飾。2.2.1 簡單香豆素的合成吡喃酮環(huán)的經典合成反應主要有Perkin反應和Pechmann縮合反應。Perkin反應由鄰羥基苯甲醛與乙酐和乙酸鈉在180下加熱，可生成吡喃酮環(huán)而得

25、香豆素母核。此法的缺點是得率很低。Pechmann反應則避免采用鄰經基苯甲醛為原料，如7-羥基香豆素可由間苯二酚與蘋果酸經硫酸在120加熱而得。此法缺點是不少酚類不起這一反應，呋喃香豆素類也不能用此法制取，因為呋喃環(huán)對酸過于敏感。 近年來，已報道了不少改進簡單香豆素的合成方法來提高生產率，如Ishii等將4-甲氧基水楊醛與H3P+-CH2-CO-OC2H5在氬氣下于二乙基苯胺中回流加熱15 min,即可得產率高達95.2%的7-甲氧基香豆素。如用水楊醛為原料，同樣反應回流4h，所得香豆素的89.2%產率也大大超過上述Perkin法43.3%的產率。 Pakinkar等則報道一些天然香豆素的一步

26、合成法，此方法的機理是將一個所需結構的酚類在多磷酸（polyphosphoric acid, PPA)溶液中使其鄰、對位碳連到對甲氧基桂皮酸側鏈的雙鍵碳上，環(huán)化形成香豆素的內酯骨架后，再脫去原來酸中的甲氧基苯。2.2.2 呋喃香豆素的合成呋喃香豆素的合成方法很多，常用的是以7-羥基香豆素或其衍生物按生源途徑進行側鏈環(huán)化，如7-羥基-8-烯丙基香豆素經臭氧化成鄰羥基苯乙醛結構（85%），再在多磷酸(PPA)中經100加熱10 min，即可定量地得到白芷內酯。補骨脂內酯可相似地從7-羥基-6-烯丙基香豆素為原料按上法合成。有關補骨脂內酯及其類似物的各種合成法已有E.Bisagni進行了綜述。2.2

27、.3 吡喃香豆素的合成邪篙內醋的合成，可將7-羥基香豆素先與2一氯一2一甲基丁一3一炔形成1,1一二甲基炔丙基醚結構(88%) ,然后在N ,N一二乙基苯胺中回流經重排得到邪篙內酯（85%）。線型吡喃香豆素如構桔內酯的合成可由含有苯二氫吡喃-4-酮（chromanone)結構的香豆素經硼氫化鈉還原。所得的醇再在新鮮熔融的硫酸氫鉀中經升華脫水而成。2.2.4 其他香豆素的合成 近年來，不少具有生理活性的天然香豆素被人工合成，如具有抗HIV活性的calacrolide A的合成研究已有不少報道，包括()-calanolide A的全合成及其光學活性物的合成。我國學者林國強等則首次合成光學活性的雙香

28、豆素(+)和()-isokotanin A，徐嵩等基于香豆素類化合物能抑制某些癌細胞，采用藥物并合原理，設計以香豆素為母體，合成一系列取代于C-6或C-7的具有第三代維甲結構(二苯乙烯結構)的新香豆素。又如最近報道合成了一系列新的3-溴-4-甲基-7-甲氧基-8-氨基香豆素的衍生物，用于體外抗腫瘤活性的篩選等。2.3 香豆素的波譜鑒定結構已知的香豆素常可利用色譜分析數(shù)據(jù)，經與標準品對照即可確定，特別是目前色譜與波譜聯(lián)用技術的發(fā)展，如LC/UV/MS等在線分析，無需分離得到純品即可檢出。對未知新化合物目前仍需離線分離取得一定量的樣品，以便進行結構鑒定和活性測試。無論是在線或離線，波譜手段仍然是當

29、前鑒定香豆素最有力的工具。2.3.1 紫外光譜香豆素的紫外光譜（UV)很容易與色酮（chromone)的相區(qū)別，盡管兩者差別僅碳基在吡喃酮環(huán)上的位置不同，但色酮的max一般在240250 nm(lg 3.8)呈強吸收，而香豆素在這一區(qū)域卻吸收最弱。2.3.1.1 簡單香豆素（1）烷基取代一般甲基引人香豆素后對香豆素的最大吸收波長的位移影響很小，但不同取代位置仍有差別（表2-1）：表2-1香豆素結構苯環(huán)吸收max (lg) /nm吡喃酮環(huán)吸收max (lg) /nm香豆素母核3-Me取代5-，7-，8-Me取代長鏈烷基(本身無發(fā)色性質)取代274(4.03)不變紅移311 （3.72)稍微藍移

30、不變無明顯變化（2） 氧代基團絕大部分香豆素在C-7都帶有氧取代基，一般在香豆素母核中引羥基會使主要吸收帶紅移，移動后的新吸收帶的位置取決于該羥基與發(fā)色系統(tǒng)共扼能力的大小（表2-2）。表2-2香豆素結構max (lg) /nm7-OH,7-OMe，7-D-glucosyloxy5,7-二O-；7,8-二O-6,7-二O-5,6,7-三O-6,7,8-三O-217和315330(-4.2),240和255(3.5)(肩或弱峰)吸收類似7-O-取代，但250270(3.83.9)與之相比稍強230和340350（呈兩個最大吸收)，260和300(3.73.8)(兩個強度幾相等)325330(呈最大

31、吸收，潛圖與5,7-二O-相近)335350(呈最大吸收，漪圖與6,7-二0-十分近似)（3） 診斷試劑4-，5-或7-羥基香豆素成鹽后，其酚氧離子可與吡喃酮的羰基形成電子離域，故在堿性介質中，其UV譜的最大吸收將明顯紅移，且強度增加，如7-羥基香豆素，其長波帶可從325nm(lg 4.15)移至372nm(lg 4.37)，而6-和g-羥基香豆素在堿性中雖也紅移，但強度下降。如堿性試劑改用乙酸鈉，由于乙酸鈉為弱堿，只能使酸性較強的羥基5-OH,7-IH離子化，如7-羥基-6-甲氧基香豆素的max可從344nm移至391nm，且強度增加，而6-羥基-7-甲氧基香豆素的max則從347nm僅移至

32、350nm，幾乎不變，且強度明顯下降。譜帶位移也可應用其他無機試劑作結構診斷，如氯化鋁可與鄰二羥基香豆素絡合而形成大小不等的紅移；7,8一二羥基香豆素瑞香內醋僅紅移7nm而6,7一二羥基香豆素七葉內酯可紅移達28nm，從而可與5,7-二羥基香豆素相區(qū)別。2.3.1.2 呋喃香豆素線型呋喃香豆素補骨脂內酚的紫外光譜可顯示四個吸收區(qū)：max(lg)為205225nm(4.064.45)、260270nm（4.184.26）和298316nm（3.854.13）。它很易與角型呋喃香豆素白芷內醋相區(qū)別，因在線型系統(tǒng)中的特征吸收242245nm和260270nm在角型中就不存在。補骨脂內酯的C-5或C-

33、8單氧取代物，彼此也可經UV區(qū)別，前者在268 nm的吸收峰，在后者就不存在；前者在310 nm的吸收，在后者則出現(xiàn)在300 nm。2.3.2 紅外光譜香豆素的幾個常用的紅外吸收頻率如下：2.3.2.1 C-H伸縮振動在呋喃香豆素的30253175 cm-1區(qū)內，可見兩個或二個弱至中等強度的吸收帶，可歸屬于吡喃酮、苯、呋喃環(huán)的C-H伸縮振動。2.3.2.2 C=O伸縮振動香豆素與色酮這兩類化合物可用C=O伸縮振動加以區(qū)分，前者在17001750cm-1，后者則在1650cm-1。香豆素中吡喃酮羰基的伸縮振動一般在17001750 cm-1，其實際數(shù)值很大程度上取決于測定條件，在CCl4中為17

34、421748 cm-1，在CHCl3中為17351737 cm-1，如制成糊、膜、片，則為1720 cm-1。補骨脂內酯的C-5連有OR，其C=O吸收（石蠟糊中）高于1720cm-1，如C-8連有OR，則低于1720 cm-1。吡喃香豆素的C=O在17171730 cm-1顯示一強吸收帶，而二氫吡喃香豆素則移至17351750 cm-1。7-O或6-O香豆素苷的C =O吸收一般低于1700 cm-1。吡喃酮C =O的伸縮振動可因形成分子內氫鍵而移動，如3-芳基香豆素在芳基的C-2上存在游離OH可與C =O形成內氫鍵而使C =O吸收處在16001680 cm-1。雙香豆素dicoumarol的C

35、=O處于1660 cm-1也可歸因于分子的兩半之間存在較強的分子內氫鍵。2.3.2.3 C=C骨架振動香豆素一般在16001660 cm-1區(qū)域內有三個強吸收帶，可與色酮相區(qū)別，因后者的吸收一般簡單得多。呋喃香豆素除有1540和1600 cm-1的芳香吸收帶外，在16131639cm-1區(qū)內的一個強而尖銳的吸收可歸因于呋喃環(huán)的C= C伸縮振動。2.3.2.4 其他吸收呋喃香豆素在10881109cm-1和12531274 cm-1區(qū)內的兩個吸收帶是呋喃環(huán)的特征C-O伸縮振動，而在740760和870885 cm-1區(qū)內的帶則分別歸于呋喃C-H鍵的面內和面外的彎曲振動。IR也可用以區(qū)分香豆素中所

36、含2-羥基異丙基二氫呋喃和3-羥基-2，2-二甲基二氫吡喃這兩種異構體，前者叔醇羥基的彎曲振動和C-O的伸縮振動分別在1410cm-1和1149 cm-1；后者仲醇羥基的相應峰則在1295 cm-1 和1090 cm-1。2.3.3 核磁共振譜核磁共振譜是目前鑒定香豆素結構最有效的工具，不少解析規(guī)律已被歸納總結。2.3.3.1 1H-NMR（1）環(huán)上質子 H-3和H-4的化學位移()和偶合常數(shù)(J)i. 在CDCL3中的6.16.4和7.58.3的一對d峰，J=9.5Hz，分別提示為吡喃酮環(huán)上的H-3和H-4，如溶劑為DMSO-d6，則H-3和H-4的分別為7.88.1和8.18.3。與其他芳

37、H的值相比，一般H-3處最高場，而H-4處最低場。ii. 絕大部分天然香豆素的C-7具有氧代基團，可使H-3高場位移0.17ppm，這是由于氧代基團釋放電子，導致C-3電子密度增加，H-3受屏蔽之故。如C-5氧代，雖也有類似效應，但較弱，因電子釋放形成的鄰醌型電荷分布不及C-7氧代形成的對醌型為穩(wěn)定。iii. C-5無氧代基團，則H-4一般處于7.57.9范圍，如C-5有氧代基團或烷基取代，則H-4因迫位(peri)效應而低場位移0.3 ppm。 H-5、H-6和H-8的化學位移()和偶合常數(shù)(J)i. 對7-O代香豆素，H-5和H-6因鄰位偶合，按理應為一對d峰，但由于H-6尚與H-8存在間

38、位偶合，加上兩者的化學位移相近，信號往往重疊，故實際上一般H-5為7.38(1H)的d峰(J=9Hz)，處于較低場，而H-6和H-8為 6.87（2H)的m峰，處于較高場。苯環(huán)上的這三個芳H信號常處于H-3(最高場)和H-4(最低場)這一組d峰信號之間。ii. H-5被氧代，H-6與H-8可形成一對J=2Hz的d峰，如d峰中任一氫被碳取代，則另一質子信號就變?yōu)閱畏?。由于H-6與H-8的化學位移相近，一般單從值往往難以區(qū)分，但仔細觀察，可看到H-8尚與H-4存在著J=0.61. 0Hz的遠程偶合。iii. 當C-8存在-R或-OR基，則H-6與H-8無間位偶合，可見H-5和H-6為一對d峰(J=

39、9.0Hz)，H-5處于較低場( 7.3)，H-6處于較高場( 6.8)。iv. 7-O，6-R二取代香豆素的氫譜易與7-O，8-R取代的相區(qū)別，前者的H-5和H-8分別為7.2和6.7的單峰，而后者，則H-5和H-6形成一對d峰。（2）環(huán)上取代基天然香豆素中環(huán)上取代側鏈最常見除甲基、乙基外，就是異戊烯基及其衍生物，它們可直接連于芳環(huán)或經氧形成醚鍵。常見的氫譜數(shù)據(jù)如下： Ar一Me： 2.452.75Ar一OMe： 3.84 .4 異戊烯基(3-甲基-丁-2-烯基)：2Me（不等價) 1.61.9(s)，也可能因烯丙偶合，其中一個或兩個Me顯示J1Hz的裂分=CH 5 .15.7(t，br，J

40、=7Hz)ArCH2 3.33.8(2H，d，J=7Hz)ArOCH2 4.35.0(2H，d，J=7Hz) 1, 1-二甲基烯丙基：2Me 1.5( 6H，s)=CH2 5.1(2H，m)=CH 6.25（1H，dd，J=18，10Hz）2,3-二羥基異戊基： Me Ha Hb、Hc ：1.11.3（s） 3.35.0（dd） 2.43.5（dd） （dd） 1,2,3，-三羥基異戊基： Me Ha Hb：1.11.4(s) 3.03.8(dd) 5.05.5(1,2-threo，d，J=6.58.0Hz；1,2-erythro，s，br. )（3）呋喃香豆素和吡喃香豆素未取代的呋喃環(huán)易通過

41、H-2和H-3的一對烯質子的d峰(J2.5Hz)來識別，一般H-2的為7.57.7；H-3的為6.7(線型)或7.0(角型)。H-3的d峰常因存在五鍵的遠程偶合(J1Hz)而加寬，在線型中，H-3是與H-8遠程偶合；在角型中，H-3是與H-6遠程偶合。吡喃環(huán)中C-2上的兩個同碳Me形成一個1.45的6H單峰，C-3和C-4上的兩個烯質子呈一對d峰。J=10Hz，H-3中心為5.35.8；H-4中心為6.36.9。（4）二氫呋喃香豆素和二氫吡喃香豆素區(qū)別羥基異丙基二氫呋喃結構(1)和羥基二甲基二氫吡喃結構(2)是鑒定天然香豆素中常會遇到的問題。 在結構1中H-3亞甲基和H-2次甲基組成了A2X系

42、統(tǒng)，給出了很易判斷的2H的d峰和1H t峰；在二氫吡喃結構2中，H-4亞甲基和H-3次甲基則構成ABX系統(tǒng)，表現(xiàn)為2Hm峰和1Ht峰。1和2中的羥基經乙?；?仲醇易反應)，兩者的次甲基質子信號都向低場位移，對1，H-2位移0.25PPm；對2, H-3位移可達1. 2 ppm，可用以區(qū)別這兩種不同的羥基。此外，利用DMSO為溶劑，由于溶劑的強氫鍵締合，降低了羥基質子的交換速率，因此，2中的仲羥基可因與H-3的偶合而顯d峰，而1中的叔羥基則為單峰。（5）遠程偶合 5J 偶合。除補骨脂內酯的H-3與H-8間以及白芷內酯的H-3與H-6間存在遠程偶合外，H-4與H-8間也存在5J =0.40.8H

43、z的遠程偶合。這一偶合在低兆周核磁共振譜中，可見H-4的d峰高度比H-3的有所下降。 4J偶合。線型二氫呋喃香豆素中的H-3和線型二氫吡喃香豆素中的H-4均屬芐基質子，它們均能與H-5存在4J的遠程偶合。這種4J遠程偶合也可被利用對某些香豆素的結構鑒定。例如，從thamnosmin的H譜中，可見 7.23的H-5信號相當寬，提示存在著某種遠程偶合，當照射H-5去偶， 4.07的dd峰變?yōu)閐峰，J= 2.0 Hz，提示環(huán)氧上的兩個質子處于反式，被去偶的芐基質子與H-5之間存在4J = 0.65的遠程偶合。thamnosmin（6） NOE 利用NOE可證明香豆素中某些不飽和側鏈的幾何異構。例如，

44、利用NOE鑒定murralongin側鏈中雙鍵的立體構型，當照射 2.42的芐基甲基，使之飽和，可見在 10.24的醛基質子信號強度增加25%30%，從而證明醛基質子與芐基甲基空間靠近，即雙鍵的兩個Me處于反式。此外，兩個Me與7位OMe均無NOE，進一步表明共扼的醛基側鏈系統(tǒng)與香豆素環(huán)不處于共平面。murralongin NOE對苯環(huán)四取代的香豆素的結構鑒定特別有用。例如，利用NOE確定枸橘內酯中OMe所在位置。當照射 3.82的OMe使之飽和后，可見吡喃酮環(huán)上的H-4和吡喃環(huán)上的H-4的信號強度分別增加9%和13%，表明OMe必靠近H-4和H-4而應位于C-5，同時進一步證明吡喃環(huán)為線型稠

45、合。枸橘內酯2.3.3.2 13C-NMR（1）香豆素母核的13C-NMR及其一般取代反應香豆素分子骨架共有9個碳原子，均為sp2雜化，其13C-NMR的化學位移在l00160ppm區(qū)域內，其中C-2和C-9 因受共扼或超共扼效應的影響而偏在低場。表2-3 香豆素母核各碳的值（CDCL3）C2160.43116.44143.65128.16124.47131.88131.89153.910118.8對大多數(shù)香豆素，羰基碳(C-2)的占值幾乎相同，都在160 ppm左右。當苯環(huán)H被OH或OMe取代后，新形成的季碳信號將向低場位移約30 ppm，而其鄰位和對位碳信號則高場位移分別為13和8ppm，

46、間位碳一般影響較小，特別是Me和COOH取代，間位影響幾可忽略。以7-羥基香豆素為例見表2-4：表2-4 7-羥基香豆素各碳的值（DMSO-d6）C2160.73111.54144.35129.66113.37161.68102.59155.710111.5將7-OH香豆素的碳譜與香豆素相比，可見7-OH的鄰、對和間位的c基本符合上述的一般規(guī)律。（2）取代基效應的經驗規(guī)律Mikhova等曾報道了各種單取代香豆素的取代基效應(substituent chemical shift, SCS)，如香豆素分子中存在一個以上取代基時，可按各個基的SCS進行加和，如取代基之間存在分子內的相互作用，則尚需考

47、慮非加和性效應(non-additivity effect，NA)。根據(jù)NA參數(shù)(expcal)，可調整計算所得的加和值，從而來驗證實驗值。SCS和NA的具體值可參閱相關文獻。（3）呋喃香豆素和吡喃香豆素的13C-NMR以補骨脂內酚和邪篙內酯的碳譜數(shù)據(jù)為例，線型與角型的差別主要可見于表2-5和表2-6中C-6和C-8的變化，據(jù)此不難加以鑒別。補骨脂內酯(線型呋喃香豆素)31 / 3131 / 31表2-5CC2161.1899.63114.79152.24144.210115.65120.02147.06125.03106.67156.6邪篙內酯(角型吡喃香豆素)：表2-6CC2160.481

48、08.83112.29149.84143.510112.25127.5277.26114.63130.47155.94113.1 孫漢董等曾報道以補骨脂內酯的c值為基數(shù)，總結了C-5或C-8單烷氧基取代和C-5，8二烷氧基取代這三類衍生物的取代效應，結果可供參考。2.3.3.3 2D-NMR在香豆素結構鑒定中的應用除1D-NMR外，2D-NMR目前已廣泛被應用于鑒定某些結構較復雜的或新穎結構的香豆素，如從中藥白花前胡(Peucedanum praeruptorum Dunn)及最近從刺異葉花椒(Zanthoxylum dimorphophyllum Hems1.var.spinifolium

49、Rehd. Et Wils)和云南羌活Pleurospermum rivulorum（Diels）中分離得到的新香豆素，其結構都是通過2D-NMR來完成的。2D-NMR也曾用于研究某些香豆素立體構型的碳譜規(guī)律。例如，孔令義等曾利用2D-NMR對凱林內酯酰物中C-3和C-4相對構型進行研究，確切地歸屬了C-2上兩個角甲基的c值，修正了以前文獻報道的數(shù)據(jù)，從而據(jù)此可推定C-3和C-4的相對構型。由于順式凱林內酯雙?；锞哂修卓光}離子活性，而反式無效，故確定C-3和C-4的相對構型在理論研究和尋找抗心血管疾病新藥上均具有現(xiàn)實意義。2.3.4 質譜2.3.4.1 簡單香豆素 香豆素母核經EI-MS可得

50、一強分子離子峰，隨后失去CO成為苯駢呋喃離子的基峰，因此吡喃酮環(huán)失羰基已成為大多香豆素的質譜特征。 m/z 146(76%) m/z 118(100%) m/z 90(43%) m/z 89(35%) 7-羥基香豆素的裂解方式基本上與香豆素母核類似，僅多了一個失CO的碎片。7-甲氧基香豆素則以分子離子峰為基峰，失CO的離子仍以強峰存在，但接著失去CH3游離基形成共軛的氧鎓離子(oxonium ion, m/z 133)可因醌式結構而穩(wěn)定化。 m/z 176(100%) m/z 148(82%) m/z 133(83%)2.3.4.2 呋喃香豆素和吡喃香豆素 呋喃香豆素中呋喃環(huán)的存在不會改變簡單

51、香豆素的基本裂解過程，即仍然易從吡喃酮中失去CO，但對甲氧基呋喃香豆素例如花椒毒內酯則首先是失去一個甲基游離基形成一個共扼的氧鎓離子，隨后再失CO。 m/z 216(100%) m/z 201（22%) m/z 173(56%) 在吡喃香豆素如邪篙內酯質譜中，則主要是失去吡喃環(huán)上的一個甲基游離基，形成一個穩(wěn)定的苯駢吡喃鎓離子(benzopyrylium ion)，并通常成為基峰。 m/z 228(15%) m/z 213（100%) m/z 185(19%)2.3.4.3 二氫呋喃香豆素和二氫吡喃香豆素 二氫呋喃香豆素以columbianetin為例。分子離子首先通過一個氫原子的重排失去二氫呋

52、喃環(huán)上的羥基化側鏈即丙酮分子而得碎片離子m/z 188，然后再失去一個氫原子成為高度穩(wěn)定的m/z 187的基峰離子。開裂所得的m/z為59的丙酮質子化離子也可作為此類香豆素的特征。m/z 246(50%) m/z 188（85%) m/z 187(100%) 二氫吡喃香豆素以lomatin為例。二氫吡喃環(huán)的開裂可首先失去兩個甲基和環(huán)上兩個碳原子并轉移兩個氫原子后，得到m/z 176的基峰離子，然后再失一個氫原子而成穩(wěn)定的m lz 175離子，此離子也可從分子離子直接形成。m/z 246(35%) m/z 176（100%) m/z 175(68%)3. 香豆素的代謝與功效3.1 香豆素的吸收和代謝藥物的體內過程包括吸收、分布、代謝、排泄等方面，其中吸收和代謝是藥物體內過程中兩個重要的步驟。吸收是藥物產生體內活性的先決條件，是整個體內過程的源頭和起點；藥物在體內的代謝無處不在，其活性和毒性往往與代謝產物密切相關。國外幾十年來的藥物研