香豆素类化合物(4)

2019-08-30 14:21

在呋喃香豆素的3025~3175 cm-1区内,可见两个或二个弱至中等强度的吸收带,可归属于吡喃酮、苯、呋喃环的C-H伸缩振动。 2.3.2.2 C=O伸缩振动

①香豆素与色酮这两类化合物可用C=O伸缩振动加以区分,前者在1700~1750cm-1,后者则在~1650cm-1。

②香豆素中吡喃酮羰基的伸缩振动一般在1700~1750' cm-1,其实际数值很大程度上取决于测定条件,在CCl4中为1742~1748 cm-1,在CHCl3中为1735~1737 cm-1,如制成糊、膜、片,则为~1720 cm-1。

③补骨脂内酯的C-5连有OR,其C=O吸收(石蜡糊中)高于1720cm-1,如C-8连有OR,则低于1720 cm-1。

④吡喃香豆素的C=O在1717~1730 cm-1显示一强吸收带,而二氢吡喃香豆素则移至1735~1750 cm-1。

⑤7-O或6-O香豆素苷的C =O吸收一般低于1700 cm-1。

⑥吡喃酮C =O的伸缩振动可因形成分子内氢键而移动,如3-芳基香豆素在芳基的C-2’上存在游离OH可与C =O形成内氢键而使C =O吸收处在1600~1680 cm-1。双香豆素dicoumarol的C=O处于1660 cm-1也可归因于分子的两半之间存在较强的分子内氢键。 2.3.2.3 C=C骨架振动

香豆素一般在1600~1660 cm-1区域内有三个强吸收带,可与色酮相区别,因后者的吸收一般简单得多。

呋喃香豆素除有~1540和~1600 cm-1的芳香吸收带外,在1613~1639cm-1区内的一个强而尖锐的吸收可归因于呋喃环的C= C伸缩振动。 2.3.2.4 其他吸收

呋喃香豆素在1088~1109cm-1和1253~1274 cm-1区内的两个吸收带是呋喃环的特征C-O伸缩振动,而在740~760和870~885 cm-1区内的带则分别归于呋喃C-H键的面内和面外的弯曲振动。IR也可用以区分香豆素中所含2‘-羟基异丙基二氢呋喃和3'-羟基-2',2'-二甲基二氢吡喃这两种异构体,前者叔醇羟基的弯曲振动和C-O的伸缩振动分别在1410cm-1和1149 cm-1;后者仲醇羟基的相应峰则在1295 cm-1 和1090 cm-1。

2.3.3 核磁共振谱

核磁共振谱是目前鉴定香豆素结构最有效的工具,不少解析规律已被归纳总结。

2.3.3.1 1H-NMR

(1)环上质子

① H-3和H-4的化学位移(δ)和偶合常数(J)

i. 在CDCL3中的δ6.1~6.4和7.5~8.3的一对d峰,J=9.5Hz,分别提示为吡喃酮环上的H-3和H-4,如溶剂为DMSO-d6,则H-3和H-4的δ分别为7.8~8.1和8.1~8.3。与其他芳H的δ值相比,一般H-3处最高场,而H-4处最低场。 ii. 绝大部分天然香豆素的C-7具有氧代基团,可使H-3高场位移~0.17ppm,

这是由于氧代基团释放电子,导致C-3电子密度增加,H-3受屏蔽之故。如C-5氧代,虽也有类似效应,但较弱,因电子释放形成的邻醌型电荷分布不及C-7氧代形成的对醌型为稳定。

iii. C-5无氧代基团,则H-4一般处于δ7.5~7.9范围,如C-5有氧代基团或烷基

取代,则H-4因迫位(peri)效应而低场位移~0.3 ppm。 ② H-5、H-6和H-8的化学位移(δ)和偶合常数(J)

i. 对7-O代香豆素,H-5和H-6因邻位偶合,按理应为一对d峰,但由于H-6尚与H-8存在间位偶合,加上两者的化学位移相近,信号往往重叠,故实际上一般H-5为δ7.38(1H)的d峰(J=9Hz),处于较低场,而H-6和H-8为δ 6.87(2H)的m峰,处于较高场。苯环上的这三个芳H信号常处于H-3(最高场)和H-4(最低场)这一组d峰信号之间。

ii. H-5被氧代,H-6与H-8可形成一对J=2Hz的d峰,如d峰中任一氢被碳取

代,则另一质子信号就变为单峰。由于H-6与H-8的化学位移相近,一般单从δ值往往难以区分,但仔细观察,可看到H-8尚与H-4存在着J=0.6~1. 0Hz的远程偶合。

iii. 当C-8存在-R或-OR基,则H-6与H-8无间位偶合,可见H-5和H-6为一

对d峰(J=9.0Hz),H-5处于较低场(δ 7.3),H-6处于较高场(δ 6.8)。 iv. 7-O,6-R二取代香豆素的氢谱易与7-O,8-R取代的相区别,前者的H-5

和H-8分别为δ~7.2和δ~6.7的单峰,而后者,则H-5和H-6形成一对d峰。 (2)环上取代基

天然香豆素中环上取代侧链最常见除甲基、乙基外,就是异戊烯基及其衍生物,它们可直接连于芳环或经氧形成醚键。常见的氢谱数据如下:

① Ar一Me:δ 2.45~2.75

Ar一OMe:δ 3.8~4 .4 ②

异戊烯基(3-甲基-丁-2-烯基):

2Me(不等价) δ 1.6~1.9(s),也可能因烯丙偶合,其中一个或两

个Me显示J~1Hz的裂分

=CH δ 5 .1~5.7(t,br,J=7Hz) Ar—CH2 δ 3.3~3.8(2H,d,J=7Hz) Ar—O—CH2 δ 4.3~5.0(2H,d,J=7Hz) ③

1, 1-二甲基烯丙基:

2Me δ 1.5( 6H,s) =CH2 δ 5.1(2H,m)

=CH δ ~6.25(1H,dd,J=18,10Hz) ④

2,3-二羟基异戊基:

Me Ha Hb、Hc

δ:1.1~1.3(s) 3.3~5.0(dd) 2.4~3.5(dd) (dd)

1,2,3,-三羟基异戊基:

Me Ha Hb

δ:1.1~1.4(s) 3.0~3.8(dd) 5.0~5.5(1,2-threo,d,J=6.5~8.0Hz;1,2-erythro,s,br. )

(3)呋喃香豆素和吡喃香豆素

未取代的呋喃环易通过H-2’和H-3’的一对烯质子的d峰(J~2.5Hz)来识别,一般H-2’的δ为~7.5~7.7;H-3’的δ为~6.7(线型)或~7.0(角型)。H-3’的d峰常因存在五键的远程偶合(J~1Hz)而加宽,在线型中,H-3’是与H-8远程偶合;在角型中,H-3'是与H-6远程偶合。

吡喃环中C-2'上的两个同碳Me形成一个δ~1.45的6H单峰,C-3’和C-4’上的两个烯质子呈一对d峰。J=10Hz,H-3’中心为δ5.3~5.8;H-4’中心为δ6.3~6.9。

(4)二氢呋喃香豆素和二氢吡喃香豆素

区别羟基异丙基二氢呋喃结构(1)和羟基二甲基二氢吡喃结构(2)是鉴定天然香豆素中常会遇到的问题。

在结构1中H-3’亚甲基和H-2'次甲基组成了A2X系统,给出了很易判断的2H的d峰和1H t峰;在二氢吡喃结构2中,H-4’亚甲基和H-3’次甲基则构成ABX系统,表现为2Hm峰和1Ht峰。

1和2中的羟基经乙酰化后(仲醇易反应),两者的次甲基质子信号都向低场位移,对1,H-2’位移~0.25PPm;对2, H-3’位移可达1. 2 ppm,可用以区别这两种不同的羟基。此外,利用DMSO为溶剂,由于溶剂的强氢键缔合,降低了羟基质子的交换速率,因此,2中的仲羟基可因与H-3’的偶合而显d峰,而1中的叔羟基则为单峰。

(5)远程偶合

① 5J 偶合。除补骨脂内酯的H-3’与H-8间以及白芷内酯的H-3’与H-6间存在远程偶合外,H-4与H-8间也存在5J =0.4~0.8Hz的远程偶合。这一偶合在低兆周核磁共振谱中,可见H-4的d峰高度比H-3的有所下降。

② 4J偶合。线型二氢呋喃香豆素中的H-3’和线型二氢吡喃香豆素中的H-4’均属苄基质子,它们均能与H-5存在4J的远程偶合。这种4J远程偶合也可被利用对某些香豆素的结构鉴定。例如,从thamnosmin的H谱中,可见δ 7.23的H-5信号相当宽,提示存在着某种远程偶合,当照射H-5去偶,δ 4.07的dd峰变为d峰,J= 2.0 Hz,提示环氧上的两个质子处于反式,被去偶的苄基质子与H-5之间存在4J = 0.65的远程偶合。

thamnosmin

(6) NOE

① 利用NOE可证明香豆素中某些不饱和侧链的几何异构。例如,利用NOE鉴定murralongin侧链中双键的立体构型,当照射δ 2.42的苄基甲基,使之饱和,可见在δ 10.24的醛基质子信号强度增加25%~30%,从而证明醛基质子与苄基甲基空间靠近,即双键的两个Me处于反式。此外,两个Me与7位OMe均无NOE,进一步表明共扼的醛基侧链系统与香豆素环不处于共平面。

murralongin

② NOE对苯环四取代的香豆素的结构鉴定特别有用。例如,利用NOE确定枸橘内酯中OMe所在位置。当照射δ 3.82的OMe使之饱和后,可见吡喃酮环上的H-4和吡喃环上的H-4’的信号强度分别增加9%和13%,表明OMe必靠近H-4和H-4’而应位于C-5,同时进一步证明吡喃环为线型稠合。

枸橘内酯


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