中药化学第十一章鞣质

第十一章鞣质（Tannins）第一节概述一.定义鞣质（Tannins）系植物界存在的一类能与蛋白质结合生成水不溶性沉淀的结构复杂的多元酚类化合物。此类成分由于可与生兽皮中的蛋白质结合并形成柔软难透水的皮革，故称鞣质，又称单宁、鞣酸或单宁酸。鞣质在植物中分布相当广，70％以上的中药含有鞣质，早期的研究仅发现鞣质有止血、收敛、和治疗烧伤作用，同时鞣质极难结晶，分离提纯难度很大，故对此类成分的化学研究并不深入，一般提取分离中药有效成分时，往往作为杂质去除。自上世纪80年代后，随着中药化学及天然药物化学提取分离、结构测定和生物活性测定技术的发展，逐渐发现鞣质具有抗肿瘤作用（茶叶，epigallocatechingallate，EGCG）（月见草素B，oenotheinB）、抗脂质过氧化、清除自由基作用、抗病毒作用、抗过敏、疱疹作用，分离鉴定的鞣质化合物达400多种。此外，鞣质是皮革、酿造及染料工业的重要原料，我国出产的五倍子鞣质在国际市场上享有盛誉，称为“中国鞣质（Chinesegallotannin）”。二.生物合成简介可水解鞣质是通过莽草酸途径合成的没食子酸及其关连代谢物。缩合鞣质是通过乙酸－柠檬酸及莽草酸复合途径合成的黄烷-3-醇及黄烷-3，4-二醇的聚合体。CH2COCOOHSCoAOHOHOHCOOHOHOHOHCOOHCHOHCHCOOHOOHOHOHOHOHOHOOOOGOHOHOHOHOHOHCOOCOCH2OHOHCOOHOOHOHOHCOOOHOHOHH,OHHOH2COCH2OGOGOGOGOGOOHOHOHOOHOHOHOOHOHOHOHOHOHOHHOOOHOHOHOHOHOH3莽草酸（shikimicacid）柠檬酸（citricacid）D-glcG＝galloyl五没食子烯葡萄糖（pentagalloylglucose）黄烷3，4－二醇（flavan－3，4－diol）黄烷－3－醇（flavan－3－ol）缩合鞣质（condensedtannins）G＝galloyl木麻黄亭（casuarictin）第二节鞣质的结构与类鞣质可水解鞣质（hydrolysabletannins）缩合鞣质（condensedtannins）复合鞣质（complextannins）一.可水解鞣质类（hydrolysabletannins）可水解鞣质（结构中有酯键或苷键）酸、碱或酶小分子酚酸+糖（或多元醇）根据其水解主要产物（酚酸及其多元醇）的不同，分为：可水解鞣质没食子鞣质逆没食子鞣质（鞣花鞣质）可水解鞣质低聚体C-苷鞣质咖啡鞣质1.没食子酸鞣质类（gallotannins）此类鞣质水解主要产物是没食子酸、糖或多元醇没食子酸鞣质水解COOHOHOHOH糖（多元醇）＋没食子酸其水解的糖及多元醇，最常见的为葡萄糖，此外还有：OHOHOHOHOHOOHOHHOH2CHOH2COHOHOHOHOHCOOHD-金缕梅糖原栎醇奎宁酸例五倍子鞣质（chinesegallotannin，中国棓鞣质）五倍子是五倍子蚜虫寄生在漆树科植物盐肤木叶翅上或其它蚜虫寄生在同属植物的小叶背上所形成的虫瘿。其所含主要成分为五倍子鞣质（60％～70％）。五倍子鞣质的化学结构，是以1，2，3，4，6-五-没食子酰葡萄糖为“基本结构”，在2，3，4位上有更多的没食子酰基以缩酚酸的形式相连而成的聚合体，如下式：OOGGzOGGxOGOGGyOGOHOHOHOCG=1,2,3,4,6－五—O－没食子酸－β－D－葡萄糖没食子酰基式中X、Y、Z不同则组成不同的聚合体，不同聚合体按一定百分比组成的混合物即为五倍子鞣质，其平均分子量为1434，由五至十二－O－没食子酰葡萄糖组成，每个葡萄糖平均有8.3个没食子酰基。现已研究清楚其中8个组分：组分相对含量(%)组分的组成化合物五-O-没食子酰葡萄糖(G5)六-O-没食子酰葡萄糖(G6)七-O-没食子酰葡萄糖(G7)八-O-没食子酰葡萄糖(G8)九-O-没食子酰葡萄糖(G9)十-O-没食子酰葡萄糖(G10)十一-O-没食子酰葡萄糖(G11)十二-O-没食子酰葡萄糖(G12)4121925201362含异构体8个以上含异构体9个以上含异构体7个以上*表中相对含量之和超过100％为测定误差所引起。五倍子鞣质具有收敛止血作用；与蛋白质做成鞣酸蛋白(tannalbin)，内服治疗腹泻、慢性胃肠炎及溃疡等。五倍子鞣质经酸或酶水解可以得到大量的没食子酸，制药工业上用于合成磺胺增效剂TMP的重要原料。2．逆没食子鞣质(ellagitannins)此类鞣质水解主要产物是逆没食子酸、糖或多元醇逆没食子酸鞣质水解OHOHOHOHCOOCOO＋没食子酸＋糖（多元醇）逆没食子酸但逆没食子酸并不是逆没食子酸鞣质原始结构中的酚酸结构，是水解产生的次级产物。六羟基联苯二甲酰（hexahydroxydipheno，HHDP）脱氢二没食子酰基(dehydrodigalloyl，DHDG)橡腕酰基(valoneoyl，Val)地榆酰基(sanguisorboyl，Sang)脱氢六羟基联苯二酰基(dehydrohexahydroxydiphenoyl，DHHDP)诃子酰基（chebuloyl，Che）2～4个没食子酰基之间发生脱氢、偶合、重排、裂环逆没食子酸鞣质逆没食子酸＋糖（多元醇）水解糖（多元醇）故逆没食子酸鞣质原始结构是由没食子酰衍生而成的六羟基联苯二甲酰（HHDP）、脱氢二没食子酰基(DHDG)，橡腕酰基(Val)，地榆酰基(Sang)，脱氢六羟基联苯二酰基(DHHDP)，诃子酰基（Che）等这样一些来源于没食子酰基的酰基态的酚羧酸组成。OHOHOHOHCOCOOHOHOHOHOHCOOCOOHOHHOOCOHOHOOOHHCOCOHOHOHCOCOOOHHOHOHOOHOHCOOHOHOOHOHOHOHOHCOCOOHOHOHOHOHOHCOCOOOHOHCOOHOHOHCOOHG'6－羟基联苯二甲酰基脱氢－2－没食子酰基脱氢－6－羟基联苯二甲酰基诃子酰基橡腕酰基地榆酰基OOOOHOHCOOHOHOHCOOHOHOHOHCOOHOHCOOHOCH2OROOHOHCOOHOHOHOHCOOHOHOHCOOOCH2OHOHOHCOOHCOOHOHOCH2OROOOOOOHOHOHOHOHOHCOCOOOOHOHCOOHOOHOHCOOH五没食子酰基葡萄糖特里马素Ⅰ：R=H（α，β）特里马素Ⅱ：R=G英国栎鞣花素：R=H（α，β）木麻黄亭：R=GOHOHOHCOOHCOOHOHOCH2OOOOHOHOHCOOCOOHOHOOOCH2OOHOHOHOHOHOHCOCOOOHOHOHOHOHOHCOCOOOOCOOHOHOHOHOHOHCOOCH2OHOHOHCOOHOCH2OOOHOOOHOHOHOHOHCOCOOOHOHCOOHOHCOOHOHOOOOCOOHOHOHCOOHOHOOHOHOHCO仙鹤草因月见草素B6－羟基联苯二甲酰基脱氢－2－没食子酰基地榆酰基3．可水解鞣质低聚体(hydrolysabletanninoligomers)此类鞣质结构特点为二分子以上逆没食子酸聚合而成，并根据葡萄糖核的数目可分为二聚体、三聚体及四聚体。例OCH2OROOOHOHOHOHOHCOCOOHOHOHCOOHOHOHCOOHOHOOHOHOHOHCOCOOROOOHOHCOOHOCH2OOROO123R1R2R3山茱萸素AHGH山茱萸素DHGG(β)山茱萸素EG(β)GG(β)OCH2OOHOHCOOHOOOHOHCOOHOOH,OHH,OHOOHOHCOOHOORH,OHOOHOHOHCOOCH2OHOHCOOHOOHOHCOOOHOHOHCOOCH2OHOHCOOHOOHOHCOOOHOHOHOHOHOHCOCOO山茱萸素CR=G山茱萸素FR=H4．C-苷鞣质(C-glycosidictannins)此类鞣质结构特点为糖开环后，糖上端基碳以C－C键与酚酸碳相连。OHOHOHCOOHCOOOHOHOCH2OROHOHOHCOOHOHOHCOOHOHOHCOR'OO木麻黄宁：R=OH，R´=H旌节花素：R=H，R´=OH5．咖啡鞣质(caffeetannins)此类鞣质结构特点为具有二咖啡酰奎宁酸结构OHOORORCOOHR123CHOHOHCHCO奎宁酸部分咖啡酰基R1R2R3chlorogenicacidcaffeoylHH3，4-di-O-caffeoylquinicacidcaffeoylcaffeoylH3，5-di-O-caffeoylquinicacidcaffeoylHcaffeoyl4，5-di-O-caffeoylquinicacidHcaffeoylcaffeoyl例二、缩合鞣质类（Condensedtannins）缩合鞣质酸、碱、酶、光、热缩合（不水解）高分子鞣酐（红色）（鞣红）此类鞣质基本结构单元为黄烷-3-醇(flavan-3-ol)或黄烷-3，4-二醇类(flavan-3，4-diol)经4，8-或4，6位以C-C缩合而成。因此又称为黄烷类鞣质(flavonoidtannin)。再分为：黄烷-3-醇类黄烷-3，4-二醇类原花色素类1．黄烷-3-醇类此类常见的结构单元有OHOHOOHOHOH(+)儿茶素OHOHOOHOHOH（+）表儿茶素OHOHOOHOHOHOHOHOOHOHOH(-)儿茶素（-）表儿茶素2．黄烷-3，4-二醇类此类为儿茶素类C-4羟基衍生物，又称为无色花色素或白花素类(leucoanthocyanidins)。常见的结构单元有OOHOHOHOHRR'OHOOHOHOHROHOHR=OH，R´=H，无色矢车菊苷元R=H，(+)柔金合欢素R=R´=OH，无色飞燕草苷元R=OH，(+)白刺槐定R=H，(+)柔金合欢素OHOOHOHOHOHOHOOHOHOHOHOH（-）白漆苷元(2S，3R，4S)（-）黑金合欢素上述黄烷－3－醇或黄烷－3，4－二醇，大多以C－C键（多为4，8位或4，6位），少数尚有醚键及酯键，相互连接聚合成结构复杂的二聚、三聚、四聚、五聚、六聚体的缩合鞣质，其二聚体与蛋白质结合力较低（即鞣性较低），三聚体以上鞣性逐渐加强。例OHOHOHOHOOHOHOOHOHOHOHOHOHOHOHOHOOHOHOHOOHOHOHOHOHOHOOHOHOOHOHOOH原花青定B-1原花青定B-5原花青定A-2OHOHOHOHOHOHOOHOHOHOOHOHOHOHOOHOHOHOHOHOHCOOHOHOHCOOHOHOHCOOHOHOHOHOHCOOHOHOHOHOHOOOHOOHOHOOOOHOHOOOHOHOH原花青定C-1表儿茶素没食子酯的四聚体三.复合鞣质(Complextannins)此类特点为分子结构由可水解鞣质部分与黄烷醇部分缩合而成。例可水解鞣质部分黄烷－3－醇OHOHCOOHOHOHCOOHOCH2HOHOHCOOHOHOHCOOHOHOOOOOHOHOHOHOH山茶素B第三节鞣质的理化性质一、物理性质1.性状多为无定形粉末，有吸湿性（很难结晶）。2.溶解性溶于水，甲醇，乙醇，丙酮，可溶于乙酸乙酯，乙醚同乙醇的混合液;难溶或不溶于无水乙醚，无水氯仿，苯，石油醚，CS2，CCl4等。二、化学性质1.还原性：强还原剂，还原婓林试剂（fehling试剂氧化亚铜）。（多元酚）2．与蛋白质作用：鞣质＋蛋白质不溶于水（水溶）鞣质＋明胶供鉴别用或提纯用（水溶）鞣质即为制造墨水原料之一。3．FeCl3作用：鞣质＋FeCl3兰黑、绿黑（水溶）4.与重金属盐及无机碱作用：Pb(Ac)2Cu(Ac)2鞣质＋SnCl2碱Cu(OH)2,NaOH等5.与生物碱作用：可作生物碱沉淀剂。鞣质＋生物碱（水溶）6.与铁氰化钾氨溶液作用：鞣质＋铁氰化钾氨溶液深红色棕色K4[Fe(CN)6]第四节鞣质的提取与分离一.鞣质的提取中药原料尽量鲜提（避免水分、光、氧和酶使鞣质变质）组织破碎提取法是目前提取鞣质类化合物最常用的提取方法。原料