學習重點 以C6-C3辨認苯丙素基本單元,並區分縮短型苯丙素、木脂素與黃酮類的骨架。 連結升麻、細柱五加、丹參及紫錐菊的代表成分,掌握酚酸、苯丙素苷與酚酸衍生物的分類。 辨認二苯乙烯的C6-C2-C6骨架與白藜蘆醇結構,知道它是何首烏、虎杖所含且坊間流行的抗氧化劑,並與何首烏的四羥基二苯乙烯苷區分。 掌握肉蓯蓉中松果菊苷與毛蕊花糖苷屬苯乙醇苷,不要因分子含有咖啡酸而誤判。 核心觀念 一、苯丙素的骨架、生合成與分類 苯丙素又稱類苯基丙烷(phenylpropanoids),基本單元為一個苯環加上三個碳的側鏈,即C6-C3。側鏈可以有雙鍵、羥基、醛基或羧基,也可進一步環化、聚合或與糖結合,因此不能只憑官能基或是否含糖決定分類。 其生合成經由莽草酸途徑(shikimic acid pathway),主要前驅物為芳香族胺基酸苯丙胺酸(phenylalanine)與酪胺酸(tyrosine)。判斷時須區分「上游生合成來源」與「分子最後呈現的骨架」。 類別辨識重點代表成分或注意事項 簡單苯丙素保留C6-C3單元咖啡酸、阿魏酸、異阿魏酸 香豆素類C6-C3衍生骨架環化形成內酯Coumarin 木脂素類由兩個苯丙素單元偶合而成Lignans,屬於苯丙素類(雙分子C6-C3) 黃酮類C6-C3-C6,具有混合生合成來源Rutin;廣義歸入苯丙素相關成分,但不是兩個完整苯丙素單元構成的bisphenylpropanoid 縮短型苯丙素結構上不再保留完整三碳側鏈Catechol、vanillin、gallic acid為常見考例 縮短型苯丙素(abridged phenylpropanoids)常以兒茶酚(catechol,C6)、香草醛(vanillin,C6-C1)及沒食子酸(gallic acid,C6-C1)作辨識。這是考試上的結構分類重點,不宜把所有成分都解釋成同一條側鏈縮短反應所產生。咖啡酸(caffeic acid)仍有完整C6-C3骨架,故不是縮短型。 二、酚酸及其衍生物:成分與生藥配對 酚酸是具有酚羥基與羧酸官能基的化合物,可見C6-C1的羥基苯甲酸型與C6-C3的羥基肉桂酸型。咖啡酸、阿魏酸及異阿魏酸均屬羥基肉桂酸,即苯丙素類,不能因為名稱有「酸」就歸為脂質,也不是單萜或多炔類。 生藥代表成分分類與判斷重點 升麻Ferulic acid、isoferulic acid阿魏酸與異阿魏酸;具有抗發炎活性,均屬苯丙素類 細柱五加根皮Syringin(紫丁香苷,亦即eleutheroside B)Sinapyl alcohol的葡萄糖苷,屬苯丙素苷 丹參Magnesium lithospermate B水溶性酚酸,由咖啡酸類與丹參素(C6-C3)單元酯化聚合而成,屬苯丙素類 紫錐菊Chicoric acid菊苣酸,酒石酸與兩個咖啡酸形成之酯,含兩個苯丙素單元 阿魏酸與異阿魏酸的差別在苯環上羥基與甲氧基的位置,不影響其苯丙素分類。菊苣酸計算單元數時,應找出兩個咖啡醯基;中央酒石酸沒有苯環,不能再算一個苯丙素單元。 丹參成分應區分水溶性酚酸類與脂溶性丹參酮類。Magnesium lithospermate B雖名稱有鎂,仍應依有機分子的骨架分類,不能因此選成三萜、黃酮或皂苷。 細柱五加的辨識重點是syringin=苯丙素苷。同屬五加類的eleutheroside A為固醇配醣體;β-eudesmol為倍半萜醇,atractylon為倍半萜類(後兩者常見於蒼朮),均不是苯丙素苷。 三、廣義分類與易混淆成分 生藥學的廣義苯丙素相關分類,可涵蓋香豆素、木脂素,以及具有苯丙素生合成來源的色酮、黃酮等類群。Khellin為呋喃色酮(furanochromone),coumarin為香豆素,rutin為黃酮醇配醣體(苷元為quercetin);考題中這三者均視為屬於phenylpropanoid的廣義分類。 Emodin(大黃素)屬蒽醌類,具有三個稠合六員環的蒽醌骨架,是與上述苯丙素相關成分區隔的關鍵。另須注意:黃酮類雖歸入廣義苯丙素相關成分,但其骨架為C6-C3-C6,並不等於兩個C6-C3單元;「黃酮類屬bisphenylpropanoid」是錯誤敘述,真正由兩個苯丙素單元組成的是木脂素。 四、二苯乙烯與白藜蘆醇 二苯乙烯類(stilbenoids)的核心為C6-C2-C6,典型結構是兩個苯環由-CH=CH-連接。白藜蘆醇(resveratrol)為3,5,4′-三羥基二苯乙烯,常見以反式結構呈現:一側苯環在3、5位各有一個羥基(間位排列),另一側苯環在4′位有一個羥基。它具有抗氧化活性,是坊間最流行的抗氧化劑之一。 看結構圖選白藜蘆醇時:先找出「兩個苯環、中間兩碳雙鍵」,再核對共三個羥基、未接糖。若結構為三個稠合環並有兩個羰基,屬蒽醌(如大黃素);若為C6-C3-C6含氧雜環,屬黃酮;若接有葡萄糖,則為二苯乙烯苷而非白藜蘆醇本身。 何首烏與虎杖皆為白藜蘆醇的生藥來源;虎杖另含其葡萄糖苷polydatin(亦稱piceid)。何首烏的代表性二苯乙烯苷為2,3,5,4′-四羥基二苯乙烯-2-O-β-D-葡萄糖苷(常簡稱THSG或TSG),四羥基且接葡萄糖,與白藜蘆醇不同。何首烏也含蒽醌類(如大黃素),因此「來自何首烏」不能單獨決定成分類別,須依題幹「抗氧化劑」與結構判斷。 五、苯乙醇苷:肉蓯蓉的代表成分 苯乙醇苷(phenylethanoid glycosides)以C6-C2的苯乙醇部分(如羥基酪醇)與糖結合為重要特徵,糖上常再接咖啡醯基等酚酸酯基。因此同一分子可同時具有苯乙醇的C6-C2部分與咖啡酸的C6-C3部分,分類名稱以苯乙醇苷為準。 肉蓯蓉的代表性苯乙醇苷包括松果菊苷(echinacoside)與毛蕊花糖苷(acteoside,又稱verbascoside)。兩者均不是環烯醚萜苷、黃酮苷或蒽醌苷。Echinacoside雖名稱與紫錐菊相關,仍是肉蓯蓉的主要成分,不能用英文名稱推定唯一來源。 常考陷阱 「有兩個苯環就是雙苯丙素」:錯。應數碳骨架;木脂素為兩個C6-C3單元,黃酮為C6-C3-C6,二苯乙烯為C6-C2-C6。 「黃酮類屬於bisphenylpropanoid」:錯。苯丙素的前驅物為phenylalanine、tyrosine,經shikimic acid pathway生成,木脂素屬苯丙素,這些敘述皆正確。 「咖啡酸是縮短型苯丙素」:錯。其三碳側鏈完整;catechol、vanillin、gallic acid才是縮短型。 「阿魏酸名稱有酸,屬脂質」:錯。阿魏酸、異阿魏酸為羥基肉桂酸,屬苯丙素。 「含糖就屬皂苷」:錯。配醣體須看苷元骨架;syringin是苯丙素苷,echinacoside是苯乙醇苷,rutin是黃酮苷。 「Eleutheroside A是細柱五加的苯丙素苷」:錯。苯丙素苷是syringin(eleutheroside B);eudesmol、atractylon為倍半萜。 「Chicoric acid只有一個苯丙素單元」:錯。它具有兩個咖啡酸單元,酒石酸不計。 「Emodin屬苯丙素」:錯。大黃素屬蒽醌類;khellin、coumarin、rutin才在廣義苯丙素範圍內。 「何首烏的抗氧化明星成分是蒽醌或四羥基二苯乙烯苷」:題幹強調「坊間最流行之抗氧化劑」時,答案是白藜蘆醇,鎖定3,5,4′-三羥基、無糖的二苯乙烯結構。 「Echinacoside屬環烯醚萜苷或黃酮苷」:錯。屬苯乙醇苷。 記憶口訣 「苯丙六三,苯乙六二;二苯乙烯,六二六。」先看骨架,再看官能基與糖。 「升麻阿魏、五加丁香;丹參水溶酚酸,菊苣雙咖啡;肉蓯蓉,松果毛蕊;首烏虎杖白藜蘆。」依序連結升麻的阿魏酸、細柱五加的syringin、丹參的水溶性酚酸、菊苣酸的兩個咖啡酸單元、肉蓯蓉的兩種苯乙醇苷,以及何首烏、虎杖的白藜蘆醇。 「縮短三兄弟:兒茶、香草、沒食子。」咖啡酸不在其中。