木脂素、新木脂素与氧新木脂素的结构分类：C₆–C₃单元连接方式与成环层级
木脂素、新木脂素与氧新木脂素的结构分类：C₆–C₃单元连接方式与成环层级
引言
木脂素相关天然产物具有共同的苯丙素结构基础，但“木脂素”“新木脂素”和“氧新木脂素”的基本分类并不取决于分子中是否具有呋喃环、内酯环或联苯骨架等具体结构。国际纯粹与应用化学联合会（International Union of Pure and Applied Chemistry，IUPAC）依据两个C₆–C₃单元之间的连接位置和连接方式进行区分：两个单元通过C8–C8′直接形成C–C键时归入木脂素（lignan）；不存在C8–C8′键，而在其他碳位之间形成直接C–C键时归入新木脂素（neolignan）；两个单元之间不存在直接C–C键，而通过醚键（C–O–C）相连时，则归入氧新木脂素（oxyneolignan）。[1]
lignan、neolignan和oxyneolignan分别表示木脂素、新木脂素和氧新木脂素类别；lignane、neolignane和oxyneolignane则是IUPAC半系统命名中使用的相应母体名称。[1]
传统中药化学中常见的简单木脂素、单环氧木脂素、双环氧木脂素、木脂内酯、环木脂素和联苯环辛烯类木脂素，描述的是8–8′木脂素在侧链氧化、C–O成环、内酯化或进一步C–C成环后形成的具体骨架类型。[2,3] “木脂素—新木脂素—氧新木脂素”的分类用于确定两个C6–C3单元之间的基本连接方式；简单木脂素、单环氧木脂素、木脂内酯等分类则用于描述基本连接确定以后形成的具体环系和氧化状态。两种分类处于不同结构层级，不能相互替代。
1 C6–C3单元与木脂素碳编号
1.1 C6–C3单元的组成
C6–C3表示一个六碳芳环与一个三碳侧链组成的苯丙素单元。IUPAC命名中，芳环从与三碳侧链连接的碳开始编号为C1，随后依次为C2～C6；侧链由靠近芳环的一端依次编号为C7、C8和C9。第二个C6–C3单元使用C1′～C9′编号。[1]
传统文献中还常以α、β、γ表示侧链位置，其中α、β、γ分别对应C7、C8和C9 [3]。因而经典文献中的“β–β′偶联”与结构编号中的“C8–C8′连接”指向相同的骨架关系。[1]
图1 木脂素碳编号与开环异落叶松脂素结构。 左侧表示两个C6–C3单元的编号关系，C8与C8′之间形成直接碳—碳键；右侧为开环异落叶松脂素（secoisolariciresinol）的代表结构。
图1中的编号是判断木脂素类别的基础。开环异落叶松脂素虽然没有额外的呋喃环或内酯结构，但两个C6–C3单元之间存在C8–C8′直接键，因此首先属于木脂素；按照常用骨架分类，又可归入二苄基丁烷型木脂素。[2]
1.2 C18骨架不能代替连接位置判断
两个完整C6–C3单元合计具有18个骨架碳，因此许多木脂素和新木脂素具有C18基本框架。但是，总碳数并不能确定基本类别。两个C6–C3单元还可以通过C8–C5′、C8–C1′、芳环—芳环或C–O–C等方式连接，形成不同类型的新木脂素或氧新木脂素。[1,2]
甲氧基、羟基、亚甲二氧基、糖基和酯基等取代同样不是木脂素与新木脂素的一级分类依据。它们主要改变具体分子的氧化状态、氢键能力、电子性质及后续反应性，而基本类别仍由两个C6–C3单元之间的连接方式确定。
2 C8–C8′连接与木脂素
2.1 8–8′键确定木脂素基本归属
两个C₆–C₃单元之间具有C8–C8′直接碳—碳键时，IUPAC将该类化合物归入木脂素；在半系统命名中，以相应的饱和母体作为命名基础。[1] 只要C8–C8′键仍然保留，分子是否保持开放链状态，或者是否形成含氧环、内酯结构或额外碳环，均不改变其作为木脂素的基本归属。
因此，开环异落叶松脂素、落叶松脂素、松脂素、马泰树脂醇、鬼臼毒素以及二苯并环辛二烯型五味子木脂素虽然最终骨架差异明显，其共同结构基础仍包括8–8′键。[2]
2.2 “简单木脂素”属于8–8′木脂素内部的骨架类型
传统中药化学中的“简单木脂素”主要描述保留8–8′连接、侧链尚未形成额外含氧环或复杂碳环的开放链结构。[3] 在现代天然产物综述中，这一类结构通常对应二苄基丁烷型（dibenzylbutane）木脂素。[2]
开环异落叶松脂素和去甲二氢愈创木酸（nordihydroguaiaretic acid）两者芳环取代方式不同，但连接两个苯丙素单元的核心碳骨架仍建立在8–8′键之上。
“简单”描述的是最终骨架复杂程度，并不表示这一类分子的化学性质、立体化学或生物合成过程一定简单。
3 含氧成环与单环氧木脂素
3.1 8–8′键保留时可进一步形成四氢呋喃环
单环氧木脂素保留两个C₆–C₃单元之间的C8–C8′直接碳—碳键，并在侧链上另含一个分子内氧桥，由此形成一个四氢呋喃环。传统中药化学将此类结构称为“单环氧木脂素”，国际天然产物文献也常将其归入四氢呋喃型木脂素。[3,4]
按照氧桥两端的连接位置，可进一步分为7-O-7′、9-O-9′和7-O-9′环合三种形式，分别对应C7–O–C7′、C9–O–C9′和C7–O–C9′连接。[3]
图2 单环氧木脂素的三种代表性成环方式。 从左至右分别为7-O-7′、9-O-9′和7-O-9′成环。三种结构均保留C8–C8′直接碳—碳键，只是在这一基本连接之上增加不同位置的C–O环合。
图2揭示了一个容易混淆的分类关系：增加C–O键并不等于变成氧新木脂素。 三种结构的C8–C8′键均未消失，因此其基本母体仍是木脂素。
3.2 “单环氧”不表示分子含有三元环氧化物
“单环氧木脂素”是天然产物分类中的传统名称，结构上形成的是以氧原子参与的五元四氢呋喃环，而不是通常有机化学中由两个碳和一个氧组成的三元环氧化物（oxirane）。
需要精确说明骨架时，使用“四氢呋喃型木脂素”以及7-O-7′、9-O-9′或7-O-9′等具体连接位置，可以减少术语歧义。[4]
3.3 成环数量和方式构成木脂素内部的第二层分类
8–8′木脂素形成一个四氢呋喃环后，可产生四氢呋喃型木脂素；形成两个相关醚桥后，可产生呋喃并呋喃型（furofuran）结构；侧链氧化和内酯化则可形成二苄基丁内酯型；进一步建立碳—碳环可产生芳基四氢萘型、芳基萘型或二苯并环辛二烯型结构。[2]
现代综述常将8–8′木脂素划分为二苄基丁烷、二苄基丁内半缩醛、二苄基丁内酯、四氢呋喃/呋喃、呋喃并呋喃、芳基四氢萘、芳基萘和二苯并环辛二烯等主要骨架类型。[2]
传统常用名称 | 对应的主要结构特征 | 现代骨架描述 |
简单木脂素 | 8–8′连接，侧链无额外含氧环 | 二苄基丁烷型 |
单环氧木脂素 | 保留8–8′键，增加一个含氧五元环 | 四氢呋喃型 |
双环氧木脂素 | 保留8–8′键，形成两个相关醚桥 | 呋喃并呋喃型 |
木脂内酯 | 侧链进一步氧化并形成内酯 | 二苄基丁内酯型 |
环木脂素/环木脂内酯 | 增加新的C–C环 | 芳基四氢萘型、芳基萘型等 |
联苯环辛烯类木脂素 | 8–8′骨架上进一步形成联芳基和八元环 | 二苯并环辛二烯型 |
4 非8–8′碳—碳连接与新木脂素
4.1 其他直接C–C连接形成新木脂素
两个C6–C3单元之间不存在8–8′键，但仍由其他位置形成直接碳—碳键时，IUPAC将其归入新木脂素。[1] 连接可以涉及侧链与芳环，也可以发生在两个芳环之间；因而新木脂素的基本骨架多样性明显高于单一8–8′连接体系。[1,2]
常见新木脂素骨架包括8–5′二氢苯并呋喃型、3–3′联苯型及其他非8–8′碳—碳偶联类型。[1,2] 其中，8–5′二氢苯并呋喃型结构虽然还含有分子内醚桥，但单元间8–5′直接碳—碳键仍决定其新木脂素归属
4.2 联苯型新木脂素由芳环间直接C–C键建立
厚朴酚（magnolol）和和厚朴酚（honokiol）是典型的联苯型新木脂素。厚朴酚可表示为5,5′-二烯丙基-2,2′-二羟基联苯，和厚朴酚则具有不同的羟基与烯丙基取代位置；两者共同具有非8–8′的芳环—芳环直接碳—碳连接。[5]
图3 联苯型新木脂素及代表结构。 左侧示意两个C6–C3相关单元通过芳环C3–C3′直接连接；中间和右侧分别为厚朴酚和和厚朴酚。二者均不存在8–8′键，因而按照IUPAC基本连接规则属于新木脂素。[1,5]
4.3 联苯本身不能代替基本连接判断
二苯并环辛二烯型木脂素同样含有联芳基结构，但其原有8–8′连接仍然存在，因此基本母体仍属于木脂素。厚朴酚、和厚朴酚等联苯型新木脂素则没有8–8′键。
由此，判断一个分子属于木脂素还是新木脂素时，需要追踪两个完整C6–C3单元之间的基本连接，而不能只观察最终结构是否出现联苯、呋喃或其他环系。
5 氧新木脂素与含氧木脂素的连接方式区别
5.1 氧新木脂素以单元间醚氧为基本连接
IUPAC对氧新木脂素的定义包含两个结构条件：两个C6–C3单元之间不存在直接碳—碳键，同时两个单元通过醚氧相连。[1]
例如8-O-4′结构的基本连接可表示为：
C8—O—C4′
这里的氧原子直接承担两个C6–C3单元之间的连接作用。该结构与图2中的单环氧木脂素具有本质差别。
典型1,4-苯并二氧六环型结构可在8–O–4′基本醚连接上进一步形成7–O–3′氧桥；如果两个C₆–C₃单元之间不存在直接碳—碳键，其基本母体仍属于氧新木脂素。[1]
5.2 单环氧木脂素与氧新木脂素的区别
比较项目 | 单环氧木脂素（通常为四氢呋喃型木脂素） | 氧新木脂素 |
C8–C8′直接C–C键 | 保留 | 不存在 |
两个C6–C3单元之间的直接C–C连接 | 存在，基本连接为C8–C8′ | 不存在 |
C–O键的结构作用 | 在已有8–8′木脂素骨架上形成分子内醚桥，并构成含氧环 | C–O–C醚键直接承担两个C6–C3单元之间的连接 |
基本分类归属 | 木脂素（lignan） | 氧新木脂素（oxyneolignan） |
代表性连接方式 | 7-O-7′、9-O-9′、7-O-9′等成环方式，通常形成四氢呋喃环 | 8-O-4′等单元间芳基醚连接 |
6 基本连接分类与具体骨架分类
6.1 两层分类形成完整的结构判断顺序
木脂素相关天然产物可先按单元间基本连接确定母体，再根据成环和氧化状态确定具体骨架：
第一步：两个C6–C3单元的基本连接 | 基本归属 | 第二步：进一步结构变化 |
C8–C8′直接C–C键 | 木脂素 | 开放链、含氧成环、内酯化、碳环形成、联芳基成环等 |
非8–8′直接C–C键 | 新木脂素 | 苯并呋喃、联苯、双环体系等 |
无直接C–C键，以醚氧连接 | 氧新木脂素 | 芳基醚、含氧环等进一步变化 |
6.2 常见分类混淆小结
容易混淆的判断 | 正确的判断依据 |
两个C₆–C₃单元组成C₁₈骨架，所以一定是木脂素 | C₁₈只是此类化合物的常见碳骨架组成，仍需判断两个C₆–C₃单元之间的连接位置和连接方式。 |
分子中有C–O环，所以属于氧新木脂素 | 是否含有C–O环不能单独决定类别。保留C8–C8′直接碳—碳键的含氧环结构仍属于木脂素（lignan）。 |
“单环氧木脂素”含有普通三元环氧基 | “单环氧木脂素”中的“环氧”不是普通三元环氧基，而是指一个氧桥形成的含氧五元环，主要对应四氢呋喃型木脂素（tetrahydrofuran lignan）。 |
具有联苯结构，所以一定属于新木脂素 | 仍需判断两个C₆–C₃单元之间是否同时存在C8–C8′键。二苯并环辛二烯型木脂素虽然含有联苯骨架，但仍保留C8–C8′直接碳—碳键，因此属于木脂素。 |
“新木脂素”表示新发现的木脂素 | 新木脂素（neolignan）是按照两个C₆–C₃单元之间的连接方式定义的结构类别，与化合物的发现时间无关。 |
内酯或呋喃环决定木脂素、新木脂素或氧新木脂素的基本归属 | 基本归属由两个C₆–C₃单元之间的连接位置和连接方式确定；内酯、呋喃环及其他附加环系用于进一步区分具体骨架类型。 |
7 连接方式分类在木脂素研究中的作用
木脂素结构研究首先需要解决的是两个C6–C3单元如何连接。新天然产物的平面结构确定后，8–8′、8–5′、3–3′或8-O-4′等连接位置直接决定基本类别，也决定后续同类化合物检索、命名和结构比较所采用的母体体系。[1,2]
这种分类对合成研究同样具有实际意义。8–8′木脂素的核心问题是构建两个侧链β位之间的键并控制后续成环；联苯型新木脂素则需要解决芳环间C–C键的区域选择性构建；氧新木脂素涉及单元间C–O连接。连接方式不同，对应的逆合成断键和仿生偶联问题也不同。
生物合成研究中，8–8′、8–5′、8-O-4′等产物反映苯丙素偶联的区域选择性差异。具体的自由基偶联、定向蛋白和后续酶催化控制属于更深入的生物合成问题，结构分类首先提供了描述这些选择性反应的统一编号和骨架语言。
8 木脂素与新木脂素结构分类相关代表化学品及科研应用
表1、 8–8′木脂素：开放链、C–O成环、内酯及芳基四氢萘型
分类 | Cas编号 | 阿拉丁货号 | 名称 | 规格或纯度 | 产品特色与应用 |
8–8′木脂素—二苄基丁烷型 | 500-38-9 | 去甲二氢愈创木酸 | Moligand™, ≥95% | 经典多酚型二苄基丁烷木脂素，可用于脂氧合酶抑制、脂质过氧化与自由基氧化模型，以及邻苯二酚结构修饰和构效关系研究。 | |
8–8′木脂素—二苄基丁烷型 | 29388-59-8 | 开环异落叶松树脂酚 | ≥95% | 松脂醇还原途径的重要产物，也是开环异落叶松树脂酚脱氢酶的典型底物，可用于木脂素酶促氧化、罗汉松脂酚形成以及肠道菌群向肠木脂素转化研究。 | |
8–8′木脂素—四氢呋喃型 | 27003-73-2 | (+)-Lariciresinol | ≥95%(HPLC) | 松脂醇—落叶松脂素还原酶催化途径中的关键中间体，可用于酶底物选择性、连续还原反应和木脂素立体选择性生物合成研究。 | |
8–8′木脂素—呋喃并呋喃型 | 487-36-5 | 松脂醇 | ≥95%(HPLC) | 由松柏醇等单木质醇自由基发生8–8′氧化偶联形成的经典木脂素，可用于定向蛋白参与的立体选择性偶联、松脂醇—落叶松树脂醇还原酶反应及植物木脂素生物合成研究。 | |
8–8′木脂素—呋喃并呋喃型 | 21453-69-0 | (+)-Syringaresinol | ≥99% | 对称甲氧基化呋喃并呋喃木脂素，可用于植物木脂素糖基化、生物转化、甲氧基取代型木脂素构效关系及天然产物活性筛选研究。 | |
8–8′木脂素—呋喃并呋喃型 | 40957-99-1 | 5′-甲氧基松脂素〔(+)-medioresinol〕 | ≥93% | 松脂醇类甲氧基化成员，可用于甲氧基化呋喃并呋喃木脂素的同系物比较、糖基化、生物转化及结构—性质关系研究。 | |
8–8′木脂素—呋喃并呋喃型 | 607-80-7 | 芝麻素 | 分析标准品, Moligand™ | 芝麻木脂素生物合成中的关键中间体，也是CYP92B14的直接底物；可用于CYP92B14催化的氧化重排，以及芝麻林素和芝麻素酚生成研究。[6] | |
8–8′木脂素—呋喃并呋喃型 | 526-07-8 | 芝麻林素 | ≥98%(HPLC) | CYP92B14以芝麻素为底物，经氧化重排生成的主要芝麻木脂素之一，可用于CYP92B14催化机制、稳定同位素示踪及芝麻木脂素生物合成研究。[6] | |
8–8′木脂素—呋喃并呋喃型 | 487-39-8 | Phillygenin | ≥98% | 连翘苷对应的木脂素苷元，可用于糖苷脱糖基转化、苷元药代动力学、芳环取代修饰及木脂素糖苷—苷元构效关系研究。 | |
8–8′木脂素—呋喃并呋喃型糖苷 | 487-41-2 | 连翘苷 | 分析标准品, ≥97% | 木脂素糖苷代表物，可用于酶促和肠道菌介导的脱糖基、氧化与硫酸化代谢、苷元生成及药代动力学研究。 | |
8–8′木脂素—二苄基丁内酯型 | 26543-89-5 | Hinokinin | ≥99% | 二苄基丁内酯型木脂素，可用于内酯骨架氧化转化、半合成衍生物制备、亚甲二氧基取代结构修饰及抗寄生虫、抗炎构效研究。 | |
8–8′木脂素—二苄基丁内酯型 | 7770-78-7 | 牛蒡子苷元 | ≥98%(HPLC) | 牛蒡子苷的主要脱糖基产物，可用于肠道菌群代谢、糖苷—苷元转化、Ⅱ相结合代谢及木脂素苷元构效关系研究。 | |
8–8′木脂素—二苄基丁内酯型 | 580-72-3 | 罗汉松脂酚 | ≥98% | 开环异落叶松树脂酚连续氧化形成的代表性产物，可用于开环异落叶松树脂酚脱氢酶活性、内半缩醛—内酯形成和植物木脂素生物合成研究。 | |
8–8′木脂素—二苄基丁内酯型糖苷 | 20362-31-6 | 牛蒡子苷 | ≥95%(LC/MS-ELSD) | 木脂素糖苷研究中可用于β-葡萄糖苷酶和肠道菌群介导的脱糖基反应、牛蒡子苷元生成、糖苷—苷元药代差异及代谢转化研究。 | |
8–8′木脂素—芳基四氢萘内酯型 | 518-28-5 | 鬼臼毒素 | ≥98% | 芳基四氢萘内酯型木脂素的经典研究分子，可用于生物合成酶研究、选择性C–C成环与连续手性中心构建、微管蛋白作用机制及依托泊苷等衍生物的半合成研究。 |
表2、 8–8′木脂素：二苯并环辛二烯型
分类 | Cas编号 | 阿拉丁货号 | 名称 | 规格或纯度 | 产品特色与应用 |
8–8′木脂素—二苯并环辛二烯型 | 61301-33-5 | 五味子丙素 | 分析标准品, ≥98% | 五味子二苯并环辛二烯型代表成分，可用于体内外代谢、组织分布、药物代谢酶与转运体相互作用以及同系木脂素构效关系研究。 | |
8–8′木脂素—二苯并环辛二烯型 | 61281-37-6 | 五味子乙素 | 分析标准品, ≥98% | 可用于肝微粒体氧化代谢、代谢物鉴定、药物代谢酶与转运体相互作用以及五味子木脂素药代动力学研究。 | |
8–8′木脂素—二苯并环辛二烯型 | 69176-52-9 | 戈米辛N | Moligand™, ≥98% | 可用于二苯并环辛二烯木脂素立体化学、同系物构效关系、体内代谢转化以及抗氧化和肝细胞损伤模型研究。 | |
8–8′木脂素—二苯并环辛二烯型 | 58546-54-6 | 五味子醇乙 | ≥98% | 含羟基二苯并环辛二烯木脂素，可用于羟基酰化与氧化修饰、代谢物鉴定、药代动力学以及同骨架含氧取代差异的构效关系研究。 | |
8–8′木脂素—二苯并环辛二烯型 | 7432-28-2 | 五味子醇甲 | ≥98% | 五味子中常用的代表性木脂素，可用于药代动力学、组织分布、氧化代谢、羟基及甲氧基结构修饰和同类木脂素构效关系研究。 |
表3、 新木脂素：联苯型与8–5′二氢苯并呋喃型
分类 | Cas编号 | 阿拉丁货号 | 名称 | 规格或纯度 | 产品特色与应用 |
新木脂素—联苯型 | 35354-74-6 | 和厚朴酚 | 分析标准品, Moligand™ | 联苯型新木脂素代表物，可与厚朴酚组成区域异构体研究体系，用于酚羟基和烯丙基衍生化、代谢物鉴定及结构—活性关系研究。 | |
新木脂素—联苯型 | 528-43-8 | 厚朴酚 | Moligand™, ≥98%(HPLC) | 双烯丙基联苯型新木脂素，可用于联芳基骨架半合成、酚羟基结合代谢、药代动力学及与和厚朴酚的区域异构体构效比较。 | |
新木脂素—8–5′二氢苯并呋喃型 | 4263-87-0 | Dehydrodiconiferyl alcohol | —— | 8–5′苯丙素氧化偶联的代表性产物，可用于自由基偶联、醌甲基中间体分子内环化、二氢苯并呋喃形成及后续还原、去甲基和酰化生物转化研究。 |
注：以上为阿拉丁代表性科研相关产品，具体用途应结合产品规格、批次COA及目标反应或评价体系确定。更多产品规格、级别和COA信息可用“品名/CAS/货号”在阿拉丁官网检索。
参考文献
[1] Moss GP. Nomenclature of Lignans and Neolignans (IUPAC Recommendations 2000). Pure and Applied Chemistry. 2000, 72(8): 1493–1523. doi:10.1351/pac200072081493.
[2] Teponno RB, Kusari S, Spiteller M. Recent advances in research on lignans and neolignans. Natural Product Reports. 2016, 33: 1044–1092. doi:10.1039/C6NP00021E.
[3] 樊凯芳 主编. 图解新思维·中药化学. 北京：化学工业出版社，2023. ISBN 978-7-122-41829-6.
[4] Ramos CS, Linnert HV, de Moraes MM, do Amaral JH, Yamaguchi LF, Kato MJ. Configuration and stability of naturally occurring all-cis-tetrahydrofuran lignans from Piper solmsianum. RSC Advances. 2017, 7: 46932–46937. doi:10.1039/C7RA09262H.
[5] Lin Y, Li Y, Zeng Y, Tian B, et al. Pharmacology, Toxicity, Bioavailability, and Formulation of Magnolol: An Update. Frontiers in Pharmacology. 2021, 12: 632767. doi:10.3389/fphar.2021.632767.
[6] Murata J, Ono E, Yoroizuka S, et al. Oxidative rearrangement of (+)-sesamin by CYP92B14 co-generates twin dietary lignans in sesame. Nature Communications. 2017, 8: 2155. doi:10.1038/s41467-017-02053-7.
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