香豆素
香豆素 (Coumarin)
國立臺灣師範大學化學系博士班一年級陳筱鳳
（圖一）香豆素
香豆素 ( Coumarin )，其英文名稱源自於零陵香豆的西班牙文「coumarou」。學名為 \(\mathrm{2H-1-}\)苯并吡喃\(-2-\)酮，是一含有氧原子之雜環化合物（heterocycle），為 \(\alpha-\)吡喃酮（\(\alpha-\)pyrone）和苯環(benzene)的縮合產物，結構如圖一所示。
香豆素最早是在零陵香豆（Tonka bean）中被發現，於 1820 年由 Vogel 用乙醇萃取分離得到，因此分離方法既經濟又環保，在當時，為取得香豆素來源之主要方法。
直到 1868 年 William Henry Perkin 利用鄰羥基苯甲醛（salicyaldehyde）及醋酸酐（acetic anhydride）為起始物，醋酸鈉（sodium acetate）作為催化劑，在高溫條件下進行一鍋化（one pot），經由縮合反應成功合成出香豆素，為人工合成產業打下了基礎，才漸漸地取代了先前所使用的分離方法。此法被稱為柏金反應（Perkin reaction）或柏金縮合（Perkin condensation）。 [1]
（圖二）合成香豆素反應
1896 年，Emil Knoevenagel 發現水楊醛即鄰羥基苯甲醛，在以胺類作為鹼的條件下，與具有活性亞甲基的醋酸衍生物進行反應，可得到香豆素的初級衍生物。且此方法也意外地解決了在使用柏金反應合成香豆素時會產生多餘的醋酸導致產率降低問題。
除了上述的合成方法之外，另有德國化學家 Hans von Pechmann 提出利用苯酚（phenol）及 \(\beta-\)酮酸酯化合物在路易士酸的催化下，進行縮合反應合成出香豆素衍生物，稱為 Pechmann reaction。且由下圖的反應機構可得知，當苯酚上帶有推電子基團時，會利於反應之進行。[2]
香豆素及其衍生物廣泛存在於自然界植物中，水溶性溶解度低，具有香茅草的香氣，尤以在樟屬植物中具有較高的濃度，如肉桂。香豆素除了可以從天然提煉出之外，亦可利用人工合成的方式得到。
可置於香水、精油或化妝品中作為定香劑來使用；在中草藥中亦可發現含有香豆素成分之藥草，如當歸；在醫藥方面，香豆素其衍生物已是常見的抗凝血藥劑處方；值得注意的是，自植物萃取出的香豆素不可作為食品添加物來使用，經由動物實驗證實，香豆素對肝臟及腎臟具有毒性，長時間或過量攝取，可能會導致癌症的發生。[3][4]
此外，香豆素及其衍生物已被證實具有多種生物活性，除了作為許多清潔、保養及工業產品的主要香料成分之外，對於人體具有抗氧化、降血糖、抗菌、抗癌等多種藥理作用。而由於本身結構關係，香豆素衍生物具有螢光量子產率高、Stokes位移大、光穩定佳等優點，能夠將光能吸收，轉變為輻射方式放射出來，故大多具有螢光的特性。此特性可應用於傳統染料上，如日光螢光顏料；或用於高科技及醫療用途，如雷射染料、有機電發光二極體顯示器（OLED）及太陽能電池等，香豆素應用範圍廣泛。[5]
參考資料
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