第四章醌類化合物

1、1,天然藥物化學(xué)第四版,第五章 醌類化合物Terpenoids and Volatile oils,2,[基本內(nèi)容]醌類化合物的基本結(jié)構(gòu)類型（如苯醌、萘醌、菲醌及蒽 醌）、結(jié)構(gòu)及常見的取代基圖式。重要物理化學(xué)性質(zhì)及其在提取分離與結(jié)構(gòu)測定中的意義化學(xué)性質(zhì)：酸性強(qiáng)弱與取代基位置的關(guān)系，以及重要的呈 色反應(yīng)，如Feigl反應(yīng)、Bormtrager反應(yīng)、醋酸鎂反應(yīng)等。醌類化合物的提取分離方法。醌類衍生物的波譜特征及結(jié)

2、構(gòu)測定。,3,[基本要求]掌握醌類化合物結(jié)構(gòu)，影響酸性大小的規(guī)律和鑒 別方法。熟悉pH梯度萃取的原理和方法。了解蒽醌類化合物譜學(xué)特征。,4,本 章 內(nèi) 容,,第一節(jié) 結(jié)構(gòu)類型第二節(jié) 理化性質(zhì)第三節(jié) 提取分離第四節(jié) 結(jié)構(gòu)鑒定第五節(jié) 生物活性,?,5,簡介,醌類化合物：是存在于自然界中一類分子內(nèi)具有不飽和環(huán)二酮結(jié)構(gòu)（醌式結(jié)構(gòu)）或容易轉(zhuǎn)變成這樣結(jié)構(gòu)的化合物總稱。分類：按芳環(huán)的數(shù)目、駢合情況，分四類。

3、即：苯醌、萘醌、菲醌和蒽醌。,第一節(jié) 結(jié)構(gòu)類型（Types of Structure),,6,一、結(jié)構(gòu)分類（一）苯醌類（Benzoquinones） 包括鄰苯醌和對苯醌兩類。,,第一節(jié) 結(jié)構(gòu)類型（Types of Structure),7,（二）萘醌類（Naphthoquinones） 分為?-(1,4)， ?-(1,2)及amphi-(2,6)萘醌，天然以?-(1,4)萘醌為主。,,第一節(jié) 結(jié)構(gòu)類型（Types

4、of Structure),?-(1,4),?-(1, 2),amphi-(2,6),8,（二）萘醌類（Naphthoquinones）,,,第一節(jié) 結(jié)構(gòu)類型（Types of Structure),胡桃醌,紅根草鄰醌,紫草素,,,,9,（三）菲醌類（Phenanthraquinones） 包括鄰菲醌和對菲醌。,,第一節(jié) 結(jié)構(gòu)類型（Types of Structure),丹參醌I(xiàn)IA,丹參新醌甲,,,,,10,（四）蒽醌

5、類（Anthraquinones） 包括蒽醌衍生物及其不同程度的還原產(chǎn)物，依據(jù)其還原程度的不同，將其分成蒽醌、蒽酚及二蒽酮類。,1，4，5，8位為?-位2，3，6，7位為?-位9，10位為meso-位,存在形式：游離或苷（O-苷，C-苷）,,第一節(jié) 結(jié)構(gòu)類型（Types of Structure),11,1. 蒽醌衍生物 根據(jù)-OH在母核上分布的位置不同分兩類： 大黃素型（-OH在羰基的兩側(cè)）

6、 茜草素型（-OH在一側(cè)苯環(huán)上）,大黃素型,茜草素型,,第一節(jié) 結(jié)構(gòu)類型（Types of Structure),（四）蒽醌類（Anthraquinones）,12,2. 蒽酚（或蒽酮）衍生物,,第一節(jié) 結(jié)構(gòu)類型（Types of Structure),（四）蒽醌類,蒽酮、蒽酚性質(zhì)不穩(wěn)定，故只存在于新鮮植物中,13,,,第一節(jié) 結(jié)構(gòu)類型（Types of Structure),3. 二蒽酮類衍生物,（四）蒽醌類,14,第

7、一節(jié) 結(jié)構(gòu)類型（Types of Structure),,番瀉苷A,金絲桃素,15,本 章 內(nèi) 容,,第一節(jié) 結(jié)構(gòu)類型第二節(jié) 理化性質(zhì)第三節(jié) 提取分離第四節(jié) 結(jié)構(gòu)鑒定第五節(jié) 生物活性,?,16,一、性狀、色澤 多為黃、橙、紅色結(jié)晶等。苯醌和萘醌多以游 離態(tài)存在，蒽醌一般結(jié)合成苷。二、升華性 游離醌類一般具有升華性。小分子苯醌和萘醌類具有揮發(fā)性，能隨水蒸氣蒸餾。三、溶解性 苷元一般溶于乙醇

8、、乙醚、苯、氯仿等，不溶于水。苷類溶于甲醇、乙醇及熱水.,,第二節(jié) 理化性質(zhì)（Physical and chemical Characters),17,四、酸性 酸性來源：羧基和酚羥基,酸性順序：COOH > 醌環(huán)上-OH > ?-OH > 酚-OH > ?-OHOH多者酸性強(qiáng),,第二節(jié) 理化性質(zhì)（Physical and chemical Characters),18,練習(xí)：比較下列化合物的

9、酸性,,第二節(jié) 理化性質(zhì)（Physical and chemical Characters),,？,答案：由強(qiáng)到弱：E＞G ＞ B ＞ D ＞ C ＞A ＞F,19,五、顯色反應(yīng) 1. Feigl反應(yīng): 醌類衍生物在堿性條件下經(jīng)加熱與醛類及鄰二硝基苯反應(yīng), 生成紫色化合物.原理:,,第二節(jié) 理化性質(zhì)（Physical and chemical Characters),20,五、顯色反應(yīng) 2. 無色亞甲藍(lán)反應(yīng):

10、 適用于苯醌和萘醌,用于PC, TLC的噴霧劑, 顯藍(lán)色斑點(diǎn).,,第二節(jié) 理化性質(zhì)（Physical and chemical Characters),,,,21,,3. 與活性次甲基試劑的反應(yīng)(Kesting-Craven法) 苯醌及萘醌類: 醌環(huán)上有未被取代的位置,可在氨堿性條件下與活性次甲基試劑(乙酰醋酸酯、丙二酸酯等)反應(yīng)生成藍(lán)綠或藍(lán)紫色.,第二節(jié) 理化性質(zhì)（Physical and chemical Cha

11、racters),,五、顯色反應(yīng),22,五、顯色反應(yīng) 4. Borntrager’s反應(yīng)羥基蒽醌類遇堿顯紅-紫紅色的反應(yīng). (NaOH,Na2CO3等)羥基醌類遇堿顏色加深,呈橙、紅、紫紅及蘭色。蒽酚、蒽酮、二蒽酮需氧化成羥基蒽醌后才顯色。,,第二節(jié) 理化性質(zhì)（Physical and chemical Characters),23,第二節(jié) 理化性質(zhì)（Physical and chemical Char

12、acters),,24,五、顯色反應(yīng) 5. 與金屬離子的絡(luò)合反應(yīng)具有?-OH或鄰二酚OH的蒽醌：與Pb2+、Mg2+等金屬離子形成絡(luò)合物而呈色。,,第二節(jié) 理化性質(zhì)（Physical and chemical Characters),25,與醋酸鎂形成的絡(luò)合物具有一定的顏色——鑒定,第二節(jié) 理化性質(zhì)（Physical and chemical Characters),,26,,,五、顯色反應(yīng)5. 對亞硝基二甲基苯胺反應(yīng)

13、羥基蒽酮類(9或10位未取代),綠色,,第二節(jié) 理化性質(zhì)（Physical and chemical Characters),,,27,本 章 內(nèi) 容,,第一節(jié) 結(jié)構(gòu)類型第二節(jié) 理化性質(zhì)第三節(jié) 提取分離第四節(jié) 結(jié)構(gòu)鑒定第五節(jié) 生物活性,?,28,一、提取法 1. 溶劑提取法 游離醌類——氯仿、苯、乙醚等提??； 蒽醌及其苷——乙醇提取 2. 堿提取-酸沉淀法 提取羥基醌類或COO

14、H化合物，溶于堿水中，加酸后析出。 3. 水蒸氣蒸餾法 適用于分子量小的苯醌及萘醌化合物。,,第三節(jié) 提取分離,29,,一、分離法 1. pH梯度萃取法----分離蒽醌 根據(jù)酸性大小，采用pH不同的堿性水溶液進(jìn)行萃?。▔A性由小到大），再酸化得到沉淀。 -COOH——5%NaHCO3；

15、 ?-OH——5%Na2CO3； 二個(gè)?-OH——1%NaOH； 一個(gè)?-OH——5%NaOH,,第三節(jié) 提取分離,一般而言：,30,,,,,第三節(jié) 提取分離,,,例如：萱草提取物中主要含有下面4種化合物，采用pH梯度萃取法對其進(jìn)行分離的流程如下：,A

16、 B,C D,31,萱草根,乙醇浸膏,,,,,,乙醚,乙醚溶液,不溶物,,,,,5%NaHCO3,NaHCO3液,,H+，重結(jié)晶,（D）,乙醚液,,,,,5%Na2CO3,Na2CO3液,乙醚液,,,,,（C）,1%NaOH,NaOH液,乙醚液,,（B）,（A）,重結(jié)晶,,,32,2. 色譜法 硅膠 聚

17、酰胺 葡聚糖凝膠(Sephadex LH-20)例如: 用Sephadex LH-20分離大黃蒽醌, 以70%甲醇提取液加樣, 并用70%甲醇洗脫, 分段收集, 依次得到二蒽酮苷, 蒽醌二葡萄糖苷, 蒽醌單糖苷, 游離苷元.,,第三節(jié) 提取分離,33,本 章 內(nèi) 容,,第一節(jié) 結(jié)構(gòu)類型第二節(jié) 理化性質(zhì)第三節(jié) 提取分離第四節(jié) 結(jié)構(gòu)鑒定第五節(jié) 生物活性,?,34,1.甲基化反應(yīng) 目的——保護(hù)-O

18、H、測定-OH數(shù)目及成苷的位置。 條件：(1) 反應(yīng)物甲基化易難： -COOH > ?-OH > Ar-OH > ?-OH > R-OH ( 酸性越強(qiáng)，質(zhì)子易解離，甲基化易 ) (2)試劑的活性： CH3I > (CH3)2SO4 > CH2N2 (3)溶劑

19、 溶劑的極性強(qiáng)，甲基化能力增強(qiáng),,第四節(jié) 結(jié)構(gòu)鑒定,一、化學(xué)法--衍生物的制備,35,第四節(jié) 結(jié)構(gòu)鑒定,,例：曲菌素的甲基化反應(yīng),36,2.乙?；磻?yīng) (1)反應(yīng)物的活性（易與羰基形成氫鍵） 強(qiáng) R-OH > ?-OH > ?-OH 弱 （親核性越強(qiáng)，越容易被?；?(2)酰化

20、試劑的活性 乙酰氯 > 醋酐 > 酯 > 冰醋酸 CH3COCl (CH3CO)2O CH3COOR CH3COOH (3)催化劑的催化能力 吡啶 > 濃硫酸,,第四節(jié) 結(jié)構(gòu)鑒定,37,例：曲菌素的乙?；磻?yīng),第四節(jié) 結(jié)構(gòu)鑒定,

21、,38,1.紫外光譜（UV）（1）苯醌類的紫外吸收特征,,第四節(jié) 結(jié)構(gòu)鑒定,二、譜學(xué)方法,39,（2）萘醌類的紫外吸收特征,,第四節(jié) 結(jié)構(gòu)鑒定,40,（2）萘醌類的紫外吸收特征,引入助色團(tuán)（如-OH，-OMe）使相應(yīng)吸收峰——紅移 醌環(huán)上引入助色團(tuán)——影響257nm——紅移 （不影響苯環(huán)引起的吸收） 苯環(huán)上引入?-OH——影響335nm——紅

22、移到427nm,,第四節(jié) 結(jié)構(gòu)鑒定,41,,,（3）蒽醌類的紫外吸收特征,,第四節(jié) 結(jié)構(gòu)鑒定,42,（3）蒽醌類的紫外吸收特征,羥基蒽醌類有五個(gè)主要吸收帶第 Ⅰ 峰—— 230 nm左右（比母核的強(qiáng)吸收峰）第 Ⅱ 峰—— 240 ~ 260 nm （苯樣結(jié)構(gòu)引起）第 Ⅲ 峰—— 262 ~ 295 nm （醌樣結(jié)構(gòu)引起）第 Ⅳ 峰—— 305 ~ 389 nm （苯樣結(jié)構(gòu)引起）第 Ⅴ 峰—— > 400 nm （醌樣

23、結(jié)構(gòu)中 >C=O引起）-OH取代將影響相應(yīng)的吸收帶向紅位移,,第四節(jié) 結(jié)構(gòu)鑒定,43,2. 醌類化合物的紅外光譜（IR）,羥基蒽醌類化合物的紅外區(qū)域有：VC=O 1675 ~ 1653 cm-1 （羰基的伸縮振動(dòng)）V-OH 3600 ~ 3130 cm-1 （羥基的伸縮振動(dòng)）V芳環(huán) 1600 ~ 1480 cm-1 （苯核的骨架振動(dòng)）母核上無取代： 兩個(gè)>C=O只給出一個(gè)吸收峰1675

24、 芳環(huán)上引入一個(gè)?-OH時(shí)，給出兩個(gè)>C=O吸收峰： 1675 ~ 1647 （游離>C=O） 1637 ~ 1608 （締合>C=O）,,第四節(jié) 結(jié)構(gòu)鑒定,44,,3.醌類化合物的核磁共振光譜（NMR）1H-NMR(1)醌環(huán)上的質(zhì)子,,第四節(jié) 結(jié)構(gòu)鑒定,45,,第四節(jié) 結(jié)構(gòu)鑒定,3.醌類化合物的核磁共振光譜（NMR）1H-NMR(1)醌環(huán)上的質(zhì)子,46,3.醌類

25、化合物的核磁共振光譜（NMR）1H-NMR(2)芳環(huán)質(zhì)子,當(dāng)有取代基時(shí)，峰的數(shù)目及峰位都將改變。,,第四節(jié) 結(jié)構(gòu)鑒定,,,47,,3.醌類化合物的核磁共振光譜（NMR）13C-NMR（1）1,4-萘醌類,,第四節(jié) 結(jié)構(gòu)鑒定,48,,3.醌類化合物的核磁共振光譜（NMR）13C-NMR（2）9,10-蒽醌類,,第四節(jié) 結(jié)構(gòu)鑒定,49,4.醌類化合物的質(zhì)譜（MS）主要特征如下：（1）分子離子峰通常為基峰；（2）失去1

26、~2分子CO；（3）特征碎片峰：(m/z) P-苯醌——82、80、54、52 1,4-萘醌——104、76、50 9,10-蒽醌——180、152、90、76,,第四節(jié) 結(jié)構(gòu)鑒定,50,練習(xí)： 從茜草中分離得到一橙色針狀結(jié)晶，NaOH反應(yīng)呈紅色，醋酸鎂反應(yīng)呈橙色。光譜數(shù)據(jù)如下： UV ?max(MeOH) nm: 213, 277, 341, 424

27、. IR ? max (KBr) cm-1: 3400, 1664, 1626, 1590, 1300. 1H-NMR (DMSO-d6)?: 13.32(1H,s), 8.06(1H, d, J=8Hz), 7.44(1H, d, J=3Hz), 7.21(1H, dd, J=8,3Hz), 7.20(1H, s), 2.10(3H, s). MS m/z (rel. int.): 270(M+,100), 242(M-CO). 全乙

28、?；锏?H-NMR 示有三個(gè)乙?；?。請推導(dǎo)該化合物可能的結(jié)構(gòu)并對氫信號加以歸屬。,第四節(jié) 結(jié)構(gòu)鑒定,,51,第四節(jié) 結(jié)構(gòu)鑒定,,答案：,52,本 章 內(nèi) 容,,第一節(jié) 結(jié)構(gòu)類型第二節(jié) 理化性質(zhì)第三節(jié) 提取分離第四節(jié) 結(jié)構(gòu)鑒定第五節(jié) 生物活性,?,53,第五節(jié) 生物活性,1. 瀉下作用 如：大黃中主要瀉下成分為——二蒽酮類成分2. 抗菌作用 大黃酸、大黃素、蘆薈大黃素等具有此作用