天然药物化学第四章醌类化合物课件.ppt

1、醌 类 化 合 物醌（醌（quinonesquinones）苯醌（苯醌（benzobenzoquinonequinone）萘醌（萘醌（naphthonaphthoquinonequinone）菲醌（菲醌（phenanthraphenanthraquinonequinone）蒽醌（蒽醌（anthraanthraquinonequinone）定义基本骨架：不饱和环己二烯酮（醌式结构）。指醌类或容易转变为具有醌类性质的化合物，以及在生物合成方面与醌类有密切联系的化合物。分布由于醌类具有不饱和酮结构，当其分子中连接助色团后（-OH、-OMe等）多有颜色，故常作为动植物、微生物的色素而存在于自然界中。概

2、 述醌类化合物的生物活性多样 (生物合成)一、结构类型 二、理化性质 三、提取分离 四、结构鉴定 五、生物活性本 章 内 容（一）苯醌类 （二）萘醌类 （三）菲醌类 （四）蒽醌类 1. 蒽醌衍生物 2. 蒽酚衍生物 3. 二蒽酮类衍生物 一、结构类型一、结构类型邻苯醌不稳定，故天然界存在的大多为对苯醌。 醌核上多有-OH、-OMe、-Me等基团取代。如： OO123456OO123456（一）苯醌类 (benzoquinones)对苯醌对苯醌邻苯醌邻苯醌一、结构类型橙红色结晶 驱除肠寄生虫作用 治疗心脏病、高血压及癌症OOOHOH(CH2)10CH3OOMeMeOMeOCH2CHCCH2CH3

3、H()n信筒子醌embelin辅酶Q10(n=10)coenzymes Q10（一）苯醌类(benzoquinones)一、结构类型对苯醌类在碱性下可被次亚硫酸钠还原为氢醌。 醌类通过这种可逆的氧化还原过程，在生物体醌类通过这种可逆的氧化还原过程，在生物体内起着重要的电子传递媒介作用。内起着重要的电子传递媒介作用。（一）苯醌类(benzoquinones)对苯醌 氢醌hydroquinonesOOOHOH-H/OHO一、结构类型从结构上可分为： 从天然界得到的几乎均为-萘醌类。如：具有抗菌、抗癌及中枢神经镇静作用的胡桃醌。 OOOOOO1234567812612-(1,4)-(1,2)amph

4、i-(2,6)萘醌萘醌萘醌OOOH胡桃醌juglon（二）萘醌类 (naphthoquinones)一、结构类型有两种类型：如：丹参醌类成分OO邻醌OO对醌OO丹参醌 IOOOHMe丹参新醌丙（三）菲醌类 (phenanthraquinones)一、结构类型位 1，4，5，8 位 2，3，6，7 meso（中位） 9，10 依据其还原程度的不同，将其分成以下三类：OO123456789a8a4a10a910（四）蒽醌类 (anthraquinones)9,10-蒽醌蒽醌大黄素型和茜草素型大黄素型和茜草素型一、结构类型1. 蒽醌衍生物根据-OH在母核上分布的位置不同分两类： （1）大黄素型（-O

5、H在羰基的两侧） （2）茜草素型（-OH在一侧苯环上） OOOHOHCOOH大黄酸OOOHOH茜草素（四）蒽醌类 (anthraquinones)一、结构类型2. 蒽酚（或蒽酮）衍生物依其还原程度的不同而分为蒽酚和蒽酮。OOOOHHO蒽醌蒽酮蒽酚互变异构体蒽酮、蒽酚性质不稳定，故只存在于新鲜植物中 蒽酮碳苷类芦荟苷（四）蒽醌类 (anthraquinones)一、结构类型3. 二蒽酮类衍生物（四）蒽醌类 (anthraquinones)OOHH1010OOOOOHOHCH3HOOHOHOHH3C二蒽酮类 天精二蒽醌类一、结构类型如：番泻叶中致泻的主要有效成分番泻苷A、B、C、D（酚苷）属此类成

6、分。OOOHO蒽醌类蒽酮游离基长时间贮存.2二蒽酮（四）蒽醌类 (anthraquinones)一、结构类型 二、理化性质 三、提取分离 四、结构鉴定 五、生物活性本 章 内 容（一）物理性质 1. 性 状 2. 溶解度 3. 挥发性 4. 升华性 5. 不同pH条件下显色 （二）化学性质 1. 酸性 2. 颜色反应二、理化性质二、理化性质1.性状 颜色 无Ar-OH近乎于无色 助色团越多，颜色越深 如：黄黄、红红、橙橙、等 多为有色晶体多为有色晶体 存在状态：苯醌、萘醌多以游离状态存在； 蒽醌类则往往结合成苷而存在于植物中。 （一）物理性质二、理化性质2. 溶解性 H2O MeOH EtOH

7、/正丁醇正丁醇 Et2O CHCl3 游离醌 苷元(亲脂性) + + + + 成 苷 苷(亲水性) +(热) + + 3. 挥发性 小分子的苯醌、萘醌 水汽蒸馏 分离、精制（一）物理性质二、理化性质4. 升华性 游离的醌类多具有升华性，醌衍生物在常压下加热即能升华。5. 不同pH条件下显不同的颜色 如： 中性 紫草 紫紫 红红 大黄 红红 黄黄 （一）物理性质二、理化性质1. 酸性 Ar-OH的存在显酸性用于碱提酸沉 分子中Ar-OH的数目、位置不同则酸性强弱有差异 OOOH.-OH蒽醌OOOH-OH蒽醌（二）化学性质二、理化性质 以游离蒽醌类衍生物为例，酸性强弱将按下列顺序排列： 含含-CO

8、OH 2个以上个以上 -OH 1个个 -OH 2个个 -OH 1个个 -OH 5%NaHCO3 5%Na2CO3 1%NaOH 5%NaOH（二）化学性质pH梯度萃取法分离醌类化合物-羟基蒽醌-羟基蒽-羟基蒽醌 pKa 11.5 9.9 7.6OOOOOOHHOH酸性:二、理化性质2. 颜色反应 （1）Feigl反应OOOHOH+2HCHO+2OH-H+2HCOO-醛类碱氢醌OHOHNO2NO2OONO2NO+OOH-+-邻二硝基苯氧化剂还原剂催化剂紫紫色色（二）化学性质二、理化性质2. 颜色反应 （1）Feigl反应 试验：试验： 25% Na2CO34% HCHO5%邻二硝基苯样品液1滴

9、（水或苯液）1 4紫色紫色（二）化学性质二、理化性质2. 颜色反应 （2）无色亚甲蓝显色试验 苯醌、萘醌区别于蒽醌 无色亚甲兰试剂苯醌、萘醌显显色色剂剂TLC、PPC（二）化学性质二、理化性质2. 颜色反应 （3）碱性条件下的显色反应 羟基羟基醌类在碱性溶液中发生颜色改变，会使颜色加深。多呈橙、红、紫红色及蓝色。.Borntragers反应 羟基蒽醌类化合物遇碱显红 紫红色的反应。 反应机理如下： (保恩特莱格反应)（二）化学性质二、理化性质2. 颜色反应 （3）碱性条件下的显色反应 OOOHOOOOOO-显红色显红色OH-OOOHOOOOOO-显红色显红色OH-形形 成成 了了 新新 的的

10、共共 轭轭 体体 系系（二）化学性质二、理化性质2. 颜色反应 （3）碱性条件下的显色反应中 药 粉 末 0.1g10%硫 酸 5ml2- 10H+H2O放 冷加 乙 醚 2mlH+H2OEt2O5% NaOH 1mlEt2OH2OOH-黄黄无无 色色红红 色色检查中药中蒽醌类成分（二）化学性质二、理化性质2. 颜色反应 （4）与活性亚甲基试剂反应 （Kesting-Craven法） 苯醌、萘醌（含有醌环）区别于蒽醌OOOO活性次甲基试剂在氨碱性下（丙二酸酯、乙酰醋酸脂/醇液）兰绿色兰绿色兰紫色兰紫色或+ +醌环上未取代位置（二）化学性质二、理化性质2.颜色反应 （5）与金属离子反应OOOOO

11、OMgOOOOHOOOOHMg与醋酸镁形成的络合物（二）化学性质二、理化性质与醋酸镁形成的络合物具有一定的颜色鉴定OOOHOOOHOO-OH-OH橙橙黄黄 橙橙色色OOOHOHOHOH兰兰 兰兰紫紫橙橙红红红红 紫紫红红 紫紫（二）化学性质（一）游离醌类的提取方法 （二）游离羟基蒽醌的分离 （三）蒽醌苷类与游离蒽醌衍生物的分离 （四）蒽醌苷类的分离三、提取分离 溶解性 H2O MeOH EtOH/正丁醇正丁醇 Et2O CHCl3 游离醌 苷元(亲脂性) + + + + 成 苷 苷(亲水性) +(热) + + 有机溶剂三、提取分离1. 有机溶剂提取法（针对苷元）2. 碱提取酸沉淀法（碱溶酸沉）

12、 用于提取含酸性基团(Ar-OH、-COOH)的化合物。 3. 水蒸气蒸馏法 适用于小分子的苯醌及萘醌类化合物。 提取液浓缩结晶氯仿等溶剂浓缩液（一）游离醌类的提取方法二、理化性质 以游离蒽醌类衍生物为例，酸性强弱将按下列顺序排列： 含含-COOH 2个以上个以上 -OH 1个个 -OH 2个个 -OH 1个个 -OH 5%NaHCO3 5%Na2CO3 1%NaOH 5%NaOH（二）化学性质pH梯度萃取法分离醌类化合物-羟基蒽醌-羟基蒽-羟基蒽醌 pKa 11.5 9.9 7.6OOOOOOHHOH酸性:三、提取分离1. pH梯度萃取法EtOH浸膏Et2O 溶OH-/H2O 萃取H+/ H

13、2O沉淀重结晶母液结晶Et2O不溶物Et2OOH /H2OH+/ H2O-碱性由弱到强继续萃取提取液（二）游离羟基蒽醌的分离三、提取分离2. 层析法：反复层析，彻底分离 吸附剂硅胶、聚酰胺 *一般不用氧化铝，尤其不用碱性氧化铝 洗脱液亲脂性溶剂（二）游离羟基蒽醌的分离实 例湿润、风干；氯仿提HOAc药渣95%EtOH提5%KOH；沉淀洗滤液减压蒸干CHCl3（苷元及游离蒽醌）（蒽酸苷的钾盐）药材EtOH药渣过滤滤液95%EtOHK 悬浮醇中用冰HOAc 中和(除K+)不溶物（KOAc等）总蒽醌苷类（无机盐不溶于乙醇溶液）（三）蒽醌苷类与蒽醌衍生物苷元的分离（蒽醌苷类）三、提取分离 由于蒽醌苷类

14、水溶性较强，分离精制较困难，故现多用反相柱色谱进行分离。分离前，多进行预处理除部分杂质。 预处理方法： 1. 铅盐法 2. 溶剂法硅胶、聚酰胺、葡萄糖凝胶、纤维素等硅胶、聚酰胺、葡萄糖凝胶、纤维素等（四）蒽醌苷类的分离 柱层析载体常用有：三、提取分离预处理方法： 1. 铅盐法 2. 溶剂法 用极性较大的溶剂（正丁醇）将苷从提取液中萃取出来蒽醌苷/ H2O醋酸铅滤液沉淀（蒽醌苷+醋酸铅）加水；通入硫化氢气体使沉淀分解硫化铅蒽醌苷放置苷类析出/ H2O（四）蒽醌苷类的分离（一）紫外光谱（UV） （二）红外光谱（IR） （三）氢核磁共振（1H NMR）（四）碳核磁共振（13C NMR）（五）质谱（M

15、S）（六）衍生物的制备（七）结构研究实例注意：取代基对吸收峰的影响四、结构鉴定四、结构鉴定1. 苯醌类的紫外吸收特征苯醌主要吸收峰有三个苯醌主要吸收峰有三个400 nm285 nm240 nm强峰中强峰弱峰（一）醌类化合物的紫外光谱（UV）四、结构鉴定OO257 nm（醌样结构引起）（醌样结构引起）245 nm251 nm335 nm（苯样结构引起）（苯样结构引起）有四个主要吸收峰有四个主要吸收峰2. 萘醌类的紫外吸收特征四、结构鉴定 引入助色团（如-OH，-OMe）使相应吸收峰 醌环上引入助色团影响257nm （不影响苯环引起的吸收） 苯环上引入-OH影响335nm到427nm2. 萘醌类的

16、紫外吸收特征四、结构鉴定OOOO252 325 nm272 405 nm（苯样结构）（醌样结构）蒽醌有四个吸收峰3. 蒽醌类的紫外吸收特征四、结构鉴定 羟基蒽醌类有五个主要吸收带 第 峰 230 nm左右（母核的强吸收峰） 第 峰 240 260 nm （苯样结构引起） 第 峰 262 295 nm （醌样结构引起） 第 峰 305 389 nm （苯样结构引起） 第 峰 400 nm （醌样结构中 C=O引起） -OH-OH取代将影响相应的吸收带红移取代将影响相应的吸收带红移 3. 蒽醌类的紫外吸收特征四、结构鉴定羟基蒽醌类化合物的红外区域有： nC=O 1675 1653 cm-1 （强，

17、羰基的伸缩振动） n-OH 3600 3130 cm-1 （强，羟基的伸缩振动） n芳环 1600 1480 cm-1 （中强，苯核的骨架振动）（二）醌类化合物的红外光谱（IR）母核上无取代： 两个C=O只给出一个吸收峰1675 芳环上引入一个-OH时，给出两个C=O吸收峰： 1675 1647 （游离C=O，高波数） 1637 1608 （缔合C=O，低波数）1. 醌环上的质子OOHHOOHHHHR6.72 (s)6.95 (s)供电取代基向高场位移向高场位移四、结构鉴定 （三）醌类化合物的1H-NMRd dH位移顺序(1,4-萘醌）6.952-OMe6.172-OH6.372-OCOMe6

18、.762-Me6.79H-3位移幅度加大H2-四、结构鉴定1H-NMR（醌环取代基对化学位移的影响）2-Ac7.06四、结构鉴定当有取代基时，峰的数目及峰位都将改变。OOHHHHOOHHHH8.067.738.076.67处处于于 C C= =O O负负屏屏蔽蔽 区区在在低低场场 2. 芳环质子 3. 取代基质子：酚羟基 (有氢键：dH 12 ppm, s) 甲氧基 (dH 3.8 4.2 ppm, s) 甲基 (dH 2.1 2.5 ppm, s) 四、结构鉴定 1. 1, 4-萘醌类OOOOOH126.2131.7184.6136.6136.6126.2131.7184.6138.6138

19、.6161.8124.2136.4118.9131.5114.8190.0138.4139.3183.9+- - -+ 35 ppm- 12.4 ppm- 16.9 ppm（四）醌类化合物的13C-NMR12345678910四、结构鉴定OOOOOH182.5132.9126.6134.3187.9113.8161.3123.7+ 34.7- 19.1- 10.6 2. 9,10-蒽醌类899a1四、结构鉴定 主要特征如下： （1）分子离子峰通常为基峰； （2）失去12分子CO； （3）特征碎片峰（无取代）：(m/z) p-苯醌82、80、54、52 1,4-萘醌104、76、50 9,10-

20、蒽醌180、152、90、76（五） 醌类化合物的质谱（MS）四、结构鉴定1. 甲基化反应 目的保护-OH、测定-OH数目及成苷的位置。 条件: (1) 反应物甲基化难易： -COOH -OH Ar-OH -OH R-OH ( 酸性越强，质子易解离，甲基化易 ) (2) 试剂的活性 CH3I (CH3)2SO4 CH2N2 (3) 溶剂 溶剂的极性强，甲基化能力增强 （六）衍生物的制备例：曲菌素的甲基化反应 OOOHHOOHOHOHOHOOOHOHOHOHMeOOMeOOOHOMeMeOOMeOMeOMeOOOMeMeOOMeOMeOMeOMeMeOOOHOOOHOMeMeOCH2N2/Et2

21、OCH2N2/Et2OMeOH(CH3)2SO4 K2CO3Me2COCH3I + Ag2O四、结构鉴定2. 乙酰化反应 (1) 反应物的活性：（氢键的影响） 强 R-OH -OH -OH 弱 （亲核性越强，越容易被酰化） (2) 酰化试剂的活性 乙酰氯 醋酐 酯 冰醋酸 CH3COCl (CH3CO)2O CH3COOR CH3COOH (3) 催化剂的催化能力 吡啶 浓硫酸（六）衍生物的制备OOOHOHOHOHOHOHOOOHOHOHOAcOHOHOOOAcOHAcOOHOHOAcOOOAcAcOOAcOAcOAcOAcAcOOOHOOOAcOAcAcOHOAcAc2O+H2SO4Ac2O少量乙酰氯少量乙酰氯回流2回流2Ac2O回流20回流20或醋酐+吡啶或醋酐+吡啶（一）泻下作用 如：大黄中主要泻下成分为二蒽酮类成分 （二）抗菌作用 大黄酸、大黄素、芦荟大黄素等具有此作用 （三）其它作用 抑制大鼠乳癌及艾氏腹水癌有明显作用 对cAMP磷酸二酯酶有显著的抑制作用 丹参菲醌；辅酶Q10五、生物活性本 章 内 容一、结构类型 二、理化性质 三、提取分离 四、结构鉴定 五、生物活性 药用大黄原植物