《醌类化合物》PPT课件.ppt

醌类化合物,Chpter 4,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,一、结构类型,（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）苯醌类 (benzoquinones),邻苯醌不安定，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：,一、结构类型 （一）苯醌类 (benzoquinones),橙红色结晶 驱除肠寄生虫作用,治疗心脏病、高血压及癌症,一、结构类型 （一）苯醌类 (benzoquinones),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，在生物体内起着重要的电子传递媒介作用。,一、结构类型,（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 （二）萘醌类 (naphthoquinones),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。,一、结构类型,（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 （三）菲醌类 (phenanthraquinones),有两种类型：,如：丹参醌类成分,一、结构类型,（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 （四）蒽醌类 (anthraquinones),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：,一、结构类型,（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 （四）蒽醌类 (anthraquinones),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（-OH在羰基的两侧） （2）茜草素型（-OH在一侧苯环上）,一、结构类型,（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 （四）蒽醌类 (anthraquinones),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。,蒽酮、蒽酚性质不稳定，故只存在于新鲜植物中,一、结构类型,（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 （四）蒽醌类 (anthraquinones),3.二蒽酮类衍生物,如：番泻叶中致泻的主要有效成分番泻苷A、B、C、D属此类成分。,一、结构类型,（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,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,二、理化性质,（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 （一）物理性质,1.性状 颜色 无Ar-OH近乎于无色 助色团越多，颜色越深 如：黄、红、橙、紫红等 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。,二、理化性质,（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 （一）物理性质,2.溶解度 H2O MeOH EtOH Et2O CHCl3 游离醌 + + + + 成 苷 +（热） + + ,3.挥发性 小分子的苯醌、萘醌类具有挥发性，能随水蒸气蒸馏，可据此进行提取、精制工作。,二、理化性质,（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 （一）物理性质,4.升华性 游离的醌类多具有升华性，蒽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： OH- 中性 H+ 紫草 兰 紫 红 大黄 红 黄,二、理化性质,（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）化学性质,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,二、理化性质 （二）化学性质,1.酸性,以游离蒽醌类衍生物为例，酸性强弱将按下列顺序列： 含-COOH 2个以上-OH 1个-OH 2个-OH 1个-OH 5%NaHCO3 5%Na2CO3 1%NaOH 5%NaOH 可用于提取分离,蒽醌酸性规律,1、含COOH ArOH OH 2、插烯酸（羟基苯醌）COOH 3、OH OH 4、多OH 少OH（但个别位置例外）1、2OH 1、2OH 1、4OH 1、5OH,羟基蒽醌Pka值,2、6-二OH蒽醌 （Pka 6.1 ） OH 蒽醌 （Pka 7.6 ） 1、8-二OH蒽醌 （Pka 8.1 ） 1、2-二OH蒽醌 （Pka 8.2 ） 1、4-二OH蒽醌 （Pka 9.5 ） 1、 5-二OH蒽醌 （Pka 10.4 ） OH 蒽醌 （Pka 11.5 ）,二、理化性质 （二）化学性质,1.酸性,例：试比较下列化合物的酸性强弱,二、理化性质 （二）化学性质,2.颜色反应,（1）Feigl反应,二、理化性质 （二）化学性质,2.颜色反应,（1）Feigl反应 试验：,二、理化性质 （二）化学性质,2.颜色反应,（2）无色亚甲蓝显色试验 苯醌、萘醌区别于蒽醌,二、理化性质 （二）化学性质,2.颜色反应,（3）碱性条件下的显色反应 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。,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、理化性质 （二）化学性质,2.颜色反应,（3）碱性条件下的显色反应,二、理化性质 （二）化学性质,2.颜色反应,（3）碱性条件下 的显色反应,二、理化性质 （二）化学性质,2.颜色反应,（4）与活性次甲基试剂反应 （Kesting-Craven法） 苯醌、萘醌(）区别于蒽醌（）,二、理化性质 （二）化学性质,2.颜色反应,（5）与金属离子反应,二、理化性质 （二）化学性质,2.颜色反应,（5）与金属离子反应,二、理化性质 （二）化学性质,反应范围 ： OH蒽醌橙色（1、8二OH、1、5二OH蒽醌） 间位二OH蒽醌橙红色（如大黄素1、3二OH蒽醌） 对位二OH蒽醌紫紫红色（1、4二OH、 1、4、8三OH、1、4、5、8四OH蒽醌） 邻位二OH蒽醌兰紫色（如茜草素为1、2二OH蒽醌）,（6）对亚硝基二甲苯胺反应 羟基蒽酮专属反应,颜色紫、绿、兰、灰色等 反应机理：,二、理化性质,（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,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,三、提取分离,（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,有机溶剂,三、提取分离 （一）游离醌类的提取方法,1.有机溶剂提取法,2.碱提取酸沉淀法 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,三、提取分离,（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 （二）游离羟基蒽醌的分离,1.pH梯度萃取法 乙醇提取回收乙醇水层氯仿萃取 氯仿提取液 5NaHCO3萃取含COOH、或2个OH蒽醌 5Na2CO3萃取含1个OH蒽醌 1 NaOH萃取含2个OH蒽醌 5 NaOH萃取含1个OH蒽醌,三、提取分离 （二）游离羟基蒽醌的分离,2、色谱分离法 吸附剂硅胶、磷酸氢钙、聚酰胺、 *不易用氧化铝，尤其不易用碱性氧化铝 硅胶、磷酸氢钙极性吸附剂（按极性大小进行分离） 大黄酚 R1CH3 R2H 大黄素甲醚 R1CH3 R2OCH3 大黄素 R1CH3 R2OH 芦荟大 黄素 R1H R2CH2OH 大黄酸 R1H R2COOH 极性比较： 大黄酸 芦荟大黄素 大黄素大黄素甲醚 大黄酚 2.层析法,大黄各蒽醌的层析行为,1、中性展开剂Rf 值（pet：MeOH ）TLC 大黄酚大黄素甲醚大黄素 芦荟大黄素大黄酸 2、酸性展开剂 Rf 值（ 苯：冰HAC）TLC 大黄酚大黄素甲醚大黄酸大黄素 芦荟大黄素 3、柱层析 大黄酚 磷酸氢钙 大黄酚先洗下； 大黄素甲醚 大黄素甲醚后洗下,三、提取分离,（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,（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（四）蒽醌苷类的分离,由于蒽醌苷类水溶性较强，分离精制较困难，故现多用柱色谱进行分离。 柱层析载体常用有： 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,三、提取分离（四）蒽醌苷类的分离,预处理方法： 1.铅盐法,Pb2 法（中性） 可沉淀邻二酚羟基醌类,2.溶剂法 用极性较大的溶剂将苷从提取液中提取（萃取）出来。 n BuOH萃取 nBuOH 蒽醌苷 水层 （水杂） 色谱层析法葡聚糖凝胶 大黄/ MeOH提 回收、浓缩 浓缩液 （1）二蒽酮苷 浓缩液 LH20；70醇洗 （2）蒽醌双糖苷 （3）蒽醌单糖苷 （4）苷元,三、提取分离,（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,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,四、结构鉴定,（一）衍生物的制备 1. 甲基化反应 2. 乙酰化反应 （二）波谱学方法 1. 紫外光谱（UV） 2. 红外光谱（IR） 3. 核磁共振（NMR） 4. 质谱（MS）,四、结构鉴定 （一）衍生物的制备,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)反应物甲基化易难： -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,例：曲菌素的甲基化反应,四、结构鉴定 （一）衍生物的制备,2.乙酰化反应 (1)反应物的活性： （易与羰基形成氢键） 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,例：曲菌素的乙酰化反应,四、结构鉴定,（一）衍生物的制备 1. 甲基化反应 2. 乙酰化反应 （二）波谱学方法 1. 紫外光谱（UV） 2. 红外光谱（IR） 3. 核磁共振（NMR） 4. 质谱（MS）,四、结构鉴定 （二）波谱学方法,1.紫外光谱（UV） （1）苯醌类的紫外吸收特征,苯醌主要吸收峰有三个,400 nm,285 nm,240 nm,强峰,中强峰,弱峰,四、结构鉴定（二）波谱学方法 1.紫外光谱,（2）萘醌类的紫外吸收特征,四、结构鉴定（二）波谱学方法 1.紫外光谱,（2）萘醌类的紫外吸收特征,引入助色团（如-OH，-OMe）使相应吸收峰红移 醌环上引入助色团影响257nm红移 （不影响苯环引起的吸收） 苯环上引入-OH影响335nm红移到427nm,四、结构鉴定（二）波谱学方法 1.紫外光谱,（3）蒽醌类的紫外吸收特征,四、结构鉴定（二）波谱学方法 1.紫外光谱,（3）蒽醌类的紫外吸收特征,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取代将影响相应的吸收带向红位移,（4）三峰（ 262 295 ）与OH的关系 Log 4.1 示有OH Log 4.1示无OH 因OH 取代后，分子偶极矩加大， 增强,四、结构鉴定（二）波谱学方法 1.紫外光谱,（5）四峰（305389nm）与助色团的关系 OCH3 位 引入 OH 红移，但不同 CH3 位 （ 位的分子内氢键使分子偶极矩变小， 吸收强度下降）,四、结构鉴定 （二）波谱学方法,2.醌类化合物的红外光谱（IR）,羟基蒽醌类化合物的红外区域有： VC=O 1675 1653 cm-1 （羰基的伸缩振动） V-OH 3600 3130 cm-1 （羟基的伸缩振动） V芳环 1600 1480 cm-1 （苯核的骨架振动） 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） 1637 1608 （缔合C=O）,缔合峰 VCO 1637 1608 cm1 游离峰 VCO 1675 1647 cm1,四、结构鉴定 （二）波谱学方法,1、含1个 OH 正常峰 VCO 167516451 V 蒽醌 缔合峰 VCO 163716211 2438 cm1 （缔合峰特点：因缔合羰基偶极矩加大，频率低，增强） 2、含2个 OH 正常：167816611 V 1、8 二OH 缔合：162816161 4050 cm1 蒽醌 1、4二OH 只有更低频率的缔合峰。