第4章醌类化合物

1、天然药物化学天然药物化学第四章第四章 醌类化合物醌类化合物主讲：陈欲云主讲：陈欲云 天然药物化学天然药物化学2021年11月19日13时37分2n概概 述述n第一节第一节 醌类化合物的结构类型醌类化合物的结构类型n第二节第二节 醌类化合物的理化性质醌类化合物的理化性质n第三节第三节 醌类化合物的提取分离醌类化合物的提取分离n第四节第四节 醌类化合物的结构测定醌类化合物的结构测定n第五节第五节 醌类化合物的生物活性醌类化合物的生物活性天然药物化学天然药物化学2021年11月19日13时37分3概概 述述定义定义指醌类或容易转变为具有醌类性质的化合指醌类或容易转变为具有醌类性质的化合物，以及在生物

2、合成方面与醌类有密切联系的化物，以及在生物合成方面与醌类有密切联系的化合物。合物。分布分布由于醌类具有不饱和酮结构，当其分子中由于醌类具有不饱和酮结构，当其分子中连接助色团后（连接助色团后（-OH、-OMe等）多有颜色，故等）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。常作为动植物、微生物的色素而存在于自然界中。第一节第一节 醌类化合物的结构类型醌类化合物的结构类型天然药物化学天然药物化学2021年11月19日13时37分4一、结构类型一、结构类型 （一）苯醌类（一）苯醌类 (benzoquinones)邻苯醌不安定，故天然界存在的大多为对苯醌。邻苯醌不安定，故天然界存在的大多为对

3、苯醌。醌核上多有醌核上多有-OH、-OMe、-Me等基团取代。等基团取代。如：如：OO123456OO123456对苯醌P-quinone邻苯醌O-quinone第一节第一节 醌类化合物的结构类型醌类化合物的结构类型天然药物化学天然药物化学2021年11月19日13时37分5 一、结构类型一、结构类型（一）苯醌类（一）苯醌类 (benzoquinones)橙红色结晶橙红色结晶驱除肠寄生虫作用驱除肠寄生虫作用 治疗心脏病、高血压及治疗心脏病、高血压及癌症癌症OOOHOH(CH2)10CH3OOMeMeOMeOCH2CHCCH2CH3H()n信筒子醌embelin辅酶Q10(n=10)coenzy

4、mes Q10第一节第一节 醌类化合物的结构类型醌类化合物的结构类型天然药物化学天然药物化学2021年11月19日13时37分6（一）苯醌类（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。电子传递媒介作用。OOOHOH对苯醌氢醌hydroguinonesOHO-第一节第一节 醌类化合物的结构类型醌类化合物的结构类型天然药物化学天然药物化学2021年11月19日13时37分7 （二）萘醌类（二）萘

5、醌类 (naphthoquinones)从结构上可分为：从结构上可分为：从天然界得到的几乎均为从天然界得到的几乎均为 -萘醌萘醌类。如：具有抗菌、抗癌及中枢神类。如：具有抗菌、抗癌及中枢神经镇静作用的胡桃醌。经镇静作用的胡桃醌。OOOOOO1234567812612-(1,4)-(1,2)amphi-(2,6)萘醌萘醌萘醌OOOH胡桃醌juglon第一节第一节 醌类化合物的结构类型醌类化合物的结构类型天然药物化学天然药物化学2021年11月19日13时37分8（三）菲醌类（三）菲醌类 (phenanthraquinones)有两种类型：有两种类型：如：丹参醌类成分OO邻 醌OO对 醌OO丹 参

6、 醌IOOO HM e丹 参 新 醌 丙第一节第一节 醌类化合物的结构类型醌类化合物的结构类型天然药物化学天然药物化学2021年11月19日13时37分9（四）蒽醌类（四）蒽醌类 (anthraquinones)n 位位 1，4，5，8n 位位 2，3，6，7nmeso（中位）（中位） 9，10依据其还原程度的不同，将其分成以下三类：依据其还原程度的不同，将其分成以下三类：OO123456789a8a4a10a910第一节第一节 醌类化合物的结构类型醌类化合物的结构类型天然药物化学天然药物化学2021年11月19日13时37分10（四）蒽醌类（四）蒽醌类 (anthraquinones)1.蒽

7、醌衍生物蒽醌衍生物根据根据-OH在母核上分布的位置不同分两类：在母核上分布的位置不同分两类：（1）大黄素型（）大黄素型（-OH在羰基的两侧）在羰基的两侧）（2）茜草素型（）茜草素型（-OH在一侧苯环上）在一侧苯环上）OOOHOHCOOH大黄酸OOOHOH茜草素第一节第一节 醌类化合物的结构类型醌类化合物的结构类型天然药物化学天然药物化学2021年11月19日13时37分11（四）蒽醌类（四）蒽醌类 (anthraquinones) 2.蒽酚（或蒽酮）衍生物蒽酚（或蒽酮）衍生物 依其还原程度的不同而分为蒽酚和蒽酮。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

8、性质不稳定，故只蒽酮、蒽酚性质不稳定，故只存在于新鲜植物中存在于新鲜植物中第一节第一节 醌类化合物的结构类型醌类化合物的结构类型天然药物化学天然药物化学2021年11月19日13时37分12（四）蒽醌类（四）蒽醌类 (anthraquinones)3.二蒽酮类衍生物二蒽酮类衍生物 如：番泻叶中致泻的主要有效成分如：番泻叶中致泻的主要有效成分番泻苷番泻苷A、B、C、D属此类成分。属此类成分。OOOHO 蒽 醌 类蒽 酮 游 离 基长 时 间 贮 存.2二 蒽 酮第一节第一节 醌类化合物的结构类型醌类化合物的结构类型天然药物化学天然药物化学2021年11月19日13时37分13 一、物理性质一、物

9、理性质1.性状性状 颜色颜色 无无Ar-OH近乎于无色近乎于无色 助色团越多，颜色越深助色团越多，颜色越深 如：如：黄、红、橙、黄、红、橙、等等多为有色晶体多为有色晶体 存在状态：苯醌、萘醌存在状态：苯醌、萘醌多以游离状态存在；多以游离状态存在； 蒽醌类蒽醌类则往往结合成苷而存在于则往往结合成苷而存在于 植物中。植物中。第二节第二节 醌类化合物的理化性质醌类化合物的理化性质天然药物化学天然药物化学2021年11月19日13时37分142.溶解度溶解度 H2O MeOH EtOH Et2O CHCl3游离醌游离醌 + + + +成成 苷苷 +（热热） + + 3.挥发性挥发性 小分子的小分子的苯

10、醌、萘醌苯醌、萘醌类具有挥发性，能随水蒸气类具有挥发性，能随水蒸气蒸馏，可据此进行提取、精制工作。蒸馏，可据此进行提取、精制工作。4.升华性升华性 游离的醌类多具有升华性。游离的醌类多具有升华性。第二节第二节 醌类化合物的理化性质醌类化合物的理化性质天然药物化学天然药物化学2021年11月19日13时37分15二、化学性质二、化学性质1.酸性酸性 Ar-OH的存在的存在显酸性显酸性用于碱提酸沉用于碱提酸沉分子中分子中Ar-OH的数目、位置不同则酸性强弱有差异的数目、位置不同则酸性强弱有差异OOOH.-OH蒽 醌OOOH-OH蒽 醌第二节第二节 醌类化合物的理化性质醌类化合物的理化性质天然药物化

11、学天然药物化学2021年11月19日13时37分161.酸性酸性以游离蒽醌类衍生物为例，酸性强弱将按下列顺序排列：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 可用于提取分离可用于提取分离第二节第二节 醌类化合物的理化性质醌类化合物的理化性质天然药物化学天然药物化学2021年11月19日13时37分171.酸性酸性例：试比较下列化合物的酸性强弱例：试比较下列化合物的酸性强弱OOO HO HOOO HO HOOOHO HOOO HO

12、HABCD第二节第二节 醌类化合物的理化性质醌类化合物的理化性质DCAB天然药物化学天然药物化学2021年11月19日13时37分18 2.颜色反应颜色反应 （1）Feigl反应反应OOO HO H+2H C H O+2O H-H +2H C O O-醛 类碱氢 醌O HO HN O2N O2OON O2N O+ O O H-+-邻二硝基苯氧化剂还原剂催化剂紫紫色色第二节第二节 醌类化合物的理化性质醌类化合物的理化性质天然药物化学天然药物化学2021年11月19日13时37分192.颜色反应颜色反应 （1）Feigl反应反应 试验：试验：25% Na2CO34% HCHO5%邻二硝基苯样品液1

13、滴 （水或苯液）1 4紫色紫色第二节第二节 醌类化合物的理化性质醌类化合物的理化性质天然药物化学天然药物化学2021年11月19日13时37分202.颜色反应颜色反应 （2）无色亚甲蓝显色试验）无色亚甲蓝显色试验 苯醌、萘醌苯醌、萘醌区别于蒽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第二节第二节 醌类化合物的理化性质醌类化合物的理化性质天然药物化学天然药物化学2021年11月19日13时37分212.颜色反应颜色反应 （3）碱性条件下的显色反应）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。醌类在碱性溶液中发生颜色改变，会使颜色加深。多呈橙、红、

14、紫红色及蓝色。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羟基蒽醌类化合物遇碱显红 紫红色的反应。紫红色的反应。 反应机理如下：反应机理如下：(保恩特莱格反应)第二节第二节 醌类化合物的理化性质醌类化合物的理化性质天然药物化学天然药物化学2021年11月19日13时37分222.颜色反应颜色反应 （3）碱性条件下的显色反应）碱性条件下的显色反应 OOO HOOOOOO-显显 红红 色色O H-OOOHOOOOOO-显显 红红 色色OH-形形 成成 了了 新新 的的 共共 轭轭 体体 系系第二节第二节 醌类化合物的理化性质醌类化合物的理化性质天然药物化学天然药

15、物化学2021年11月19日13时37分232.颜色反应颜色反应 （3）碱性条件下）碱性条件下 的显色反应的显色反应 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第二节第二节 醌类化合物的理化性质醌类化合物的理化性质天然药物化学天然药物化学2021年11月19日13时37分242.颜色反应颜色反应 （4）与活性次甲基试剂反应）与活性次甲基试剂反应 （Kesting-Craven法）法） 苯醌、萘醌苯醌、萘醌区别于蒽醌区别于蒽醌OOOO活性次甲基试剂在氨碱性下（丙二酸

16、酯、乙酰醋酸脂/醇液）兰兰 绿绿 色色兰兰 紫紫 色色或+ +醌环上未取代位置第二节第二节 醌类化合物的理化性质醌类化合物的理化性质天然药物化学天然药物化学2021年11月19日13时37分252.颜色反应颜色反应 （5）与金属离子反应）与金属离子反应结构：结构：-酚羟基或邻位二酚羟基酚羟基或邻位二酚羟基OOOOOOMgOOOOHOOOOHMg与醋酸镁形成的络合物第二节第二节 醌类化合物的理化性质醌类化合物的理化性质天然药物化学天然药物化学2021年11月19日13时37分262.颜色反应颜色反应 （5）与金属离子反应）与金属离子反应与醋酸镁形成的络合物具有一定的颜色鉴定OOOHOOOHOO-

17、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 紫紫第二节第二节 醌类化合物的理化性质醌类化合物的理化性质天然药物化学天然药物化学2021年11月19日13时37分27有机溶剂一、游离醌类的提取方法一、游离醌类的提取方法 1.有机溶剂提取法有机溶剂提取法 2. 2.碱提取酸沉淀法碱提取酸沉淀法 用于提取含酸性基团（用于提取含酸性基团（ArAr-OH-OH、-COOH-COOH) )的化合物。的化合物。 3.3.水蒸气蒸馏法水蒸气蒸馏法 适用于小分子的适用于小分子的苯醌苯醌及及萘醌萘醌类化合物。类化合物。 提取液浓缩结晶氯仿等溶剂浓缩液第三节第三节 醌类化合

18、物的提取分离醌类化合物的提取分离天然药物化学天然药物化学2021年11月19日13时37分28二、游离羟基蒽醌的分离二、游离羟基蒽醌的分离1.pH梯度萃取法梯度萃取法EtO H浸 膏Et2O 溶O H-/H2O 萃 取H+/ H2O沉 淀重 结 晶母 液结 晶Et2O不 溶 物Et2OO H /H2OH+/ H2O-碱 性 由 弱 到强 继 续 萃 取提 取 液第三节第三节 醌类化合物的提取分离醌类化合物的提取分离天然药物化学天然药物化学2021年11月19日13时37分292.层析法层析法 吸附剂吸附剂硅胶、聚酰胺硅胶、聚酰胺 第三节第三节 醌类化合物的提取分离醌类化合物的提取分离天然药物化

19、学天然药物化学2021年11月19日13时37分30湿 润 、 风 干 ； 氯 仿 提H O A c药 渣95% E tO H 提5% K O H ；沉 淀洗滤 液减 压 蒸 干C H C l3（ 苷 元 及 游 离 蒽 醌 ）（ 蒽 酸 苷 的 钾 盐 ）药 材E tO H药 渣过 滤滤 液95% E tO HK 悬 浮 醇 中用 冰 H O A c 中 和 (除 K+)不 溶 物（ KOAc等 ）总 蒽 醌 苷 类（ 无 机 盐 不 溶 于 乙 醇 溶 液 ）第三节第三节 醌类化合物的提取分离醌类化合物的提取分离三、蒽醌苷类与蒽醌苷类与 游离蒽醌衍生物的分离游离蒽醌衍生物的分离天然药物化学

20、天然药物化学2021年11月19日13时37分31由于蒽醌苷类水溶性较强，分离精制较困难，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。故现多用柱色谱进行分离。柱层析载体常用有：柱层析载体常用有：分离前，多进行预处理分离前，多进行预处理除部分杂质。除部分杂质。预处理方法：预处理方法： 1.铅盐法铅盐法 2.溶剂法溶剂法硅胶、聚酰胺、葡萄糖凝胶、纤维素等第三节第三节 醌类化合物的提取分离醌类化合物的提取分离天然药物化学天然药物化学2021年11月19日13时37分32预处理方法：预处理方法：1.铅盐法铅盐法2.溶剂法溶剂法用极性较大的溶剂将苷从提取液中提取（萃取）出来。用极性较

21、大的溶剂将苷从提取液中提取（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第三节第三节 醌类化合物的提取分离醌类化合物的提取分离天然药物化学天然药物化学2021年11月19日13时37分33一、衍生物的制备一、衍生物的制备1.甲基化反应甲基化反应目的目的保护保护-OH、测定、测定-OH数目及成苷的位置。数目及成苷的位置。条件条件 (1)反应物甲基化易难：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

22、基化易酸性越强，质子易解离，甲基化易 ) (2)试剂的活性试剂的活性 CH3I (CH3)2SO4 CH2N2 (3)溶剂溶剂 溶剂的极性强，甲基化能力增强溶剂的极性强，甲基化能力增强例：曲菌素的甲基化反应例：曲菌素的甲基化反应第四节第四节 醌类化合物的结构测定醌类化合物的结构测定天然药物化学天然药物化学2021年11月19日13时37分34OOO HOHO HO HO HO HOOO HO HO HO HM eOO M eOOO HO M eM eOO M eO M eO M eOOO M eM eOO M eO M eO M eO M eM eOOO HOOO HO M eM eOC H2

23、N2/E t2OC H2N2/E t2OM eO HC H3I+A gO(C H3)2S O4 K2C O3M e2C O第四节第四节 醌类化合物的结构测定醌类化合物的结构测定天然药物化学天然药物化学2021年11月19日13时37分352.乙酰化反应乙酰化反应 (1)反应物的活性：反应物的活性： （易与羰基形成氢键）（易与羰基形成氢键） 强强 R-OH -OH -OH 弱弱 （亲核性越强，越容易被酰化）（亲核性越强，越容易被酰化） (2)酰化试剂的活性酰化试剂的活性 乙酰氯乙酰氯 醋酐醋酐 酯酯 冰醋酸冰醋酸 CH3COCl (CH3CO)2O CH3COOR CH3COOH (3)催化剂的

24、催化能力催化剂的催化能力 吡啶吡啶 浓硫酸浓硫酸例：曲菌素的乙酰化反应例：曲菌素的乙酰化反应第四节第四节 醌类化合物的结构测定醌类化合物的结构测定天然药物化学天然药物化学2021年11月19日13时37分36OOO HOHO HO HO HO HOOO HO HO HO AcOHO HOOO AcO HAcOO HO HO AcOOO AcAcOO AcO AcO AcO AcAcOOO HOOO AcO AcAcOHO AcAc2O +H2S O4Ac2O少少 量量 乙乙 酰酰 氯氯回回 流流 2 2 Ac2O回回 流流 2 2 0 0 或或 醋醋 酐酐 + + 吡吡 啶啶第四节第四节 醌类

25、化合物的结构测定醌类化合物的结构测定天然药物化学天然药物化学2021年11月19日13时37分37二、波谱学方法二、波谱学方法n1.紫外光谱（紫外光谱（UV）（）（1）苯醌类的紫外吸收特征）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强峰中强峰弱峰第四节第四节 醌类化合物的结构测定醌类化合物的结构测定天然药物化学天然药物化学2021年11月19日13时37分38（2）萘醌类的紫外吸收特征）萘醌类的紫外吸收特征OO257 nm（ 醌醌 样样 结结 构构 引引 起起 ）245 nm251 nm335 nm（ 苯苯 样样 结结 构构 引引 起起 ）

26、有有 四四 个个 主主 要要 吸吸 收收 峰峰第四节第四节 醌类化合物的结构测定醌类化合物的结构测定天然药物化学天然药物化学2021年11月19日13时37分39（2）萘醌类的紫外吸收特征）萘醌类的紫外吸收特征引入助色团（如引入助色团（如-OH，-OMe）使相应吸收峰）使相应吸收峰 醌环上引入助色团醌环上引入助色团影响影响257nm （不影响苯环引起的吸收）（不影响苯环引起的吸收）苯环上引入苯环上引入 -OH影响影响335nm到到427nm第四节第四节 醌类化合物的结构测定醌类化合物的结构测定天然药物化学天然药物化学2021年11月19日13时37分40（3）蒽醌类的紫外吸收特征）蒽醌类的紫外

27、吸收特征OOOO252 325 nm272 405 nm（苯样结构）（醌样结构）蒽醌有四个吸收峰第四节第四节 醌类化合物的结构测定醌类化合物的结构测定天然药物化学天然药物化学2021年11月19日13时37分41（3）蒽醌类的紫外吸收特征）蒽醌类的紫外吸收特征羟基蒽醌类有五个主要吸收带羟基蒽醌类有五个主要吸收带第第 峰峰 230 nm左右（母核的强吸收峰）左右（母核的强吸收峰）第第 峰峰 240 260 nm （苯样结构引起）（苯样结构引起）第第 峰峰 262 295 nm （醌样结构引起）（醌样结构引起）第第 峰峰 305 389 nm （苯样结构引起）（苯样结构引起）第第 峰峰 400 n

28、m （醌样结构中（醌样结构中 C=O引起）引起）-OH取代将影响相应的吸收带向红位移第四节第四节 醌类化合物的结构测定醌类化合物的结构测定天然药物化学天然药物化学2021年11月19日13时37分422.醌类化合物的红外光谱（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：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）（羰基的伸缩振动）V-OH 3600 3130 cm-1 （羟基的伸缩振动）（羟基的伸缩振动）V芳环芳环 1600 1480 cm-1 （苯核的骨架振动）（苯核的骨架振动）母核上无取代：母核上无取代： 两个两个C=O只给出一个吸

29、收峰只给出一个吸收峰1675 芳环上引入一个芳环上引入一个 -OH时，给出两个时，给出两个C=O吸收峰：吸收峰： 1675 1647 （游离（游离C=O） 1637 1608 （缔合（缔合C=O）第四节第四节 醌类化合物的结构测定醌类化合物的结构测定天然药物化学天然药物化学2021年11月19日13时37分43第四节第四节 醌类化合物的结构测定醌类化合物的结构测定天然药物化学天然药物化学2021年11月19日13时37分443.醌类化合物的核磁共振光谱（醌类化合物的核磁共振光谱（NMR）1H-NMR(1)醌环上的质子醌环上的质子OOHHOOHHHHR6 .7 2 (s )6 .9 5 (s )

30、供 电 取 代 基向向 高高 场场 位位 移移第四节第四节 醌类化合物的结构测定醌类化合物的结构测定天然药物化学天然药物化学2021年11月19日13时37分453.醌类化合物的核磁共振光谱（醌类化合物的核磁共振光谱（NMR）1H-NMR(1)醌环上的质子醌环上的质子位移顺序(1,4-萘醌）6.952-OMe6.172-OH6.372-OCOMe6.762-Me6.79H-3位移幅度加大H2-第四节第四节 醌类化合物的结构测定醌类化合物的结构测定天然药物化学天然药物化学2021年11月19日13时37分463.醌类化合物的核磁共振光谱（醌类化合物的核磁共振光谱（NMR）1H-NMR(2)芳环质子芳环质子当有取代基时，峰的数目及峰