第五章醌类化合物

1、第五章第五章1概 述定义定义指醌类或容易转变为具有醌类性质的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化合物，以及在生物合成方面与醌类有密切联系的化合物。联系的化合物。分布分布由于醌类具有由于醌类具有不饱和酮不饱和酮结构，当其分结构，当其分子中连接助色团后（子中连接助色团后（-OH、-OMe等）多有颜等）多有颜色，故常作为动植物、微生物的色素而存在色，故常作为动植物、微生物的色素而存在于自然界中。于自然界中。2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3一、结构类型一、结构类型（一）苯醌类（二）萘醌类（三）菲醌类（四）蒽醌类 1.蒽醌

2、衍生物 2.蒽酚衍生物 3.二蒽酮类衍生物4一、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。醌核上多有醌核上多有-OH、-OMe、-Me等基团取代等基团取代。如：OO123456OO123456对苯醌P-quinone邻苯醌O-quinone5一、结构类型 （一）苯醌类 (benzoquinones)橙红色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)10CH3OOMeMeOMeOCH2CHCCH2CH3H()n信筒子醌embelin辅酶Q10(n=10)coenzymes Q106一、结构类型 （一）苯醌类 (b

3、enzoquinones)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。物体内起着重要的电子传递媒介作用。OOOHOH对苯醌氢醌hydroguinonesOHO-7一、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8一、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。OOOOOO1234567812612-(1,4)-(1,2)

4、amphi-(2,6)萘醌萘醌萘醌OOOH胡桃醌juglon9一、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10一、结构类型 （三）菲醌类 (phenanthraquinones)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11一、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12一、结构类型 （四）蒽醌类 (anthraquinones)位 1，4，5，8位 2，3，6，7meso（中位） 9，10依据其还原程度的不同，将其分成以

5、下三类：OO123456789a8a4a10a91013一、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14一、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）OOOHOHCOOH大黄酸OOOHOH茜草素15一、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16一、结构类型 （四）蒽醌类 (anthraquinones)2.蒽酚（或蒽酮）

6、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存在于新鲜植物中17一、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18一、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。OOOHO蒽醌类蒽酮游离基长时间贮存.2二蒽酮19一、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20本 章 内 容一、结构类型二、理化性质

7、三、提取分离四、结构鉴定五、生物活性21二、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22二、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。23二、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24二、理化性质 （一）物理性质2.溶解度 H2O MeOH

8、 EtOH Et2O CHCl3游离醌 + + + +成 苷 +（热） + + 3.挥发性 小分子的苯醌苯醌、萘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。25二、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26二、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： 中性 紫草 紫紫 红红 大黄 红红 黄黄27二、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

9、性质 1.酸性 2.颜色反应28二、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OOOH.-OH蒽醌OOOH-OH蒽醌29二、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30二、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OOOHOHOOOHOHOOOHOHOOOHOHABCDD A

10、C B31二、理化性质 （二）化学性质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32二、理化性质 （二）化学性质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 （水或苯液）1 4紫色紫色33二、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、萘醌区别于蒽醌无色亚甲兰试剂苯醌、萘醌显显色色剂剂TLC、PPC34二、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 羟基羟

11、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)35二、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 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共共轭轭体体系系36二、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 中药粉末0.1g10%硫酸 5ml2- 10H+H2O放冷 加乙醚2mlH+H2OEt2O5%NaOH 1mlEt2OH2OOH-黄黄无色无色红色红色检查中药

12、中蒽醌类成分37二、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38二、理化性质 （二）化学性质2.颜色反应 （5）与金属离子反应OOOOOOMgOOOOHOOOOHMg与醋酸镁形成的络合物39二、理化性质 （二）化学性质2.颜色反应 （5）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-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40二

13、、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41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42三、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43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44三、提取分离（一）游离醌类的提取方法

14、 （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45三、提取分离 （二）游离羟基蒽醌的分离1.pH梯度萃取法EtOH浸膏Et2O 溶OH-/H2O 萃取H+/ H2O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46三、提取分离 （二）游离羟基蒽醌的分离2.层析法 吸附剂硅胶、聚酰胺 *不易用氧化铝，尤其不易用碱性氧化铝47三、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48湿润、风干；氯仿提HOAc药渣95%EtOH 提5%KOH；沉淀洗滤

15、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）49三、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50三、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51三、提取分离（四）蒽醌苷类的分离预处理方法：1.铅盐法2.溶剂法用极

16、性较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/ H2O52三、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53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54四、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）55四、结构鉴定 （一）衍生物的制备1.甲基化反应目的保护-OH

17、、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56OOOHOHOHOHOHOHOOOHOHOHOHMeOOMeOOOHOMeMeOOMeOMeOMeOOOMeMeOOMeOMeOMeOMeMeOOOHOOOHOMeMeOCH2N2/Et2OCH2N2/Et2OMeOHCH3I+AgO(CH3)2SO4 K2CO3Me2CO57四、结构鉴定 （一）衍生物的制备2.乙酰化反

18、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58OOOHOHOHOHOHOHOOOHOHOHOAcOHOHOOOAcOHAcOOHOHOAcOOOAcAcOOAcOAcOAcOAcAcOOOHOOOAcOAcAcOHOAcAc2O+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59四、结构鉴定（一）衍生物

19、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）60四、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苯醌主要吸收峰有三个400 nm285 nm240 nm强峰中强峰弱峰61四、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62四、结构鉴定（二）波谱学方法 1.紫外光谱（2）萘醌类

20、的紫外吸收特征 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427nm63四、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OOOO252 325 nm272 405 nm（苯样结构）（醌样结构）蒽醌有四个吸收峰64四、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

21、）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65四、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）663.醌类化合物的核磁共振光谱（NMR）1H-NMR(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 （二）波谱学方法673.醌类化合物的核磁共振光谱（NMR）1H-NMR(1)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H2-四、结构鉴定 （二）波谱学方法68四、结构鉴定 （二）波谱学方法3.醌类化合物的核磁共振光谱（NMR）