第四章 醌类化合物

1、本 章 内 容一、结构类型结构类型二、理化性质二、理化性质三、提取分离三、提取分离四、结构鉴定四、结构鉴定五、生物活性五、生物活性一、结构类型 （一）苯醌类 (benzoquinones)1.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、高血压治疗心脏病、高血压及癌症及癌

2、症OOOHOH(CH2)10CH3OOMeMeOMeOCH2CHCCH2CH3H()n信筒子醌embelin辅酶Q10(n=10)coenzymes Q10一、结构类型 （一）苯醌类 (benzoquinones)2.对苯醌类在碱性下可被次对苯醌类在碱性下可被次亚硫酸钠亚硫酸钠还原为氢醌。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。着重要的电子传递媒介作用。OOOHOH对苯醌氢醌hydroguinonesOHO-一、结构类型 （二）萘醌类 (naphthoquinones)从结构上可分为：从结构上可分为：从天然

3、界得到的几乎均为从天然界得到的几乎均为 -萘萘醌类。如：具有抗菌、抗癌及中醌类。如：具有抗菌、抗癌及中枢神经镇静作用的胡桃醌。枢神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一一、结构类型 （三）菲醌类 (phenanthraquinones)有两种类型：有两种类型：如：丹参醌类成分如：丹参醌类成分OO邻醌OO对醌OO丹参醌 IOOOHMe丹参新醌丙一、结构类型一、结构类型 （四）蒽醌类 (anthraquinones)位位 1，4，5，8 位位 2，3，6，7meso（中位中位） 9，10依据其

4、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：OO123456789a8a4a10a910一、结构类型 （四）蒽醌类 (anthraquinones)1.蒽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茜草素一、结构类型 （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

5、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一、结构类型 （四）蒽醌类 (anthraquinones)3.二蒽酮类衍生物二蒽酮类衍生物如：如：番泻叶中致泻番泻叶中致泻的主要有效成分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.2二蒽酮本 章 内 容一、结构类型一、结构类型二、理化性质二、理化性质三、提取分离三、提取分离四、结构鉴定四、结构鉴定五、生物活性五、生物活性二、理化性质 （一）物理性质1.性状性状 颜色颜色 无无Ar-OH近乎于无色近

6、乎于无色 助色团助色团越多，颜色越深越多，颜色越深 如：如：黄黄、红红、橙橙、等等 多为有色晶体多为有色晶体 存在状态：存在状态：苯醌、萘醌苯醌、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 植植物中。物中。二、理化性质二、理化性质 （一）物理性质2.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醌苯醌、萘醌萘醌类具有挥发性，能随水蒸气蒸馏，类具有挥发性，能随水蒸气蒸馏，可据此进行提取、精制工作。可据此进行提取、精制工作。二、

7、理化性质 （一）物理性质4.升华性升华性 游离的醌类多具有升华性，蒽衍生物在常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。压下加热即能升华。5.不同不同pH条件下显不同的颜色条件下显不同的颜色如：如： 中性中性 紫草紫草 紫紫 红红 大黄大黄 红红 黄黄二、理化性质 （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蒽醌二、理化性质 （二）化学性质1.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列：以游离蒽醌类衍生物为例

8、，酸性强弱将按下列顺序列： 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蒽醌酸性规律补充蒽醌酸性规律补充 1、插烯插烯酸酸COOH 的酸性的酸性 （羟基苯醌、萘醌、菲醌）（羟基苯醌、萘醌、菲醌） 2、多、多OH 少少OH （但个别位置例外）（但个别位置例外） 1、2OH 1、2OH 1、4OH 1、5OHOOOHOHOOOOHHOOOOHHOOOOHH羟基蒽醌羟基蒽醌Pka值值 2、6-二二OH蒽醌蒽醌 （Pka 6.1 ） OH 蒽醌蒽醌 （Pka 7.6

9、） 1、8-二二OH蒽醌蒽醌 （Pka 8.1 ） 1、2-二二OH蒽醌蒽醌 （Pka 8.2 ） 1、4-二二OH蒽醌蒽醌 （Pka 9.5 ） OH 蒽蒽 （Pka 9.9 ） 1、 5-二二OH蒽醌蒽醌 （Pka 10.4 ） OH 蒽醌蒽醌 （Pka 11.5 ） 二、理化性质 （二）化学性质1.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OOOHOHOOOHOHOOOHOHOOOHOHABCDD A C B二、理化性质 （二）化学性质2.颜色反应颜色反应 （1）Feigl反应反应OOOHOH+2HCHO+2OH-H+2HCOO-醛类碱氢醌OHOHNO2NO2

10、OONO2NO+OOH-+-邻二硝基苯氧化剂还原剂催化剂紫紫色色二、理化性质 （二）化学性质2.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滴 （水或苯液）1 4紫色紫色二、理化性质 （二）化学性质2.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二、理化性质 （二）化学性质2.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，会醌类在碱性溶液中发生颜色改变，会使颜色加深

11、。多呈橙、红、紫红色及蓝色。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：(保恩特莱格反应保恩特莱格反应)二、理化性质 （二）化学性质2.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 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.Borntragers反应二、理化性质 （二）化学性质2.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-C

12、raven法法） 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+ +醌环上未取代位置二、理化性质 （二）化学性质2.颜色反应颜色反应 （5）与金属离子反应）与金属离子反应OOOOOOMgOOOOHOOOOHMg与醋酸镁形成的络合物二、理化性质 （二）化学性质2.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-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、理化性质二、理化性质 （二）化学性质（二）化学性质 反应范围

13、反应范围 ： OH蒽醌蒽醌橙色橙色（1、8二二OH、1、5二二OH蒽醌）蒽醌） 间位二间位二OH蒽醌蒽醌橙红色橙红色（如大黄素（如大黄素1、3二二OH蒽醌）蒽醌） 对位二对位二OH蒽醌蒽醌紫紫红色紫紫红色（1、4二二OH、 1、4、8三三OH 1、4、5、8四四OH蒽醌）蒽醌） 邻位二邻位二OH蒽醌蒽醌兰紫色兰紫色（如茜草素为（如茜草素为1、2二二OH蒽醌）蒽醌） （6）对亚硝基二甲苯胺反应）对亚硝基二甲苯胺反应羟基蒽酮专属反应羟基蒽酮专属反应 颜色颜色紫、绿、兰、灰色等紫、绿、兰、灰色等 反应机理：反应机理： N（CH3）2NOOOHOHNNCH3CH3+OOHOH本 章 内 容一、结构类型

14、一、结构类型二、理化性质二、理化性质三、提取分离三、提取分离四、结构鉴定四、结构鉴定五、生物活性五、生物活性有机溶剂三、提取分离 （一）游离醌类的提取方法1.有机溶剂提取法有机溶剂提取法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（Ar-OH、-COOH)的化合物。的化合物。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三、提取分离 （二）游离羟基蒽醌的分离1.pH梯度萃取法梯度萃取法乙醇提取乙醇提取回收乙醇回收乙醇水层水层氯仿萃取氯仿萃取氯仿提取液氯仿提取液 5NaHCO3萃取萃取

15、含含COOH、或或2个个OH蒽醌蒽醌 5Na2CO3萃取萃取含含1个个OH蒽醌蒽醌 1 NaOH萃取萃取含含2个个OH蒽醌蒽醌 5 NaOH萃取萃取含含1个个OH蒽醌蒽醌三、提取分离 （二）游离羟基蒽醌的分离 2、色谱分离法、色谱分离法吸附剂吸附剂硅胶、磷酸氢钙、聚酰胺、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不易用氧化铝，尤其不易用碱性氧化铝硅胶、磷酸氢钙硅胶、磷酸氢钙极性吸附剂（按极性大小进行分离）极性吸附剂（按极性大小进行分离） 大黄酚大黄酚 R1CH3 R2H 大黄素甲醚大黄素甲醚 R1CH3 R2OCH3 大黄素大黄素 R1CH3 R2OH 芦荟大芦荟大 黄素黄素

16、 R1H R2CH2OH 大黄酸大黄酸 R1H R2COOH极性比较：极性比较： 大黄酸大黄酸 芦荟大黄素芦荟大黄素 大黄素大黄素甲醚大黄素大黄素甲醚 大黄酚大黄酚2.层析法 OOOHOHRR12大黄各蒽醌的层析行为大黄各蒽醌的层析行为 1、中性展开剂、中性展开剂Rf 值（值（pet：MeOH ）TLC 大黄酚大黄酚大黄素甲醚大黄素甲醚大黄素大黄素 芦荟大黄素芦荟大黄素大黄酸大黄酸 2、酸性展开剂、酸性展开剂 Rf 值（值（ 苯：冰苯：冰HAC）TLC 大黄酚大黄酚大黄素甲醚大黄素甲醚大黄酸大黄酸大黄素大黄素 芦荟大黄素芦荟大黄素 3、柱层析柱层析 大黄酚大黄酚 磷酸氢钙磷酸氢钙 大黄酚先洗下

17、；大黄酚先洗下； 大黄素甲醚大黄素甲醚 大黄素甲醚后洗下大黄素甲醚后洗下 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、提取分离（四）蒽醌苷类的分离由于由于蒽醌苷类水溶性较强蒽醌苷类水溶性较强，分离精制较困难，故现多用，分离精制较困难，故现多用柱色谱进行分离。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：

18、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、纤维素等三、提取分离（四）蒽醌苷类的分离预处理方法：预处理方法：1.铅盐法铅盐法Pb2 法（中性）法（中性） 可沉淀邻二酚羟基醌类可沉淀邻二酚羟基醌类 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/ H2O2.溶剂法溶剂法用用极性较大的溶剂极性较大的溶剂将苷从提取液中提取（萃取）出来。将苷从提取液中提取（萃取）出来。 n BuOH萃取萃取 nBuOH 蒽醌苷蒽醌苷 水层水层 （水杂）（水杂） 色谱层析法色谱层析法葡聚糖凝胶葡聚糖凝胶 大黄大黄/ MeOH提提 回收

19、、浓缩回收、浓缩 浓缩液浓缩液 （1）二蒽酮苷）二蒽酮苷浓缩液浓缩液 LH20；70醇洗醇洗 （2）蒽醌双糖苷）蒽醌双糖苷 （3）蒽醌单糖苷）蒽醌单糖苷 （4）苷元）苷元 本 章 内 容一、结构类型一、结构类型二、理化性质二、理化性质三、提取分离三、提取分离四、结构鉴定四、结构鉴定五、生物活性五、生物活性四、结构鉴定（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 2. 乙酰化反应乙酰化反应（二）波谱学方法（二）波谱学方法 1. 紫外光谱紫外光谱（UV） 2. 红外光谱（红外光谱（IR） 3. 核磁共振（核磁共振（NMR） 4. 质谱（质谱（MS）四、结构鉴定 （一）衍生物的制备

20、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OOOHOHOHOHOHOHOOOHOHOHOHMeOOMeOOOHOMeMeOOMeOMeOMeOOOMeMeOOMeOMeOMeOMeM

21、eOOOHOOOHOMeMeOCH2N2/Et2OCH2N2/Et2OMeOHCH3I+AgO(CH3)2SO4 K2CO3Me2CO四、结构鉴定 （一）衍生物的制备2.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：曲菌素的例：曲菌素的

22、乙酰乙酰化反应化反应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+吡啶四、结构鉴定（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 2. 乙酰化反应乙酰化反应（二）波谱学方法（二）波谱学方法 1. 紫外光谱（紫外光谱（UV） 2. 红外光谱（红外光谱（IR） 3. 核磁共振（核磁共振（NMR） 4. 质谱（质谱（MS）四、结构鉴定 （二）波谱学方法1

23、.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强峰强峰中强峰中强峰弱峰弱峰四、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）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四、结构鉴定（二）波谱学四、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）萘醌类的紫外吸收特征 引入助色团（引入助色团（如如-OH，-OMe）使相应吸收峰）使相应

24、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四、结构鉴定（二）波谱学方法四、结构鉴定（二）波谱学方法 1.紫外光谱紫外光谱（3）蒽醌类的紫外吸收特征）蒽醌类的紫外吸收特征OOOO252 325 nm272 405 nm（苯样结构）（醌样结构）蒽醌有四个吸收峰四、结构鉴定（二）波谱学方法四、结构鉴定（二）波谱学方法 1.紫外光谱紫外光谱（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

25、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 nm （醌（醌样结构中 C=O引起）- -OHOH取代将影响相应的吸收带向红位移取代将影响相应的吸收带向红位移（4）三峰（）三峰（ 262 295 ）与）与OH的关系的关系 Log 4.1 示有示有OH Log 4.1示无示无OH 因因OH 取代后，分子偶极矩加大，取代后，分子偶极矩加大， 增强增强四、结构鉴定（二）波谱学方法四、结构鉴定（二）波谱

26、学方法 1.紫外光谱紫外光谱 （5）四峰（）四峰（305389nm）与助色团的关系）与助色团的关系 OCH3 位位 引入引入 OH 红移，但红移，但不同不同 CH3 位位 （ 位的分子内氢键使分子偶极矩变小，位的分子内氢键使分子偶极矩变小， 吸收强度下降）吸收强度下降）四、结构鉴定四、结构鉴定 （二）波谱学方法（二）波谱学方法2.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

27、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只给出只给出一个吸收峰一个吸收峰1675 芳环上引入一个芳环上引入一个 -OH时，给出时，给出两个两个C=O吸收峰吸收峰： 1675 1647 （游离（游离C=O） 1637 1608 （缔合（缔合C=O） 缔合峰缔合峰 VCO 1637 1608 cm1 游离峰游离峰 VCO 1675 1647 cm1OOOH四、结构鉴定四、结构鉴定 （二）波谱学方法（二）波谱学方法1、含含1个个 OH 正常峰正常峰 VCO 167516451 V 蒽醌蒽醌 缔合峰缔合峰 VCO 163716

28、211 2438 cm1 （缔合峰特点：因缔合羰基偶极矩加大，频率低，（缔合峰特点：因缔合羰基偶极矩加大，频率低，增强）增强）2、含含2个个 OH 正常：正常：167816611 V 1、8 二二OH 缔合：缔合：162816161 4050 cm1 蒽醌蒽醌 1、4二二OH 只有更低频率的缔合峰。只有更低频率的缔合峰。 1、5 二二OH 16451608 cm13.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OOHHOOHHHHR6.72 (s)6.95 (s)供电取代基向高场位移向高场位移四、结构鉴定四、结构鉴定 （二）波谱学方法（二）波谱学方法3.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)萘醌萘醌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H2-四、结构鉴定四、结构鉴定 （二）波谱学方法（二）波谱学方法四、结构鉴定 （二）波谱学方法3.醌类化合物的核磁共振光谱（