天然药物化学-醌类4课件

1、卫生部规划教材天然药物化学（第5版）概 述定义醌类化合物是分子中具有不饱和环二酮结构的一类天然色素有机化合物。分布存在广泛，蓼科大黄、何首乌、虎杖;茜草科茜草、豆科决明子、番泻叶、百合科芦荟、唇形科丹参、紫草科的紫草等。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。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 (benzoquinone

2、s)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：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 3.二蒽酮类衍生物维生素K1 苜宿中的维生素K1是黄色粘稠状油，熔点-20，加热至100-200以上即被分解。 K-Vitamin 是一类自然界存在的萘醌衍生物，基本结构与Vitamin K1相似，只是3位上的侧链有长有短，由不同数

3、目的异戊二烯组成。 它的生物活性是兴奋或促进能合成凝血酶原(phothrombin)的信使RNA形成，可促进血液凝固。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：1. 丹参醌类(脂溶性成分)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

4、度的不同，将其分成以下三类：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 3.二蒽酮类衍生物蒽酮、蒽酚性质不稳定，故只存在于新鲜植物中一、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。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

5、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

6、而存在于植 物中。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

7、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排列： 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）

8、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 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 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。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

9、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（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提取液浓缩结晶浓缩液三、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-

10、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。 （氯仿等溶剂）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

11、离（四）蒽醌苷类的分离硅胶、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 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 用极性较大的溶剂将苷从提取液中提取（萃取）出来。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

12、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

13、)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）苯醌主要吸收峰有三个400 nm285 nm240 nm强峰中强峰弱峰四、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、

14、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四、结构鉴

15、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）四、结构鉴定 （二）波谱学方法2.醌类化合物的红外光谱（IR） 返回到80四、结构鉴定 （二）波谱学方法3.醌类化合物的核磁共振光谱（NMR） 1H-NMR (1)醌环

16、上的质子四、结构鉴定 （二）波谱学方法3.醌类化合物的核磁共振光谱（NMR） 1H-NMR (1)醌环上的质子供电子基团四、结构鉴定 （二）波谱学方法3.醌类化合物的核磁共振光谱（NMR） 1H-NMR (2)芳环质子当有取代基时，峰的数目及峰位都将改变。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） 13C-NMR （1）1,4-萘醌类四、结构鉴定 （二）波谱学方法3.醌类化合物的核磁共振光谱（NMR） 13C-NMR （2）9,10-蒽醌类 P-苯醌82、80、54、52 1,4-萘醌104、76、50 9,10-蒽醌180、152、90、76四、结构鉴定 （二）波谱

17、学方法4.醌类化合物的质谱（MS） 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：(m/z) 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、生物活性五、生物活性（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）止血作用（茜草中的茜草素类成分） (四) 扩张冠状动脉的作用，用于治疗冠心病、心肌梗死等 （ 丹参中丹参醌类） (五) 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本 章 内 容一、结构类型 二、理化性质三、提取分离四、

18、结构鉴定五、生物活性本 章总结学习目标：1.掌握醌类化合物的分类及基本结构。 2.掌握醌类化合物性质（颜色、升华性、溶解性、酸性、显色反应）。3.掌握蒽醌类化合物常用的提取分离方法。4.掌握大黄、丹参的结构、鉴定方法、提取分离方法。5.熟悉蒽醌类化合物的红外光谱。重点：蒽醌的结构，性质，提取分离方法; 大黄、丹参成分的结构。 难点：蒽醌酸性强弱的规律。(一)单选题 1醌类化合物结构中只具有对醌形式的是_ A苯醌 B萘醌 C蒽醌 D菲醌2醌类化合物都具有的性质是_ A酸性 B水溶性 C升华性 D有色性3醌类化合物取代基酸性强弱的顺序是_ A-OH-OH-COOH B-COOH-OH-OH C-O

19、H-OH-COOH D-COOH-OH-OH4可用于区别大黄素和大黄素-8-葡萄糖苷的反应是_ AMolish反应 B加碱反应 C醋酸镁反应 D对亚硝基二甲苯胺反应练 习 题5番泻苷A中二个蒽酮连接位置为AC-10和C-10； BC-1和 C-3；CC-6和 C-7； DC-10和 C-1 。6. 1-OH蒽醌的IR光谱中，C=0峰的特征是_ A1675 cm-1处有一强峰; B16751647 cm-1和16371621 cm-1。范围有两个吸收峰，两峰相距2438 cm-1; C6781661cm-1和16261616cm-1范围有两个吸收峰，两峰相距4057 cm-1; D1675 cm-1和1625 cm-1处各有一个吸收峰，两峰相距50cm-1。 中药萱草根中存在下列化合物，