第四章-醌类化合物

第四章醌类化合物

（Quinonoids）基本知识概述第一节结构与分类第二节理化性质第三节提取与分离第四节结构测定醌类化合物是指分子内具有不饱和二酮结构(醌式结构)或容易转变成这样结构的天然有机化合物。一、定义

概述

常作为动植物、微生物的色素而存在于自然界中蓼科、茜草科、鼠李科、百合科、豆科

二、分布：三、存在形式：游离状态，苷大黄、何首乌、虎杖、决明子、丹参、芦荟、紫草、番泻叶中的有效成分。四、天然药物：五、应用：除有抗菌抗癌等生理活性而用于药品外，还应用于染料和指示剂的母体结构类型苯醌类萘醌类菲醌类蒽醌类蒽醌衍生物蒽酚衍生物二蒽酮类衍生物第一节

醌类化合物的结构与分类一、苯

醌

类（benzoquinones）邻苯醌不安定，故天然界存在的大多为对苯醌在醌核上多有-OH、-OMe、-Me等基团取代

对苯醌P-quinone邻苯醌O-quinone信筒子醌（embilin）存在于——白花酸藤果、木桂花等的果实中。为橙红色板状结晶；其活性——驱除肠寄生虫（驱绦虫作用）辅酶Q10（coenzymesQ10）用于治疗心脏病、高血压及癌症。二、萘

醌

类（naphthoquinones）但目前从自然界得到的几乎全是α-萘醌类。

α-(1,4)萘醌β-(1,2)萘醌amphi-(2,6)萘醌紫草素、异紫草素、维生素K1、K2紫草素及异紫草素是从中药紫草及软紫草中分离得到的化合物，具有止血、抗炎、抗菌、抗病毒、抗癌等功效、橙黄色结晶胡桃醌存在于——植物胡桃的叶及未成熟果实中。橙色针状结晶；具有抗菌、抗癌及中枢神经镇静作用

三、菲醌类（phenanthraquinones）天然的菲醌类：包括邻菲醌和对菲醌两种类型中药丹参根中提取得到的多种邻菲醌和对菲醌混合物，注意，丹参醌结构上为菲醌类、生物合成上属于二萜类，丹参醌具有抗菌、扩张冠状动脉的作用邻醌对醌四、蒽醌类（anthraquinones）

1、4、5、8—α位

2、3、6、7—β位

9、10—

meso

位（也称中位）

依据其还原程度的不同，将其分成以下三类：如：氧化蒽酚、蒽酚（anthranol）、蒽酮（anthranone）及蒽酮二聚体等。（一）蒽醌衍生物

根据-OH在蒽醌母核中位置不同，可将羟基蒽醌衍生物分为两类：包括：蒽醌衍生物及其不同还原程度的产物1．大黄素型

-OH分布在两侧的苯环上，多呈黄色。

例：大黄中的主要蒽醌成分多属于大黄素型（五种苷元）大黄酚（chrysophanol）

R1=CH3R2=H

大黄素（emodin）

R1=CH3R2=OH

大黄素甲醚（physcion）

R1=CH3R2=OCH3大黄酸（rhein）

R1=COOH

R2=H芦荟大黄素(aloe-emodin)

R1=CH2OH

R2=H抗菌、抗肿瘤、抗氧化、降低血压等2．茜草素型

-OH分布在一侧的苯环上，颜色较深，多为橙黄或橙红色。

羟基茜草素酸碱指示剂、抗菌剂、化妆品、护肤品、高级生物染料

（二）蒽酚(或蒽酮)衍生物蒽醌在酸性下易被还原成蒽酚及其互变异构体蒽酮。

蒽醌

蒽酚

蒽酮蒽酮、蒽酚性质不稳定，故只存在于新鲜植物中。

（三）二蒽酮类衍生物二蒽酮类是两分子蒽酮在C10–C10’位或其他位脱氢而形成的化合物。

如:番泻叶中致泻的有效成分——番泻苷A、B、C、D等、临床上最常用的泻下药之一

番泻苷A大黄酸蒽酮OOCOOHCOOHOHOOOHglcglcHHOOHOHCOOH+2glucose

第二节理化性质与呈色反应一、物

理

性

质

（一）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。多为有色结晶

（二）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。

（三）溶解度

（四）不同pH值下显示不同颜色

（五）升华性、挥发性游离醌类多有升华性，可得到最纯的结晶。应用：用于提取、精制

小分子的苯醌、萘醌——

挥发性，能随水蒸气蒸馏。

二、化学性质

（一）酸性

有机化合物中有显酸性基团：1Ar-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。—COOH，Ph-OH，1.有-COOH的酸性>无-COOH（Ph-OH)2.β-OH>Ph-OH>α-OH

β-羟基蒽醌

α-羟基蒽

α-羟基蒽醌

Pka7.69.911.5插烯酸结构3．酚-OH数目增多，酸性↑

3，6-二羟基蒽醌

3-羟基蒽醌

1，2-二羟基蒽醌应用：

可用于提取分离。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

试比较下列化合物的酸性强弱（二）颜色反应菲格尔（Feigl）反应—各种醌类（+）

醌类衍生物在碱性下加热能迅速与醛类及邻二硝基苯反应→紫色化合物。在反应中醌类仅起一电子传递媒介作用，醌类成分含量越高，则反应速度也越快

2.无色亚甲蓝显色试验

苯醌

PPC喷雾

蓝色斑点

萘醌

TLC无色亚甲蓝

苯醌、萘醌——区别于蒽醌TLC、PPC取100mg亚甲蓝溶于100ml乙醇中，加入1ml冰乙酸及1g锌粉，缓缓振摇直至蓝色消失，即可备用

3.碱液呈色反应（Borntrager’s反应）

—羟基蒽醌遇碱液显红或紫红色反应机理如下：α-羟基蒽醌

红色

4.与活性次甲基试剂的反应专属性：苯醌及无2,3位取代的萘醌（+）蒽醌→（-）

什么叫做活性次甲基？？？活性次甲基指的是在次甲基上连接有一个或多个吸电子基团，从而使次甲基上的氢变得活泼，在碱性条件下易于电离，从而发生取代反应，所以叫做活性次甲基

5.与金属离子的反应

—具有α-OH或邻二Ph-OH的蒽醌①醋酸镁反应

特点：有颜色（生成橙红、紫红、或蓝紫色络合物），灵敏。应用：鉴别，及TLC，P.C显色剂②与Pb++络合

一定pH条件下能↓

，用于精制。与醋酸镁形成的络合物第三节醌类化合物的提取与分离一、游离醌类的提取方法

1．有机溶剂提取法

可用CHCl3、C6H6

等亲脂性有机溶剂提取，提取液进行浓缩。

2．碱提酸沉法3．水蒸气蒸馏法

用于具挥发性的小分子苯醌及萘醌类化合物。

用于提取含酸性基团（Ar-OH、

-COOH)

的化合物。二、游离羟基蒽醌的分离1．pH梯度萃取法

——有酸性差异（见后）2．层析法——利用(苷元)的极性差异吸附剂

—硅胶、磷酸氢钙、聚酰胺粉、葡聚糖凝胶

*不用氧化铝，尤其不用碱性氧化铝1.pH梯度萃取法EtOH提取液浸膏Et2O溶解Et2O溶解不溶物OH-/H2O萃取碱性由弱到强继续萃取OH-/H2OH+/H2OH+/H2O沉淀三、蒽醌苷类与蒽醌衍生物苷元的分离在有机溶剂中（CHCl3）的溶解度不同

蒽苷——不溶于CHCl3游离蒽醌——溶于CHCl3四、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：硅胶、聚酰胺、葡萄糖凝胶、纤维素等

1.分离前，多进行预处理——除部分杂质

①溶剂法

用极性较大的溶剂将苷从提取液中提取（萃取）出来。②铅盐法蒽醌苷/H2O醋酸铅滤液沉淀（蒽醌苷+醋酸铅）加水通入H2S气体使沉淀分解硫化铅蒽醌苷/H2O放置苷类析出2．蒽苷的分离

聚酰胺：反相硅胶柱层析：葡聚糖凝胶：氢键吸附:（分离具酚-OH）Ar-OH少，先洗下来MW大小—MW大,先洗下来Rp-8等第四节醌类化合物的结构测定结构测定步骤：1．化学鉴别反应：确定comp.的类型

2．纯度检查：

TLC（氨熏、碘熏）

3．MW测定：MS，（元素分析）

苷

水解

苷元（水解产物）鉴定

4．光谱分析：

UV、IR、MS、1H-NMR、13C-NMR

5．衍生物制备：

甲基化

乙酰化

了解母核上的取代基一、蒽醌类的紫外光谱蒽醌母核可分为

a、b两部分

蒽醌有四个吸收峰252nm325nm苯样结构(a)272nm405nm

醌样结构(b)羟基蒽醌类可有五个主要吸收峰

第Ⅰ峰

230nm左右

-OH取代将影响相应的吸收带向红位移

第Ⅴ峰

>400nm（对醌结构中的C=O引起）第Ⅳ峰

305~389nm（苯样结构引起）

第Ⅲ峰

262~295nm（醌样结构引起）第Ⅱ峰

240~260nm（苯样结构引起）各吸收谱带与结构的关系

1．峰Ⅰ230nm左右—与-OH数目有关-OH数目λmax(nm)1222.522253230±2.542362．峰Ⅲ

(262~295nm)

受β－酚羟基的影响

具有β－OH的峰Ⅲ发生红移，吸收强度也增强。

峰Ⅲ的吸收强度logε值>4.1有β－酚羟基logε值

<4.1无β－酚羟基3．峰Ⅴ（>400nm）——

受α－酚羟基的影响

α－酚羟基越多，峰Ⅴ红移值越大

二、醌类化合物的红外光谱νC=O

1675~1653cm－1νOH

3600~3130cm－1

ν芳环

1600~1480cm－11．羟基蒽醌类化合物的红外区域有：2．蒽醌类νC=O吸收峰位与α－酚羟基的数目关系

α－OH数

蒽醌类型

游离C=O频率

缔合C=O频率

C=O频率差

(cm－1)(cm－1)

(cm－1)0无α-OH

1678~1653—

—1

1－OH

1675~1647

1637~1621

24~282

1,4或1,5-二OH

—

1645~1608—

21,8-二OH

1678~1661

1626~1616

40~5731,4,5-三OH

—

1616~1592—41,4,5,8-四OH

—

1592~1572

—3．-OH的IR光谱α-OH3150cm-1↓

β-OH3600～3150cm-1三、醌类化合物的质谱

蒽醌