1、第5章 醌類化合物（quinonoids）,1、了解醌類化合物的分類、分布和生理活性。 2、掌握醌類化合物的理化性質(zhì)。 3、掌握醌類化合物的提取、分離和檢識方法。 4、熟悉醌類化合物的結(jié)構(gòu)研究方法。,1,概述,醌類化合物是指分子內(nèi)具有不飽和環(huán)二酮（醌式） 結(jié)構(gòu)或易轉(zhuǎn)變?yōu)檫@樣結(jié)構(gòu)的化合物。,2,5.1 結(jié)構(gòu)與分類,1.苯醌類(benzpquinones) 2.萘醌類(naphthoquinones) 3.菲醌類(phenanthraquinones) 4.蒽醌類(anthraquinones),3,1.苯醌類,4,2.萘醌類,5,3.菲醌類,6,4.蒽醌類,1,4,5,8為-位 2,3,6,7為

2、 -位 9,10為meso-位,7,分布廣泛：蓼科（大黃）、豆科（番瀉葉）等 生理活性顯著：瀉下作用 抗菌作用 抗癌活性 結(jié)構(gòu)分類：單蒽核類 雙蒽核類,8,（1）單蒽核類,蒽醌及其苷類 大黃素型：羥基在苯環(huán)兩側(cè)（棕黃色） 茜草素型：羥基在苯環(huán)一側(cè)（橙黃橙紅） 蒽酚或蒽酮衍生物,9,10,11,（2）雙蒽核類,二蒽酮類 中位二蒽酮：10-10 位二蒽酮：1-1或4-4 二蒽醌類 去氫二蒽酮類 日照蒽酮類 中位萘駢二蒽酮類,12,13,5.2 醌類化合物的理化性質(zhì),1.物理性質(zhì) 2.化學(xué)性質(zhì) 3.顯色反應(yīng),14,1.物理性質(zhì),外觀：多為有色結(jié)晶，如苯醌多為黃色結(jié)晶，萘醌為橙色 或橙紅色結(jié)晶，蒽醌多

3、為黃色至橙紅色固體。隨助色團(tuán)的引入， 顏色越深。蒽醌類化合物大多有熒光。 性質(zhì)：（1）升華性。苯醌和萘醌多以游離態(tài)存在，蒽醌多 以苷的形式存在。游離醌類一般有升華性，升華溫度隨酸性增強(qiáng) 而升高。（2）揮發(fā)性。小分子的醌類化合物有揮發(fā)性。（3）光 不穩(wěn)定性。有些醌類成分不穩(wěn)定，如丹參酮，注意避光保存。 溶解度：（1）游離醌類極性較小，一般溶于甲醇、乙醇、 乙醚等有機(jī)溶劑，不溶于水。（2）成苷后，極性增大，易溶于 醇、熱水，不溶于冷水及極性小的有機(jī)溶劑。蒽醌的碳苷在水 及有機(jī)溶劑中溶解度都小，只溶于吡啶中。蒽醌鹽在水中溶解 度也小。,15,2.化學(xué)性質(zhì),（1）酸性 帶有羧基的醌類化合物酸性強(qiáng)于不帶

4、羧基者； 酚羥基數(shù)目增多，酸性增強(qiáng)； -羥基蒽醌的酸性強(qiáng)于-羥基蒽醌。,16,17,酸性強(qiáng)弱按下列順序排列： 含-COOH （溶于 5%NaHCO3） 含2個(gè)（不相鄰）以上-OH （溶于 5%NaHCO3） 含1個(gè)-OH （溶于 5%Na2CO3） 含2個(gè)以上-OH （溶于 1%NaOH） 含1個(gè)-OH （溶于 5%NaOH）,18,2.化學(xué)性質(zhì),（2）堿性 能溶于濃硫酸中成yang鹽再轉(zhuǎn)成陽碳離子，同時(shí) 伴有顏色的顯著改變。 大黃酚由暗黃色變?yōu)榧t色；大黃素由橙紅變?yōu)榧t 色；其他羥基蒽醌在濃硫酸中一般呈紅至紅紫色。,19,3.顯色反應(yīng),（1）Feigl反應(yīng)：苯醌、萘醌在堿性條件下，與甲 醛和鄰

5、二硝基苯加熱，發(fā)生氧化還原反應(yīng)而呈紫色。,20,3.顯色反應(yīng),（2）與活性亞甲基試劑反應(yīng)：苯醌和萘醌類化合物 在堿性條件下，能與一些含活潑亞甲基的化合物先發(fā)生 加成反應(yīng)，再經(jīng)氧化而呈藍(lán)色或藍(lán)紫色，可與蒽醌區(qū)別。,21,3.顯色反應(yīng),（3）Borntrger反應(yīng)：羥基蒽醌遇堿性溶液顯 紅-紅紫色。但羥基蒽酚、蒽酮、二蒽酮類化合物則需 氧化成蒽醌后，才顯示特征的顏色。,22,3.顯色反應(yīng),（4）乙酸鎂反應(yīng)：蒽醌類化合物中如有-酚羥基 或鄰位二酚羥基結(jié)構(gòu)時(shí)，可與Mg2+等形成有色的絡(luò)合物。 可用作色譜顯色劑。,23,3.顯色反應(yīng),（5）對亞硝基二甲苯胺反應(yīng)：羥基蒽酮，可與 0.1對亞硝基二甲苯胺吡啶

6、溶液反應(yīng)縮合而產(chǎn)生各種 顏色?？捎米魃V顯色劑。,24,5.3 醌類化合物的提取與分離,1.提取方法：溶劑提取 堿溶酸沉 水蒸氣蒸餾 2.分離方法：游離蒽醌與蒽苷的分離,25,1.提取方法,（1）有機(jī)溶劑提取法：蒽醌在植物體內(nèi)常以鹽的 形式存在，提取時(shí)應(yīng)先酸化成游離態(tài)再提取。游離醌類 極性小，用極性較小的有機(jī)溶劑提??；苷類極性較大， 可醇、水等提取。一般常用甲醇或乙醇提取，再純化。 （2）堿提酸沉法：提取具有酚OH的醌類化合物。 （3）水蒸氣蒸餾法：適用于分子量小的具有揮發(fā) 性的苯醌及萘醌類化合物。,26,2.分離方法,（1）蒽苷類和游離蒽醌的分離：二者極性不同， 故在有機(jī)溶劑中溶解度不同。將

7、含有蒽醌類成分的乙醇 提取液，濃縮后，用與水不相混溶的有機(jī)溶劑反復(fù)萃取， 游離蒽醌則轉(zhuǎn)溶于有機(jī)溶劑中，蒽苷仍留于水溶液中。,27,2.分離方法,（2）游離蒽醌的分離 梯度pH萃取法：是初步分離游離蒽醌的經(jīng)典方法。 色譜法：對蒽醌類成分的分離效果好。游離蒽醌 多用吸附柱色譜加以分離，一般用硅膠、磷酸氫鈣、 聚酰胺（羥基蒽醌）等為吸附劑。,28,29,2.分離方法,（3）蒽苷的分離 溶劑法：常用乙酸乙酯、正丁醇等，將蒽醌苷從 水溶液中提取出，與水溶性雜質(zhì)分開，再進(jìn)行色譜分離。 色譜法：分離蒽醌苷最有效的方法。硅膠柱色譜、 葡聚糖凝膠柱色譜、反相硅膠等。如大黃蒽醌苷的分離， 將大黃的70甲醇提取液加

8、到Sephadex LH-20凝膠柱上， 并用70甲醇沖洗，依次得到二蒽酮苷（番瀉苷A、B、C、 D）、蒽醌二葡萄糖苷、蒽醌單糖苷、游離苷元。,30,5.4 醌類化合物的檢識,1.理化檢識 2.色譜檢識,31,1.理化檢識,苯醌、萘醌：Feigl反應(yīng)、活潑亞甲基反應(yīng)。 羥基蒽醌：Borntrger反應(yīng)。 蒽酮：對亞硝基二甲苯胺反應(yīng)。,32,2.色譜檢識,（1）TLC 吸附劑：硅膠、聚酰胺 展開劑：多采用混合系統(tǒng)，如苯-甲醇（9:1）等 顯色劑：在可見光（呈黃色）或紫外光下（有熒光）0.5%乙酸鎂甲醇噴，90加熱5min，觀察 （2）PC 展開劑：游離蒽醌，水飽和的有機(jī)層系統(tǒng)，如甲醇飽和的石油醚

9、 蒽苷，含水量較大的系統(tǒng)，如苯-丙酮-水（4:1:2） 顯色劑：0.5%乙酸鎂甲醇溶液 1-2%氫氧化鈉溶液,33,5.5 醌類化合物的結(jié)構(gòu)研究,1.化學(xué)方法：鋅粉干餾 氧化反應(yīng) 甲基化反應(yīng) 乙?；磻?yīng) 2.波譜分析：UV IR NMR MS 3.實(shí)例,34,1.化學(xué)方法,（1）鋅粉干鎦：羥基蒽醌與鋅粉混合干餾，蒽醌取代 基中的氧原子被還原除去而生成相應(yīng)的母體烴類。用于 確定母核類型、側(cè)鏈的有無及某些取代基的位置。,35,（2）氧化反應(yīng)：環(huán)上有羥基取代的蒽醌，不同氧化劑 和不同的反應(yīng)條件，生成不同的產(chǎn)物。有利于判斷取代 基的有無及位置。最常用的氧化劑是堿性KMnO4和CrO3。,36,（3）甲

10、基化反應(yīng)：判斷羥基的數(shù)目及位置。 難易順序：醇OH、-酚OH、-酚OH、-COOH 甲基化試劑： CH2N2/Et2O：-COOH、-酚OH、-CHO CH2N2/Et2O+MeOH：-COOH、-OH、2個(gè)-OH之一、-CHO (CH3)2SO4/K2CO3+丙酮：-酚OH、-酚OH CH3I/Ag2O：-COOH、所有酚OH、醇-OH、-CHO,37,（4）乙?；磻?yīng)：判斷羥基的數(shù)目及位置。 難易順序：-酚OH、-酚OH、醇OH 乙酰化試劑： CH3COCl (CH3CO)2O CH3COOR CH3COOH CH3COCl/HAc冷置：醇OH (CH3CO)2O/短時(shí)間加熱：醇OH,-酚

11、OH /長時(shí)間加熱：醇OH,-酚OH,2個(gè)-酚OH之一 (CH3CO)2O/硼酸冷置：醇OH,-酚OH (CH3CO)2O/濃硫酸室溫：醇OH,-酚OH,-酚OH (CH3CO)2O/吡啶室溫：醇OH, 及-酚OH,烯醇式OH,38,2.波譜分析,（1）UV 苯醌：240nm，強(qiáng)峰；285nm，中強(qiáng)峰；400nm，弱峰。 萘醌：245nm，251nm，257nm，335nm。,39,蒽醌：由苯樣結(jié)構(gòu)（a）和醌樣結(jié)構(gòu)（b）引起。 a.苯樣 252nm（強(qiáng)） 322nm（中強(qiáng)） b.醌樣 272nm 405nm,40,羥基蒽醌： 第一峰230nm左右 第二峰240260nm（由苯樣結(jié)構(gòu)引起） 第三

12、峰262295nm（由醌樣結(jié)構(gòu)引起） 第四峰305389nm（由苯樣結(jié)構(gòu)引起） 第五峰400nm以上（由醌樣結(jié)構(gòu)中的羰基引起） 規(guī)律： 第一峰：隨酚羥基數(shù)目增多而向紅移，但與酚OH取代位置無關(guān)。 1個(gè)-OH，222.5nm 2個(gè)-OH，225nm 3個(gè)-OH，2302.5nm 4個(gè)-OH，236nm 第三峰：受-酚羥基影響，紅移且強(qiáng)度增加（4.1，4.1則無-OH）。 第四峰：受供電基影響紅移。在位，強(qiáng)度降低；在位，強(qiáng)度增加。 第五峰：受-酚羥基影響，數(shù)目越多，紅移越大。 無，356-362.5（3.30-3.88） 1個(gè)-OH，400-420 2個(gè)-OH，420-440(1,5)、430-4

13、50(1,8)、470-500(1,4) 3個(gè)-OH，485-530 4個(gè)-OH，540-560,41,2.波譜分析,（2）IR 主要特征是CO、C-OH及苯環(huán)的吸收峰。 如羥基蒽醌：CO（1675-1653cm-1） C-OH（3600-3100cm-1） 芳環(huán)（1600-1480cm-1）,42,（2）IR 無取代基：1675cm-1(共軛體系) 有取代基：供電基,波數(shù)減少;吸電基,波數(shù)增加。 1個(gè)-OH,1675-1647和1637-1621cm-1，差24-38cm-1 2個(gè)-OH(1,4或1,5),1645-1608cm-1 (1,8),1678-1661(強(qiáng)度低)和1626-161

14、6cm-1，差40-57cm-1 3個(gè)-OH,1616-1592cm-1 4個(gè)-OH,1592-1572cm-1（與CC骨架振動(dòng)頻率重疊難以分辨） -OH -OH與羰基締合, 3150cm-1（多與不飽和CH伸縮振動(dòng)頻率相重疊） -OH 3600-3150cm-1 1個(gè)-OH 3300-3390cm-1單峰 多個(gè)-OH 3600-3150cm-1 數(shù)峰 1480-1620cm-1 (骨架) 3100-3000cm-1 (C=H),43,44,2.波譜分析,（3）1H-NMR 醌環(huán)質(zhì)子：對苯醌：6.72（s） 1,4-萘醌：6.95（s） 芳環(huán)質(zhì)子：1,4-萘醌：8.06(-H)、7.73(-H

15、) 蒽醌：8.07（-H）、7.67（-H） -H處于CO的負(fù)屏蔽區(qū)，位于較低場 -H受CO影響小,45,（3）1H-NMR 取代基質(zhì)子及對芳環(huán)質(zhì)子的影響： -CH3：2.1-2.9(s)。供電基，使相鄰芳?xì)湎?0.15ppm，間位芳?xì)?0.10。 -OCH3：4.0-4.5(s)。供電基，使鄰位及對位芳?xì)?0.45ppm。 -CH2OH：-CH2-為4.6ppm，一般為單峰，與-OH偶合呈現(xiàn)雙峰； -OH為5.6ppm。 -ArOH及-COOH：-OH約11-12ppm(C=O),-OH小于11ppm,-COOH同酚OH 酚羥基為供電基，使鄰位及對位芳?xì)?0.45ppm -COOH為吸電基，

16、使鄰位芳?xì)?0.8ppm。,46,2.波譜分析,（4） 13C-NMR 蒽醌 萘醌 -C：126.6126.2 -C：134.3136.6 C=O：182.5184.6 季C：132.9131.7 CH： 138.6,47,2.波譜分析,（5）MS 游離醌類，分子離子峰多為基峰，且出現(xiàn)強(qiáng)的M-CO峰、 M-2CO峰及較強(qiáng)的雙電荷離子峰。 醌苷用EI-MS得不到分子離子峰，基峰常為苷元離子。,48,（5）MS 對苯醌： 1,4-萘醌： 9,10-蒽醌：,49,3.實(shí)例,（1）從中藥虎刺中分得一橙紅色針晶，該化合物的HR-MS給出M 270.0495（分子式為C15H10O5）。其UV有5個(gè)吸收帶

17、（羥基蒽醌），IR有 CO吸收峰及苯環(huán)特征吸收峰，均和羥基蒽醌類化合物相符。 UV：第五峰的max（lg）為438nm（1,5或1,8-二羥基蒽醌）。 IR：1630（有締合），說明為1,5-二羥基蒽醌。 1HNMR：4.03（3H,s -OCH3，位置可能是2、3、4位)。,50,1HNMR：7.18（1H,d,J=8.4）和7.89（1H,d,J=8.4）為相鄰芳?xì)湫盘枺?其中7.89是-H。7.13（1H,d,J=8.0Hz）、7.67（1H,t,J=8.0Hz）、7.8 （1H,d,J=8.0Hz）三個(gè)芳香質(zhì)子組成ABC系統(tǒng)，其中7.84是-H。以上表明 蒽醌母核上有兩個(gè)-H，有兩個(gè)相

18、鄰芳?xì)洌腥齻€(gè)連續(xù)芳H。 由此可知，結(jié)構(gòu)如下。,51,3.實(shí)例,（2）黃花中分得黃花蒽醌,黃色結(jié)晶,mp243-244,分子式C16H12O6(M+300). 5%NaOH：深紅色，提示為蒽醌化合物。 Molish反應(yīng)：陰性，提示為游離蒽醌。 5%Na2CO3：溶解且顯橙紅色，提示有一個(gè)-OH。 乙酸鎂：橙紅色，提示有環(huán)上有單-OH或間位二羥基，不可能為對位 （紫色）或鄰位二羥基（藍(lán)紫）。 IR：3320（游離-OH），1655和1633（游離及締合C=O差22，1-OH）。 1HNMR：3.76(3H,s,-OCH3)；4.55(2H,s,-CH2OH)；7.22(1H,d,J=8)， 7.

19、75(1H,d,J=8),7.61(1H,m),提示有3個(gè)相鄰芳H且經(jīng)IR證實(shí)(750-800)； 8.15(1H,s),提示為1個(gè)孤立芳H(去屏蔽，靠近C=O，鄰位不可能連接供電基 OH或OCH3);10.5(1H,s)為非締合-OH質(zhì)子;12.85(1H,s)為締合-OH質(zhì)子。 -OH,-OH,-OCH3,-CH2OH,3個(gè)相鄰芳H,1個(gè)孤立芳H,分子式滿足。,52,基團(tuán)：-OH,-OH,-OCH3,-CH2OH,3個(gè)相鄰芳H,1個(gè)孤立芳H,53,乙?；锏?HNMR提示有3個(gè)乙?；?OH,-OH,-CH2OH），且 4.55信號移至5.18,表明為-CH2OH。 從生源角度，可能為C0。用合成產(chǎn)物證明，合成的乙?；锱c黃花 蒽醌C0的乙?；锏谋由VRf值、IR一致，混合mp.也不下降，證明 該化合物為C0。 2,8-二羥基-1-甲氧基-3-羥甲基-9,10-蒽醌。 13CNMR完全符合。,54,5.5 含醌類成分中藥的實(shí)例,1.紫草 2.丹參 3.大黃 4.決明子 5.何首烏,55,1.紫草,（1）化學(xué)成分,56,（2）提取分離,57,2.丹參,（1）化學(xué)成分 丹參的主要化學(xué)成分為脂溶性成分和水溶性成分，脂溶性成 分為菲醌衍生物，如丹參醌A等。水溶性成分為丹參素等。,58,2.丹參,（2