1、第四章醌類化合物課件,1,定義指分子內(nèi)具有不飽和環(huán)二酮（醌式結(jié)構(gòu)）或容易轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂絮愋再|(zhì)的化合物，以及在生物合成方面與醌類有密切聯(lián)系的化合物。,分布由于醌類具有不飽和酮結(jié)構(gòu)，當(dāng)其分子中連接助色團(tuán)后（-OH、-OMe等）多有顏色，故常作為動植物、微生物的色素而存在于自然界中。,第四章 醌類化合物,第四章醌類化合物課件,2,一、結(jié)構(gòu)類型 二、理化性質(zhì) 三、提取分離 四、結(jié)構(gòu)鑒定 五、生物活性,第四章 醌類化合物,第四章醌類化合物課件,3,（一）苯醌類 （二）萘醌類 （三）菲醌類 （四）蒽醌類 1、蒽醌衍生物 2、蒽酚衍生物 3、二蒽酮類衍生物 4、C-糖基衍生物,一、結(jié)構(gòu)類型,第四章醌類化合物課

2、件,4,一、苯醌（benzoquinones）類 是具有醌型結(jié)構(gòu)的最簡單化合物。按其結(jié)構(gòu)可分為鄰苯醌及對苯醌兩大類。 鄰苯醌不穩(wěn)定，故天然存在的苯醌化合物多為對苯醌衍生物，其母核上常有-OH、-OCH3、- CH3等基團(tuán)取代。,一、結(jié)構(gòu)類型,第四章醌類化合物課件,5,對苯醌（ pr-）,鄰苯醌（ ortho-）,天然苯醌類化合物多為黃色或橙黃色結(jié)晶體。,一、結(jié)構(gòu)類型,第四章醌類化合物課件,6,苯醌類化合物具有一定的生物活性中藥鳳眼草果實中得到的2，6-二甲氧基苯醌有抗菌作用；白花酸藤果中得到的信筒子醌有驅(qū)腸內(nèi)寄生蟲作用.,2，6-二甲氧基苯醌,信筒子醌,一、結(jié)構(gòu)類型,第四章醌類化合物課件,7,

3、1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,3,1,2,3,4,5,6,7,8,1,2,3,4,5,6,7,8,(1,4),(1,2),mphi(2,6),但目前從自然界得到的幾乎均為-萘醌類。,二、萘醌（naphthoquinones）類按理論，結(jié)構(gòu)上有(1,4)，(1,2)，mphi(2,6) 三種類型萘醌。,一、結(jié)構(gòu)類型,第四章醌類化合物課件,8,中藥中的萘醌多帶有羥基，多呈橙色至黃色。一些化合物具有較強的生理活性。 胡桃醌( juglone)存在于核桃未成熟的果皮（青皮）中，有抗出血的活性，共存的其幾種還原衍生物，都有抗菌的生物活性，如-氫化胡桃醌及其4-葡萄糖苷等。,胡桃醌,一、結(jié)構(gòu)類

4、型,第四章醌類化合物課件,9,柿樹的新鮮根中含有多種萘醌的衍生物包括藍(lán)雪醌(plumbgin)，7-甲基胡桃醌和一些萘醌的二聚物和四聚物。其中藍(lán)雪醌有刺激性臭氣，并能刺激皮膚發(fā)泡，為一種植物抗菌素，曾供臨床靜脈給藥以治療葡萄球菌感染所引起的癤和痤瘡。,一、結(jié)構(gòu)類型,第四章醌類化合物課件,10,也有不含羥基的萘 醌衍生物，維生素K類即是一例。例如維生素K1和K2。 維生素K1和K2的主要作用是能促進(jìn)血液的凝固，所以可用作止血劑。 在研究維生素K1和K2及其衍生物的化學(xué)構(gòu)造與凝血作用的關(guān)系時，發(fā)現(xiàn)2-甲基-1，4-萘醌具有更強的凝血能力，稱之為維生素K3，維生素K3是油溶性維生素。,一、結(jié)構(gòu)類型,

5、第四章醌類化合物課件,11,三、菲醌(phenanthraquinones)類天然菲醌衍生物主要包括鄰醌及對醌兩大類。唇形科植物丹參具有活血化瘀、消炎抗菌、抗腫瘤、擴(kuò)張血管等多種作用，近幾十年來，中日學(xué)者深入研究，從中得到了幾十種菲醌衍生物。,一、結(jié)構(gòu)類型,第四章醌類化合物課件,12,丹參中的醌類化合物具有抗菌及擴(kuò)張冠狀動脈的作用，是中藥丹參的主要有效成分，總丹參酮可用于治療金黃色葡萄球菌等引起的癤，癰，蜂窩組織炎、痤瘡等疾病。由丹參酮II制得的丹參酮II磺酸鈉注射液可增加冠脈流量，臨床上治療冠心病、心肌梗塞有效。,一、結(jié)構(gòu)類型,第四章醌類化合物課件,13,1,2,3,4,5,6,7,8,9,

6、10,1，4，5，8-,位,2，3，6，7位,9，10meso位,四、蒽醌類蒽醌類成分包括蒽醌衍生物及其不同還原程度的產(chǎn)物，如：氧化蒽酚、蒽酚、蒽酮、二蒽酮。,一、結(jié)構(gòu)類型,第四章醌類化合物課件,14,H,O,H,O,蒽醌,氧化蒽酚,蒽酮,蒽酚,一、結(jié)構(gòu)類型,第四章醌類化合物課件,15,根據(jù)羥基在蒽醌母核上的位置不同，可將羥基蒽醌分為兩大類：（1）大黃素型（Emodin） 羥基分布于兩側(cè)苯環(huán)上，多呈棕黃色。大黃中的主要蒽醌衍生物多屬于大黃素型。,大黃素,(一）、蒽醌衍生物,一、結(jié)構(gòu)類型,第四章醌類化合物課件,17,（2）茜草素型(lizrin) 羥基分布于一側(cè)苯環(huán)上，多呈橙色-橙紅色。,茜草素

7、,一、結(jié)構(gòu)類型,第四章醌類化合物課件,18,(二）蒽酚（或蒽酮）衍生物蒽醌在酸性條件下還原生成蒽酚及互變異構(gòu)體蒽酮。,Sn,Hcl,還原,蒽酚,蒽酮,一、結(jié)構(gòu)類型,第四章醌類化合物課件,19,（1）蒽酚及蒽酮類一般只在存于新鮮植物中，存放期間易被氧化，生成蒽醌類。（2）蒽酚的中位羥基與糖縮合成苷后，則難以被氧化，較穩(wěn)定，因為形成的苷只有被水解除去糖才易被氧化而轉(zhuǎn)變?yōu)檩祯苌?。而苷的水解是需要一定條件的。（3）羥基蒽酚抑菌作用較強，可治療疥癬之類皮膚病。,一、結(jié)構(gòu)類型,第四章醌類化合物課件,20,（三）二蒽酮類衍生物由兩分子蒽酮脫去一分子氫后而成。根據(jù)連接部位不同，又可分為中位連接二蒽酮及位連

8、接二蒽酮。（1） 中位(meso-)連接：如有瀉下作用的中藥番瀉葉中的番瀉苷,Sennoside ,一、結(jié)構(gòu)類型,第四章醌類化合物課件,21,NOTE：C10-C10,鍵容易水解而斷裂，生成較穩(wěn)定的蒽酮游離基，繼而氧化成蒽醌類化合物。一般隨著植物原料儲存時間延長，二蒽酮類含量下降，單蒽酮類含量上升。,.,水解,O,大黃酸,一、結(jié)構(gòu)類型,第四章醌類化合物課件,22,（2) -位連接二蒽酮類：C1-C1,或C4-C4,醌類成分容易被還原為二元酚類衍生物，后者再被氧化又容易轉(zhuǎn)變?yōu)轷?，所以它們起到了電子傳?dǎo)的作用，加之它們是新陳代謝的產(chǎn)物，容易參與生物的生化反應(yīng)，從而促進(jìn)或干擾了某些生化反應(yīng)，從而表現(xiàn)

9、出多種生物活性（抗菌、抗癌、抗病毒、凝血、生物氧化反應(yīng)中輔酶）。,一、結(jié)構(gòu)類型,第四章醌類化合物課件,23,（四）C-糖基衍生物 是蒽醌的碳苷，即糖作為側(cè)鏈通過C-C鍵直接與蒽環(huán)相連。例如蘆薈致瀉的主要有效成分蘆薈苷(barbaloin)即屬此類化合物。,蘆薈苷,一、結(jié)構(gòu)類型,第四章醌類化合物課件,24,金絲桃屬某些植物如貫葉連翹、小連翹中含有的金絲桃素(hypericin)、假金絲桃素(pseudohypericin)均為萘駢二蒽酮衍生物,一、結(jié)構(gòu)類型,第四章醌類化合物課件,25,二、理化性質(zhì),（一）物理性質(zhì) 1.性狀 2.升華性、揮發(fā)性 3.溶解度 （二）化學(xué)性質(zhì) 1.酸性 2.顏色反應(yīng),

10、第四章醌類化合物課件,26,1.性狀 顏色 無r-OH近乎于無色 助色團(tuán)越多，顏色越深 如：黃、紅、橙、紫紅等 多為有色晶體 存在狀態(tài)：苯醌、萘醌多以游離狀態(tài)存在； 蒽醌類則往往結(jié)合成苷而存在于植物中。,（一）物理性質(zhì),二、理化性質(zhì),第四章醌類化合物課件,27,3.溶解度 H2O MeOH EtOH Et2O CHCl3 游離醌 + + + + 成 苷 +（熱） + + ,2.升華性、揮發(fā)性 小分子的苯醌、萘醌類具有揮發(fā)性，能隨水蒸氣蒸餾，可據(jù)此進(jìn)行提取、精制工作。游離的醌類多具有升華性，蒽衍生物在常壓下加熱即能升華。,二、理化性質(zhì),第四章醌類化合物課件,28,溶于5%NHCO3,1.酸性 A

11、r-OH的存在顯酸性用于堿提酸沉 分子中Ar-OH的數(shù)目、位置不同則酸性強弱有差異,（二）化學(xué)性質(zhì),二、理化性質(zhì),第四章醌類化合物課件,29,溶于5%N2CO3,溶于5%NOH,二、理化性質(zhì),第四章醌類化合物課件,30,含-COOH或兩個以上-酚羥基 含一個-酚羥基 含兩個以上-酚羥基 含一個-酚羥基 因此對蒽醌類成分的提取分離，常用梯度pH萃取法，用不同堿液提取。,溶于5%NHCO3,溶于5%N2CO3,溶于1%NOH,溶于5%NOH,二、理化性質(zhì),第四章醌類化合物課件,31,醌類,醛及鄰二硝基苯,OH-,紫色化合物,2 顏色反應(yīng)： （1）Feigl reaction:醌類衍生物在堿性條件下

12、加熱能迅速與醛類及鄰二硝基苯反應(yīng)生成紫色化合物。在這個反應(yīng)中醌類在反應(yīng)前后并無變化，只起傳遞電子的作用。,二、理化性質(zhì),第四章醌類化合物課件,33,（2）無色亞甲藍(lán)顯色試驗 苯醌、萘醌區(qū)別于蒽醌,醌類衍生物層析展開后，噴以無色亞甲蘭溶液， 若出現(xiàn)蘭色斑點 可能含苯醌或萘醌 不顯色不顯色 可能含蒽醌,二、理化性質(zhì),第四章醌類化合物課件,34,（3）堿性條件下的顯色反應(yīng) 羥基醌類在堿性溶液中發(fā)生顏色改變，會使顏色加深。多呈橙、紅、紫紅色及藍(lán)色。,羥基蒽醌類化合物遇堿顯紅 紫紅色的反應(yīng)。 反應(yīng)機(jī)理如下：,(博恩特雷格反應(yīng)),二、理化性質(zhì),第四章醌類化合物課件,35,（3）堿性條件下的顯色反應(yīng),二、理

13、化性質(zhì),第四章醌類化合物課件,36,二、理化性質(zhì),第四章醌類化合物課件,37,（4）與活性次甲基試劑反應(yīng) （Kesting-Crven法） 苯醌、萘醌區(qū)別于蒽醌,二、理化性質(zhì),第四章醌類化合物課件,38,（5）與金屬離子反應(yīng),二、理化性質(zhì),第四章醌類化合物課件,39,（5）與金屬離子反應(yīng),二、理化性質(zhì),第四章醌類化合物課件,40,C9或C10位為取代的羥基蒽酮類化合物，尤其是1，8-二羥基衍生物，其酮基對位的亞甲基上的氫很活潑，可與0.1%.對亞硝基二甲苯胺的吡啶溶液反應(yīng)，縮和而產(chǎn)生各種顏色。縮合物的顏色可以是紫色、綠色、藍(lán)色及灰色等。,(6)對亞硝基二甲苯胺反應(yīng),二、理化性質(zhì),第四章醌類化合

14、物課件,41,第三節(jié) 醌類化合物的提取分離,醌類化合物由于結(jié)構(gòu)及性質(zhì)具很大差異，于植物體內(nèi)的存在狀態(tài)也不同，故提取分離方法多樣。 一、游離醌類的提取方法 1、有機(jī)溶劑提取法：A、將藥粉用有機(jī)溶劑提取,提取液濃縮,可能析出結(jié)晶，再重結(jié)晶。,第四章醌類化合物課件,42,B、游離形式蒽醌成分可用不同極性溶劑依次提取，溶劑極性由小到大，在提取過程中可得到初步分離。如極性較小的蒽醌如大黃酚、大黃素甲醚可被石油醚提出，而極性較大的多羥基蒽醌則需乙醇提出。,第三節(jié) 醌類化合物的提取分離,第四章醌類化合物課件,43,2、堿提酸沉法：適于具酚羥基的醌類成分。它們可溶于堿性水液中，加酸后又沉淀析出。3、水蒸氣蒸餾

15、法：適于分子量較小的苯醌及萘醌類。它們具揮發(fā)性，可隨水蒸氣蒸餾出來，同時可與不具揮發(fā)性的醌類分離。 4、其他方法：,第三節(jié) 醌類化合物的提取分離,第四章醌類化合物課件,44,5%NaHCO3液-含COOH及兩個以上-酚OH5%Na2CO3液-含一個-酚OH蒽醌類 1%NaOH液-含兩個-酚OH蒽醌類 5%NaOH液-含一個-酚OH蒽醌類,二、游離羥基蒽醌的分離：,第三節(jié) 醌類化合物的提取分離,第四章醌類化合物課件,45,常采用梯度PH萃取法。A、由于蒽醌羥基位置、數(shù)目及羧基的有無，其酸度大小是有區(qū)別的，可分別溶于不同堿性的水液，故可采用梯度pH萃取法。此法為分離游離蒽衍生物的經(jīng)典方法，也為常用

16、方法。,二、游離羥基蒽醌的分離：,第三節(jié) 醌類化合物的提取分離,第四章醌類化合物課件,47,B、pH梯度萃取法對蒽衍生物進(jìn)行初步分離，對性質(zhì)相似，酸性強弱相差不大的羥基蒽醌類則不能很好分離，故初分后再結(jié)合層析法進(jìn)一步分離。多用吸附柱層析，以硅膠、磷酸氫鈣、聚酰胺粉為吸附劑，不宜用氧化鋁，尤其是堿性氧化鋁，因為羥基蒽醌能與氧化鋁形成牢固螯合物，難以洗脫。,第三節(jié) 醌類化合物的提取分離,第四章醌類化合物課件,48,三、蒽醌苷類與蒽醌衍生物苷元的分離： 利用極性差異,如苷元溶于氯仿,苷不溶于氯仿。 羥基及含羧基蒽醌在植物體內(nèi)常以鹽的形式存在，提取時應(yīng)先酸化成游離狀態(tài)，再提取。,第三節(jié) 醌類化合物的提

17、取分離,第四章醌類化合物課件,49,四、蒽醌苷類的分離： 這類成分水溶性強，分離及精制工作都較為困難，層析前用鉛鹽法或溶劑法處理，得較純總苷后再進(jìn)一步分離。 溶劑法是用中等極性的有機(jī)溶劑如乙酸乙酯、正丁醇等，從除去游離蒽醌衍生物的水溶液中，將蒽醌苷萃取出來，再作進(jìn)一步分離。 層析法,第三節(jié) 醌類化合物的提取分離,鉛鹽法：,中藥粉,90%乙醇加熱提取,提取液,濃縮,濃縮液,氯仿（或乙醚、苯）萃取,氯仿液 （游離蒽醌）,水層,加Pb(Oc)2液，過濾,濾液,沉淀,水洗，懸浮于水中，通H2S脫鉛過濾,沉淀（Pb2S）,濾液,蒽醌苷,虎杖浸膏的水溶液,氯仿回流,氯仿液,（含大黃素等 游離蒽醌脂溶成分）

18、,水液,EtOAC萃取,EtOAC液 （含大黃素苷等 蒽醌苷極性成分）,溶劑法：,層析法,第四章醌類化合物課件,53,第四節(jié) 結(jié)構(gòu)測定,蒽醌類化合物的結(jié)構(gòu)研究，一般是在進(jìn)行Borntrager反應(yīng)、醋酸鎂反應(yīng)初步確定為蒽醌化合物后，再依據(jù)光譜分析，同時輔以衍生物制備等經(jīng)典化學(xué)方法作出判斷。,第四章醌類化合物課件,54,一、波譜分析：（一）UV:1、苯醌和萘醌：,主要有三個吸收峰：240nm 強 285nm 中強 400nm弱,主要有四個吸收峰：257nm 由醌樣結(jié)構(gòu)引起 245nm 251nm 335nm 由苯樣結(jié)構(gòu)引起,第四節(jié) 結(jié)構(gòu)測定,第四章醌類化合物課件,55,、蒽醌：,苯甲?；Y(jié)構(gòu)（苯

19、樣結(jié)構(gòu)）252nm 322nm,醌樣結(jié)構(gòu) 272nm 405nm,第四節(jié) 結(jié)構(gòu)測定,第四章醌類化合物課件,56,對于蒽醌類母核上多具羥基取代，對于羥基蒽醌類主要有五個吸收峰：、230nm左右與OH有關(guān)，對推斷母核上酚羥基的數(shù)目很有意義，一般來說，酚OH越多，吸收峰紅移越多，吸收峰波長越長。 、240nm260nm-由苯酰基結(jié)構(gòu)引起。,第四節(jié) 結(jié)構(gòu)測定,第四章醌類化合物課件,57,262nm-295nm-由醌樣結(jié)構(gòu)引起與-酚OH有關(guān)。主要標(biāo)志是吸收強度的增加。 -酚OH可通過蒽醌母核向羰基供電，形成一系列共振結(jié)構(gòu)，電子躍遷很大，吸收強度與躍進(jìn)距的平方成正比。lg4.1 lg4.1,具有b-酚OH

20、羥基,不具有b-酚OH羥基,第四節(jié) 結(jié)構(gòu)測定,第四章醌類化合物課件,58,. 305nm-389nm 由苯?；Y(jié)構(gòu)引起與苯環(huán)上供電基取代有關(guān)位-CH3, -OCH3, -OH取代，峰位紅移，強度降低位-CH3, -OCH3, -OH取代，強度增加,第四節(jié) 結(jié)構(gòu)測定,第四章醌類化合物課件,59,.400nm-由醌樣結(jié)構(gòu)中的羰基引起與-酚OH 有關(guān)因為-酚OH 與羰基形成分子內(nèi)氫鍵，分散了羰基上的電子，從而使羰基具有更大的吸電子能力，故引起峰位變化 -酚OH 越多，最大位移值紅移越多,第四節(jié) 結(jié)構(gòu)測定,第四章醌類化合物課件,60,（二）IR:具-酚OH羥基蒽醌中羰基的吸收頻率： 無-酚OH的 ,

21、1678-1653cm-1 -酚OH 可與羰基締合，從而使羰基的吸收波數(shù)降低，分以下幾種情況加以說明：,（1）分子中由一個-OH和羰基形成一個締合羰基，還存在一個正常羰基。因此有兩個羰基峰。 正常者：1675-1647cm-1 締合者：1637-1621cm-1,第四節(jié) 結(jié)構(gòu)測定,第四章醌類化合物課件,61,1,4-二OH,1,5- 二OH,（2）兩個羰基都分別和一個-OH成締合狀態(tài)，故只有一個單一的締合峰，1645-1608cm-1.,第四節(jié) 結(jié)構(gòu)測定,第四章醌類化合物課件,62,1,8-二OH,（3）、有兩個-OH和同一個羰基形成一個締合羰基，使得此羰基更向低波數(shù)移動，為1626-1616

22、cm-1， 另一正常峰在1678-1661cm-1,第四節(jié) 結(jié)構(gòu)測定,第四章醌類化合物課件,63,1,4,5-三OH,兩個羰基都成締合狀態(tài)，但其中一個與兩個-OH締合，波數(shù)更低，1616-1592cm-1. 另一個與一個-OH締合，羰基的伸縮振動頻率 在1645-1608 cm-1。,第四節(jié) 結(jié)構(gòu)測定,第四章醌類化合物課件,64,1,4,5,8-四OH,（5）兩個羰基分別與兩個-OH締合，出現(xiàn)單一的低波數(shù)峰，在1592-1572 cm-1，與C=C骨架振動頻率重疊，難以分辨。,第四節(jié) 結(jié)構(gòu)測定,第四章醌類化合物課件,65,2.羥基蒽醌的羥基頻率：（1） -OH與相鄰的羰基締合，其吸收頻率移至3

23、150 cm-1以下，多與不飽和C-H伸縮振動頻率相重疊。（2）-OH伸縮振動頻率在3600-3150cm-1.僅一個-OH，3300-3390cm-1.兩個以上-OH，3600-3150cm-1.,第四節(jié) 結(jié)構(gòu)測定,第四章醌類化合物課件,66,（三）、醌類化合物的核磁共振光譜（NMR） 1H-NMR (1)醌環(huán)上的質(zhì)子,第四節(jié) 結(jié)構(gòu)測定,第四章醌類化合物課件,67,(1)醌環(huán)上的質(zhì)子,第四節(jié) 結(jié)構(gòu)測定,第四章醌類化合物課件,68,(2)芳環(huán)質(zhì)子,當(dāng)有取代基時，峰的數(shù)目及峰位都將改變。,第四節(jié) 結(jié)構(gòu)測定,第四章醌類化合物課件,69,(3)取代基質(zhì)子、 1、甲氧基，3.84.2 S峰 2、芳香甲

24、基， 2.12.5 S峰 3、羥甲基 4.44.7 S峰 4、乙氧甲基 5、酚羥基,第四節(jié) 結(jié)構(gòu)測定,第四章醌類化合物課件,70,六、醌類化合物的質(zhì)譜（MS） 主要特征如下： （1）分子離子峰通常為基峰； （2）失去12分子CO； （3）特征碎片峰：(m/z) P-苯醌82、80、54、52 1,4-萘醌104、76、50 9,10-蒽醌180、152、90、76,第四節(jié) 結(jié)構(gòu)測定,第四章醌類化合物課件,71,m/z 208 m/z 180 m/z 152,第四節(jié) 結(jié)構(gòu)測定,第四章醌類化合物課件,72,七、衍生物制備：主要采用甲基化及乙?；苌锏闹苽洌靡耘袛嗔u基的數(shù)目及位置。1、甲基化反應(yīng)：甲基化反應(yīng)的難易及作用位置取決于結(jié)構(gòu)中OH類型、化學(xué)環(huán)境及甲基化試劑的種類及反應(yīng)條件。,第四節(jié) 結(jié)構(gòu)測定,第四章醌類化合物課件,73