天然藥物化學(xué)課件第四章-醌類化合物

1、沈陽藥科大學(xué)天然藥物化學(xué)課件第四章 醌類化合物沈陽藥科大學(xué)天然藥物化學(xué)課件第四章 醌類化合物沈陽藥科大學(xué)天然藥物化學(xué)課件第四章 醌類化合物基本內(nèi)容醌類化合物的基本結(jié)構(gòu)類型（如苯醌、萘酯、菲醌及蒽 醌）、結(jié)構(gòu)及常見的取代基圖式。重要物理化學(xué)性質(zhì)及其在提取分離與結(jié)構(gòu)測定中的意義化學(xué)性質(zhì)：酸性強弱與取代基位置的關(guān)系，以及重要的呈 色反應(yīng)，如Feigl反應(yīng)、Bormtrager反應(yīng)、醋酸鎂反應(yīng)等。醌類化合物的提取分離方法。醌類衍生物的波譜特征及結(jié)構(gòu)測定。2基本內(nèi)容醌類化合物的基本結(jié)構(gòu)類型（如苯醌、萘酯、菲醌及蒽 醌）、結(jié)構(gòu)及常見的取代基圖式。重要物理化學(xué)性質(zhì)及其在提取分離與結(jié)構(gòu)測定中的意義化學(xué)性質(zhì)：酸

2、性強弱與取代基位置的關(guān)系，以及重要的呈 色反應(yīng)，如Feigl反應(yīng)、Bormtrager反應(yīng)、醋酸鎂反應(yīng)等。醌類化合物的提取分離方法。醌類衍生物的波譜特征及結(jié)構(gòu)測定。2基本要求掌握醌類化合物結(jié)構(gòu)，影響酸性大小的規(guī)律和鑒 別方法。熟悉pH梯度萃取的原理和方法。了解蒽醌類化合物譜學(xué)特征。3 本 章 內(nèi) 容第一節(jié) 結(jié)構(gòu)類型第二節(jié) 理化性質(zhì)第三節(jié) 提取分離第四節(jié) 結(jié)構(gòu)鑒定第五節(jié) 生物活性4簡介醌類化合物：是存在于自然界中一類分子內(nèi)具有不飽和環(huán)二酮結(jié)構(gòu)（醌式結(jié)構(gòu)）或容易轉(zhuǎn)變成這樣結(jié)構(gòu)的化合物總稱。分類：按芳環(huán)的數(shù)目、駢合情況，分四類。 即：苯醌、萘醌、菲醌和蒽醌。第一節(jié) 結(jié)構(gòu)類型（Types of Str

3、ucture)5一、結(jié)構(gòu)分類（一）苯醌類（Benzoquinones） 包括鄰苯醌和對苯醌兩類。第一節(jié) 結(jié)構(gòu)類型（Types of Structure)6（二）萘醌類（Naphthoquinones） 分為-(1,4)， -(1,2)及amphi-(2,6)萘醌，天然以-(1,4)萘醌為主。第一節(jié) 結(jié)構(gòu)類型（Types of Structure)-(1,4)-(1, 2)amphi-(2,6)7（二）萘醌類（Naphthoquinones）第一節(jié) 結(jié)構(gòu)類型（Types of Structure)胡桃醌紅根草鄰醌紫草素8（三）菲醌類（Phenanthraquinones） 包括鄰菲醌和對菲醌。第

4、一節(jié) 結(jié)構(gòu)類型（Types of Structure)丹參醌IIA丹參新醌甲9（四）蒽醌類（Anthraquinones） 包括蒽醌衍生物及其不同程度的還原產(chǎn)物，依據(jù)其還原程度的不同，將其分成蒽醌、蒽酚及二蒽酮類。1，4，5，8位為-位2，3，6，7位為-位9，10位為meso-位存在形式：游離或苷（O-苷，C-苷）第一節(jié) 結(jié)構(gòu)類型（Types of Structure)10 1. 蒽醌衍生物 根據(jù)-OH在母核上分布的位置不同分兩類： 大黃素型（-OH在羰基的兩側(cè)） 茜草素型（-OH在一側(cè)苯環(huán)上）大黃素型茜草素型第一節(jié) 結(jié)構(gòu)類型（Types of Structure)（四）蒽醌類（Anthra

5、quinones）11 2. 蒽酚（或蒽酮）衍生物第一節(jié) 結(jié)構(gòu)類型（Types of Structure)（四）蒽醌類蒽酮、蒽酚性質(zhì)不穩(wěn)定，故只存在于新鮮植物中12第一節(jié) 結(jié)構(gòu)類型（Types of Structure) 3. 二蒽酮類衍生物（四）蒽醌類13第一節(jié) 結(jié)構(gòu)類型（Types of Structure)番瀉苷A金絲桃素14 本 章 內(nèi) 容第一節(jié) 結(jié)構(gòu)類型第二節(jié) 理化性質(zhì)第三節(jié) 提取分離第四節(jié) 結(jié)構(gòu)鑒定第五節(jié) 生物活性15一、性狀、色澤 多為黃、橙、紅色結(jié)晶等。苯醌和萘醌多以游 離態(tài)存在，蒽醌一般結(jié)合成苷。二、升華性 游離醌類一般具有升華性。小分子苯醌和萘醌類具有揮發(fā)性，能隨水蒸氣蒸餾

6、。三、溶解性 苷元一般溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿等，不溶于水。苷類溶于甲醇、乙醇及熱水.第二節(jié) 理化性質(zhì)（Physical and chemical Characters)16四、酸性 酸性來源：羧基和酚羥基酸性順序：COOH 醌環(huán)上OH -OH 酚-OH -OHOH多者酸性強第二節(jié) 理化性質(zhì)（Physical and chemical Characters)17練習(xí)：比較下列化合物的酸性第二節(jié) 理化性質(zhì)（Physical and chemical Characters)？答案：由強到弱：EG D C B A F18五、顯色反應(yīng) 1. Feigl反應(yīng): 醌類衍生物在堿性條件下經(jīng)加熱與醛類及鄰二硝

7、基苯反應(yīng), 生成紫色化合物.原理:第二節(jié) 理化性質(zhì)（Physical and chemical Characters)19五、顯色反應(yīng) 2. 無色亞甲藍反應(yīng): 適用于苯醌和萘醌,用于PC, TLC的噴霧劑, 顯藍色斑點. 第二節(jié) 理化性質(zhì)（Physical and chemical Characters)203. 與活性次甲基試劑的反應(yīng)(Kesting-Craven法) 苯醌及萘醌類: 醌環(huán)上有未被取代的位置,可在氨堿性條件下與活性次甲基試劑(乙酰醋酸酯、丙二酸酯等)反應(yīng)生成藍綠或藍紫色.第二節(jié) 理化性質(zhì)（Physical and chemical Characters)五、顯色反應(yīng)21五、顯

8、色反應(yīng) 4. Borntragers反應(yīng)羥基蒽醌類遇堿顯紅-紫紅色的反應(yīng). (NaOH,Na2CO3等)羥基醌類遇堿顏色加深,呈橙、紅、紫紅及蘭色。蒽酚、蒽酮、二蒽酮需氧化成羥基蒽醌后才顯色。第二節(jié) 理化性質(zhì)（Physical and chemical Characters)22第二節(jié) 理化性質(zhì)（Physical and chemical Characters)23五、顯色反應(yīng) 5. 與金屬離子的絡(luò)合反應(yīng)具有-OH或鄰二酚OH的蒽醌：與Pb2+、Mg2+等金屬離子形成絡(luò)合物而呈色。第二節(jié) 理化性質(zhì)（Physical and chemical Characters)24與醋酸鎂形成的絡(luò)合物具有一

9、定的顏色鑒定第二節(jié) 理化性質(zhì)（Physical and chemical Characters)25五、顯色反應(yīng)5. 對亞硝基二甲基苯胺反應(yīng)羥基蒽酮類(9或10位未取代)綠色第二節(jié) 理化性質(zhì)（Physical and chemical Characters)26 本 章 內(nèi) 容第一節(jié) 結(jié)構(gòu)類型第二節(jié) 理化性質(zhì)第三節(jié) 提取分離第四節(jié) 結(jié)構(gòu)鑒定第五節(jié) 生物活性27一、提取法 1. 溶劑提取法 游離醌類氯仿、苯、乙醚等提?。?蒽醌及其苷乙醇提取 2. 堿提取-酸沉淀法 提取羥基醌類或COOH化合物，溶于堿水中，加酸后析出。 3. 水蒸氣蒸餾法 適用于分子量小的苯醌及萘醌化合物。第三節(jié) 提取分離28一

10、、分離法 1. pH梯度萃取法-分離蒽醌 根據(jù)酸性大小，采用pH不同的堿性水溶液進行萃?。▔A性由小到大），再酸化得到沉淀。 -COOH5%NaHCO3； -OH5%Na2CO3； 二個-OH1%NaOH； 一個-OH5%NaOH第三節(jié) 提取分離一般而言：29第三節(jié) 提取分離 例如：萱草提取物中主要含有下面4種化合物，采用pH梯度萃取法對其進行分離的流程如下：A BC D30萱草根乙醇浸膏乙醚乙醚溶液不溶物5%NaHCO3NaHCO3液H+，重結(jié)晶（D）乙醚液5%Na2CO3Na2CO3液乙醚液（C）1%NaOHNaOH液乙醚液（B）（A）重結(jié)晶312. 色譜法 硅膠 聚酰胺 葡聚糖凝膠(Sep

11、hadex LH-20)例如: 用Sephadex LH-20分離大黃蒽醌, 以70%甲醇提取液加樣, 并用70%甲醇洗脫, 分段收集, 依次得到二蒽酮苷, 蒽醌二葡萄糖苷, 蒽醌單糖苷, 游離苷元.第三節(jié) 提取分離32 本 章 內(nèi) 容第一節(jié) 結(jié)構(gòu)類型第二節(jié) 理化性質(zhì)第三節(jié) 提取分離第四節(jié) 結(jié)構(gòu)鑒定第五節(jié) 生物活性331.甲基化反應(yīng) 目的保護-OH、測定-OH數(shù)目及成苷的位置。 條件：(1) 反應(yīng)物甲基化易難： -COOH -OH Ar-OH -OH R-OH ( 酸性越強，質(zhì)子易解離，甲基化易 ) (2)試劑的活性： CH3I (CH3)2SO4 CH2N2 (3)溶劑 溶劑的極性強，甲基化

12、能力增強第四節(jié) 結(jié)構(gòu)鑒定一、化學(xué)法-衍生物的制備34第四節(jié) 結(jié)構(gòu)鑒定例：曲菌素的甲基化反應(yīng)352.乙?；磻?yīng) (1)反應(yīng)物的活性（易與羰基形成氫鍵） 強 R-OH -OH -OH 弱 （親核性越強，越容易被?；?(2)?；噭┑幕钚?乙酰氯 醋酐 酯 冰醋酸 CH3COCl (CH3CO)2O CH3COOR CH3COOH (3)催化劑的催化能力 吡啶 濃硫酸第四節(jié) 結(jié)構(gòu)鑒定36例：曲菌素的乙酰化反應(yīng)第四節(jié) 結(jié)構(gòu)鑒定371.紫外光譜（UV）（1）苯醌類的紫外吸收特征第四節(jié) 結(jié)構(gòu)鑒定二、譜學(xué)方法38（2）萘醌類的紫外吸收特征第四節(jié) 結(jié)構(gòu)鑒定39（2）萘醌類的紫外吸收特征 引入助色團（如-OH

13、，-OMe）使相應(yīng)吸收峰紅移 醌環(huán)上引入助色團影響257nm紅移 （不影響苯環(huán)引起的吸收） 苯環(huán)上引入-OH影響335nm紅移到427nm第四節(jié) 結(jié)構(gòu)鑒定40（3）蒽醌類的紫外吸收特征第四節(jié) 結(jié)構(gòu)鑒定41（3）蒽醌類的紫外吸收特征 羥基蒽醌類有五個主要吸收帶第 峰 230 nm左右（比母核的強吸收峰）第 峰 240 260 nm （苯樣結(jié)構(gòu)引起）第 峰 262 295 nm （醌樣結(jié)構(gòu)引起）第 峰 305 389 nm （苯樣結(jié)構(gòu)引起）第 峰 400 nm （醌樣結(jié)構(gòu)中 C=O引起）-OH取代將影響相應(yīng)的吸收帶向紅位移第四節(jié) 結(jié)構(gòu)鑒定422. 醌類化合物的紅外光譜（IR）羥基蒽醌類化合物的紅外

14、區(qū)域有：VC=O 1675 1653 cm-1 （羰基的伸縮振動）V-OH 3600 3130 cm-1 （羥基的伸縮振動）V芳環(huán) 1600 1480 cm-1 （苯核的骨架振動）母核上無取代： 兩個C=O只給出一個吸收峰1675 芳環(huán)上引入一個-OH時，給出兩個C=O吸收峰： 1675 1647 （游離C=O） 1637 1608 （締合C=O）第四節(jié) 結(jié)構(gòu)鑒定433.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)鑒定44第四節(jié) 結(jié)構(gòu)鑒定3.醌類化合物的核磁共振光譜（NMR）1H-NMR(1)醌環(huán)上的質(zhì)子453.醌類化合物的核磁共振光譜（NMR）1H-NMR(2

15、)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)鑒定463.醌類化合物的核磁共振光譜（NMR）13C-NMR（1）1,4-萘醌類第四節(jié) 結(jié)構(gòu)鑒定473.醌類化合物的核磁共振光譜（NMR）13C-NMR（2）9,10-蒽醌類第四節(jié) 結(jié)構(gòu)鑒定484.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)鑒定49練習(xí)： 從茜草中分離得到一橙色針狀結(jié)晶，NaOH反應(yīng)呈紅色，醋酸鎂反應(yīng)呈橙色。光譜數(shù)據(jù)如下： UV max(MeOH) nm: 213, 277, 341, 424. IR max (KBr) cm-1: 3400, 1664, 1626, 1590, 1300. 1H-NMR (DMSO-d6): 13.32(1H,s), 8.06(1H, d, J=8Hz), 7.44(1H, d, J=3Hz), 7.21(1H, dd, J=8,3Hz), 7.20(1H, s), 2.10(3H, s). MS m/z (rel. int.): 270(M+,100),