天然药物化学-第4章-醌类化合物

醌类化合物 Quinonoid,第四章,第四章 醌类化合物,一、概述,二、 结构类型,三、醌类化合物的理化性质,四、蒽醌类化合物的提取与分离,五、蒽醌类化合物的色谱鉴定,六、蒽醌类化合物的核磁特征,一、概 述,1、定义 醌类化合物是一类在自然界分布广泛的具有不饱和环二酮结构及容易转变为具有这样结构的化合物。,第四章 醌类化合物,一、概述,二、 结构类型,三、醌类化合物的理化性质,四、蒽醌类化合物的提取与分离,五、蒽醌类化合物的色谱鉴定,六、蒽醌类化合物的核磁特征,二、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（或蒽酮）衍生物 3、二蒽酮类衍生物,邻苯醌不稳定，故天然界中存在的多为对苯醌常见的取代基为OH, OMe, Me和烷基等 较简单的对苯醌多为黄色或橙黄色结晶，易被还原成相应的对苯二酚。 中草药中含有对醌衍生物的种类不多。,二、结构类型 （一） 苯醌类（benzoquinones),有三种结构,多带有羟基 多呈橙色至黄色,二、结构类型 （二）萘醌类(naphthoquinones),从天然界得到的萘醌几乎均为-萘醌，如具有抗菌、抗出血、抗癌及中枢神经镇静作用的胡桃醌（juglon）,-(1,4)萘醌,-(1,2)萘醌,amphi-(2,6)萘醌,两种类型：,二、结构类型 （三）菲醌类(phenanthraquinones),如：丹参中丹参酮类,蒽醌是广泛存在于植物界的一种色素，是许多中药如大黄、何首乌、虎杖等的有效成分。 目前已经发现的蒽醌类化合物近200种，主要分布于高等植物中，其他则主要存在于真菌及地衣类中，在动物及细菌中也偶有发现.,二、结构类型 （四）蒽醌类(anthraquinones),蒽醌及其苷类 天然蒽醌以9,10-蒽醌最为常见。,二、结构类型 （四）蒽醌类(anthraquinones),位 1,4,5,8 位 2,3,6,7 Meso(中位) 9,10,依据其还原程度的不同，可以分为三个不同的类型,1、蒽醌类衍生物 根据羟基在母核上的位置的不同，分为两类： （1）大黄素型：-OH分布在两侧的苯环上； （2）茜草素型：-OH分布在同侧的苯环上；,二、结构类型 （四）蒽醌类(anthraquinones),其中大黄素型是分布最广泛的一种蒽醌化合物。,第四章 醌类化合物,一、概述,二、 结构类型,三、醌类化合物的理化性质,四、蒽醌类化合物的提取与分离,五、蒽醌类化合物的色谱鉴定,六、蒽醌类化合物的核磁特征,（二） 化学性质 1、酸性* Ar-OH存在显酸性用于碱提酸沉提取 分子中Ar-OH的数目、位置不同，酸性强弱有差异,三、醌类化合物的理化性质 (二）化学性质,A、苯醌或萘醌的醌核上有羟基时，实际为插烯酸的结构， 表现出与羧基相似的酸性（可溶于NaHCO3水溶液）; B、萘醌和蒽醌上的-OH的酸性次之（可溶于Na2CO3水溶液）; -OH的酸性最弱（只溶于NaOH水溶液）,酸性： -OH -OH,-OH,-OH,以游离羟基蒽醌类衍生物为例，其酸性强弱按下列顺序排列：,含-COOH 2个以上-OH 1个-OH 2个-OH 1个-OH,5%NaHCO3水溶液,5%Na2CO3,1%NaOH,5%NaOH,三、醌类化合物的理化性质 (二）化学性质,C、-OH越多，酸性越强，但与位置有关。,例：是比较下列化合物的酸性强弱？,D A C B,( pKa=8.1 ),( pKa=8.2 ),( pKa=9.5 ),( pKa=6.1 ),三、醌类化合物的理化性质 (二）化学性质,三、醌类化合物的理化性质 (二）化学性质,2、颜色反应（取决于其氧化还原性质以及分子中的酚羟基的性质） （1）Feigl反应：醌的通性，所有具醌核的化合物均可反应,醌类衍生物,醛类及 邻二硝基苯,紫色化合物,（2）无色亚甲蓝显色反应：苯醌、萘醌区别于蒽醌,苯醌和萘醌因醌核上有活泼质子，可反应，而蒽醌无。,（白底蓝色斑点）,（无变化）,三、醌类化合物的理化性质 (二）化学性质,2、颜色反应 （3）碱性条件下的呈色反应：羟基醌类在碱性溶液条件下的发生颜色改变，会使颜色加深。 Bornträgers 反应 ： 羟基蒽醌遇碱显红紫红色的反应。,三、醌类化合物的理化性质 (二）化学性质,2、颜色反应 （5）与金属离子的反应（乙酸镁反应）： 有-酚羟基或邻二酚羟基结构 可与Pb2+、 Mg2+等金属离子形成络合物,颜色与酚羟基的数目关系，详见P166,一、概述,二、 结构类型,三、醌类化合物的理化性质,四、醌类化合物的提取与分离,第四章 醌类化合物,五、蒽醌类化合物的色谱鉴定,六、蒽醌类化合物的核磁特征,四、醌类化合物的提取分离,(二）游离羟基蒽醌的分离 1、pH梯度萃取法： 原理：根据被分离成分酸（或碱）性的差别，而用不同的碱或酸性溶剂进行萃取分离的过程。 局限性：性质相似，酸性差别不大的混合物不适用,下面是这类化合物分离的流程图：,一、概述,二、 结构类型,三、醌类化合物的理化性质,四、蒽醌类化合物的提取与分离,五、蒽醌类化合物的色谱鉴定,第四章 醌类化合物,六、蒽醌类化合物的核磁特征,一、概述,二、 结构类型,三、醌类化合物的理化性质,四、蒽醌类化合物的提取与分离,五、蒽醌类化合物的色谱鉴定,第四章 醌类化合物,六、蒽醌类化合物的核磁特征,2、红外光谱（IR） 羟基蒽醌有三组特征吸收峰: C=O (1675-1653cm-1), OH (3600-3130cm-1), 芳环(1600-1480cm-1). 蒽醌类 C=O 与-OH数目及位置的关系,六、蒽醌类化合物的核磁特征,六、蒽醌类化合物的核磁特征,3、1H-NMR特征 醌核： 苯醌(p-苯醌): 醌环上质子 6.72 萘醌（1,4-萘醌）: 醌环上质子 6.95; 芳环： 萘醌（1,4-萘醌）: 8.06 (-H), 7.73 (-H) 蒽醌: 芳环质子 8.00 (-H), 7.67 (-H),d 6.72(s)-6.95,d 8.07,d 7.67,d 8.06,d 7.73,处于C=O负屏蔽区，在低场,3、1H-NMR 取代基: Ar-OCH3: 3.8-4.2(s, 3H); Ar-CH2OH： 4.4-4.7; Ar-CH3 ： 2.1-2.5 ( 2.7-2.8, -CH3) ;,六、蒽醌类化合物的核磁特征,结构鉴定举例：,1 、牛西西中蒽醌化合物的鉴定 从具有止血作用的中草药牛西西 (Rumex patientia L.) 根中提取出一种黄色结晶，测得分子式为C15H10O4。该成分与NaOH试液呈红色，遇0.5% 醋酸镁呈橙红色。UV光谱吸收峰位于 225(4.57), 258(4.33), 279(1.04), 288(4.07), 432(4.08); IR 谱(cm-1) 1675, 1621. 该化合物经锌粉蒸馏得2-甲基蒽，其乙酰化物用铬酸氧化生成1,8-二乙酰基大黄酸。试推断其结构。,六、蒽醌类化合物的光谱特征,结构推导：,遇碱呈红色, 可知为蒽醌类化合物; 与MgAc2呈橙红色,推测每个苯环上可能有一个-酚羟基,或存在邻位二酚羟基; UV谱：225 nm证明有两个-酚羟基,第三峰279(1.04)峰强度小于4.1, 推测无-酚羟基; 第四峰432nm推测为1, 5-或1, 8-二羟基; IR谱1675, 1621cm-1, 相差54, 证为1, 8-二羟基; 锌粉还原得2-甲基蒽,证存在-位含一个碳的取代基;即有以下结构 6. 从分子式C15H10O4中减去已知的结构单元C15H7O4, 剩三个氢,故推测-位取代基为甲基;,六、蒽醌类化合物的光谱特征,乙酰化物的氧化反应证实了以上推测: 故该化合物为大黄酚.,五、醌类化合物的光谱特征,作业： 1、羟基蒽醌类化合物酸性顺序大体是？ 2、pH梯度萃取法分离羟基蒽醌类的原理是？ 3、比较下列蒽醌的酸性强弱，并利用酸性的差异分离它们，写出流程图。 (1) 1, 4, 7-三羟基蒽醌 (2) 1, 5-二羟基-3-COOH蒽醌 (3) 1,8-二羟基蒽醌 (4) 1-CH3蒽醌,