天然药化-第四章-醌类及其化合物.ppt

天然药物化学 讲 授：张 辰 露 第1-11周 第四章第四章 醌类化合物醌类化合物 1 概述概述 定义定义天然产物中一类具有醌式（不饱和环二天然产物中一类具有醌式（不饱和环二酮）结构的化学成分。蒽醌、苯醌、萘醌、菲醌等酮）结构的化学成分。蒽醌、苯醌、萘醌、菲醌等都属于醌类衍生物，其中蒽醌及其衍生物种类较多。都属于醌类衍生物，其中蒽醌及其衍生物种类较多。分布分布由于醌类具有不饱和酮结构，当其分子中连接助色由于醌类具有不饱和酮结构，当其分子中连接助色团后（团后（-OH、-OMe等）多有颜色，故常作为动植物、微生物等）多有颜色，故常作为动植物、微生物的色素而存在于自然界中，表现有多方面生理活性。醌类成的色素而存在于自然界中，表现有多方面生理活性。醌类成分容易被还原成二酚类衍生物，氧化又恢复为原来的醌类，分容易被还原成二酚类衍生物，氧化又恢复为原来的醌类，起到传递电子的作用，能促进或干扰某些生化反应。起到传递电子的作用，能促进或干扰某些生化反应。2 醌类化合物的结构类型醌类化合物的结构类型 2.12.1苯醌类苯醌类 分为对苯醌和邻苯醌二类，基本结构：分为对苯醌和邻苯醌二类，基本结构：OO123456对苯醌P-quinoneOO123456邻苯醌O-quinone 邻苯二酚不稳定，故中药中常以邻苯二酚不稳定，故中药中常以对苯醌对苯醌衍生物存衍生物存在，如在，如2，6-二甲氧基对苯醌、黄金醌。醌核上多有二甲氧基对苯醌、黄金醌。醌核上多有-OH、-OMe、-Me等基团取代。等基团取代。凤眼草凤眼草 朱砂根朱砂根 白花酸藤果白花酸藤果 OOOHOH(CH2)10CH3信筒子醌embelinOOMeMeOMeOCH2CHCCH2CH3H()n辅酶Q10(n=10)coenzymes Q10 可治疗心脏病、高血压及癌症可治疗心脏病、高血压及癌症 对苯醌类在碱性下可被次亚硫酸钠还原为氢醌。醌类通过这种可逆的氧化还原过程，在生物醌类通过这种可逆的氧化还原过程，在生物体内起着重要的电子传递媒介作用。体内起着重要的电子传递媒介作用。OOOHOH对苯醌氢醌hydroguinonesOHO-2.2萘醌类 从结构上可分为：从天然界得到的几乎均为从天然界得到的几乎均为-萘醌类。如：具有抗菌、萘醌类。如：具有抗菌、抗癌及中枢神经镇静作用的抗癌及中枢神经镇静作用的胡桃醌。胡桃醌。OOOOOO1234567812612-(1,4)-(1,2)amphi-(2,6)萘醌萘醌萘醌OOOH胡桃醌juglon 萘醌大致分布在萘醌大致分布在20科的高等植物中，较富有的科的高等植物中，较富有的科委紫草科、柿科、蓝雪科、紫葳科等。在低等植科委紫草科、柿科、蓝雪科、紫葳科等。在低等植物地衣类、藻类中也有分布。许多萘醌类化合物具物地衣类、藻类中也有分布。许多萘醌类化合物具有显著的有显著的生物活性生物活性。2.3菲醌类菲醌类 天然菲醌衍生物包括邻醌及对醌两种类型，含天然菲醌衍生物包括邻醌及对醌两种类型，含非醌类的植物分布在唇形科、兰科、豆科、番荔枝非醌类的植物分布在唇形科、兰科、豆科、番荔枝科、使君子科、蓼科、杉科等高等植物中，在地衣科、使君子科、蓼科、杉科等高等植物中，在地衣中也有分布。中也有分布。丹参丹参 2.4蒽醌类蒽醌类 包括蒽醌衍生物及不同程度的还原产物，如氧包括蒽醌衍生物及不同程度的还原产物，如氧化蒽酚、蒽酚、蒽酮及蒽酮的二聚体等。化蒽酚、蒽酚、蒽酮及蒽酮的二聚体等。OO123456789a8a4a10a910位 1，4，5，8 位 2，3，6，7 meso（中位）9，10 2.4.1蒽醌衍生物蒽醌衍生物 在蒽醌母核上常有羟基、羟甲基、甲氧基和羧基在蒽醌母核上常有羟基、羟甲基、甲氧基和羧基取代，以游离态及与糖结合苷两种形式存在。取代，以游离态及与糖结合苷两种形式存在。大黄素型大黄素型 羟基分布在两侧的苯环上，多数化合物呈黄色。羟基分布在两侧的苯环上，多数化合物呈黄色。茜草素型茜草素型 羟基分布在一侧的苯环上，多为呈黄色至橙红色。羟基分布在一侧的苯环上，多为呈黄色至橙红色。2.4.2蒽酚（或蒽酮）衍生物蒽酚（或蒽酮）衍生物 蒽醌在酸性条件下被还原，生成蒽酚及其互变异蒽醌在酸性条件下被还原，生成蒽酚及其互变异构体蒽酮。构体蒽酮。OOOOHHO蒽醌蒽酮蒽酚互变异构体2.4.3二蒽酮类衍生物二蒽酮类衍生物 3 醌类化合物的理化性质醌类化合物的理化性质 3.1物理性质物理性质 性状性状 升华性升华性 溶解度溶解度 性状性状 颜色 无Ar-OH近乎于无色 助色团越多，颜色越深 如：黄黄、红红、橙橙、紫红紫红等 多为有色晶体多为有色晶体 存在状态存在状态苯醌、萘醌苯醌、萘醌多以游离状态存在多以游离状态存在；蒽醌类蒽醌类则往往结合成苷而存在于则往往结合成苷而存在于植物中。植物中。2.溶解度 H2O MeOH EtOH Et2O CHCl3 游离醌 +成 苷 +（热）+3.挥发性挥发性 小分子的苯醌、萘醌类具有挥发性，能随水蒸气小分子的苯醌、萘醌类具有挥发性，能随水蒸气蒸馏，可据此进行提取、精制工作。蒸馏，可据此进行提取、精制工作。4.升华性 游离的醌类多具有升华性，蒽衍生物在常压下加热即能升华。5.不同pH条件下显不同的颜色 OH-中性 H+紫草 兰兰 紫紫 红红 大黄 红红 黄黄 含含COOH 含含2个以上个以上-OH OH 含一个含一个-OH OH 含两个含两个-OH OH 含一个含一个-OH OH。根据醌类酸性强弱的差别，可用碱梯度萃取法进根据醌类酸性强弱的差别，可用碱梯度萃取法进行这类化合物的分离工作。行这类化合物的分离工作。3.23.2化学性质化学性质 酸性酸性 以游离蒽醌类衍生物为例，酸性强弱将按下列顺序以游离蒽醌类衍生物为例，酸性强弱将按下列顺序排列：排列：含含-COOH 2个以上个以上-OH 1个个-OH 2个个-OH 1个个-OH 5%NaHCO3 5%Na2CO3 1%NaOH 5%NaOH 可用于提取分离可用于提取分离 2.2.颜色反应颜色反应 主要取决于其氧化还原性质以及分子中的酚羟基性质。主要取决于其氧化还原性质以及分子中的酚羟基性质。（1）Feigl反应反应 OOOHOH+2HCHO+2OH-H+2HCOO-醛类碱氢醌OHOHNO2NO2OONO2NO+OOH-+-邻二硝基苯氧化剂还原剂催化剂紫色紫色无色亚甲蓝显色试验无色亚甲蓝显色试验 苯醌、萘醌苯醌、萘醌区别于蒽醌区别于蒽醌 无色亚甲兰试剂苯醌、萘醌显色剂显色剂TLC、PPC碱性条件下的呈色反应碱性条件下的呈色反应 羟基醌类在碱性溶液中发生颜色改变，会使颜羟基醌类在碱性溶液中发生颜色改变，会使颜色加深。多呈橙、红、紫红色及蓝色。色加深。多呈橙、红、紫红色及蓝色。化学性质 碱性条件下碱性条件下 的显色反应的显色反应 中药粉末0.1g10%硫酸 5ml2-10H+H2O放冷 加乙醚2mlH+H2OEt2O5%NaOH 1mlEt2OH2OOH-黄黄无色无色红色红色检查中药中蒽醌类成分2.2.颜色反应颜色反应 与活性次甲基试剂反应与活性次甲基试剂反应 （KestingKesting-CravenCraven法法）苯醌、萘醌区别于蒽醌 OOOO活性次甲基试剂在氨碱性下（丙二酸酯、乙酰醋酸脂/醇液）兰绿色兰绿色兰紫色兰紫色或+醌环上未取代位置2.2.颜色反应颜色反应 与金属离子反应与金属离子反应 OOOOOOMgOOOOHOOOOHMg与醋酸镁形成的络合物与金属离子反应与金属离子反应 与醋酸镁形成的络合物具有一定的颜色鉴定OOOHOOOHOO-OH-OH橙黄橙黄 橙色橙色OOOHOHOHOH兰兰 兰紫兰紫橙红橙红红红 紫红紫红 紫紫 浓硫酸反应浓硫酸反应 羟基蒽醌类化合物能与强酸形成烊盐，使分子羟基蒽醌类化合物能与强酸形成烊盐，使分子内共轭体系发生变化出现不同颜色，可用于检识。内共轭体系发生变化出现不同颜色，可用于检识。如大黄酚由暗黄色变为红色。如大黄酚由暗黄色变为红色。对亚硝基二甲苯胺反应对亚硝基二甲苯胺反应 此反应用于鉴定此反应用于鉴定蒽醌类化合物，与此反应呈蒽醌类化合物，与此反应呈现不同颜色，如紫、绿、蓝等色。现不同颜色，如紫、绿、蓝等色。9 9位或位或1010位未取代的羟基蒽酮类化合物位未取代的羟基蒽酮类化合物，尤其尤其1,81,8-二羟基衍生物二羟基衍生物，其羰基对位的亚甲基上的氢很其羰基对位的亚甲基上的氢很活泼活泼，可与对亚硝基二甲苯胺反应缩合产生各种可与对亚硝基二甲苯胺反应缩合产生各种颜色颜色紫色紫色、绿色绿色、兰色及灰色兰色及灰色等。等。4 4 醌类化合物的提取分离醌类化合物的提取分离 4.14.1提取提取 中药中的蒽醌类一般以结合成甙的状态存在要比中药中的蒽醌类一般以结合成甙的状态存在要比游离状态多，因此多采用乙醇为溶剂甙和甙元均可游离状态多，因此多采用乙醇为溶剂甙和甙元均可以提取出来，将提取液浓缩后再进一步分离。若只以提取出来，将提取液浓缩后再进一步分离。若只提取提取游离蒽醌类游离蒽醌类则可先水解，使之全部转为蒽醌甙则可先水解，使之全部转为蒽醌甙元，然后用有机溶剂提取，使蒽醌转入有机相中。元，然后用有机溶剂提取，使蒽醌转入有机相中。有机溶剂提取法有机溶剂提取法 极性小极性小 第四节第四节 提取分离提取分离 （一）游离醌类的提取方法（一）游离醌类的提取方法 （二）游离羟基蒽醌的分离（二）游离羟基蒽醌的分离 （三）蒽醌苷类与游离蒽醌衍生物的分离（三）蒽醌苷类与游离蒽醌衍生物的分离 （四）蒽醌苷类的分离（四）蒽醌苷类的分离 有机溶剂 （一）游离醌类的提取方法（一）游离醌类的提取方法 2.2.碱提取酸沉淀法碱提取酸沉淀法 用于提取含用于提取含酸性基团酸性基团（ArAr-OHOH、-COOH)COOH)的化合物。的化合物。3.3.水蒸气蒸馏法水蒸气蒸馏法 适用于适用于小分子小分子的苯醌及萘醌类化合物。的苯醌及萘醌类化合物。提取液 浓缩 结晶 氯仿等溶剂 浓缩液 1.有机溶剂提取法有机溶剂提取法（二）游离羟基蒽醌的分离二）游离羟基蒽醌的分离 1.pH1.pH梯度萃取法梯度萃取法 EtOH浸膏Et2O 溶OH-/H2O 萃取H+/H2O沉淀重结晶母液结晶Et2O不溶物Et2OOH/H2OH+/H2O-碱性由弱到强继续萃取提取液2.2.层析法层析法 吸附剂吸附剂硅胶、聚酰胺硅胶、聚酰胺 不易用氧化铝，尤其不易用碱性氧化铝。不易用氧化铝，尤其不易用碱性氧化铝。常用的有机溶剂如氯仿、苯和常用的有机溶剂如氯仿、苯和20%20%硫酸加热回硫酸加热回流，水解后是游离蒽醌全部转入有机相中，然后流，水解后是游离蒽醌全部转入有机相中，然后采用采用pHpH梯度分离法或柱层析分离法分离。梯度分离法或柱层析分离法分离。（三）蒽醌苷类与蒽醌衍生物苷元分离（三）蒽醌苷类与蒽醌衍生物苷元分离 湿润、风干；氯仿提HOAc药渣95%EtOH 提5%KOH；沉淀洗滤液减压蒸干CHCl3（苷元及游离蒽醌）（蒽酸苷的钾盐）药材EtOH药渣过滤滤液95%EtOHK 悬浮醇中用冰HOAc 中和(除K+)不溶物（KOAc等）总蒽醌苷类（无机盐不溶于乙醇溶液）（四四）蒽醌苷类的分离蒽醌苷类的分离 由于蒽醌苷类水溶性较强，分离精制较困难，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。故现多用柱色谱进行分离。柱层析载体常用有：柱层析载体常用有：分离前，多进行预处理分离前，多进行预处理除部分杂质。除部分杂质。预处理方法：预处理方法：1.1.铅盐法铅盐法 2.2.溶剂法溶剂法 硅胶、聚酰胺、葡萄糖凝胶、纤维素等 预处理方法：预处理方法：1.1.铅盐法铅盐法 2.2.溶剂法溶剂法 用极性较大的溶剂将苷从提取液中提取（萃取）出来。用极性较大的溶剂将苷从提取液中提取（萃取）出来。蒽醌苷/H2O醋酸铅滤液沉淀（蒽醌苷+醋酸铅）加水；通入硫化氢气体使沉淀分解硫化铅蒽醌苷放置苷类析出/H2O第五节第五节 结构鉴定结构鉴定 一、衍生物的制备一、衍生物的制备 1.1.甲基化反应甲基化反应 2.2.乙酰化反应乙酰化反应 二、波谱学方法二、波谱学方法 1