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第四章 天然药物化学NatureMedicinalchemistry 醌类化合物 Quinonoid 武汉理工大学制药工程系 本章内容 一 概述二 结构类型三 理化性质四 提取分离五 结构鉴定六 生物活性 概述 定义 指醌类或容易转变为具有醌类性质的化合物 以及在生物合成方面与醌类有密切联系的化合物 分布 由于醌类具有不饱和酮结构 当其分子中连接助色团后 OH OMe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 本章内容 一 结构类型二 理化性质三 提取分离四 结构鉴定五 生物活性 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 蒽酚衍生物3 二蒽酮类衍生物 一 结构类型 一 苯醌类 benzoquinones 邻苯醌不安定 故天然界存在的大多为对苯醌 醌核上多有 OH OMe Me等基团取代 如 一 结构类型 一 苯醌类 benzoquinones 橙红色结晶驱除肠寄生虫作用 治疗心脏病 高血压及癌症 一 结构类型 一 苯醌类 benzoquinones 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 在生物体内起着重要的电子传递媒介作用 一 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 蒽酚衍生物3 二蒽酮类衍生物 一 结构类型 二 萘醌类 naphthoquinones 从结构上可分为 从天然界得到的几乎均为 萘醌类 如 具有抗菌 抗癌及中枢神经镇静作用的胡桃醌 一 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 蒽酚衍生物3 二蒽酮类衍生物 一 结构类型 三 菲醌类 phenanthraquinones 有两种类型 如 丹参醌类成分 一 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 蒽酚衍生物3 二蒽酮类衍生物 一 结构类型 四 蒽醌类 anthraquinones 位 1 4 5 8 位 2 3 6 7meso 中位 9 10 依据其还原程度的不同 将其分成以下三类 一 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 蒽酚衍生物3 二蒽酮类衍生物 一 结构类型 四 蒽醌类 anthraquinones 1 蒽醌衍生物 根据 OH在母核上分布的位置不同分两类 1 大黄素型 OH在羰基的两侧 2 茜草素型 OH在一侧苯环上 一 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 蒽酚衍生物3 二蒽酮类衍生物 一 结构类型 四 蒽醌类 anthraquinones 2 蒽酚 或蒽酮 衍生物 依其还原程度的不同而分为蒽酚和蒽酮 蒽酮 蒽酚性质不稳定 故只存在于新鲜植物中 一 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 蒽酚衍生物3 二蒽酮类衍生物 一 结构类型 四 蒽醌类 anthraquinones 3 二蒽酮类衍生物 如 番泻叶中致泻的主要有效成分 番泻苷A B C D属此类成分 一 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 蒽酚衍生物3 二蒽酮类衍生物 本章内容 一 结构类型二 理化性质三 提取分离四 结构鉴定五 生物活性 二 理化性质 一 物理性质1 性状2 溶解度3 挥发性4 升华性5 不同pH条件下显色 二 化学性质1 酸性2 颜色反应 二 理化性质 一 物理性质 1 性状颜色 无Ar OH近乎于无色助色团越多 颜色越深如 黄 红 橙 紫红等多为有色晶体存在状态 苯醌 萘醌 多以游离状态存在 蒽醌类 则往往结合成苷而存在于植物中 二 理化性质 一 物理性质1 性状2 溶解度3 挥发性4 升华性5 不同pH条件下显色 二 化学性质1 酸性2 颜色反应 二 理化性质 一 物理性质 2 溶解度H2OMeOHEtOHEt2OCHCl3游离醌 成苷 热 3 挥发性小分子的苯醌 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 二 理化性质 一 物理性质1 性状2 溶解度3 挥发性4 升华性5 不同pH条件下显色 二 化学性质1 酸性2 颜色反应 二 理化性质 一 物理性质 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如 OH 中性H 紫草兰紫红大黄红黄 二 理化性质 一 物理性质1 性状2 溶解度3 挥发性4 升华性5 不同pH条件下显色 二 化学性质1 酸性2 颜色反应 二 理化性质 二 化学性质 1 酸性Ar OH的存在 显酸性 用于碱提酸沉分子中Ar OH的数目 位置不同则酸性强弱有差异 二 理化性质 二 化学性质 1 酸性 以游离蒽醌类衍生物为例 酸性强弱将按下列顺序排列 含 COOH 2个以上 OH 1个 OH 2个 OH 1个 OH5 NaHCO3 5 Na2CO3 1 NaOH 5 NaOH可用于提取分离 二 理化性质 二 化学性质 1 酸性 例 试比较下列化合物的酸性强弱 二 理化性质 二 化学性质 2 颜色反应 1 Feigl反应 二 理化性质 二 化学性质 2 颜色反应 1 Feigl反应试验 二 理化性质 二 化学性质 2 颜色反应 2 无色亚甲蓝显色试验苯醌 萘醌 区别于蒽醌 二 理化性质 二 化学性质 2 颜色反应 3 碱性条件下的显色反应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 羟基蒽醌类化合物遇碱显红 紫红色的反应 反应机理如下 保恩特莱格反应 二 理化性质 二 化学性质 2 颜色反应 3 碱性条件下的显色反应 二 理化性质 二 化学性质 2 颜色反应 3 碱性条件下的显色反应 二 理化性质 二 化学性质 2 颜色反应 4 与活性次甲基试剂反应 Kesting Craven法 苯醌 萘醌 区别于蒽醌 二 理化性质 二 化学性质 2 颜色反应 5 与金属离子反应 二 理化性质 二 化学性质 2 颜色反应 5 与金属离子反应 二 理化性质 一 物理性质1 性状2 溶解度3 挥发性4 升华性5 不同pH条件下显色 二 化学性质1 酸性2 颜色反应 本章内容 一 结构类型二 理化性质三 提取分离四 结构鉴定五 生物活性 三 提取分离 一 游离醌类的提取方法 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 四 蒽醌苷类的分离 有机溶剂 三 提取分离 一 游离醌类的提取方法 1 有机溶剂提取法 2 碱提取酸沉淀法用于提取含酸性基团 Ar OH COOH 的化合物 3 水蒸气蒸馏法适用于小分子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 三 提取分离 一 游离醌类的提取方法 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 四 蒽醌苷类的分离 三 提取分离 二 游离羟基蒽醌的分离 1 pH梯度萃取法 三 提取分离 二 游离羟基蒽醌的分离 2 层析法吸附剂 硅胶 聚酰胺 不易用氧化铝 尤其不易用碱性氧化铝 三 提取分离 一 游离醌类的提取方法 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 四 蒽醌苷类的分离 三 提取分离 一 游离醌类的提取方法 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 四 蒽醌苷类的分离 三 提取分离 四 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 故现多用柱色谱进行分离 柱层析载体常用有 分离前 多进行预处理 除部分杂质 预处理方法 1 铅盐法2 溶剂法 硅胶 聚酰胺 葡萄糖凝胶 纤维素等 三 提取分离 四 蒽醌苷类的分离 预处理方法 1 铅盐法 2 溶剂法用极性较大的溶剂将苷从提取液中提取 萃取 出来 三 提取分离 一 游离醌类的提取方法 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 四 蒽醌苷类的分离 本章内容 一 结构类型二 理化性质三 提取分离四 结构鉴定五 生物活性 四 结构鉴定 一 衍生物的制备1 甲基化反应2 乙酰化反应 二 波谱学方法1 紫外光谱 UV 2 红外光谱 IR 3 核磁共振 NMR 4 质谱 MS 四 结构鉴定 一 衍生物的制备 1 甲基化反应目的 保护 OH 测定 OH数目及成苷的位置 条件 1 反应物甲基化易难 COOH OH Ar OH OH R OH 酸性越强 质子易解离 甲基化易 2 试剂的活性CH3I CH3 2SO4 CH2N2 3 溶剂溶剂的极性强 甲基化能力增强 例 曲菌素的甲基化反应 四 结构鉴定 一 衍生物的制备 2 乙酰化反应 1 反应物的活性 易与羰基形成氢键 强R OH OH OH弱 亲核性越强 越容易被酰化 2 酰化试剂的活性乙酰氯 醋酐 酯 冰醋酸CH3COCl CH3CO 2OCH3COORCH3COOH 3 催化剂的催化能力吡啶 浓硫酸 例 曲菌素的乙酰化反应 四 结构鉴定 一 衍生物的制备1 甲基化反应2 乙酰化反应 二 波谱学方法1 紫外光谱 UV 2 红外光谱 IR 3 核磁共振 NMR 4 质谱 MS 四 结构鉴定 二 波谱学方法 1 紫外光谱 UV 1 苯醌类的紫外吸收特征 苯醌主要吸收峰有三个 400nm 285nm 240nm 强峰 中强峰 弱峰 四 结构鉴定 二 波谱学方法1 紫外光谱 2 萘醌类的紫外吸收特征 四 结构鉴定 二 波谱学方法1 紫外光谱 2 萘醌类的紫外吸收特征 引入助色团 如 OH OMe 使相应吸收峰 红移醌环上引入助色团 影响257nm 红移 不影响苯环引起的吸收 苯环上引入 OH 影响335nm 红移到427nm 四 结构鉴定 二 波谱学方法1 紫外光谱 3 蒽醌类的紫外吸收特征 四 结构鉴定 二 波谱学方法1 紫外光谱 3 蒽醌类的紫外吸收特征 羟基蒽醌类有五个主要吸收带第 峰 230nm左右 母核的强吸收峰 第 峰 240 260nm 苯样结构引起 第 峰 262 295nm 醌样结构引起 第 峰 305 389nm 苯样结构引起 第 峰 400nm 醌样结构中 C O引起 OH取代将影响相应的吸收带向红位移 四 结构鉴定 二 波谱学方法 2 醌类化合物的红外光谱 IR 羟基蒽醌类化合物的红外区域有 VC O1675 1653cm 1 羰基的伸缩振动 V OH3600 3130cm 1 羟基的伸缩振动 V芳环1600 1480cm 1 苯核的骨架振动 母核上无取代 两个 C O只给出一个吸收峰1675芳环上引入一个 OH时 给出两个 C O吸收峰 1675 1647 游离 C O 1637 1608 缔合 C O 3 醌类化合物的核磁共振光谱 NMR 1H NMR 1 醌环上的质子 四 结构鉴定 二 波谱学方法 3 醌类化合物的核磁共振光谱 NMR 1H NMR 1 醌环上的质子 四 结构鉴定 二 波谱学方法 四 结构鉴定 二 波谱学方法 3 醌类化合物的核磁共振光谱 NMR 1H NMR 2 芳环质子 当有取代基时 峰的数目及峰位都将改变 四 结构鉴定 二 波谱学方法 3 醌类化合物的核磁共振光谱 NMR 13C NMR 1 1 4 萘醌类 四 结构鉴定 二 波谱学方法 3 醌类化合物的核磁共振光谱 NMR 13C NMR 2 9 10 蒽醌类 四 结构鉴定 二 波谱学方法 4 醌类