第十章-醌类化合物.ppt

1 醌类化合物Quinonoid 第十章 2 醌类化合物 定义 指分子内具有不饱和环二酮结构 醌式结构 或容易转变成这样结构的天然有机化合物 3 一 概述 醌类化合物是一类在自然界分布广泛的化合物 它包括醌类及容易转变为具有醌类性质的化合物 醌类化合物分布在50多科100余属植物中 主要存在于高等植物的蓼科 茜草科 鼠李科 百合科 豆科等科属以及低等植物地衣类和菌类的代谢产物中 是许多天然药物如蓼科大黄 何首乌 虎杖 豆科决明子 番泻叶 茜草科茜草 百合科芦荟 唇形科丹参等药材的有效成分 4 醌类化合物的生物活性 泻下作用 如番泻叶中的番泻苷类成分抗菌作用 如大黄中游离羟基蒽醌苷元止血作用 如茜草中茜草素类成分扩冠作用 丹参中丹参醌类成分其他作用 抗肿瘤 抗真菌 驱虫等 5 从结构上讲 醌类化合物可分为苯醌 萘醌 菲醌和蒽醌等 其中蒽醌及其衍生物种类较多 生理活性也较广泛 6 植物生物合成过程 7 主要的生物合成途径1 醋酸 丙二酸途径 AA MA 脂肪酸类 酚类 醌类等由此途径生成 2 甲戊二羟酸途径 MVA 萜类等3 桂皮酸及莽草酸途径苯丙素类 香豆素类 木质素类 木脂体 黄酮类等 4 氨基酸途径生物碱类5 复合途径 8 9 大黄素甲醚 10 本章内容 一 结构类型二 理化性质三 提取分离四 光谱特征 11 一 结构类型 一 苯醌类 二 萘醌类 三 菲醌类 四 蒽醌类 蒽醌衍生物 蒽酚衍生物 二蒽酮类衍生物 12 一 结构类型 一 苯醌类 邻苯醌结构不稳定 故天然存在的苯醌类化合物大多为对苯醌的衍生物 苯醌母核上常见的取代基有 OH OCH3 CH3或其它烃基侧链 在27科的高等植物含有苯醌类化合物 13 一 结构类型 一 苯醌类 朱砂根具有清热降火 消肿解毒 活血去瘀 祛痰止咳等功效密花醌具有抗毛滴虫 阿米巴原虫作用 14 辅酶Q10参与生物体内氧化还原过程 可治疗心脏病 高血压 癌症 老年痴呆等症 15 一 结构类型 二 萘醌类 在自然界存在的大多为 萘醌类 萘醌大致分布在20个科的高等植物中 含量较高的科有紫草科 柿科 蓝雪科 紫葳科等 天然萘醌多为橙黄色或橙红色结晶 许多具有明显生物活性 16 一 结构类型 二 萘醌类 抗菌 抗癌中枢神经镇静 来源 胡桃科胡桃树皮 17 一 结构类型 二 萘醌类 抗菌止咳去痰 白花丹具有祛风 散瘀 解毒 杀虫作用 18 一 结构类型 二 萘醌类 促进血液凝固可用于新生儿出血肝硬化出血 19 一 结构类型 三 菲醌类 菲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 在地衣中也有分离得到 20 一 结构类型 三 菲醌类 丹参 SalviamiltiorrhizaBge 具祛瘀止痛 活血通经 清心除烦功效 21 一 结构类型 三 菲醌类 丹参醌IIA具有扩张冠状动脉 抑制血小板聚集 降低血浆粘度作用 临床上治疗冠心病 心肌梗塞 22 一 结构类型 四 蒽醌类 蒽醌类化合物大致分布在30余科的高等植物中 茜草科植物中的蒽醌类化合物最多 芸香科 鼠李科 豆科 廖科 紫葳科 马鞭草科 玄参科等也有分布 23 一 结构类型 四 蒽醌类 24 一 结构类型 四 蒽醌类 蒽醌衍生物 1 大黄素型 羟基分布在两侧的苯环上 25 来源 蓼科植物掌叶大黄RheumpalmatumL 唐古特大黄RheumtanguticumMaxim exBalf 或药用大黄RheumofficinaleBaill 的干燥根及根茎 功能主治 泻热通肠 凉血解毒 逐瘀通经 化学成分 大黄含有蒽类衍生物 苷类化合物 鞣质类 有机酸类 挥发油类等 醌类衍生物分为 游离蒽醌衍生物 如芦荟大黄素 aloeemodin 土大黄素 chrysaron 大黄酚 chrysophanol 大黄素 emodin 异大黄素 isoernodin 虫漆酸D laccaicacidD 大黄素甲醚 physcion 大黄酸 rhein 结合蒽醌化合物 有大黄酸 芦荟大黄素 大黄酚的单和双葡萄糖苷 大黄素 大黄素甲醚的单糖苷 蒽酚和蒽酮化合物 大黄二蒽酮 rheidin 掌叶二蒽酮 palmidin 以及与糖结合的苷如番泻苷 sennoside A B C D E F等 26 一 结构类型 四 蒽醌类 蒽醌衍生物 2 茜草素型 羟基分布在一侧的苯环上 27 来源 本品为茜草科植物茜草RubiacordifoliaL 的干燥根及根茎 春 秋二季采挖 除去泥沙 干燥 功能主治 凉血 止血 祛瘀 通经 镇咳 祛痰 化学成分 化学成分根含多种羟基蒽醌衍生物 如茜草素 alizarin 异茜草素 purpuro xanthin 羟基茜草素 purpurin 伪羟基茜草素 pseudopurpurin 茜草酸 munjistin 茜草苷 rubia ruberythricacid 大黄素甲醚等 又分离得升白活性成分茜草萘酸苷 及 其苷元为茜草萘酸 28 一 结构类型 四 蒽醌类 29 一 结构类型 四 蒽醌类 蒽酚衍生物蒽醌在酸性条件下被还原 可生成蒽酚及其互变异构体蒽酮 这两者性质不稳定 只存在于新鲜植物中 黎辣根中柯桠素治疗疥癣等 30 一 结构类型 四 蒽醌类 31 一 结构类型 四 蒽醌类 二蒽酮类衍生物两分子的蒽酮相互结合而成的化合物 两分子蒽醌通过C10 C10 相互结合 32 4萘骈二蒽酮衍生物 一 结构类型 蒽醌 金丝桃属某些植物如贯叶连翘 小连翘中含有的金丝桃素 hypericin 假金丝桃素 pseudohypericin 均为萘骈二蒽酮衍生物 33 金丝桃属 HypericumLinn 归于金丝桃科 Guttiferae 约有400余种 是温带分布植物 我国有55种 8亚种 全国均有分布 但主要分布于西南地区 国外的该属植物分布于世界各地 抑郁症是三大精神疾病之一 贯叶连翘很早在欧洲被用于镇静 抗抑郁及其他中枢神经系统疾病 研究表明 在金丝桃科中普遍存在的一些xanthone类化合物能抑制A型和B型单胺氧化酶 增加中枢神经系统的神经递质浓度 德国于1991年6月上市了一个以金丝桃素为标准的新的抗抑郁药 一 结构类型 蒽醌 34 目前国际上对金丝桃属植物的兴趣 很大程度上也是由于金丝桃素和假金丝桃素的抗病毒作用 研究表明 两种化合物在体外强烈地抑制各种逆转录病毒 包括人免疫缺陷病毒 HIV 有报道认为金丝桃素在细胞内的HIV 1抑制作用是由于与其感染细胞中残留和毒粒成分相结合所致 是一种有杀病毒作用的药物 一 结构类型 蒽醌 35 本章内容 一 结构类型二 理化性质三 提取分离四 光谱特征 36 二 理化性质 一 物理性质 性状 升华性 溶解性 二 化学性质 酸性 颜色反应 37 二理化性质 一 物理性质 性状 存在状态 多为有色晶体苯醌 萘醌多以游离状态存在 蒽醌类则多以苷的形式存在 颜色 无酚羟基 甲氧基取代时基本无色随酚羟基 甲氧基等助色团增加 颜色加深 如黄 红 橙 紫红等 38 二 理化性质 一 物理性质 性状 升华性 溶解性 二 化学性质 酸性 颜色反应 39 二理化性质 一 物理性质 2 升华性游离的醌类化合物一般具有升华性 小分子的苯醌类及萘醌类还具有挥发性 能随水蒸汽蒸馏 可据此进行分离和纯化工作 如大黄酚与大黄素甲醚升华温度在124 左右 芦荟大黄素185 左右 大黄素206 左右 大黄酸210 左右 一般升华温度随酸性的增强而升高 40 二 理化性质 一 物理性质 性状 升华性 溶解性 二 化学性质 酸性 颜色反应 41 二理化性质 一 物理性质 溶解性 42 二 理化性质 一 物理性质 性状 升华性 溶解性 二 化学性质 酸性 颜色反应 43 二理化性质 二 化学性质 酸性 酚羟基的存在 显酸性 可应用碱提酸沉法 OH蒽醌 OH蒽醌 44 二理化性质 二 化学性质 酸性 以游离蒽醌类衍生物为例 酸性强弱顺序如下 COOH 2个以上 OH 1个 OH 2个 OH 1个 OH 溶于 5 NaHCO3 5 Na2CO3 1 NaOH 5 NaOH 利用不同PH值的溶剂梯度萃取 达到分离目的 梯度PH萃取法 45 二 理化性质 一 物理性质 性状 升华性 溶解性 二 化学性质 酸性 颜色反应 46 二理化性质 二 化学性质 颜色反应 醌类的颜色反应主要取决于醌类化合物氧化还原性质以及分子中的酚羟基性质 1 Feigl反应 样品液1滴 苯或水 25 Na2CO34 HCHO5 邻二硝基苯 1 4 紫色 显示样品为醌类化合物 47 二理化性质 二 化学性质 颜色反应 1 Feigl反应 机理 48 二理化性质 二 化学性质 颜色反应 2 无色亚甲蓝反应 苯醌萘醌蒽醌 TLCPC 无色亚甲蓝显色 蓝色 苯醌或萘醌 是 否 蒽醌 49 二理化性质 二 化学性质 颜色反应 3 碱性条件下的呈色反应 羟基醌类 OH 颜色加深 橙色 红色 紫红色 蓝色 例如羟基蒽醌类化合物遇碱显红 紫红色的反应称为Borntrager s 保恩特莱格 反应 其机理如下 50 二理化性质 二 化学性质 颜色反应 3 碱性条件下的呈色反应 51 二理化性质 二 化学性质 颜色反应 3 碱性条件下的呈色反应 可用于检测天然药物中是否含有蒽醌类成分 药材粉末 10 H2SO4水液 加热2 10分钟 乙醚萃取 乙醚液 5 NaOH 水层显红色 而醚层则由黄色褪为无色 显示存在羟基蒽醌 52 二理化性质 二 化学性质 颜色反应 4 与活性次甲基试剂的反应 Kesting Craven法 活性次甲基试剂 在氨碱性下 蓝绿色 蓝紫色 乙酰醋酸酯丙二酸酯丙二腈 证明醌环上存在未被取代位置 是 53 二理化性质 二 化学性质 颜色反应 5 与金属离子反应 蒽醌有 酚羟基或邻二酚羟基结构时 则可与Pb2 Mg2 等金属离子形成络合物与Pb2 形成络合物在一定PH值下可以沉淀析出 可用来精制该类化合物 54 二理化性质 二 化学性质 颜色反应 5 与金属离子反应 和醋酸镁结合显不同颜色 可以鉴别蒽醌母核上的羟基取代类型 两个羟基在不同环上 醋酸镁 橙黄 橙色 蓝 蓝紫 55 二理化性质 二 化学性质 颜色反应 5 与金属离子反应 和醋酸镁结合显不同颜色 可以鉴别蒽醌母核上的羟基取代类型 两个羟基在不同环上 醋酸镁 橙黄 橙色 橙红 红 56 二理化性质 二 化学性质 颜色反应 5 与金属离子反应 和醋酸镁结合显不同颜色 可以鉴别蒽醌母核上的羟基取代类型 两个羟基在不同环上 醋酸镁 橙黄 橙色 紫红 紫 57 本章内容 一 结构类型二 理化性质三 提取分离四 光谱特征 58 一提取方法 一般选用甲醇或乙醇为溶剂 可同时将游离态和成苷的蒽醌类化合物从药材中提取出来 浓缩后再依次用有机溶剂提取 多用索氏提取法 可根据极性大小不同进行初步分离 如将苷和苷元分开 对于多羟基蒽醌或具有羧基的蒽醌 如大黄酸 在植物体内多以盐的形式存在 难以被有机溶剂溶出 提取前应先酸化使之游离 二分离方法 1蒽醌苷类和游离蒽醌衍生物的分离 用分步提取法2游离蒽醌衍生物的分离 可选用分步结晶法 梯度pH萃取法 P315 或色谱法进行 三 醌类化合物的提取和分离 59 三 醌类化合物的提取和分离 60 蒽醌苷的分离 较苷元的分离困难 一般先用铅盐法或溶剂法除去大部分杂质 制得较纯的总苷后 再进一步用聚酰胺 硅胶或葡聚糖凝胶柱色谱反复分离纯化 应用聚酰胺色谱法及葡聚糖凝胶柱色谱法对蒽醌苷的分离均能取得良好的效果 如 三 醌类化合物的提取和分离 61 本章内容 一 结构类型二 理化性质三 提取分离四 光谱特征 62 一 蒽醌类化合物的紫外光谱特征羟基蒽醌有五个吸收峰 分别由苯样结构和醌样结构引起A部分有苯甲酰基结构 可给出252及325nm的强峰和中强峰B部分具有醌样结构 可给出272及405nm的吸收峰除此以外 在230nm处有一强吸收峰因此共有五峰峰1 230nm峰2240 260nm A 峰3262 295nm B 峰4305 389nm A 峰5 400nm B中的羰基引起 四 醌类化合物的光谱特征 63 UV吸收峰与结构的关系 峰1与结构中羟基数目有关 羟基越多 位置越偏长波方向 P319表10 1 具体波长与羟基位置 无关 但强度主要取决于 羟基的数目 峰3的峰位和强度主要受 酚羟基的影响 酚羟基能够通过蒽醌母核向羰基供电 使该峰红移 强度亦增强 一般蒽醌母核上具有 酚羟基则峰3吸收强度均在4 1以上 若低于此值 表示无 酚羟基 峰5主要受 羟基影响 羟基数目越多 max红移就越多 见书P319表10 2 四 醌类化合物的光谱特征 64 二 蒽醌类化合物红外光谱特征主要是苯环 羰基和羟基的特征 一般范围 羟基 OH3600 3100cm 1羰基 C O1675 1653cm 1苯环 Ar1600 1480cm 1 四 醌类化合物的光谱特征 65 1羰基的共振频率与 羟基的数目有关2羟基频率与结构的关系 羟基因与相邻的羰基缔合 吸收频率移至3150cm 1以下 多与不饱和C H伸缩振动频率相重叠 羟基振动频率较 羟基高得多 在3600 3150cm 1之间 若只有一个 则大多在3300 3390cm 1间有一个峰 若有多个 则3600 3150cm 1之间可能有两上或多个峰 四 醌类化合物的光谱特征 66 三 蒽醌类化合物核磁共振氢谱特征 四 醌类化合物的光谱特征 醌环氢的NMR信号 苯醌 6 72s1 4 萘醌 6 67s醌环上引入供电子取代基时 使醌环上其他质子向高场位移 67 三 蒽醌类化合物核磁共振氢谱特征 四 醌类化合物的光谱特征 芳环氢的NMR信号 芳氢 8 07 芳氢 6 67孤立芳氢 s邻二芳氢 J 6 9Hz dd间二芳氢 J