天然药物化学：08 醌类化合物

1、第 8 章,概 述,定义醌类化合物是分子中具有不饱和环二酮结构的一类天然色素有机化合物。,分布存在广泛，蓼科大黄、何首乌、虎杖;茜草科茜草、豆科决明子、番泻叶、百合科芦荟、唇形科丹参、紫草科的紫草等。 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,第1节 结构类型 第2节 理化性质 第3节 提取分离 第4节 结构鉴定 第5节 生物活性,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,第 1节 结构类型,邻苯醌不稳定，故天然界存在的大多为对苯

2、醌。 醌核上多有-OH、-OMe、-Me等基团取代。如：,橙红色结晶 驱除肠寄生虫作用,治疗心脏病、高血压及癌症,紫金牛科植物白花酸藤果（Embelia ribes Burm.）的果实中分离得到的信筒子醌,辅酶Q10 是一种存在于多种生物体内的脂溶性天然维生素类。,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、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,第 1节 结构类型,一、结构类型 （二）萘醌类 (naphthoquinones),从结构上可分为：,从天然界得

3、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。,苜宿中的维生素K1是黄色粘稠状油，熔点-20，加热至100-200以上即被分解。 Vitamin-K2是一类自然界存在的萘醌衍生物，基本结构与Vitamin K1相似，只是3位上的侧链有长有短，由不同数目的异戊二烯组成。 它的生物活性是兴奋或促进能合成凝血酶原(phothrombin)的信使RNA形成，可促进血液凝固。,维生素 最初于1929 年由丹麦化学家达姆从动物肝和麻子油中发现并提取出来。,第 1节 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,有三

4、种类型：,如：1. 丹参醌类(脂溶性成分),二氢丹参醌,丹参醌,丹参酮A有增加冠流量的作用，由其制得的丹参酮A磺酸钠注射液已投入生产，临床上可治疗冠心病、心梗等。,2. 酚、酸类：丹参的水溶性有效成分。,丹参素改善心功能，舒张冠脉平滑肌。,第 1节 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,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，将其分成以下三类：,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,第 1节 结构类型

5、,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、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,第 1节 结构类型,蒽酮、蒽酚性质不稳定，故只存在于新鲜植物中,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。,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,第 1节 结构类型,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。,减肥药曲美下架,一、

6、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,第 1节 结构类型,本 章 内 容,第1节 结构类型 第2节 理化性质 第3节 提取分离 第4节 结构鉴定 第5节 生物活性,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.碱性 3.颜色反应,第2节 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。,一、物理性质 1.性

7、 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.碱性 3.颜色反应,第2节 理化性质,一、物理性质,2.溶解度 H2O MeOH EtOH Et2O CHCl3 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。,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.碱性 3.颜色反应,第2节 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

8、不同的颜色 如： OH- 中性 H+ 紫草 兰 紫 红 大黄 红 黄,第2节 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.碱性 3.颜色反应,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,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-OH 5%NaHCO3 5%Na2CO3 1%NaOH 5%NaOH 可用于提取分离,1.酸性,例：试比较下列化合物的酸性强弱,？,2. 碱性,醌

9、类结构中的羰基氧原子有微弱的碱性 可与强酸形成烊盐，转化成阳碳离子而发生颜色改变 大多数羟基蒽醌类溶于浓硫酸时由于生成烊盐而呈红色至紫红色 如大黄酚溶于浓硫酸而呈红色 大黄素则由橙红色变为红色,3.颜色反应,（1）Feigl反应,Feigl反应试验：,（2）无色亚甲蓝显色试验 苯醌、萘醌区别于蒽醌,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),（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。,碱性条件下的显色反应,（4）与活性次甲基试剂反应 （Kesting-Craven法） 苯醌、萘醌区别于蒽醌,（5）与金

10、属离子反应,第2节 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.碱性 3.颜色反应,本 章 内 容,第1节 结构类型 第2节 理化性质 第3节 提取分离 第4节 结构鉴定 第5节 生物活性,（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,第3节 提取分离,有机溶剂,提取液,浓缩,结晶,浓缩液,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。,（氯仿等溶剂

11、）,（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,第3节 提取分离,1.pH梯度萃取法,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,（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,第3节 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,第3节 提取分离,硅胶、聚酰胺、葡萄糖凝胶、纤维素等,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

12、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,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。,（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,第3节 提取分离,本 章 内 容,第1节 结构类型 第2节 理化性质 第3节 提取分离 第4节 结构鉴定 第5节 生物活性,（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）,第4节 结构鉴定,1.甲基化反

13、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,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)2O CH3COOR CH3COOH (3)催化剂的催化能力 吡啶 浓硫酸,例：曲菌素的乙酰化反应,

14、（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）,第4节 结构鉴定,苯醌主要吸收峰有三个,400 nm,285 nm,240 nm,强峰,中强峰,弱峰,1.紫外光谱（UV） （1）苯醌类的紫外吸收特征,（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,（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 230 nm左右（母核的强吸

15、收峰） 第 峰 240 260 nm （苯样结构引起） 第 峰 262 295 nm （醌样结构引起） 第 峰 305 389 nm （苯样结构引起） 第 峰 400 nm （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,羟基蒽醌类化合物的红外区域有： VC=O 1675 1653 cm-1 （羰基的伸缩振动） V-OH 3600 3130 cm-1 （羟基的伸缩振动） V芳环 1600 1480 cm-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 16

16、08 （缔合C=O）,2.醌类化合物的红外光谱（IR）,返回到80,3.醌类化合物的核磁共振光谱（NMR） 1H-NMR (1)醌环上的质子,供电子基团,(2)芳环质子,当有取代基时，峰的数目及峰位都将改变。,13C-NMR （1）1,4-萘醌类,（2）9,10-蒽醌类,4.醌类化合物的质谱（MS） 主要特征如下： （1）分子离子峰通常为基峰； （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,本 章 内 容,第1节 结构类型 第2节 理化性质 第3节 提取分离 第4节 结构鉴定 第

17、5节 生物活性,第5节 生物活性,（一）泻下作用 如：大黄中主要泻下成分为二蒽酮类成分 （二）抗菌作用 大黄酸、大黄素、芦荟大黄素等具有此作用 （三）止血作用（茜草中的茜草素类成分） (四) 扩张冠状动脉的作用，用于治疗冠心病、心肌梗死等 （ 丹参中丹参醌类） (五) 其它作用 抑制大鼠乳癌及艾氏腹水癌有明显作用,本 章 内 容,本 章总结,第1节 结构类型 第2节 理化性质 第3节 提取分离 第4节 结构鉴定 第5节 生物活性,(一)单选题 1醌类化合物结构中只具有对醌形式的是_ A苯醌 B萘醌 C蒽醌 D菲醌 2醌类化合物都具有的性质是_ A酸性 B水溶性 C升华性 D有色性 3醌类化合物

18、取代基酸性强弱的顺序是_ A-OH-OH-COOH B-COOH-OH-OH C-OH-OH-COOH D-COOH-OH-OH 4可用于区别大黄素和大黄素-8-葡萄糖苷的反应是_ AMolish反应 B加碱反应 C醋酸镁反应 D对亚硝基二甲苯胺反应,练 习 题,5番泻苷A中二个蒽酮连接位置为 AC-10和C-10； BC-1和 C-3； CC-6和 C-7； DC-10和 C-1 。,6. 1-OH蒽醌的IR光谱中，C=0峰的特征是_ A1675 cm-1处有一强峰; B16751647 cm-1和16371621 cm-1。范围有两个吸收峰，两峰相距2438 cm-1; C6781661c

19、m-1和16261616cm-1范围有两个吸收峰，两峰相距4057 cm-1; D1675 cm-1和1625 cm-1处各有一个吸收峰，两峰相距50cm-1。,中药萱草根中存在下列化合物，经下述流程分离后，各出现在何部位?简述理由。 (A) 大黄酸 (B) 大黄酚 (C) 大黄酚葡萄糖苷,(二) 问答题,大黄酚 R1=H R2= CH3 大黄酸 R1=H R2=COOH,（F）,（D）,（E）,AFBDE,甲(C) 乙(A) 丙(F) 丁(B) 己(E) 戊(D),AFBDE,A大黄酚 R1=H R2= CH3 B大黄酸 R1=H R2=COOH C大黄酚苷,The End,药用大黄原植物,毒理 ： 番泻叶入汤剂内服，成人用量36g；开水泡服1.53g，过量服用易发生中毒反应。 番泻