第四章醌类化合物

第四章醌类化合物第1页，共80页。概述：1、定义：指分子中具有不饱和环二酮结构（醌式结构）或容易转变为这种醌式结构的天然有机化合物。2、存在：动植物、微生物的色素等。3、应用：药品、染料和指示剂的母体等。第2页，共80页。第一节醌类化合物的结构类型一、苯醌类(benzoquinones)

1、分为邻苯醌和对苯醌第3页，共80页。①信筒子醌：驱涤虫有效成分②辅酶Q10：治疗心脏病、高血压及癌症。第4页，共80页。2、对苯醌的氧化还原过程第5页，共80页。二、萘醌类(naphthoquinones)1、分为三类第6页，共80页。2、举例①胡桃醌：有抗菌、抗癌及中枢神经镇静作用.②兰雪醌：具有强抗菌、止咳、祛痰作用。第7页，共80页。③紫草素与异紫草素：具有抗炎、抗菌、抗病毒及抗癌作用紫草素异紫草素第8页，共80页。④维生素K类化合物：用于新生儿出血、肝硬化及闭塞性黄疸出血等症。维生素K2

维生素K1

第9页，共80页。三、菲醌类(phenanthraquinones)1、天然菲醌衍生物有邻菲醌与对菲醌两种邻菲醌（Ⅰ）邻菲醌（Ⅱ）对菲醌第10页，共80页。2、举例丹参醌ⅡA

◈丹参醌ⅡA磺酸钠注射液可治疗冠心病、心肌梗死。第11页，共80页。丹参醌IIAR1=CH3R2=H丹参醌IIBR1=CH2OHR2=H羟基丹参醌IIAR1=CH3R2=OH丹参酸甲酯R1=COOCH3R2=H丹参新醌甲R=CH(CH3)CH2OH丹参新醌乙R=CH(CH3)2丹参新醌丙R=CH3第12页，共80页。四、蒽醌类(anthraquinones)

位：1；4；5；8

位：2；3；6；7meso（中位）：9；10第13页，共80页。氧化蒽酚第14页，共80页。1、蒽醌衍生物①大黄素型：-OH分布在两侧的苯环上，多数化合物呈黄色。大黄酚R1=CH3R2=H大黄素R1=CH3R2=OH大黄酸R1=HR2=COOH第15页，共80页。②茜草素型：-OH分布在一侧的苯环上，化合物颜色较深，多为橙黄色至橙红色。茜草素R1=OHR2=HR3=H羟基茜草素R1=OHR2=HR3=OH伪羟基茜草素R1=OHR2=COOHR3=OH第16页，共80页。2.蒽酚（或蒽酮）衍生物◆蒽酚、蒽酮性质不稳定◆羟基蒽酚对霉菌有较强的杀灭作用柯亚素第17页，共80页。3.二蒽酮类衍生物①由两分子蒽酮结合而成番泻苷A番泻苷B第18页，共80页。②二蒽酮类化合物的C10-C′10键与通常的C-C键不同，易于断裂，生成稳定的蒽酮类化合物。肠内大黄酸蒽酮番泻苷A1010′第19页，共80页。芦荟苷（碳苷类）第20页，共80页。第二节醌类化合物的理化性质一、物理性质1.性状①颜色：近乎于无色（无酚性取代基）②存在状态：苯醌、萘醌类——多以游离状态存在；蒽醌类——往往结合成苷第21页，共80页。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.第22页，共80页。4.升华性游离的醌类多具有升华性5.不同pH条件下显示不同的颜色例如：OH-中性H+

紫草兰紫红大黄红黄第23页，共80页。二、化学性质1.酸性①醌类成分可碱提酸沉

②分子中Ar-OH的数目、位置不同，则酸性强弱有差异。第24页，共80页。③游离蒽醌类衍生物酸性强弱顺序：

含-COOH>2个

-OH>1个

-OH>2个

-OH>1个

-OH5%NaHCO35%Na2CO31%NaOH5%NaOH酸性由强至弱：第25页，共80页。2.颜色反应（1）Feigl反应第26页，共80页。※实验过程（2）无色亚甲蓝显色试验用于PPC及TLC作为喷雾剂，能检出苯醌及萘醌，样品在白色背景上作为蓝色斑点出现（蒽醌类物质呈阴性）。第27页，共80页。（3）碱性条件下的显色反应◆Borntrager’s反应第28页，共80页。例：检查中药中蒽醌类成分第29页，共80页。(4)与活性次甲基试剂反应(Kesting-Craven法)当苯醌及萘醌类化合物的醌环上有未被取代的位置时，即可在氨碱性下与一些含有活性次甲基试剂的醇溶液反应，生成兰绿色或兰紫色。◆显色反应分为两步，先生成（1），再进一步变为蓝色或篮紫色物质（2）。第30页，共80页。第31页，共80页。（5）与金属离子反应第32页，共80页。※不同结构蒽醌类化合物与醋酸镁形成的络合物，具有不同的颜色，可用于羟基位置的确定。1个α-OH或1个β-OH或2个-OH不在同环时第33页，共80页。(邻位有-OH）（间位有-OH）(对位有-OH）第34页，共80页。第三节醌类化合物的提取分离

第35页，共80页。有机溶剂提取液浓缩结晶氯仿等溶剂浓缩液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。

1.有机溶剂提取法一、醌类的提取方法第36页，共80页。二、游离羟基蒽醌的分离1.pH梯度萃取法（含-COOH的羟基蒽醌类）第37页，共80页。（含β-OH的羟基蒽醌类）（含两个α-OH的羟基蒽醌类）（含有一个α-OH的羟基蒽醌类）第38页，共80页。2.层析法

①吸附剂:硅胶、聚酰胺②洗脱剂：苯、乙酸乙酯等三、蒽醌苷与游离蒽醌衍生物的分离1、蒽醌苷元与其苷类常常共同存在２、苷及苷元多通过酚羟基或-COOH结合成Mg++、K+、Na+、Ca++盐形式存在,必须预先加酸进行酸化使之全部游离。

第39页，共80页。第40页，共80页。四、蒽醌苷类的分离１、柱层析常用载体有：硅胶、聚酰胺、葡萄糖凝胶、纤维素等。２、洗脱剂：甲醇、氯仿-甲醇等．３、层析分离前，多进行预处理，方法如下：①铅盐法②溶剂法第41页，共80页。※铅盐法第42页，共80页。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。第43页，共80页。例如：第44页，共80页。ABCD第45页，共80页。第46页，共80页。四、醌类化合物结构鉴定（一）紫外光谱（UV）1、苯醌类的紫外吸收特征第47页，共80页。2、萘醌类的紫外吸收特征①主要有四个吸收峰：第48页，共80页。（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第49页，共80页。3、蒽醌类的紫外吸收特征①蒽醌母核有四个吸收峰：第50页，共80页。②羟基蒽醌类有五个主要吸收带第Ⅰ峰——230nm左右第Ⅱ峰——240～260nm(苯样结构引起)第Ⅲ峰——262～295nm(醌样结构引起）第Ⅳ峰——305～389nm(苯样结构引起）第Ⅴ峰——>400nm（醌样结构中>C=O引起）第51页，共80页。③羟基蒽醌环上-OH的取代位置与-OH的数量对相应吸收带产生影响，通常导致红移现象发生，而且影响吸收峰的强度。例如：峰带Ⅴ主要受α-酚羟基的影响，α-酚羟基越多，峰带Ⅴ红移值越大。第52页，共80页。第53页，共80页。第54页，共80页。（二）醌类化合物的红外光谱（IR）1、羟基蒽醌类化合物的红外区域有：①VC=O1675～1653cm-1（伸缩振动）②V-OH3600～3130cm-1（伸缩振动）③V芳环1600～1480cm-1（芳环骨架振动）第55页，共80页。2、蒽醌类化合物VC=O吸收峰位与分子中α-酚羟基的数目与位置有较强的规律性①如蒽醌母核上无取代，则两个>C=O只给出一个吸收峰：1675cm-1；②如芳环上引入一个

-OH时，将给出两个>C=O吸收峰：1675～1647cm-1（游离）；1637～1608cm-1（缔合>C=O）③芳环上引入两个以上

-OH时，情况复杂。第56页，共80页。蒽类化合物的IR光谱第57页，共80页。（三）醌类化合物的核磁共振光谱（1H-NMR）1、醌环上的质子（苯醌和萘醌）第58页，共80页。例如：1,4-萘醌，当H-2被不同取代基取代后，H-3化学位移值如下：向高场移动第59页，共80页。2、芳环上的质子①α-H处于羰基的负屏蔽区，共振信号出现在低场，化学位移值较大；②β-H受羰基的影响较小，共振信号出现在较高场，化学位移值较小。③当芳环上存在取代基时，芳环上的质子峰的数目及峰位都将改变。第60页，共80页。3、取代基的质子第61页，共80页。取代基甲氧基d3.8-4.2(3H,s)芳香甲基d2.1-2.5a-甲基d2.7-2.8羟甲基d4.4-4.7(2H,s,CH2),d4.0-6.0(1H,br.s,OH)a-酚羟基d12.25(1H,br.s,OH)2个a-酚羟基d11.6-12.1(1H,br.s,OH)b-酚羟基d11.1-11.4(1H,br.s,无取代)b-酚羟基<d10.9(1H,br.s,有取代)第62页，共80页。(四)醌类化合物的13C-NMR1、醌类羰基碳原子化学位移在182～188ppm；2、如果α-位有羟基存在，羰基碳原子的化学位移偏向低场，位于190～200ppm。3、醌核上的碳原子较苯环上的碳，其化学位移位于较低场。第63页，共80页。第64页，共80页。9,10-蒽醌类第65页，共80页。8-OH8-OMe8-OAc1,4萘醌苯环上9,10-蒽醌第66页，共80页。第67页，共80页。(五).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1~2分子CO；（3）特征碎片峰：(m/z)P-苯醌——82、80、54、521,4-萘醌——104、76、509,10-蒽醌——180、152、90、76第68页，共80页。MSP-苯醌的MS特征第69页，共80页。1,4-萘醌类化合物MS第70页，共80页。9,10-蒽醌类化合物MS第71页，共80页。六、醌类化合物衍生物的制备（一）甲基化反应1.目的：测定分子中-OH的数目及位置。2．甲基化反应的难易程度（易→难）-COOH>

-OH（酚）>

-OH（酚）>R-OH（醇）第72页，共80页。3、不同甲基化试剂的反应能力：CH3I/Ag2O+CHCl3>(CH3)2SO4+K2CO3>CH2N2/Et2O4、溶剂的影响：溶剂的极性强，甲基化能力增强。5、采用不同甲基化试剂，可实现选择性甲基化例如：曲菌素的甲基化反应第73页，共80页。最弱最强中等次弱第74页，共80页。甲基化反应

醇羟基<a-酚羟基<b-酚羟基<羧基第75页，共80页。(