醌类化合物PPT参考课件.ppt

1、第5章 醌类化合物（quinonoids）,1、了解醌类化合物的分类、分布和生理活性。 2、掌握醌类化合物的理化性质。 3、掌握醌类化合物的提取、分离和检识方法。 4、熟悉醌类化合物的结构研究方法。,1,概述,醌类化合物是指分子内具有不饱和环二酮（醌式） 结构或易转变为这样结构的化合物。,2,5.1 结构与分类,1.苯醌类(benzpquinones) 2.萘醌类(naphthoquinones) 3.菲醌类(phenanthraquinones) 4.蒽醌类(anthraquinones),3,1.苯醌类,4,2.萘醌类,5,3.菲醌类,6,4.蒽醌类,1,4,5,8为-位 2,3,6,7为

2、 -位 9,10为meso-位,7,分布广泛：蓼科（大黄）、豆科（番泻叶）等 生理活性显著：泻下作用 抗菌作用 抗癌活性 结构分类：单蒽核类 双蒽核类,8,（1）单蒽核类,蒽醌及其苷类 大黄素型：羟基在苯环两侧（棕黄色） 茜草素型：羟基在苯环一侧（橙黄橙红） 蒽酚或蒽酮衍生物,9,10,11,（2）双蒽核类,二蒽酮类 中位二蒽酮：10-10 位二蒽酮：1-1或4-4 二蒽醌类 去氢二蒽酮类 日照蒽酮类 中位萘骈二蒽酮类,12,13,5.2 醌类化合物的理化性质,1.物理性质 2.化学性质 3.显色反应,14,1.物理性质,外观：多为有色结晶，如苯醌多为黄色结晶，萘醌为橙色 或橙红色结晶，蒽醌多

3、为黄色至橙红色固体。随助色团的引入， 颜色越深。蒽醌类化合物大多有荧光。 性质：（1）升华性。苯醌和萘醌多以游离态存在，蒽醌多 以苷的形式存在。游离醌类一般有升华性，升华温度随酸性增强 而升高。（2）挥发性。小分子的醌类化合物有挥发性。（3）光 不稳定性。有些醌类成分不稳定，如丹参酮，注意避光保存。 溶解度：（1）游离醌类极性较小，一般溶于甲醇、乙醇、 乙醚等有机溶剂，不溶于水。（2）成苷后，极性增大，易溶于 醇、热水，不溶于冷水及极性小的有机溶剂。蒽醌的碳苷在水 及有机溶剂中溶解度都小，只溶于吡啶中。蒽醌盐在水中溶解 度也小。,15,2.化学性质,（1）酸性 带有羧基的醌类化合物酸性强于不带

4、羧基者； 酚羟基数目增多，酸性增强； -羟基蒽醌的酸性强于-羟基蒽醌。,16,17,酸性强弱按下列顺序排列： 含-COOH （溶于 5%NaHCO3） 含2个（不相邻）以上-OH （溶于 5%NaHCO3） 含1个-OH （溶于 5%Na2CO3） 含2个以上-OH （溶于 1%NaOH） 含1个-OH （溶于 5%NaOH）,18,2.化学性质,（2）碱性 能溶于浓硫酸中成yang盐再转成阳碳离子，同时 伴有颜色的显著改变。 大黄酚由暗黄色变为红色；大黄素由橙红变为红 色；其他羟基蒽醌在浓硫酸中一般呈红至红紫色。,19,3.显色反应,（1）Feigl反应：苯醌、萘醌在碱性条件下，与甲 醛和邻

5、二硝基苯加热，发生氧化还原反应而呈紫色。,20,3.显色反应,（2）与活性亚甲基试剂反应：苯醌和萘醌类化合物 在碱性条件下，能与一些含活泼亚甲基的化合物先发生 加成反应，再经氧化而呈蓝色或蓝紫色，可与蒽醌区别。,21,3.显色反应,（3）Borntrger反应：羟基蒽醌遇碱性溶液显 红-红紫色。但羟基蒽酚、蒽酮、二蒽酮类化合物则需 氧化成蒽醌后，才显示特征的颜色。,22,3.显色反应,（4）乙酸镁反应：蒽醌类化合物中如有-酚羟基 或邻位二酚羟基结构时，可与Mg2+等形成有色的络合物。 可用作色谱显色剂。,23,3.显色反应,（5）对亚硝基二甲苯胺反应：羟基蒽酮，可与 0.1对亚硝基二甲苯胺吡啶

6、溶液反应缩合而产生各种 颜色。可用作色谱显色剂。,24,5.3 醌类化合物的提取与分离,1.提取方法：溶剂提取 碱溶酸沉 水蒸气蒸馏 2.分离方法：游离蒽醌与蒽苷的分离,25,1.提取方法,（1）有机溶剂提取法：蒽醌在植物体内常以盐的 形式存在，提取时应先酸化成游离态再提取。游离醌类 极性小，用极性较小的有机溶剂提取；苷类极性较大， 可醇、水等提取。一般常用甲醇或乙醇提取，再纯化。 （2）碱提酸沉法：提取具有酚OH的醌类化合物。 （3）水蒸气蒸馏法：适用于分子量小的具有挥发 性的苯醌及萘醌类化合物。,26,2.分离方法,（1）蒽苷类和游离蒽醌的分离：二者极性不同， 故在有机溶剂中溶解度不同。将

7、含有蒽醌类成分的乙醇 提取液，浓缩后，用与水不相混溶的有机溶剂反复萃取， 游离蒽醌则转溶于有机溶剂中，蒽苷仍留于水溶液中。,27,2.分离方法,（2）游离蒽醌的分离 梯度pH萃取法：是初步分离游离蒽醌的经典方法。 色谱法：对蒽醌类成分的分离效果好。游离蒽醌 多用吸附柱色谱加以分离，一般用硅胶、磷酸氢钙、 聚酰胺（羟基蒽醌）等为吸附剂。,28,29,2.分离方法,（3）蒽苷的分离 溶剂法：常用乙酸乙酯、正丁醇等，将蒽醌苷从 水溶液中提取出，与水溶性杂质分开，再进行色谱分离。 色谱法：分离蒽醌苷最有效的方法。硅胶柱色谱、 葡聚糖凝胶柱色谱、反相硅胶等。如大黄蒽醌苷的分离， 将大黄的70甲醇提取液加

8、到Sephadex LH-20凝胶柱上， 并用70甲醇冲洗，依次得到二蒽酮苷（番泻苷A、B、C、 D）、蒽醌二葡萄糖苷、蒽醌单糖苷、游离苷元。,30,5.4 醌类化合物的检识,1.理化检识 2.色谱检识,31,1.理化检识,苯醌、萘醌：Feigl反应、活泼亚甲基反应。 羟基蒽醌：Borntrger反应。 蒽酮：对亚硝基二甲苯胺反应。,32,2.色谱检识,（1）TLC 吸附剂：硅胶、聚酰胺 展开剂：多采用混合系统，如苯-甲醇（9:1）等 显色剂：在可见光（呈黄色）或紫外光下（有荧光）0.5%乙酸镁甲醇喷，90加热5min，观察 （2）PC 展开剂：游离蒽醌，水饱和的有机层系统，如甲醇饱和的石油醚

9、 蒽苷，含水量较大的系统，如苯-丙酮-水（4:1:2） 显色剂：0.5%乙酸镁甲醇溶液 1-2%氢氧化钠溶液,33,5.5 醌类化合物的结构研究,1.化学方法：锌粉干馏 氧化反应 甲基化反应 乙酰化反应 2.波谱分析：UV IR NMR MS 3.实例,34,1.化学方法,（1）锌粉干镏：羟基蒽醌与锌粉混合干馏，蒽醌取代 基中的氧原子被还原除去而生成相应的母体烃类。用于 确定母核类型、侧链的有无及某些取代基的位置。,35,（2）氧化反应：环上有羟基取代的蒽醌，不同氧化剂 和不同的反应条件，生成不同的产物。有利于判断取代 基的有无及位置。最常用的氧化剂是碱性KMnO4和CrO3。,36,（3）甲

10、基化反应：判断羟基的数目及位置。 难易顺序：醇OH、-酚OH、-酚OH、-COOH 甲基化试剂： CH2N2/Et2O：-COOH、-酚OH、-CHO CH2N2/Et2O+MeOH：-COOH、-OH、2个-OH之一、-CHO (CH3)2SO4/K2CO3+丙酮：-酚OH、-酚OH CH3I/Ag2O：-COOH、所有酚OH、醇-OH、-CHO,37,（4）乙酰化反应：判断羟基的数目及位置。 难易顺序：-酚OH、-酚OH、醇OH 乙酰化试剂： CH3COCl (CH3CO)2O CH3COOR CH3COOH CH3COCl/HAc冷置：醇OH (CH3CO)2O/短时间加热：醇OH,-酚

11、OH /长时间加热：醇OH,-酚OH,2个-酚OH之一 (CH3CO)2O/硼酸冷置：醇OH,-酚OH (CH3CO)2O/浓硫酸室温：醇OH,-酚OH,-酚OH (CH3CO)2O/吡啶室温：醇OH, 及-酚OH,烯醇式OH,38,2.波谱分析,（1）UV 苯醌：240nm，强峰；285nm，中强峰；400nm，弱峰。 萘醌：245nm，251nm，257nm，335nm。,39,蒽醌：由苯样结构（a）和醌样结构（b）引起。 a.苯样 252nm（强） 322nm（中强） b.醌样 272nm 405nm,40,羟基蒽醌： 第一峰230nm左右 第二峰240260nm（由苯样结构引起） 第三

12、峰262295nm（由醌样结构引起） 第四峰305389nm（由苯样结构引起） 第五峰400nm以上（由醌样结构中的羰基引起） 规律： 第一峰：随酚羟基数目增多而向红移，但与酚OH取代位置无关。 1个-OH，222.5nm 2个-OH，225nm 3个-OH，2302.5nm 4个-OH，236nm 第三峰：受-酚羟基影响，红移且强度增加（4.1，4.1则无-OH）。 第四峰：受供电基影响红移。在位，强度降低；在位，强度增加。 第五峰：受-酚羟基影响，数目越多，红移越大。 无，356-362.5（3.30-3.88） 1个-OH，400-420 2个-OH，420-440(1,5)、430-4

13、50(1,8)、470-500(1,4) 3个-OH，485-530 4个-OH，540-560,41,2.波谱分析,（2）IR 主要特征是CO、C-OH及苯环的吸收峰。 如羟基蒽醌：CO（1675-1653cm-1） C-OH（3600-3100cm-1） 芳环（1600-1480cm-1）,42,（2）IR 无取代基：1675cm-1(共轭体系) 有取代基：供电基,波数减少;吸电基,波数增加。 1个-OH,1675-1647和1637-1621cm-1，差24-38cm-1 2个-OH(1,4或1,5),1645-1608cm-1 (1,8),1678-1661(强度低)和1626-161

14、6cm-1，差40-57cm-1 3个-OH,1616-1592cm-1 4个-OH,1592-1572cm-1（与CC骨架振动频率重叠难以分辨） -OH -OH与羰基缔合, 3150cm-1（多与不饱和CH伸缩振动频率相重叠） -OH 3600-3150cm-1 1个-OH 3300-3390cm-1单峰 多个-OH 3600-3150cm-1 数峰 1480-1620cm-1 (骨架) 3100-3000cm-1 (C=H),43,44,2.波谱分析,（3）1H-NMR 醌环质子：对苯醌：6.72（s） 1,4-萘醌：6.95（s） 芳环质子：1,4-萘醌：8.06(-H)、7.73(-H

15、) 蒽醌：8.07（-H）、7.67（-H） -H处于CO的负屏蔽区，位于较低场 -H受CO影响小,45,（3）1H-NMR 取代基质子及对芳环质子的影响： -CH3：2.1-2.9(s)。供电基，使相邻芳氢向-0.15ppm，间位芳氢-0.10。 -OCH3：4.0-4.5(s)。供电基，使邻位及对位芳氢-0.45ppm。 -CH2OH：-CH2-为4.6ppm，一般为单峰，与-OH偶合呈现双峰； -OH为5.6ppm。 -ArOH及-COOH：-OH约11-12ppm(C=O),-OH小于11ppm,-COOH同酚OH 酚羟基为供电基，使邻位及对位芳氢-0.45ppm -COOH为吸电基，

16、使邻位芳氢+0.8ppm。,46,2.波谱分析,（4） 13C-NMR 蒽醌 萘醌 -C：126.6126.2 -C：134.3136.6 C=O：182.5184.6 季C：132.9131.7 CH： 138.6,47,2.波谱分析,（5）MS 游离醌类，分子离子峰多为基峰，且出现强的M-CO峰、 M-2CO峰及较强的双电荷离子峰。 醌苷用EI-MS得不到分子离子峰，基峰常为苷元离子。,48,（5）MS 对苯醌： 1,4-萘醌： 9,10-蒽醌：,49,3.实例,（1）从中药虎刺中分得一橙红色针晶，该化合物的HR-MS给出M 270.0495（分子式为C15H10O5）。其UV有5个吸收带

17、（羟基蒽醌），IR有 CO吸收峰及苯环特征吸收峰，均和羟基蒽醌类化合物相符。 UV：第五峰的max（lg）为438nm（1,5或1,8-二羟基蒽醌）。 IR：1630（有缔合），说明为1,5-二羟基蒽醌。 1HNMR：4.03（3H,s -OCH3，位置可能是2、3、4位)。,50,1HNMR：7.18（1H,d,J=8.4）和7.89（1H,d,J=8.4）为相邻芳氢信号， 其中7.89是-H。7.13（1H,d,J=8.0Hz）、7.67（1H,t,J=8.0Hz）、7.8 （1H,d,J=8.0Hz）三个芳香质子组成ABC系统，其中7.84是-H。以上表明 蒽醌母核上有两个-H，有两个相

18、邻芳氢，有三个连续芳H。 由此可知，结构如下。,51,3.实例,（2）黄花中分得黄花蒽醌,黄色结晶,mp243-244,分子式C16H12O6(M+300). 5%NaOH：深红色，提示为蒽醌化合物。 Molish反应：阴性，提示为游离蒽醌。 5%Na2CO3：溶解且显橙红色，提示有一个-OH。 乙酸镁：橙红色，提示有环上有单-OH或间位二羟基，不可能为对位 （紫色）或邻位二羟基（蓝紫）。 IR：3320（游离-OH），1655和1633（游离及缔合C=O差22，1-OH）。 1HNMR：3.76(3H,s,-OCH3)；4.55(2H,s,-CH2OH)；7.22(1H,d,J=8)， 7.

19、75(1H,d,J=8),7.61(1H,m),提示有3个相邻芳H且经IR证实(750-800)； 8.15(1H,s),提示为1个孤立芳H(去屏蔽，靠近C=O，邻位不可能连接供电基 OH或OCH3);10.5(1H,s)为非缔合-OH质子;12.85(1H,s)为缔合-OH质子。 -OH,-OH,-OCH3,-CH2OH,3个相邻芳H,1个孤立芳H,分子式满足。,52,基团：-OH,-OH,-OCH3,-CH2OH,3个相邻芳H,1个孤立芳H,53,乙酰化物的1HNMR提示有3个乙酰基（-OH,-OH,-CH2OH），且 4.55信号移至5.18,表明为-CH2OH。 从生源角度，可能为C0。用合成产物证明，合成的乙酰化物与黄花 蒽醌C0的乙酰化物的薄层色谱Rf值、IR一致，混合mp.也不下降，证明 该化合物为C0。 2,8-二羟基-1-甲氧基-3-羟甲基-9,10-蒽醌。 13CNMR完全符合。,54,5.5 含醌类成分中药的实例,1.紫草 2.丹参 3.大黄 4.决明子 5.何首乌,55,1.紫草,（1）化学成分,56,（2）提取分离,57,2.丹参,（1）化学成分 丹参的主要化学成分为脂溶性成分和水溶性成分，脂溶性成 分为菲醌衍生物，如丹参醌A等。水溶性成分为丹参素等。,58,2.丹参,（2