Transcript 第五章

天然药物化学
第四版
第五章 醌类化合物
Terpenoids and Volatile oils
O
O
1
[基本内容]
醌类化合物的基本结构类型（如苯醌、萘醌、菲醌及蒽
醌）、结构及常见的取代基图式。
重要物理化学性质及其在提取分离与结构测定中的意义
化学性质：酸性强弱与取代基位置的关系，以及重要的呈
色反应，如Feigl反应、Bormtrager反应、醋酸镁反应
等。
醌类化合物的提取分离方法。
醌类衍生物的波谱特征及结构测定。
2
[基本要求]
掌握醌类化合物结构，影响酸性大小的规律和鉴
别方法。
熟悉pH梯度萃取的原理和方法。
了解蒽醌类化合物谱学特征。
3
本 章 内 容

第一节 结构类型
第二节 理化性质
第三节 提取分离
第四节 结构鉴定
第五节 生物活性
4
第一节 结构类型（Types of Structure)
简介
• 醌类化合物：是存在于自然界中一类分子内具有
不饱和环二酮结构（醌式结构）或容易转变成这
样结构的化合物总称。
• 分类：按芳环的数目、骈合情况，分四类。
即：苯醌、萘醌、菲醌和蒽醌。
O
O
5
第一节 结构类型（Types of Structure)
一、结构分类
（一）苯醌类（Benzoquinones）
包括邻苯醌和对苯醌两类。
O
1
2
6
3
5
4
O
O
1
6
O
2
3
5
4
6
第一节 结构类型（Types of Structure)
（二）萘醌类（Naphthoquinones）
分为-(1,4)， -(1,2)及amphi-(2,6)萘醌，天然
以-(1,4)萘醌为主。
O
O
8
8
1
1
2
4
5
1
O
O
2
3
3
5
8
4
6
O
2
3
5
4
O
-(1,4)
-(1, 2)
amphi-(2,6)
7
第一节 结构类型（Types of Structure)
（二）萘醌类（Naphthoquinones）
胡桃醌
O
O
OH
O
CH3
CH3
OH
O
红根草邻醌
OH
紫草素
8
第一节 结构类型（Types of Structure)
（三）菲醌类（Phenanthraquinones）
包括邻菲醌和对菲醌。
O
O
O
O
O
丹参醌IIA
OH
O
O
CH3
CH
CH2OH
O
O
丹参新醌甲
9
第一节 结构类型（Types of Structure)
（四）蒽醌类（Anthraquinones）
包括蒽醌衍生物及其不同程度的还原产物，依据其
还原程度的不同，将其分成蒽醌、蒽酚及二蒽酮类。
8
7
6
5
O
8a
9
9a
10
4a
10a
O
1
2
3
4
1，4，5，8位为-位
2，3，6，7位为-位
9，10位为meso-位
存在形式：游离或苷（O-苷，C-苷）
10
第一节 结构类型（Types of Structure)
（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：
大黄素型（-OH在羰基的两侧）
茜草素型（-OH在一侧苯环上）
OH
O
O
OH
OH
OH
H3C
OH
O
大黄素型
O
茜草素型
11
第一节 结构类型（Types of Structure)
（四）蒽醌类
2. 蒽酚（或蒽酮）衍生物
蒽酮、蒽酚性质不稳定，故只存在于新鲜植物中
12
第一节 结构类型（Types of Structure)
（四）蒽醌类
3. 二蒽酮类衍生物
13
第一节 结构类型（Types of Structure)
OGlc
O
OH
COOH
H
H
COOH
OH
O-Glc
O
O
OH
OH
番泻苷A
HO
CH3
HO
CH3
OH
O
OH
金丝桃素
14
本 章 内 容
第一节 结构类型

第二节 理化性质
第三节 提取分离
第四节 结构鉴定
第五节 生物活性
15
第二节 理化性质（Physical and chemical Characters)
一、性状、色泽
多为黄、橙、红色结晶等。苯醌和萘醌多以游
离态存在，蒽醌一般结合成苷。
二、升华性
游离醌类一般具有升华性。小分子苯醌和萘醌类
具有挥发性，能随水蒸气蒸馏。
三、溶解性
苷元一般溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿等，不溶于
水。苷类溶于甲醇、乙醇及热水.
16
第二节 理化性质（Physical and chemical Characters)
四、酸性
酸性来源：羧基和酚羟基
H
O
O
OH
O
O
O
HO
O
O
酸性顺序：
COOH > 醌环上-OH > -OH > 酚-OH > -OH
OH多者酸性强
17
第二节 理化性质（Physical and chemical Characters)
练习：比较下列化合物的酸性
O
O
OH
OH
OH
O
？
OH
OH
O
O
O
OH
C
B
A
O
O
OH
O
OH
OH
COOH
O
D
O
O
OH
E
O
F
OH
答案：由强到弱：
G
O
E＞G ＞ B ＞ D ＞ C ＞A ＞F
18
第二节 理化性质（Physical and chemical Characters)
五、显色反应
1. Feigl反应:
醌类衍生物在碱性条件下经加热与醛类及邻二硝基苯反应,
生成紫色化合物.
原理:
19
第二节 理化性质（Physical and chemical Characters)
五、显色反应
2. 无色亚甲蓝反应:
适用于苯醌和萘醌,用于PC, TLC的喷雾剂, 显蓝色斑
点.
20
第二节 理化性质（Physical and chemical Characters)
五、显色反应
3. 与活性次甲基试剂的反应(Kesting-Craven法)
苯醌及萘醌类: 醌环上有未被取代的位置,可在氨
碱性条件下与活性次甲基试剂(乙酰醋酸酯、丙二酸
酯等)反应生成蓝绿或蓝紫色.
21
第二节 理化性质（Physical and chemical Characters)
五、显色反应
4. Borntrager’s反应
• 羟基蒽醌类遇碱显红-紫红色的反应.
(NaOH,Na2CO3等)
• 羟基醌类遇碱颜色加深,呈橙、红、紫红及兰色。
• 蒽酚、蒽酮、二蒽酮需氧化成羟基蒽醌后才显色。
22
第二节 理化性质（Physical and chemical Characters)
O
O
OH
O
O
O
OH
O
O
显红色
O
O
O
O
OH
O
OH
O
O
显红色
O
O
23
第二节 理化性质（Physical and chemical Characters)
五、显色反应
5. 与金属离子的络合反应
• 具有-OH或邻二酚OH的蒽醌：与Pb2+、Mg2+
等金属离子形成络合物而呈色。
O
O
H
O
O
O
Mg
O
O
Mg
O
O
O
O
O
H
O
O
24
第二节 理化性质（Physical and chemical Characters)
与醋酸镁形成的络合物具有一定的颜色——鉴定
OH O
-OH O -OH
O
橙黄 ~ 橙色
HO
O
O
O
O
HO
OH
OH
O
OH
兰 ~ 兰紫
橙红 ~ 红
紫红 ~ 紫
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第二节 理化性质（Physical and chemical Characters)
五、显色反应
5. 对亚硝基二甲基苯胺反应
• 羟基蒽酮类(9或10位未取代)
OH
O
NO
OH
Py
+
CH3
N(CH3)2
OH
O
OH
OH
O-
CH3
N
N(CH3)2
OH
CH3
N
N+
绿色
CH3
CH3 26
本 章 内 容
第一节 结构类型
第二节 理化性质

第三节 提取分离
第四节 结构鉴定
第五节 生物活性
27
第三节 提取分离
一、提取法
1. 溶剂提取法
游离醌类——氯仿、苯、乙醚等提取；
蒽醌及其苷——乙醇提取
2. 碱提取-酸沉淀法
提取羟基醌类或COOH化合物，溶于碱水中，
加酸后析出。
3. 水蒸气蒸馏法
适用于分子量小的苯醌及萘醌化合物。
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第三节 提取分离
一、分离法
1. pH梯度萃取法----分离蒽醌
根据酸性大小，采用pH不同的碱性水溶液
进行萃取（碱性由小到大），再酸化得到沉淀。
-COOH——5%NaHCO3；
一般而言：
-OH——5%Na2CO3；
二个-OH——1%NaOH；
一个-OH——5%NaOH
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第三节 提取分离
例如：萱草提取物中主要含有下面4种化合物，采用pH
梯度萃取法对其进行分离的流程如下：
OH
O
OH
OCH3
O
OH
OCH3
CH3
CH3
O
OH
O
O
A
OH
OCH3
B
O
OH
OH
CH3
O
C
COOH
O
D
30
萱草根
乙醇浸膏
乙醚
乙醚溶液
5%NaHCO3
乙醚液
NaHCO3液
H+，
重结晶
不溶物
5%Na2CO3
Na2CO3液
乙醚液
1%NaOH
（D）
（C）
NaOH液
乙醚液
重结晶
（B）
（A）31
第三节 提取分离
2. 色谱法
硅胶
聚酰胺
葡聚糖凝胶(Sephadex LH-20)
例如:
用Sephadex LH-20分离大黄蒽醌, 以70%甲
醇提取液加样, 并用70%甲醇洗脱, 分段收集, 依
次得到二蒽酮苷, 蒽醌二葡萄糖苷, 蒽醌单糖苷,
游离苷元.
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本 章 内 容
第一节 结构类型
第二节 理化性质
第三节 提取分离

第四节 结构鉴定
第五节 生物活性
33
第四节 结构鉴定
一、化学法--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
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第四节 结构鉴定
例：曲菌素的甲基化反应
Me
OH
O
OH
HO
O
OH
OMe
OMe
OH
MeO
OH
OH
MeO
O
OH
OH
CH2N2/Et2O
O
OH
CH2N2/Et2O
MeOH
OH
(CH3)2SO4
K2CO3
Me2CO
OMe O
O
OH
HO
OH
CH3I+AgO
O
OMe
OMe O
OMe
OH
MeO
OMe O
OMe
OMe
OMe
MeO
OMe O
35
第四节 结构鉴定
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
36
第四节 结构鉴定
例：曲菌素的乙酰化反应
Ac
OH
O
OH
HO
O
OH
OH
OAc
OAc
HO
OH
OAc
AcO
O
OH
O
HOAc
OH
少量乙酰氯
O
Ac2O
OH
回流20'
OH
OH
回流2'
OH
OH
HO
Ac2O
O
Ac2O+H2SO4
或醋酐+吡啶
O
OH
OAc
O
OAc
OAc
AcO
OH
O
OAc
OAc
OAc
AcO
37
OAc O
第四节 结构鉴定
二、谱学方法
1.紫外光谱（UV）
（1）苯醌类的紫外吸收特征
~~240
240nm
nm （强峰）
（强峰）
苯醌主要吸收峰有三个
苯醌主要吸收峰有三个
~~285
285nm
nm （中强峰）
（中强峰）
400nm
nm （弱峰）
~~400
（弱峰）
38
第四节 结构鉴定
（2）萘醌类的紫外吸收特征
有四个主要吸收峰
O
257 nm
（醌样结构引起）
245 nm
251 nm
335 nm
O
（苯样结构引起）
39
第四节 结构鉴定
（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
40
第四节 结构鉴定
（3）蒽醌类的紫外吸收特征
蒽醌有四个吸收峰
252
O
O
O
O
325 nm
（苯样结构）
272
405 nm
（醌样结构）
41
第四节 结构鉴定
（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 Ⅰ 峰—— 230 nm左右（比母核的强吸收峰）
第 Ⅱ 峰—— 240 ~ 260 nm （苯样结构引起）
第 Ⅲ 峰—— 262 ~ 295 nm （醌样结构引起）
第 Ⅳ 峰—— 305 ~ 389 nm （苯样结构引起）
第 Ⅴ 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
42
第四节 结构鉴定
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=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 ~ 1608 （缔合>C=O）
43
第四节 结构鉴定
3.醌类化合物的核磁共振光谱（NMR）
1H-NMR
(1)醌环上的质子
R
供电取代基
O
O
H
H
H
H
H
H
O
6.72 (s)
向高场位移
O
6.95 (s)
44
第四节 结构鉴定
3.醌类化合物的核磁共振光谱（NMR）
1H-NMR
(1)醌环上的质子
位移顺序(1,4-萘醌）
2-
H
2-OMe
2-OH
H-3
6.95
6.17
6.37
2-OCOMe
6.76
2-Me
6.79
位移幅度加大
45
第四节 结构鉴定
3.醌类化合物的核磁共振光谱（NMR）
1H-NMR
(2)芳环质子
8.07
8.06
H
O
O
H
H
H
6.67
7.73
H
H
H
O
O
H
处于>C=O负屏蔽区——在低场
当有取代基时，峰的数目及峰位都将改变。
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第四节 结构鉴定
3.醌类化合物的核磁共振光谱（NMR）
13C-NMR
（1）1,4-萘醌类
+ 35 ppm
126.2
136.6
161.8
O
O
OH
- 16.9 ppm
114.8 190.0
131.7 184.6
138.6
+ 138.4
124.2 - +
136.6
138.6
131.7
126.2
184.6
O
139.3
136.4
131.5
118.9
183.9
O
- 12.4 ppm
47
第四节 结构鉴定
3.醌类化合物的核磁共振光谱（NMR）
13C-NMR
（2）9,10-蒽醌类
+ 34.7
- 19.1
O
182.5 132.9 126.6
134.3
O
O
OH 161.3
187.9 113.8
123.7
O
- 10.6
48
第四节 结构鉴定
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1~2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
49
第四节 结构鉴定
练习：
从茜草中分离得到一橙色针状结晶，NaOH反
应呈红色，醋酸镁反应呈橙色。光谱数据如下：
UV max(MeOH) nm: 213, 277, 341, 424. IR  max
(KBr) cm-1: 3400, 1664, 1626, 1590, 1300. 1H-NMR
(DMSO-d6): 13.32(1H,s), 8.06(1H, d, J=8Hz),
7.44(1H, d, J=3Hz), 7.21(1H, dd, J=8,3Hz), 7.20(1H,
s), 2.10(3H, s). MS m/z (rel. int.): 270(M+,100),
242(M-CO). 全乙酰化物的1H-NMR 示有三个乙酰
基。请推导该化合物可能的结构并对氢信号加以
归属。
50
第四节 结构鉴定
答案：
13.32
8.06
O
OH
CH3
7.21
HO
2.10
OH
7.44
O
7.13
51
本 章 内 容
第一节 结构类型
第二节 理化性质
第三节 提取分离
第四节 结构鉴定

第五节 生物活性
52
第五节 生物活性
1. 泻下作用
如：大黄中主要泻下成分为——二蒽酮类成分
2. 抗菌作用
大黄酸、大黄素、芦荟大黄素等具有此作用
3. 其它作用
抑制大鼠乳癌及艾氏腹水癌有明显作用
对cAMP磷酸二酯酶有显著的抑制作用
53
The End
54