沈阳药科大学天然药物化学课件——第四章-醌类化合物

1天然药物化学第四版第四章醌类化合物TerpenoidsandVolatileoilsOO2[基本内容]醌类化合物的基本结构类型（如苯醌、萘酯、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。3[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。4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5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。第一节结构类型（TypesofStructure)OO6一、结构分类（一）苯醌类（Benzoquinones）包括邻苯醌和对苯醌两类。第一节结构类型（TypesofStructure)OO123456OO1234567（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。第一节结构类型（TypesofStructure)OO123458-(1,4)OO123458-(1,2)OO1234568amphi-(2,6)8（二）萘醌类（Naphthoquinones）第一节结构类型（TypesofStructure)OO胡桃醌红根草邻醌紫草素OOOHOHCH3CH3OH9（三）菲醌类（Phenanthraquinones）包括邻菲醌和对菲醌。OOOHCHCH3CH2OH第一节结构类型（TypesofStructure)OOOO丹参醌IIA丹参新醌甲OOO10（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。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）第一节结构类型（TypesofStructure)OO12344a1010a56788a99a111.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）OOOHOHH3COH大黄素型茜草素型第一节结构类型（TypesofStructure)（四）蒽醌类（Anthraquinones）OOOHOH122.蒽酚（或蒽酮）衍生物第一节结构类型（TypesofStructure)（四）蒽醌类蒽酮、蒽酚性质不稳定，故只存在于新鲜植物中13第一节结构类型（TypesofStructure)3.二蒽酮类衍生物（四）蒽醌类14第一节结构类型（TypesofStructure)番泻苷A金丝桃素OHOHCH3OOHOOHCH3HOHOOGlcOHCOOHOCOOHOO-GlcOHHH15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16一、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.第二节理化性质（PhysicalandchemicalCharacters)17四、酸性酸性来源：羧基和酚羟基OOOH酸性顺序：COOH醌环上OH-OH酚-OH-OHOH多者酸性强第二节理化性质（PhysicalandchemicalCharacters)OOHOOOOH18练习：比较下列化合物的酸性OOOOOOOHOHOHOHOHOHABC第二节理化性质（PhysicalandchemicalCharacters)？答案：由强到弱：E＞G＞D＞C＞B＞A＞FOOOOOOOHOHCOOHOHOHDEFOHOOG19五、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:第二节理化性质（PhysicalandchemicalCharacters)20五、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.第二节理化性质（PhysicalandchemicalCharacters)213.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.第二节理化性质（PhysicalandchemicalCharacters)五、显色反应22五、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。第二节理化性质（PhysicalandchemicalCharacters)23第二节理化性质（PhysicalandchemicalCharacters)OOOHOOOOOO--显红色-OHOOOHOOOOOO--显红色-OH24五、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。第二节理化性质（PhysicalandchemicalCharacters)OOOOOOOOHHMgOOOOOOMg25与醋酸镁形成的络合物具有一定的颜色——鉴定OOHOOHOHOH橙红红~兰~兰紫紫红~紫OOOHOOHOOO-OH-OH橙黄~橙色第二节理化性质（PhysicalandchemicalCharacters)26五、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)OOHOHCH3NON(CH3)2+Py绿色第二节理化性质（PhysicalandchemicalCharacters)OOHOHCH3O-OHOHCH3NN(CH3)2NN+CH3CH327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28一、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。第三节提取分离29一、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；-OH——5%Na2CO3；二个-OH——1%NaOH；一个-OH——5%NaOH第三节提取分离一般而言：30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：OOOHOCH3OCH3CH3OOOHOHCH3OOOHOCH3OHCH3OOOHOHCOOHABCD31萱草根乙醇浸膏乙醚乙醚溶液不溶物5%NaHCO3NaHCO3液H+，重结晶（D）乙醚液5%Na2CO3Na2CO3液乙醚液（C）1%NaOHNaOH液乙醚液（B）（A）重结晶322.色谱法硅胶聚酰胺葡聚糖凝胶(SephadexLH-20)例如:用SephadexLH-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.第三节提取分离33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341.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-OHAr-OH-OHR-OH(酸性越强，质子易解离，甲基化易)(2)试剂的活性：CH3I(CH3)2SO4CH2N2(3)溶剂溶剂的极性强，甲基化能力增强第四节结构鉴定一、化学法--衍生物的制备35OOOHHOOHOHOHOHOOOHOHOHOHMeOOMeOOOHOMeMeOOMeOMeOMeOOOMeMeOOMeOMeOMeOMeMeOOOHHOOHOHOMeMeOCH2N2/Et2OCH2N2/Et2OMeOH(CH3)2SO4K2CO3Me2COCH3I+AgO第四节结构鉴定例：曲菌素的甲基化反应362.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)2OCH3COORCH3COOH(3)催化剂的催化能力吡啶浓硫酸第四节结构鉴定37例：曲菌素的乙酰化反应第四节结构鉴定OOOHHOOHOHOHOHOOOHOHOHOAcHOOHOOOAcOHAcOOHOHOAcOOOAcAcOOAcOAcOAcOAcAcOOOHHOOHOAcOAcAcO少量乙酰氯回流2'回流20'或醋酐+吡啶HOAcAc2O+H2SO4Ac2OAc2O381.紫外光谱（UV）（1）苯醌类的紫外吸收特征苯醌主要吸收峰有三个~240nm~285nm~400nm（强峰）（中强峰）（弱峰）第四节结构鉴定二、谱学方法苯醌主要吸收峰有三个~240nm~285nm~400nm（强峰）（中强峰）（弱峰）39（2）萘醌类的紫外吸收特征第四节结构鉴定OO257nm（醌样结构引起）245nm251nm335nm（苯样结构引起）有四个主要吸收峰40（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第四节结构鉴定41（3）蒽醌类的紫外吸收特征OOOO252325nm272405nm（苯样结构）（醌样结构）蒽醌有四个吸收峰第四节结构鉴定42（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——230nm左右（比母核的强吸收峰）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）-OH取代将影响相应的吸收带向红位移第四节结构鉴定432.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=O1675~1653cm-1（羰基的伸缩振动）V-OH3600~3130cm-1（羟基的伸缩振动）V芳环1600~1480cm-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）第四节结构鉴定443.醌类化合物的核磁共振光谱（NMR）1H-NMR(1)醌环上的质子第四节结构鉴定OOHHOOHHHHR6.72(s)6.95(s)供电取代基向高场位移45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）6.952-OMe6.172-OH6.372-OCOMe6.762-Me6.79位移幅度加大2-H-3H463.醌类化合物的核磁共振光谱（NMR）1H-NMR(2)芳环质子当有取代基时，峰的数目及峰位都将改变。第四节结构鉴定OOHHHHOOHHHH8.067.738.076.67处于C=O负屏蔽区——在低场473.醌类化合物的核磁共振光谱（NMR）13C-NMR（1）1,4-萘醌类第四节结构鉴定OOOOOH126.2131.7184.6136.6136.6126.2131.7184.6138.6138.6161.8124.2136.4118.91