第4章醌类化合物课件.ppt

1、 第四章第四章 醌类化合物醌类化合物 第一节第一节 概概 述述一、分类一、分类醌类化合物是中药中一类具有醌式结构的化学成分，主要分为苯醌、萘醌、菲醌和蒽醌四种类型。在中药中以蒽醌及其衍生物尤为重要。二、植物分布二、植物分布醌类在植物中的分布非常广泛。1、蓼科的大黄、何首乌、虎杖。2、茜草科的茜草3、豆科的决明子、番泻叶。4、鼠李科的鼠李。5、百合科的芦荟。6、唇形科的丹参7、紫草科的紫草。醌类在一些低等植物中也有存在。三、生物活性三、生物活性醌类化合物的生物活性是多方面的。1、致泻作用（番泻叶中的番泻苷类化合物）2、抗菌作用（大黄中游离的羟基蒽醌类化合物）3、止血作用（茜草中的茜草素类成分）4

2、、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）5、其他作用（驱虫、解痉、利尿、利胆、镇咳、平喘等）OO123456OO123456OOOOOO12345678910第二节第二节 醌类化合物的结构与分醌类化合物的结构与分类类 一、苯醌类一、苯醌类 苯醌类（benzoquinones）化合物分为邻苯醌和对苯醌两大类。邻苯醌结构不稳定，故天然存在的苯醌化合物多数为对苯醌的衍生物。对苯醌邻苯醌二、萘醌类二、萘醌类萘醌类（naphthoquinones）化合物分为（1，4）、（1，2）及amphi（2，6）三种类型。但天然存在的大多为-萘醌类衍生物，它们多为橙色或橙红色结晶，少数呈紫

3、色。-（1，4）萘醌-（1，2）萘醌amphi-（2，6）萘醌三、菲醌类三、菲醌类天然菲醌（phenanthraquinone）分为邻醌及对醌两种类型，例如从中药丹参根中分得到的多种菲醌衍生物，均属于邻菲醌类和对菲醌类化合物。邻菲醌对菲醌举例：丹参中丹参醌类化合物OOOO1,4,5,8位为位2,3,6,7位为位9,10位为meso位，又叫中位OO8a9a10a4a87651234O四、蒽醌类（重点掌握）四、蒽醌类（重点掌握）按母核的结构分为单蒽核及双蒽核两大类。（一）单蒽核类（一）单蒽核类 1 1蒽醌及其苷类蒽醌及其苷类天然蒽醌以9,10-蒽醌最为常见，由于整个分子形成一共轭体系，C9、C10

4、又处于最高氧化水平，比较稳定。天然存在的蒽醌类化合物在蒽醌母核上常有羟基、羟甲基、甲基、甲氧基和羧基取代。它们以游离形式或与糖结合成苷的形式存在于植物体内。蒽醌苷大多为氧苷，但有的化合物为碳苷，如芦荟苷。根据羟基在蒽醌母核上的分布情况，可将羟基蒽醌衍生物分为两种类型。大黄酚（chrysophanol）R1=HR2=CH3大黄素（emodin）R1=OHR2=CH3大黄素甲醚（physcion）R1=OCH3R2=CH3芦荟大黄素（aloe-emodin）R1=HR2=CH2OH大黄酸（rhein）R1=HR2=COOHOHR1R2OHO O（1）大黄素型）大黄素型羟基分布在两侧的苯环上，多数化

5、合物呈黄色。例如大黄中的主要蒽醌成分多属于这一类型。（必须掌握下面五个结构式必须掌握下面五个结构式）比较这几个结构式的极性大小。比较这几个结构式的极性大小。茜草素（alizarin）R1=OHR2=HR3=H羟基茜草素（purpurin）R1=OHR2=HR3=OH伪羟基茜草素（pseudopurpurin）R1=OHR2=COOHR3=OHOHRRRO O312（2）茜草素型）茜草素型羟基分布在一侧的苯环上，此类化合物颜色较深，多为橙黄色至橙红色。例如茜草中的茜草素等化合物即属此型。2蒽酚或蒽酮衍生物蒽酚或蒽酮衍生物蒽醌在酸性环境中被还原，可生成蒽酚及其互变异构体蒽酮。蒽醌蒽酚 蒽酮 蒽酚（

6、或蒽酮）的羟基衍生物常以游离状态或结合状态与相应的羟基蒽醌共存于植物中。蒽酚（或蒽酮）衍生物一般存在于新鲜植物中。新鲜大黄经两年以上贮存则检识不到蒽酚。如果蒽酚衍生物的meso位羟基与糖缩合成苷，则性质比较稳定，只有经过水解除去糖才能易于被氧化转变成蒽醌衍生物。OOOHOHHSn.HCl还原（二）双蒽核类（二）双蒽核类 1 1二蒽酮类二蒽酮类二蒽酮类成分可以看成是2分子蒽酮脱去一分子氢，通过碳碳键结合而成的化合物。其结合方式多为C10-C10，也有其它位置连结。例如大黄及番泻叶中致泻的主要有效成分番泻苷A、B、C、D等皆为二蒽酮衍生物。（认识这几个番泻苷的结构式（认识这几个番泻苷的结构式）番泻

7、苷A（sennosideA）的苷元A是2分子的大黄酸蒽酮通过C10-C10相互结合成的二蒽酮类衍生物。其C10-C10为反式连接。番泻苷B是番泻苷A的异构体，水解和番泻苷元B（sennidinB），其C10-C10为顺式连接。番泻苷C是1分子大黄酸蒽酮与1分子芦荟大黄素蒽酮通过C10-C10反式连接而形成的二蒽酮二葡萄糖苷。番泻苷D为番泻苷C的异构体，其C10-C10为顺式连接。四者水解均后生成2分子葡萄糖。OOglcOHCH2OHOOglcOHCOOHHHOOglcOHCH2OHOOglcOHCOOHHHOOglcOHCOOHOOglcOHCOOHHHOOglcOHCOOHOOglcOHCO

8、OHHH番泻苷A番泻苷B 番泻苷C番泻苷D二蒽酮类化合物的二蒽酮类化合物的C10-C10键与通常键与通常C-C键不同，键不同，易于断裂，生成相应的蒽酮类化合物。易于断裂，生成相应的蒽酮类化合物。如大黄及番泻叶中含有的番泻苷A的致泻作用是因其在肠内变为大黄酸蒽酮所致。番泻苷A大黄酸蒽酮OOHOHCOOH22glc+2二蒽醌类二蒽醌类蒽醌类脱氢缩合或二蒽酮类氧化均可形成二蒽醌类。天然二蒽醌类化合物中的两个蒽醌环都是相同而对称的，由于空间位阻的相互排斥，故两个蒽环呈反向排列，如：天精（skyrin）山扁豆双醌（cassiamine）OOCH3OHOHOHOOOHOHOHCH3OOCH3OHOHOOH

9、OOHCH33去氢二蒽酮类去氢二蒽酮类中位二蒽酮再脱去1分子氢即进一步氧化，两环之间以双键相连者称为去氢二蒽酮。此类化合物颜色多呈暗紫红色。其羟基衍生物存在于自然界中，如金丝桃属植物。4日照蒽酮类日照蒽酮类去氢二蒽酮进一步氧化，与位相连组成一新六元环，其多羟基衍生物也存在于金丝桃属植物中。5中位萘骈二蒽酮类中位萘骈二蒽酮类这一类化合物是天然蒽衍生物中具有最高氧化水平的结构形式，也是天然产物中高度稠合的多元环系统之一（含8个环）。如金丝桃素（hypericin）为萘骈二蒽酮衍生物，存在于金丝桃属某些植物中，具有抑制中枢神经及抗病毒的作用。去氢二蒽酮日照蒽酮金丝桃素OOOOOOOHOHCH3CH3

10、OHOHOHOH第二节第二节醌类化合物的理化性质醌类化合物的理化性质 物理性质物理性质性状：为天然色素、颜色随助色团的增性状：为天然色素、颜色随助色团的增加而加深。加而加深。升华性：游离醌类化合物一般有升华性，升华性：游离醌类化合物一般有升华性，小分子的苯小分子的苯醌类还具有挥发性。醌类还具有挥发性。溶解度：游离醌类具有亲酯性，不溶于溶解度：游离醌类具有亲酯性，不溶于水，成苷后极性增大易溶于水及亲水性水，成苷后极性增大易溶于水及亲水性有机溶剂。有机溶剂。化学性质化学性质1、酸性、酸性醌类化合物具有酚羟基，故具有醌类化合物具有酚羟基，故具有酸性酸性酸性大小规律：含酸性大小规律：含-COOH含含2

11、个以上个以上-OH含含1个个-OH含含2个个-OH含含1个个-OH为什么？为什么？2、颜色反应、颜色反应 A、Feigl反应反应醌类化合物在碱性条件下醌类化合物在碱性条件下经加热能很快与醛类及邻二硝基苯反应，经加热能很快与醛类及邻二硝基苯反应，生成紫色化合物。醌类醌类化合物在反生成紫色化合物。醌类醌类化合物在反应中起电子传递作用。应中起电子传递作用。B、无色亚甲蓝显色实验、无色亚甲蓝显色实验一般作为苯醌和一般作为苯醌和萘醌的专用显色剂萘醌的专用显色剂C、Borntragers反应反应该反应与形成共轭体系的酚羟基和羰该反应与形成共轭体系的酚羟基和羰基有关。基有关。OOOHOOOOOO-OH D、

12、活性次甲基反应、活性次甲基反应苯醌及萘醌类化合物当其醌环上有未被取代苯醌及萘醌类化合物当其醌环上有未被取代的位置时，在氨碱性条件下可与活性次甲基的位置时，在氨碱性条件下可与活性次甲基试剂的醇溶液反应，生成蓝绿色或蓝紫色试剂的醇溶液反应，生成蓝绿色或蓝紫色E、与金属离子的反应、与金属离子的反应蒽醌类化合物如果有蒽醌类化合物如果有-酚羟基或邻二酚羟基时，可与金属离子络合。酚羟基或邻二酚羟基时，可与金属离子络合。如醋酸镁反应。如醋酸镁反应。第三节第三节醌类化合物的提取分离醌类化合物的提取分离 游离醌类的提取方法游离醌类的提取方法有机溶剂提取法有机溶剂提取法碱提酸沉法碱提酸沉法水蒸气蒸馏法水蒸气蒸馏法

13、 游离羟基蒽醌的分离游离羟基蒽醌的分离药材药材乙醇提取乙醇提取 乙醇浸膏乙醇浸膏 乙醚捏溶乙醚捏溶 乙醚溶液乙醚溶液不溶物不溶物 5%碳酸氢钠碳酸氢钠 碱液碱液乙醚液乙醚液 酸化酸化5%碳酸钠碳酸钠 结晶结晶乙醚液乙醚液碱液碱液 1%氢氧化钠氢氧化钠酸化酸化 结晶结晶 碱液碱液乙醚液乙醚液 酸化酸化5%氢氧化钠氢氧化钠 结晶结晶 碱液碱液残留物残留物 酸化酸化 结晶结晶第四节第四节醌类化合物的结构鉴定醌类化合物的结构鉴定 苯醌和萘醌的苯醌和萘醌的UV(高效液相色谱高效液相色谱)苯醌的主要吸收峰：苯醌的主要吸收峰：240nm，强峰；，强峰；285nm，中，中强峰；强峰；400nm，弱峰。，弱峰。

14、萘醌的吸收峰：萘醌的吸收峰：OO2 4 5 n m2 5 1 n m3 3 5 n m2 5 7 n m 羟基蒽醌与木核相似，多数在羟基蒽醌与木核相似，多数在230nm附近还有一附近还有一强峰，故有五个主要吸收带。强峰，故有五个主要吸收带。蒽醌的蒽醌的UV蒽醌母核有四个吸收峰，分别由苯样结构和醌蒽醌母核有四个吸收峰，分别由苯样结构和醌样结构引起。样结构引起。羟基蒽醌与木核相似，多数在羟基蒽醌与木核相似，多数在230nm附近还有一强附近还有一强峰，故有五个主要吸收带。峰，故有五个主要吸收带。OO252nm325nmOO272nm405nm 其他检测方法也都可以检测醌类（红外核磁）实例牛西西中蒽醌

15、化合物的鉴别 从具有止血作用的中草药牛西西根中提取出一黄色结晶测的分子式为15104 该成分与氢氧化钠试液呈红色，遇0.5%醋酸镁呈橙红色光谱：225(4.57),258(4.33),279(4.01),288(4.07),432(4.08).IR:1675(游离C=O),1621(缔合C=O）根据以上实验结果推定结构，步骤如下：.母核的确定：检品遇碱呈红色，遇醋酸镁呈橙红色，并根据，光谱主要吸收峰的特点，可初步推定该化合物为蒽醌类衍生物.羟基排布方式的确定：光谱第一峰（255)示蒽醌分子中可能有两个酚羟基，432示有两个酚羟基光谱在31503600间无游离羟基峰，而且第三峰(279)小于.都表明母体上没有酚羟基光谱中既有游离酚羟基光谱中既有游离C=O峰(1675)又有缔合C=O峰(1621)而且频率差为，介于之间表明该化合物属于1,8-二羟基蒽醌类型.结构的确定：从检品分子式(15104)中减去已确定的结构单位1,8-二羟基蒽醌的分子式(C14H8O4)为CH2 相减结果表明分子中尚有一个CH3存在 为确定甲基的具体位置，将样品乙酰化，用铬酸氧化，生成1,8-二乙酰大黄酸证明甲基在位上由此确定结构式为：OHOHOOCH3