第四章-醌類化合物

第四章醌類化合物

（Quinonoids）基本知識(shí)概述第一節(jié)結(jié)構(gòu)與分類第二節(jié)理化性質(zhì)第三節(jié)提取與分離第四節(jié)結(jié)構(gòu)測(cè)定醌類化合物是指分子內(nèi)具有不飽和二酮結(jié)構(gòu)(醌式結(jié)構(gòu))或容易轉(zhuǎn)變成這樣結(jié)構(gòu)的天然有機(jī)化合物。一、定義

概述

常作為動(dòng)植物、微生物的色素而存在于自然界中蓼科、茜草科、鼠李科、百合科、豆科

二、分布：三、存在形式：游離狀態(tài)，苷大黃、何首烏、虎杖、決明子、丹參、蘆薈、紫草、番瀉葉中的有效成分。四、天然藥物：五、應(yīng)用：除有抗菌抗癌等生理活性而用于藥品外，還應(yīng)用于染料和指示劑的母體結(jié)構(gòu)類型苯醌類萘醌類菲醌類蒽醌類蒽醌衍生物蒽酚衍生物二蒽酮類衍生物第一節(jié)

醌類化合物的結(jié)構(gòu)與分類一、苯

醌

類（benzoquinones）鄰苯醌不安定，故天然界存在的大多為對(duì)苯醌在醌核上多有-OH、-OMe、-Me等基團(tuán)取代

對(duì)苯醌P-quinone鄰苯醌O-quinone信筒子醌（embilin）存在于——白花酸藤果、木桂花等的果實(shí)中。為橙紅色板狀結(jié)晶；其活性——驅(qū)除腸寄生蟲（驅(qū)絳蟲作用）輔酶Q10（coenzymesQ10）用于治療心臟病、高血壓及癌癥。二、萘

醌

類（naphthoquinones）但目前從自然界得到的幾乎全是α-萘醌類。

α-(1,4)萘醌β-(1,2)萘醌amphi-(2,6)萘醌紫草素、異紫草素、維生素K1、K2紫草素及異紫草素是從中藥紫草及軟紫草中分離得到的化合物，具有止血、抗炎、抗菌、抗病毒、抗癌等功效、橙黃色結(jié)晶胡桃醌存在于——植物胡桃的葉及未成熟果實(shí)中。橙色針狀結(jié)晶；具有抗菌、抗癌及中樞神經(jīng)鎮(zhèn)靜作用

三、菲醌類（phenanthraquinones）天然的菲醌類：包括鄰菲醌和對(duì)菲醌兩種類型中藥丹參根中提取得到的多種鄰菲醌和對(duì)菲醌混合物，注意，丹參醌結(jié)構(gòu)上為菲醌類、生物合成上屬于二萜類，丹參醌具有抗菌、擴(kuò)張冠狀動(dòng)脈的作用鄰醌對(duì)醌四、蒽醌類（anthraquinones）

1、4、5、8—α位

2、3、6、7—β位

9、10—

meso

位（也稱中位）

依據(jù)其還原程度的不同，將其分成以下三類：如：氧化蒽酚、蒽酚（anthranol）、蒽酮（anthranone）及蒽酮二聚體等。（一）蒽醌衍生物

根據(jù)-OH在蒽醌母核中位置不同，可將羥基蒽醌衍生物分為兩類：包括：蒽醌衍生物及其不同還原程度的產(chǎn)物1．大黃素型

-OH分布在兩側(cè)的苯環(huán)上，多呈黃色。

例：大黃中的主要蒽醌成分多屬于大黃素型（五種苷元）大黃酚（chrysophanol）

R1=CH3R2=H

大黃素（emodin）

R1=CH3R2=OH

大黃素甲醚（physcion）

R1=CH3R2=OCH3大黃酸（rhein）

R1=COOH

R2=H蘆薈大黃素(aloe-emodin)

R1=CH2OH

R2=H抗菌、抗腫瘤、抗氧化、降低血壓等2．茜草素型

-OH分布在一側(cè)的苯環(huán)上，顏色較深，多為橙黃或橙紅色。

羥基茜草素酸堿指示劑、抗菌劑、化妝品、護(hù)膚品、高級(jí)生物染料

（二）蒽酚(或蒽酮)衍生物蒽醌在酸性下易被還原成蒽酚及其互變異構(gòu)體蒽酮。

蒽醌

蒽酚

蒽酮蒽酮、蒽酚性質(zhì)不穩(wěn)定，故只存在于新鮮植物中。

（三）二蒽酮類衍生物二蒽酮類是兩分子蒽酮在C10–C10’位或其他位脫氫而形成的化合物。

如:番瀉葉中致瀉的有效成分——番瀉苷A、B、C、D等、臨床上最常用的瀉下藥之一

番瀉苷A大黃酸蒽酮OOCOOHCOOHOHOOOHglcglcHHOOHOHCOOH+2glucose

第二節(jié)理化性質(zhì)與呈色反應(yīng)一、物

理

性

質(zhì)

（一）性狀顏色——無(wú)Ar-OH近乎于無(wú)色，助色團(tuán)越多，顏色越深如：黃、紅、橙、紫紅等。多為有色結(jié)晶

（二）存在狀態(tài)苯醌、萘醌——多以游離狀態(tài)存在；蒽醌類——?jiǎng)t往往結(jié)合成苷而存在于植物中。

（三）溶解度

（四）不同pH值下顯示不同顏色

（五）升華性、揮發(fā)性游離醌類多有升華性，可得到最純的結(jié)晶。應(yīng)用：用于提取、精制

小分子的苯醌、萘醌——

揮發(fā)性，能隨水蒸氣蒸餾。

二、化學(xué)性質(zhì)

（一）酸性

有機(jī)化合物中有顯酸性基團(tuán)：1Ar-OH的存在——顯酸性——用于堿提酸沉

分子中Ar-OH的數(shù)目、位置不同則酸性強(qiáng)弱有差異?！狢OOH，Ph-OH，1.有-COOH的酸性>無(wú)-COOH（Ph-OH)2.β-OH>Ph-OH>α-OH

β-羥基蒽醌

α-羥基蒽

α-羥基蒽醌

Pka7.69.911.5插烯酸結(jié)構(gòu)3．酚-OH數(shù)目增多，酸性↑

3，6-二羥基蒽醌

3-羥基蒽醌

1，2-二羥基蒽醌應(yīng)用：

可用于提取分離。以游離蒽醌類衍生物為例，酸性強(qiáng)弱將按下列順序排列：含-COOH>2個(gè)以上-OH

>

1個(gè)-OH

>

2個(gè)-OH

>

1個(gè)-OH

5%NaHCO3

5%Na2CO3

1%NaOH

5%NaOH

試比較下列化合物的酸性強(qiáng)弱（二）顏色反應(yīng)菲格爾（Feigl）反應(yīng)—各種醌類（+）

醌類衍生物在堿性下加熱能迅速與醛類及鄰二硝基苯反應(yīng)→紫色化合物。在反應(yīng)中醌類僅起一電子傳遞媒介作用，醌類成分含量越高，則反應(yīng)速度也越快

2.無(wú)色亞甲藍(lán)顯色試驗(yàn)

苯醌

PPC噴霧

藍(lán)色斑點(diǎn)

萘醌

TLC無(wú)色亞甲藍(lán)

苯醌、萘醌——區(qū)別于蒽醌TLC、PPC取100mg亞甲藍(lán)溶于100ml乙醇中，加入1ml冰乙酸及1g鋅粉，緩緩振搖直至藍(lán)色消失，即可備用

3.堿液呈色反應(yīng)（Borntrager’s反應(yīng)）

—羥基蒽醌遇堿液顯紅或紫紅色反應(yīng)機(jī)理如下：α-羥基蒽醌

紅色

4.與活性次甲基試劑的反應(yīng)專屬性：苯醌及無(wú)2,3位取代的萘醌（+）蒽醌→（-）

什么叫做活性次甲基？？？活性次甲基指的是在次甲基上連接有一個(gè)或多個(gè)吸電子基團(tuán)，從而使次甲基上的氫變得活潑，在堿性條件下易于電離，從而發(fā)生取代反應(yīng)，所以叫做活性次甲基

5.與金屬離子的反應(yīng)

—具有α-OH或鄰二Ph-OH的蒽醌①醋酸鎂反應(yīng)

特點(diǎn)：有顏色（生成橙紅、紫紅、或藍(lán)紫色絡(luò)合物），靈敏。應(yīng)用：鑒別，及TLC，P.C顯色劑②與Pb++絡(luò)合

一定pH條件下能↓

，用于精制。與醋酸鎂形成的絡(luò)合物第三節(jié)醌類化合物的提取與分離一、游離醌類的提取方法

1．有機(jī)溶劑提取法

可用CHCl3、C6H6

等親脂性有機(jī)溶劑提取，提取液進(jìn)行濃縮。

2．堿提酸沉法3．水蒸氣蒸餾法

用于具揮發(fā)性的小分子苯醌及萘醌類化合物。

用于提取含酸性基團(tuán)（Ar-OH、

-COOH)

的化合物。二、游離羥基蒽醌的分離1．pH梯度萃取法

——有酸性差異（見后）2．層析法——利用(苷元)的極性差異吸附劑

—硅膠、磷酸氫鈣、聚酰胺粉、葡聚糖凝膠

*不用氧化鋁，尤其不用堿性氧化鋁1.pH梯度萃取法EtOH提取液浸膏Et2O溶解Et2O溶解不溶物OH-/H2O萃取堿性由弱到強(qiáng)繼續(xù)萃取OH-/H2OH+/H2OH+/H2O沉淀三、蒽醌苷類與蒽醌衍生物苷元的分離在有機(jī)溶劑中（CHCl3）的溶解度不同

蒽苷——不溶于CHCl3游離蒽醌——溶于CHCl3四、蒽醌苷類的分離由于蒽醌苷類水溶性較強(qiáng)，分離精制較困難，故現(xiàn)多用柱色譜進(jìn)行分離。柱層析載體常用有：硅膠、聚酰胺、葡萄糖凝膠、纖維素等

1.分離前，多進(jìn)行預(yù)處理——除部分雜質(zhì)

①溶劑法

用極性較大的溶劑將苷從提取液中提取（萃?。┏鰜?lái)。②鉛鹽法蒽醌苷/H2O醋酸鉛濾液沉淀（蒽醌苷+醋酸鉛）加水通入H2S氣體使沉淀分解硫化鉛蒽醌苷/H2O放置苷類析出2．蒽苷的分離

聚酰胺：反相硅膠柱層析：葡聚糖凝膠：氫鍵吸附:（分離具酚-OH）Ar-OH少，先洗下來(lái)MW大小—MW大,先洗下來(lái)Rp-8等第四節(jié)醌類化合物的結(jié)構(gòu)測(cè)定結(jié)構(gòu)測(cè)定步驟：1．化學(xué)鑒別反應(yīng)：確定comp.的類型

2．純度檢查：

TLC（氨熏、碘熏）

3．MW測(cè)定：MS，（元素分析）

苷

水解

苷元（水解產(chǎn)物）鑒定

4．光譜分析：

UV、IR、MS、1H-NMR、13C-NMR

5．衍生物制備：

甲基化

乙酰化

了解母核上的取代基一、蒽醌類的紫外光譜蒽醌母核可分為

a、b兩部分

蒽醌有四個(gè)吸收峰252nm325nm苯樣結(jié)構(gòu)(a)272nm405nm

醌樣結(jié)構(gòu)(b)羥基蒽醌類可有五個(gè)主要吸收峰

第Ⅰ峰

230nm左右

-OH取代將影響相應(yīng)的吸收帶向紅位移

第Ⅴ峰

>400nm（對(duì)醌結(jié)構(gòu)中的C=O引起）第Ⅳ峰

305~389nm（苯樣結(jié)構(gòu)引起）

第Ⅲ峰

262~295nm（醌樣結(jié)構(gòu)引起）第Ⅱ峰

240~260nm（苯樣結(jié)構(gòu)引起）各吸收譜帶與結(jié)構(gòu)的關(guān)系

1．峰Ⅰ230nm左右—與-OH數(shù)目有關(guān)-OH數(shù)目λmax(nm)1222.522253230±2.542362．峰Ⅲ

(262~295nm)

受β－酚羥基的影響

具有β－OH的峰Ⅲ發(fā)生紅移，吸收強(qiáng)度也增強(qiáng)。

峰Ⅲ的吸收強(qiáng)度logε值>4.1有β－酚羥基logε值

<4.1無(wú)β－酚羥基3．峰Ⅴ（>400nm）——

受α－酚羥基的影響

α－酚羥基越多，峰Ⅴ紅移值越大

二、醌類化合物的紅外光譜νC=O

1675~1653cm－1νOH

3600~3130cm－1

ν芳環(huán)

1600~1480cm－11．羥基蒽醌類化合物的紅外區(qū)域有：2．蒽醌類νC=O吸收峰位與α－酚羥基的數(shù)目關(guān)系

α－OH數(shù)

蒽醌類型

游離C=O頻率

締合C=O頻率

C=O頻率差

(cm－1)(cm－1)

(cm－1)0無(wú)α-OH

1678~1653—

—1

1－OH

1675~1647

1637~1621

24~282

1,4或1,5-二OH

—

1645~1608—

21,8-二OH

1678~1661

1626~1616

40~5731,4,5-三OH

—

1616~1592—41,4,5,8-四OH

—

1592~1572

—3．-OH的IR光譜α-OH3150cm-1↓

β-OH3600～3150cm-1三、醌類化合物的質(zhì)譜

蒽醌