醌类化合物PPT.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,第四章 醌类化合物,Quinones,目的与要求,1,、,熟悉,醌类化合物的,定义,；,2,、,掌握,醌类化合物的,结构特征及其分类；,3,、,掌握,醌类化合物的,结构类型和理化性质,；,4,、,熟悉,醌类化合物的,提取分离方法、波谱学特征,；,5,、,了解,醌类化合物的,结构鉴定,及,生理活性,；,苯醌,萘醌,蒽醌,菲醌,什么是醌类化合物？,一类特殊的环状不饱和二酮称为醌类化合物；,具有醌型结构的化合物大多具有不同颜色；,醌类化合物普遍存在于,色素,、,染料,和,指示剂,化合物中，醌类化合物不是芳香族化合物，但根据其骨架可分为：,苯醌,、,萘醌,、,蒽醌,、,菲醌,等。,醌类分子中都具有（,对醌式,）或（,邻醌式,）的结构单位，这样的结构叫,醌型结构,。,研究概况,醌类化合物,包括,蒽醌,及,其不同的还原产物,，是许多中药如,大黄,、,首乌,、,虎杖,等的有效成分，也是一类重要的天然色素。,目前的研究已发现，仅,蒽醌化合物,约有,170,余种。,在自然界，大约,50%,的,蒽醌衍生物,存在于高等植物中，其他则主要存在于真菌及地衣类中。,在,动物,及,细菌,中偶有发现,蒽醌衍生物,，如在,昆虫纲,胭脂虫属,胭脂虫,中的,胭脂酸,也属于,蒽醌衍生物,，在,真菌、地衣、动物,中存在的蒽醌衍生物的结构往往比较特殊。,分布：,在,高等植物中,蒽醌衍生物约分布在十二个科中，主要是,蓼科,的,大黄属,、,蓼属,及,荞麦属,等，,鼠李科,的,鼠李属,，,茜草科,中咖啡亚科的,茜草属,、,豆科,的,决明属,，,玄参科,的,毛地黄属,，,百合科,的,芦荟属,等。,在,植物中,的蒽醌衍生物主要分布在,根、皮、叶及心材,中，也可在,茎、种子、果实,中。多和糖结合成苷，或以游离状态存在。,植物中蒽醌衍生物的种类较复杂，如茜草中已发现的,19,种蒽醌衍生物。在冰岛青霉菌中已分离到,20,种以上的蒽醌衍生物。在蒽醌衍生物中,大黄素,是分布最广的一种蒽醌化合物。,天然醌类主要有,四种,类型,苯醌,benzoquinones,萘醌,naphthoquinones,菲醌,phenanthraquinones,蒽醌,anthraquinones,其中,蒽醌及其衍生物,的类型较多。,1,结构类型,一、苯醌（,benzoquinones,）类,是具有,醌型,结构的最简单化合物。,按其结构可分为,邻苯醌,及,对苯醌,两大类。,邻苯醌不稳定，故天然存在的苯醌化合物多为,对苯醌,衍生物，其母核上常有,-OH,、,-OCH,3,、,-CH,3,等基团取代。,邻苯醌（,ortho-,）,天然苯醌类化合物多为,黄色或橙黄色,结晶体。,对苯醌（,para-,）,从中药,朱砂根,的根中分离得到的化合物,密花醌,(rapanone),属于,对苯醌类,化合物，该化合物,具有,抗毛滴虫,作用，还有,抗痢疾阿米巴原虫,及,抗阴道毛滴虫,活性。,密花醌,朱砂根,从,白花酸藤果,(Embilia ribes Burm),的,果实,及,木桂花,果实,中分离得到的,信筒子醌,(embelin),为,橙红色,的,板状结晶,，是带有,高级烃基侧链,的,对苯醌,衍生物,该化合物具有驱绦虫作用。,白花酸藤果,信筒子醌,2,，,6-,二甲氧基苯醌,中药,软紫草,根,中得到的,arnebinone,有对前列腺素,PGF,2,生物合成具有抑制作用，属于对苯醌类化合物。,从中药,凤眼草,的,果实,中得到的,2,，,6-,二甲氧基苯醌,有抗菌作用；,O,O,邻苯醌和对苯醌均可由相应的,二元酚,氧化,制得。,1,1,1,3,10,1,2,3,4,5,6,7,8,1,2,3,4,5,6,7,8,(1,4),(1,2),amphi(2,6),但目前从自然界得到的几乎均为,-,萘醌类。,二、萘醌（,naphthoquinones,）类,1,2,4,5,6,7,8,9,10,3,1,按理论，结构上有,(1,4),，,(1,2),，,amphi(2,6),三种,类型萘醌。,萘醌大致分布在,20,科的高等植物中，较富有的科为,紫草科,、,柿科,、,蓝雪科,、,紫葳科,等。在低等植物,地衣类、藻类,中也有分布。,蓝雪醌,许多萘醌类化合具有显著的生物活性，如,蓝雪醌,(plumbagin),具有抗菌、止咳及祛痰作用。,三色柿醌,胡桃醌,拉帕醌,从热带柿科一植物中分得的,三色柿醌,为,橙红色,针晶,，属,邻醌,衍生物，该植物在非洲曾用作治疗,麻风病。,胡桃醌、拉帕醌,有,抗癌,活性。,从中药,紫草,中分得一系列萘醌类衍生物，有,止血、抗炎、抗菌、抗病毒及抗癌作用。,维生素,K,1,苜宿,中的,维生素,K1,是,黄色,粘稠,油状液体,，熔点为,-20,，加热至,100-200,以上即被分解。,K-Vitamin,是一类自然界存在的萘醌衍生物，基本结构与,Vitamin K1,相似，只是,3,位,上的侧链有长有短，由,不同数目,的,异戊二烯,组成。,其生物活性是,兴奋,或,促进,合成凝血酶原,信使,RNA,形成，可促进血液凝固。该类属于,萘醌类衍生物,的一种。,-,萘醌类化合物常为黄色结晶，,可升华,，微溶于水，能,溶于乙醇,和,乙醚。,天然,萘醌衍生物,多为,橙黄色,或橙,红色,结晶，个别为,紫色,结晶。,许多,萘醌,类还具有很明显的,生物活性,。,萘醌类化合物理化性质,天然菲醌衍生物主要包括,邻醌,及,对醌,两大类。,三、菲醌,(phenanthraquinones),类,这类化合物主要在,唇形科,、,兰科,、,豆科,、,番荔枝科,、,杉科,等,高等植物,中，在,地衣,中也有分离得到。如从著名中药,丹参根,中提取得到的,多种菲醌衍生物，,均属于,邻醌类,和,对菲醌类,化合物。,丹参酮,A,丹参新醌丙,中药,丹参,中的,丹参酮,A,有增加冠状动脉血流量的作用，由其制得的,丹参酮,A,磺酸钠注射液,和,丹参滴丸,等,已投入生产，临床上可治疗冠心病、心梗等。,唇形科,植物,丹参,具有活血化瘀、抗肿瘤、扩张血管等作用，近几十年来，科学家深入研究，从中得到了几十种菲醌衍生物。,丹参醌类,成分在结构上为,菲醌类,化合物，但从其它的同系物结构来看，在生物合成上可能属于,二萜类,，故也把丹参醌,看成,二萜萘醌类,。,由于其生理活性多样、显著，有抗肿瘤活性，近年来成为各国学者研究的焦点。而且因植物亲源关系，,唇形科鼠尾草植物,含二萜醌类成分较多。,这类菲醌成分也是一类,醌性色素,，多为,橙色,、,红色,、,棕红色,结晶，也有,黄色,结晶。在提取分离中不需要显色，可直接根据色带收集。,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,1,，,4,，,5,，,8,位,2,，,3,，,6,，,7,位,9,，,10,meso,位,四、蒽醌,(anthraquinones),类,蒽醌类,成分包括,蒽醌衍生物,及其,不同还原程度,的产物，如：,氧化蒽酚、蒽酚、蒽酮、二蒽酮。,H,O,H,O,蒽醌,氧化蒽酚,蒽酮,蒽酚,1,、蒽醌衍生物,蒽醌类化合物大致,分布,在,20,余科的高等植物中，含量较多的有蓼科、鼠李科、茜草科、豆科、百合科、玄参科等，在地衣类和真菌中也有发现。,天然蒽醌有,1,，,2-,蒽醌、,1,，,4-,蒽醌、,9,，,10-,蒽醌，但由于,C,9,、,C,10,位氧化产物较为稳定，故,9,，,10-,蒽醌最为常见。,多数蒽醌母核上有不同数目的,羟基,取代，其中以,二元羟基,为多。,根据,羟基,在,蒽醌母核,上的,位置不同,，可将,羟基蒽醌,分为两大类：,（,1,）大黄素型（,Emodin,）：,多呈棕黄色。,（,2,）茜草素型,(Alizarin),：,多呈橙色,-,橙红色。,（,1,）大黄素型（,Emodin,）：,羟基分布于,两侧苯环上,，多呈棕黄色。,如中药,大黄,中的主要,蒽醌衍生物,多属于,大黄素型,。,（,2,）茜草素型,(Alizarin),：,羟基分布于,一侧苯环上,，多呈橙色,-,橙红色。,2,、氧化蒽酚衍生物,蒽醌,在,碱性,溶液中可被,锌粉还原,生成,氧化蒽酚,及其互变异构体,蒽二酚,。,氧化蒽酚,及,蒽二酚,均不稳定，,氧化蒽酚,易,氧化,为,蒽酮,，,蒽二酚,易,氧化,为蒽醌，故较少存在于植物中。,Sn,Hcl,还原,蒽酚,蒽酮,3,、蒽酚和蒽酮衍生物,蒽醌在,酸性条件,下,还原,生成蒽酚及互变异构体蒽酮。,NOTE,：,蒽酚及蒽酮类,一般只在存于新鲜植物中，新鲜大黄贮存,2,年以上就检识不到,蒽酚,。,蒽酚,的,中位羟基,与,糖,缩合,成苷,后，则,难以被氧化,，性质较,稳定,，因为形成的苷只有被水解除去糖才易被氧化而转变为,蒽醌衍生物,。,羟基蒽酚,抑菌作用,较强，可治疗疥癣之类皮肤病。,4,、,C-,糖基蒽衍生物,这类蒽衍生物是以糖作为侧链，通过,C-C,键直接与,苷元,相结合，如,芦荟苷,、,胭脂虫,中的,色素胭脂酸,。,3,、,二蒽酮类：,由,两分子蒽酮,相互结合,而成的一类化合物。根据连接部位不同，有,中位连接,(C,10,-C,10,),及,位连接,(C,1,-C,1,或,C,4,-C,4,),二蒽酮之分。,（,1,）中位,(meso-),连接,（,2,）,-,位连接,番泻苷,A,(,Sennoside A),如：具有泻下作用的中药,番泻叶，,从中提取分离得到的,番泻苷,A,就属于,中位,(meso-),连接；,番泻叶,番泻苷,A,是由,二分子大黄酸蒽酮,通过,C,10,-C,10,相互结合而成，不溶于水，苯，乙醚或氯仿，难溶于甲醇，乙醇或丙酮，能溶于,NaHCO,3,水溶液中,。,NOTE,：,C,10,-C,10,键容易,水解,而断裂，生成较稳定的,蒽酮游离基,，继而,氧化,成蒽醌类化合物。,.,水解,O,大黄酸,一般随着,植物原料,储存时间,延长,，,二蒽酮类,含量,下降,，,单蒽酮类,化合物含量,上升,。,番泻苷,A,3.1,去氢,二蒽酮类：,由,中位二蒽酮,(C,10,-C,10,),再脱去,一分子氢，氧化，,两环之间为,双键,相连而成的一类化合物。,金丝桃,该类化合物,颜色,常常为,暗紫红色,，其羟基衍生物存在于自然中，如金丝桃属植物金丝桃中。,3.2,日照,蒽酮类：,由,去氢二蒽酮,进一步,氧化，,与,位,相连而形成,一个新六元环,其,多羟基衍生物,也存在,金丝桃属,植物中,金丝桃,3.2,中位萘骈二,蒽酮类：,这一类化合物是,天然蒽酮衍生物,中,高度稠合,的多元环系统之一，有八个环，如,金丝桃素,就是通过,与,位二蒽酮,经紫外光照射转变为,日照蒽酮类,再进一步转变为,中位萘骈二蒽酮类化合物。,一物理性质,：,2,理化性质及呈色反应,1,、性状,2,、升华性,3,、挥发性,4,、溶解度,5,、光稳定性,一物理性质,：,2,理化性质,1,、性状,：,植物中存在的,醌类衍生物,是一类,醌类色素,，故多为有色晶体。随着,-OH,助色团,引入越多，颜色越深；,苯醌、萘醌、菲醌,多以,游离,状态存在；,游离形式,多为完好结晶，结合成,苷,的,醌类衍生物,则难以得到完好结晶，多呈粉末状。,2,、升华性：,3,、挥发性：,4,、溶解度：,游离醌类苷元：,极性小,，,溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿等有机溶剂，难溶于水。,醌苷类：,和,糖,结合成,苷,后，极性增大，易溶于甲醇、乙醇，溶于热水，不溶于乙醚、苯、氯仿。,游离醌类化合物,（苷元）,多具有升华性,即,常压,下加热可,升华,而,不分解,一般来说,升华,温度,随,酸性,增强而,升高,。,小分子苯醌及萘醌,具,挥发性,，可随水蒸气蒸馏。,5,光稳定性：,有些醌类化合物对光不稳定，曾经对,丹参酮,A,等,8,种,丹参酮,作,光的稳定性,实验表明，各种,丹参酮,经,光照射,后均有损失，且,隐丹参酮,分解为两个小峰，而,避光保存的醌类化合物,峰面积基本不变，故对醌类色素的处理应尽量,避光,。,蒽醌的,C-C,苷：,在水中的,溶解度,都很小，,难溶于亲脂性,有机溶剂而易溶于吡啶中，,蒽醌衍生物,的钙、钡、铅及铁盐均难溶于水；其铅盐更难溶解，在染料中常用作,媒染剂,。,二、化学性质与呈色反应：,溶于,5%NaHCO,3,溶于,5%Na,2,CO,3,溶于,5%NaOH,1,、酸性：醌类化合物,多具,酚羟基,或,羧基,，故多具有,酸性,，在,碱性,溶液中,成盐,溶解，,加酸酸化,后被,游离,又可重新,沉淀,析出。,含一个,-,酚羟基,溶于,5%Na,2,CO,3,含两个以上,-,酚羟基,溶于,1%NaOH,含一个,-,酚羟基,溶于,5%NaOH,因此对,蒽醌类成分,的,提取分离,，常用,梯度,pH,萃取法,，用不同碱液提取。,酸性：,含,-COOH,或,两个以上,-,酚羟基,含一个,-,酚羟基,含两个以上,-,酚羟基,含一个,-,酚羟基,在,蒽醌类,化合物中，其,酸性,也因数目、位置不同而不同,含,-COOH,或两个以上,-,酚羟基,溶于,5%NaHCO,3,2,、,颜色反应：,醌类,OH,-,醛及邻二硝基苯,紫色化合物,（,1,）,Feigl reaction:,醌类衍生物在,碱性条件,下加热能迅速与,醛类,及,邻二硝基苯,反应生成,紫色,化合物。在这个反应中醌类在反应前后并无变化，只起,传递电子,的作用。,+,2HCHO,+2,OH,-,+,2HCOO,-,+,+,紫色,OH,-,（,2,）无色亚甲兰显色试验：,醌类衍生物,用,PPC,或,TLC,层析展开后，喷以,无色亚甲兰溶液,(,配制：,100mg,亚甲兰,加入,100ml,乙醇,中，在溶液中,加入,1ml,冰醋酸,和,1g,锌粉,到,兰色,消失,),。,若出现,兰色,斑点,不,显色,可能含苯醌或萘醌,可能含蒽醌,所以,无色亚甲兰溶液,常常作为,苯醌类,及,萘醌类化合物,的专用 显色剂,，,若,蓝色斑点出现，,可借此与,蒽醌类化合物,相区别,。,（,3,）与活性次甲基试剂的反应,（,Kesting-Craven reaction,）,对于,醌环,尚未完全取代,的,苯醌或萘醌,，可在氨的碱性环境中与,活性次甲基试剂,（乙酰醋酸酯、丙二酸酯、丙二腈等）的溶液反应，生成,兰绿或兰紫色,。,蒽醌类无此反应。,(,因为醌环两侧有苯环,),萘醌醌环上有羟基取代时，此反应受抑制。,2,4,5,6,7,8,9,10,3,1,乙二胺,-ethyldiamine,二乙胺,-diethylamine,（,4,）,Karius reaction:,将,苯醌或萘醌,类溶于石油醚中，加入乙二胺，可呈现各种不同颜色。,蒽醌类无此反应。,药粉,酸水热提,酸水液,Et,2,O,萃取,萃取液,加,5%NaOH,碱水液（显红色）,醚层（变为无色）,（,5,）,Borntragers reaction:,羟基蒽醌类,遇碱显红,紫红色，这个反应就叫,Borntragers reaction,，,这是检识,羟基蒽醌类,一个很重要的鉴别反应。,反应机理：,红 色,-OH,蒽醌,-OH,蒽醌,红 色,后三者常需,在空气中放置,或,先行氧化,成蒽醌后才显示特征的颜色，常用的,氧化剂,以,3%,过氧化氢,为宜，过强的氧化剂会导致分解。,羟基蒽醌类,碱,显,红,紫红色,羟基蒽酚类,蒽酮类,二蒽酮类,碱,显,黄色,绿色荧光,放置，氧化,（,6,）醋酸镁反应,(Magnesium acetate reaction),-,羟基蒽醌,或,邻位二酚羟基蒽醌,和,0.5%,醋酸,Mg,2+,或,Pb,2+,的甲醇,或,乙醇液,生成稳定的,橙红色,或,紫色,络合物。,生成的颜色随分子中羟基的位置而有所不同。此反应不仅作为,蒽醌,的一般,定性检查,，而且可以提供羟基取代位置的线索，有利于,结构的推测,。多用作,PPC,、,TLC,显色剂。,羟基蒽醌乙醇液,点于滤纸上,干燥,喷,0.5%,醋酸镁甲醇液,90,加热,5min,显色,醋酸镁反应机理：,如,1-OH,、,1,，,8-OH,或,1,，,5-OH,等,如,1,2-OH,、,1,2,4-OH,或,1,2,3-OH,等,如,1,3-OH,、,1,3,8-OH,或,1,3,6,8-OH,等,如,1,4-OH,、,1,4,8-OH,或,1,4,5,8-OH,等,若,母核,有一个,-OH,或一个,-OH,或,两个,-,OH,不在,同一环,显橙黄,-,橙色,若一个,a-OH,，邻,-OH,显兰、兰紫色,间,-OH,橙红、红色,对,-OH,紫红、紫色,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,(7),对亚硝基,-,二甲苯胺反应,9,位,或,10,位,未取代,的,羟基蒽酮类化合物,，尤其是,1,，,8-,二羟基衍生物,，其,酮基,对位的,亚甲基,上的,H,很活泼，可与,0.1%,对亚硝基,-,二甲苯胺吡啶溶液反应缩合而产生各种颜色。,绿 色,一、概述,二、,结构类型,三、醌类化合物的理化性质,四、蒽醌类化合物的提取与分离,五、醌类化合物的衍生物的制备及光谱特征,3,醌类化合物的提取分离,醌类化合物因,结构,及,性质,具有很大差异，在植物体内的存在状态也不同，故提取分离方法多样。,一、,一般,醌类成分的提取分离,1,、有机溶剂提取法：,A.,将药粉用有机溶剂提取，取液浓缩，可能析出结晶，再重结晶。,B.,游离形式蒽醌成分,可用不同极性溶剂依次提取，溶剂极性由小到大，在提取过程中可得到初步分离。如极性较小的蒽醌如大黄酚、大黄素甲醚可被石油醚提出，而极性较大的多羟基蒽醌则需乙醇提出。,2,、碱提酸沉法：,适于,具酚羟基的醌类,成分。它们可溶于碱性水液中，加酸后又沉淀析出。,3,、水蒸气蒸馏法：,适于,分子量较小的苯醌及萘醌类,。它们具挥发性，可随水蒸气蒸馏出来，同时可与,不具挥发性的醌类,分离。,4,、柱层析分离法,：,多采用,吸附层析。,许多,醌类色素,在植物中含量不高，故需将,柱层析,(column chromatography),与,TLC,结合使用。,5,、其它方法：,近年来,超临界流体萃取,和,超声波提取法,在,醌类成分,提取中也有应用，既提高了提出率，又避免醌类成分的分解。,二、蒽醌类成分的提取分离：,NOTE,：,含羟基,及,羧基蒽醌,在植物体内常以盐的形式存在，提取时应先,酸化,成游离状态，再提取。,二、游离羟基蒽醌衍生物的分离：,5%NaOH,液,A,常采用,梯度,PH,萃取法,。,由于蒽醌羟基,酸度,大小是有区别的，可分别溶于不同碱性的水液，故可采用梯度,PH,萃取法。此法为分离游离蒽衍生物的,经典方法,，也为常用方法。,5%NaHCO,3,液,5%Na,2,CO,3,液,1%NaOH,液,含,-COOH,及两个以上,-,酚,OH,含一个,-,酚,OH,蒽醌类,含两个,a-,酚,OH,蒽醌类,含一个,a-,酚,OH,蒽醌类,B,PH,梯度萃取法,PH,梯度萃取法对蒽醌类化合物初步分离效果较好，但对,性质相似,，,酸性强弱相差不大,的,羟基蒽醌类,则不能很好分离，故初分后再结合柱层析法进一步分离。,多用,吸附柱层析,，,以,硅胶、磷酸氢钙、聚酰胺粉,为吸附剂，,不宜用氧化铝，尤其是碱性氧化铝,，因为羟基蒽醌能与氧化铝形成,牢固螯合物,，难以洗脱。,三、游离蒽醌衍生物苷元,与,蒽醌苷类,分离,苷：极性大,溶于水，难溶于乙醚、氯仿等,1.,蒽醌苷元,与,蒽醌苷类,分离,:,根据溶解性不同分离,苷元：极性小,难溶于水,易溶于乙醚,氯仿等；,2,.,蒽醌苷类的分离：,常应用柱层析法进行分离,这类成分,水溶性强,，分离及精制工作都较为困难，层析前用,铅盐法,或,溶剂法,处理，得较纯总苷后再进一步分离。,溶剂法：,用,中等极性,的有机溶剂如,乙酸乙酯、正丁醇,等，从,除去,游离蒽醌衍生物,的水溶液中，将蒽醌苷萃取出来，再作进一步色谱分离。,铅盐法,：,在除去游离蒽醌衍生物的水溶液中加入醋酸铅，使之与蒽醌苷类结合生成沉淀，滤过后沉淀用水洗净，再将沉淀悬于水中，通入,H,2,S,使沉淀分解，释放出蒽醌苷类并溶于水中，滤去,PbS,进行色谱分离。,铅盐法：,中药粉,90%,乙醇加热提取,提取液,浓缩,浓缩液,氯仿（或乙醚、苯）萃取,氯仿液,（游离蒽醌）,加,Pb(OAc),2,液,过滤,沉淀（,Pb,2,S,）,水层,滤液,水洗,悬浮于水中,通,H,2,S,脱铅过滤,沉淀,滤液,蒽醌苷,溶剂法：,虎杖浸膏,的水溶液,氯仿回流,氯仿液,（含大黄素等,游离蒽醌,脂溶成分）,水液,EtOAc,液,（含大黄素苷等,蒽醌苷,极性成分）,EtOAc,萃取,四、其它分离方法,1,、应用,聚酰胺,为,吸附剂,的层析法，对,羟基蒽醌衍生物,成分的分离效果较好。,2,、应用,葡聚糖凝胶,分子筛结合层析法分离,蒽醌苷,也能获得满意的结果，如在,Sephadex LH-20,凝胶上曾将大黄中含有的蒽醌苷按分子量由大到小的顺序分别分离出来。,蒽醌类化合物的结构研究，一般是在进行化学反应，如,Borntrager,反应,、,乙酸镁反应,初步确定为蒽醌化合物后，再依据,光谱分析,，同时辅以,衍生物制备,等经典化学方法作出判断。,4,结构测定,1,、锌粉干馏,羟基蒽醌衍生物,与,锌粉,混合进行,干馏,时，,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，此反应对确定,母核类型,、,侧链的有无,及,某些取代基,的位置有一定意义。,如仅有,羟基,、,甲氧基,或,羧基,则得到的产物是,蒽,，,如为,甲基,或,羟,甲基,取代的蒽醌，得到的产物是,甲基蒽,。,一、化学反应,2,、氧化反应,未取代的蒽醌,一般很,难氧化,，如,环上有羟基取代,就有氧化开环的可能，,氧化产物,为,苯二甲酸的衍生物,，不同氧化剂和不同的反应条件，能生成不同的产物，,最常用的氧化剂,是,碱性高锰酸钾,和,三氧化铬,。,通过氧化产物的分析，有利于,判断取代基,的,有无,及,位置,，如,茜草,经,氧化裂解,能生成,苯二甲酸,，说明,一侧苯环上,没有取代基，,所有的取代基,均在,另一侧苯环,上。,二、衍生物制备：,主要采用,甲基化及乙酰化衍生物,的制备，用以判断羟基的数目及位置。,1,、甲基化反应：,甲基化反应,的,难易,及,作用位置,取决于结构中,-OH,类型,、,化学环境,及,甲基化试剂的种类,及,反应条件,。,A,、,OH,类型,不同，,化学环境,不同，其甲基化反应难易不同。,B,、,常用甲基化试剂：,重氮甲烷（,CH,2,N,2,）、碘甲烷（,CH,3,I,）、硫酸二甲酯,(CH,3,),2,SO,4,等。,ROH -,酚,OH -,酚,OH -COOH,难,-OH,酸性越强，甲基化反应越易进行。,易,甲基化试剂的组成,反应官能团,CH,2,N,2,/Et,2,O,-,酚,OH,、,-COOH,、,-CHO,CH,2,N,2,/Et,2,O+MeOH,-,酚,OH,、,-COOH,、,-CHO,、,两个,a-,酚,OH,之一,(CH,3,),2,SO,4,+K,2,CO,3,+,丙酮,-,酚,OH,、,a-,酚,OH,CH,3,I+Ag,2,O,所有的酚,OH,、,-COOH,、,-CHO,醇,OH,C.,甲基化试剂和反应官能团之间的关系：,CH,2,N,2,/Et,2,O,CH,2,N,2,/Et,2,O+MeOH,(CH3),2,SO,4,+K,2,CO,3,+,丙酮,CH,3,I+Ag,2,O,因此，采用不同的,甲基化试剂,，按,不同的反应条件,进行选择性的,甲基化,反应，可得到甲基化,不同的衍生物,，对衍生物作光谱分析，确定衍生物中,甲氧基的数目,、,位置,，便可推断原来子中,羟基的数目,、,位置,。,2.,乙酰化反应：,a-,酚,OH,醇,-OH,(CH,3,CO),2,O CH,3,COOR CH,3,COOH,乙酰氯,乙酸酐,乙酸酯,乙酸,试剂组成,反应条件,作用位置,冰醋酸,(,加少量乙酰氯,),冷置,醇,-OH,乙酐,短时间,长时间,醇,-OH,-,酚,OH;,醇,-OH,-,酚,OH,两个,a-,酚,OH,之一,乙酐,+,硼酸,冷置,醇,-OH,-,酚,OH,乙酐,+,浓硫酸,室温放置,醇,-OH,-,酚,OH,a-,酚,OH,乙酐,+,吡啶,室温放置,醇,-OH,-,酚,OH,及,a-,酚,OH,烯醇式,OH,C.,乙酰化试剂和反应条件及作用位置,:,HOAc,冷放,Ac,2,O,回流,2min,Ac,2,O,回流,20min,Ac,2,O+H,2,SO,4,或,Ac,2,O+,吡啶,乙酐,硼酸,为何不能,乙酰化,a-,酚,OH,，,只能,乙酰化,-,酚,OH,？,采用,乙酐,时依据,加热时间的长短,，对不同的位置,乙酰化,往往,很难控制,，因此采用,乙酐,加,硼酸,试剂，由于,硼酸,能与,a-,酚,OH,形成,硼酸酯，,使,a-,酚,OH,不参与,乙酰化,，被保护下来，反应产物经,水解,后,，,a-,酚,OH,的,硼酸酯,被水解,，,又恢复游离的,a-,酚,OH,，,这样就可得到,-,酚,OH,的乙酰化产物。,乙酐浓,H,2,SO,4,和,乙酐吡啶,作为,乙酰化试剂,有何区别？,由于,浓,H,2,SO,4,或,吡啶,的催化作用，可使各种羟基（,醇,-OH,-,酚,OH,a-,酚,OH,）乙酰化。但两种试剂的作用也有区别，,吡啶,作用更强，能使,烯醇式羟基,（与酮式互变）也乙酰化，如番泻苷元,A,，用,浓,H,2,SO,4,生成,四乙酰化物,，而,吡啶,则生成,六乙酰化物。,主要有三个吸收峰,：,240nm,强,285nm,中强,400nm,弱,主要有四个吸收峰：,257nm,由,醌样结构,引起,245nm 251nm 335nm,由,苯样结构,引起,二,.,波谱分析：,（一）,UV,光谱特征,:,1.,苯醌和萘醌：,苯甲酰基,结构（苯样结构）,252nm,322nm,醌样,结构,272nm,405nm,、蒽醌：,除此以外，在,230,nm,处有一,强吸收峰,因此共有五峰,峰,1:230,nm,峰,2:240260,nm (A),峰,3:262295,nm (B),峰,4:305389nm (A),峰,5:400nm,(B,）,五、醌类化合物的光谱特征,对于蒽醌类母核上多羟基取代，对于羟基蒽醌类主要有五个吸收峰：,、,230nm,左右,与,OH,有关,对推断母核上,酚羟基,的数目很有意义，一般来说，酚,OH,越多，吸收峰,红移,越多，吸收峰波长越长。,、,240nm,260nm,由,苯酰基结构,引起。,羟基蒽醌类,UV,光谱（第一峰）,羟基数目结合位置,max(nm),1 1-OH,;,2-OH 222.5,2,1,2-OH,;,1,4-OH,;,1,5-OH,225.0,1,2,8-OH,;,1,4,8-OH,;,2302.5,1,2,6-OH,;,1,2,7-OH,;,4,1,4,5,8-OH,;,1,2,5,8-OH,;,236,具有,-,酚,OH,羟基,不具有,b,-,酚,OH,羟基,262nm-295nm-,-,由,醌样结构,引起,与,b,-,酚,OH,有关,主要标志是,吸收强度,的增加。,lg,4.1,lg,4.1,-,酚,OH,可通过,蒽醌母核,向,羰基,供电，形成一系列,共振结构,，电子跃迁很大，吸收带红移，且吸收强度增加。,.305nm-389nm,由,苯酰基结构,引起与苯环上,供电基取代,有关：,苯环,位被,-CH,3,-OCH,3,-OH,取代,，,峰位,红移,，,强度降低,苯环,位被,-CH,3,-OCH,3,-OH,取代，,峰位,红移,，,强度增加,.400nm-,由醌样结构中的,羰基,引起，吸收峰受,a-,酚,OH,的影响,因为,a-,酚,OH,与,羰基,形成,分子内氢键,，分散了,羰基,上的电子，故引起峰位变化,a-,酚,OH,越多，最大位移值红移越多,羟基蒽醌类峰带,V,的吸收,a-OH,数,max,nm(,lg,),无,356,362,1,400,420,1,5-OH,420,440,1,8-OH 430,450,1,4-OH 470,500,3,485,530,4,540,560,(2),若分子中有,一个,a-OH,和羰基形成,一个缔合羰基,，还存在一个,正常羰基,。因此有两个羰基峰。,正常者：,1675-1647cm,-1,缔合者：,1637-1621cm,-1,两峰相距,24-,-38cm,-1,（二）,IR,光谱,1,、具,a-,酚,OH,的羟基蒽醌中,羰基,的吸收频率：,a-,酚,OH,可与,羰基缔合,，从而使,羰基,的,吸收波数,降低，分以下几种情况加以说明：,若分子中,无,a-OH,时，羰基峰,C=O,：,1675-1653,1,8-,二,OH,蒽醌,(3),有,两个,a-OH,和同一个羰基形成,一个缔合羰 基,，,使得此羰基更向低波数移动，,一个缔合羰,为,1626-1616cm,-1,;,另一正常峰,在,1678-1660cm,-1,;,两峰相距,v:,40-57 cm,-1,应为,1,8-,二,OH,蒽醌。,1,4-,二,OH,1,5-,二,OH,两个羰基都分别和,一个,-OH,成缔合状态,，,故只有一个单一的缔合峰，,1645-1608,cm,-1,.,(4),1,4,5-,三,OH,两个羰基都成缔合状态，但其中一个与两个,-OH,缔合，波数更低，,1616-1592cm,-1,.,(5),另一个与一个,a-OH,缔合，羰基的伸缩振动频率在,1645-1608 cm-1,。,1,4,5,8-,四,OH,两个羰基分别与两个,a-OH,缔合，出现单一的低波数峰，在,1592-1572 cm,-1,，与,C=C,骨架振动频率,重叠，难以分辨。,(6),2.,羟基蒽醌的羟基频率：,（,1,）,a-OH,与相邻的羰基缔合，其吸收频率移至,3150 cm,-1,以下,，多与不饱和,C-H,伸缩振动频率相重叠。,（,2,）,-OH,伸缩振动频率在,3600-3150 cm,-1,.,仅,一个,-OH,，,3300-3390 cm,-1,两个以上,-OH,，,3600-3150cm,-1,(,三,),醌类化合物的,1,H-NMR,谱,1,、醌环上的质子,在,醌类化合物,中，只有,苯醌,及,萘醌,在,醌环,上有质子，在,无取代,时其化学位移值,值分别为,6.72ppm(p-,苯醌,),及,6.95ppm(1,4-,萘醌,),。,无论是,p-,苯醌,还是,1,4-,萘醌,，当醌环上有一个供电子取代基时，将使醌环上其它质子移向高场。,其顺序在,1,4-,萘醌中为,:,OCH,3,OH,OCOCH,3,CH,3,1,H-NMR,中,1,4-,萘醌,上,2-,位含氧取代基,对,3-H,的影响,1,4-,萘醌,H-2 H-3 H-5 H-6 H-7 H-8,母体,6.95 6.95 8.06(m)7.73(m)7.76(m)8.07(m),2-CH,3,-6.79,2-,OCOCH,3,-6.76,2-OH-6.37,2-OCH,3,-6.17,2-,COCH,3,-7.06,在醌类化合物中，具有,芳氢,的只有,萘醌,及,蒽醌,，质子可分为两类：可分,-,及,-,两类，其中,-,芳氢,处于,C,O,的负屏蔽区，处于较低磁场，,-,芳氢,受,C,O,影响较小，共振发生在较高磁场。,2,、醌类化合物芳环质子的,NMR,信号,在蒽醌类化合物中，特别是蒽醌类化合物中常见的各类取代基质子的化学位移值有如下规律。,甲氧基,(-OCH,3,),:,3.8-4.2ppm(s),；,芳香甲基,(Ar-CH,3,):,2.1-2.5ppm(s),-,甲基可出现在,2.7-2.8ppm(s),，若甲基邻位有芳香质子，则因远距离偶合而出现宽单峰。,羟甲基,(-CH,2,OH):,CH,2,在,4.4-4.7ppm(s),，有时与,-OH,偶合而出现双峰；而,-OH,在,4.0-6.0ppm(s),乙氧甲基,(Ar-CH,2,-O-CH,2,-CH,3,):,与芳环相连的,-CH,2,在,4.4-5.0ppm(s),-,CH,2,-,CH,3,中的,-CH,2,3.6-3.8ppm(q),，,-CH,3,在,1.3-1.4ppm(t),3,、醌类化合物,取代基质子,的,NMR,信号,酚,-OH:-OH,与,C,O,形成氢键,H,出现在最低场。,当分子中只有一个,-OH,，其,12.25ppm,。,当两个,OH,位于同一,C,O,的,-,位，分子内氢 键减弱，其,11.6,12.1ppm(s),；,-,OH,化学位移多在,11ppm,左右，位于较高场；,-OH,在较高场，若邻位无取代的,-OH,时，,11.1-11.4ppm(s),而邻位有取代的,-OH,10.9ppm,COOH,质子化学位移与,-,酚羟基相同，但酚羟基为供电子基，可使邻位及对位芳氢信号向高场移动,0.45ppm,而羧基则使邻位芳氢向低磁场移动约,0.8ppm;,(,四,),醌类化合物的,13,C-NMR,谱,1,、,1,4-,萘醌类化合物的,13,C-NMR,谱,(1),醌环上取代基的影响,：,当,3-C,有,-OH,或,OR,取代时，引起,3-C,向,低场,位移,-20ppm,，并使相邻的,2-C,向,高场,位移,-30ppm,。,若,2-C,有,烃基,取代时，可使,2-C,向,低场,位移,-10ppm,，,3-C,向,高场,位移,-8ppm,。,此外，,2-C,及,3-C,的取代对,1-C,及,4-C,化学位移没有明显影响,。,(2),苯环上取代基的影响,：,在,1,4-,萘醌中，当,8-C,有,-OH,-OMe,或为,-OAc,时，因取代基引起的化学位移变化。,取代基,1-C 2-C 3-C 4-C 5-C 6-C 7-C,8-C,9-C 10-C,-OH,+5.4 -0.1 +0.8 -0.7 -7.3 +2.8 -9.4 +35.0 -16.9 -0.2,-OMe,-0.6 -2.3 +2.4 +0.4 -7.9 +1.2 -14.3 +33.7 -11.4 +2.7,+,表示向低场位移；,-,表示向高场位移,2,、,9,10-,蒽醌类化合物的,13,C-NMR,谱,蒽醌母核及,-,位有一个,OH,或,OMe,时，其,13,C-NMR,化学位移如下所示：,蒽醌母核,-OH,取代蒽醌,-OMe,取代蒽醌,(,五,)9,，,10-,蒽醌类化合物的,MS,特征,蒽醌的质谱特征是相继失去二分子,CO,碎片，形成,m/z180(M-CO),及,152(M-2CO),的强峰，并在,m/z 90,及,76,出现较强的双电荷离子。,如单羟基蒽醌和二羟基蒽醌分别失去三个,CO,和四个,CO,碎片而具有,m/z 140,与,128(M-4CO),的强峰。,蒽醌的甲基取代物在裂解时，常伴随分子重排与环扩张，形成具有很高稳定性的,m/z139,峰。,结构鉴定举例,1,、牛西西中蒽醌化合物的鉴定,从具有止血作用的中草药牛西西,(,Rumex patientia,L.),根中提取出一种黄色结晶，测得分子式为,C,15,H,10,O,4,。该成分与,NaOH,试液呈红色，遇,0.5%,醋酸镁呈橙红色。,UV,光谱吸收峰位于,225(4.57),258(4.33),279(4.01),288(4.07),432(4.08);,IR,谱,(cm,-1,)1675,1621.,该化合物经锌粉蒸馏得,2-,甲基蒽，其乙酰化物用铬酸氧化生成,1,8-,二乙酰基大黄酸。试推断其结构。,结构推导,：,遇碱呈红色,可知为蒽醌类化合物,;,与醋酸,Mg,呈橙红色,推测每个苯环上可能有一个,-,酚羟基,或存在间位酚羟基,;,紫外光谱,225nm,证有两个,-,酚羟基,第三峰,279(4.01),峰强度小于,4.1,推测无,-,酚羟基,;,第五峰,432nm,推测为,1,5-,或,1,8-,二羟基,;,IR,谱,1675,1621cm,-1,相差,64,证为,1,8-,二羟基,;,锌粉还原得,2-,甲基蒽,证存在,-,位含一个碳的取代基,;,即有以下结构,6.,从分子式,C,15,H,10,O,4,中减去已知的结构单元,C,15,H,7,O,4,剩三个氢,故推测,-,位取