醌类化合物.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5章 醌类化合物（,quinonoids,）,1、了解醌类化合物的分类、分布和生理活性。,2、,掌握,醌类化合物的理化性质。,3、,掌握,醌类化合物的提取、分离和检识方法。,4、,熟悉,醌类化合物的结构研究方法,。,概述,醌类化合物是指分子内具有不饱和环二酮（醌式）,结构或易转变为这样结构的化合物。,5.1 结构与分类,1.苯醌类(,benzpquinones),2.萘醌类(,naphthoquinones),3.,菲醌类(,phenanthraquinones),4.蒽醌类(,anthraquinones),1.苯醌类,2.萘醌类,3.菲醌类,4.蒽醌类,1,4,5,8为,-,位,2,3,6,7为,-,位,9,10为,meso-,位,分布广泛：蓼科（大黄）、豆科（番泻叶）等,生理活性显著：泻下作用,抗菌作用,抗癌活性,结构分类：单蒽核类,双蒽核类,（1）单蒽核类,蒽醌及其苷类,大黄素型：羟基在苯环两侧（棕黄色）,茜草素型：羟基在苯环一侧（橙黄橙红）,蒽酚或蒽酮衍生物,（2）双蒽核类,二蒽酮类,中位二蒽酮：10-10,位二蒽酮：1-1,或4-4,二蒽醌类,去氢二蒽酮类,日照蒽酮类,中位萘骈二蒽酮类,5.2 醌类化合物的理化性质,1.物理性质,2.化学性质,3.显色反应,1.物理性质,外观：多为有色结晶，如苯醌多为黄色结晶，萘醌为橙色,或橙红色结晶，蒽醌多为黄色至橙红色固体。随助色团的引入，,颜色越深。蒽醌类化合物大多有荧光。,性质：（,1,）升华,性。苯醌和萘醌多以游离态存在，蒽醌多,以苷的形式存在。游离醌类一般有升华性，升华温度随酸性增强,而升高。（,2,）挥发性。小分子的醌类化合物有挥发性。（,3,）光,不稳定性。有些醌类成分不稳定，如丹参酮，注意避光保存。,溶解度：（,1,）,游离醌类极性较小，一般溶于甲醇、乙醇、,乙醚等有机溶剂，不溶于水。（,2,）成苷后，极性增大，易溶于,醇、热水，不溶于冷水及极性小的有机溶剂。蒽醌的碳苷在水,及有机溶剂中溶解度都小，只溶于吡啶中。蒽醌盐在水中溶解,度也小。,2.化学性质,（1）酸性,带有羧基的醌类化合物酸性强于不带羧基者；,酚羟基数目增多，酸性增强；,-,羟基蒽醌的酸性强于,-,羟基蒽醌。,酸性强弱按下列顺序排列：,含,-COOH,（溶于,5%NaHCO,3,）,含,2,个（不相邻）以上,-OH,（溶于,5%NaHCO,3,）,含,1,个,-OH,（溶于,5%Na,2,CO,3,）,含,2,个以上,-OH,（溶于,1%NaOH,）,含,1,个,-OH,（溶于,5%NaOH,）,2.化学性质,（2）碱性,能溶于浓硫酸中成,yang,盐再转成阳碳离子，同时,伴有颜色的显著改变。,大黄酚由暗黄色变为红色；大黄素由橙红变为红,色；其他羟基蒽醌在浓硫酸中一般呈红至红紫色。,3.显色反应,（1）,Feigl,反应：苯醌、萘醌在碱性条件下，与甲,醛和邻二硝基苯加热，发生氧化还原反应而呈紫色。,3.显色反应,（2）,与活性亚甲基试剂反应：苯醌和萘醌类化合物,在碱性条件下，能与一些含活泼亚甲基的化合物先发生,加成反应，再经氧化而呈蓝色或蓝紫色，可与蒽醌区别。,3.显色反应,（3）Borntr,ger,反应：羟基蒽醌遇碱性溶液显,红-红紫色。但羟基蒽酚、蒽酮、二蒽酮类化合物则需,氧化成蒽醌后，才显示特征的颜色。,3.显色反应,（4）,乙酸镁反应：蒽醌类化合物中如有,-,酚羟基,或邻位二酚羟基结构时，可与,Mg,2+,等形成有色的络合物。,可用作色谱显色剂。,3.显色反应,（5）,对亚硝基二甲苯胺反应：羟基蒽酮，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。可用作色谱显色剂。,5.3 醌类化合物的提取与分离,1.提取方法：溶剂提取,碱溶酸沉,水蒸气蒸馏,2.分离方法：游离蒽醌与蒽苷的分离,1.提取方法,（1）有机溶剂提取法：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态再提取。游离醌类,极性小，用极性较小的有机溶剂提取；苷类极性较大，,可醇、水等提取。一般常用甲醇或乙醇提取，再纯化。,（2）碱提酸沉法：提取具有酚,OH,的醌类化合物。,（3）水蒸气蒸馏法：适用于分子量小的具有挥发,性的苯醌及萘醌类化合物。,2.分离方法,（1）蒽苷类和游离蒽醌的分离：二者极性不同，,故在有机溶剂中溶解度不同。将含有蒽醌类成分的乙醇,提取液，浓缩后，用与水不相混溶的有机溶剂反复萃取，,游离蒽醌则转溶于有机溶剂中，蒽苷仍留于水溶液中。,2.分离方法,（2）游离蒽醌的分离,梯度,pH,萃取法：是初步分离游离蒽醌的经典方法。,色谱法：对蒽醌类成分的分离效果好。游离蒽醌,多用吸附柱色谱加以分离，一般用硅胶、磷酸氢钙、,聚酰胺（羟基蒽醌）等为吸附剂。,2.分离方法,（3）蒽苷的分离,溶剂法：常用乙酸乙酯、正丁醇等，将蒽醌苷从,水溶液中提取出，与水溶性杂质分开，再进行色谱分离。,色谱法：分离蒽醌苷最有效的方法。硅胶柱色谱、,葡聚糖凝胶柱色谱、反相硅胶等。如大黄蒽醌苷的分离，,将大黄的70甲醇提取液加到,Sephadex LH-20,凝胶柱上，,并用70甲醇冲洗，依次得到二蒽酮苷（番泻苷,A、B、C、,D）、,蒽醌二葡萄糖苷、蒽醌单糖苷、游离苷元。,5.4 醌类化合物的检识,1.理化检识,2.色谱检识,1.理化检识,苯醌、萘醌：,Feigl,反应、活泼亚甲基反应。,羟基蒽醌：,Borntr,ger,反应。,蒽酮：对亚硝基二甲苯胺反应。,2.色谱检识,（1）TLC,吸附剂：硅胶、聚酰胺,展开剂：多采用混合系统，如苯-甲醇（9:1）等,显色剂：在可见光（呈黄色）或紫外光下（有荧光）0.5%乙酸镁甲醇喷，90加热5,min，,观察,（2）,PC,展开剂：游离蒽醌，水饱和的有机层系统，如甲醇饱和的石油醚,蒽苷，含水量较大的系统，如苯-丙酮-水（4:1:2）,显色剂：0.5%乙酸镁甲醇溶液,1-2%氢氧化钠溶液,5.,5,醌类化合物的结构研究,1.化学方法：锌粉干馏,氧化反应,甲基化反应,乙酰化反应,2.波谱分析：,UV,IR,NMR,MS,3.,实例,1.化学方法,（1）锌粉干镏：羟基蒽醌与锌粉混合干馏，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。用于,确定母核类型、侧链的有无及某些取代基的位置。,（2）氧化反应：,环上有羟基取代的蒽醌，不同氧化剂,和不同的反应条件，生成不同的产物。有利于判断取代,基的有无及位置。最常用的氧化剂是碱性,KMnO,4,和,CrO,3,。,（3）甲基化反应：判断羟基的数目及位置。,难易顺序：醇,OH、,-,酚,OH、,-,酚,OH、-COOH,甲基化试剂：,CH,2,N,2,/Et,2,O：-COOH、,-,酚,OH、-CHO,CH,2,N,2,/Et,2,O+MeOH：-COOH、,-,OH、2,个,-,OH,之一、-,CHO,(CH,3,),2,SO,4,/K,2,CO,3,+,丙酮：,-,酚,OH、,-,酚,OH,CH,3,I/Ag,2,O：-COOH、,所有酚,OH、,醇-,OH、-CHO,（4）乙酰化反应：判断羟基的数目及位置。,难易顺序：酚,OH、,-,酚,OH、,醇,OH,乙酰化试剂：,CH,3,COCl,(CH,3,CO),2,O,CH,3,COOR CH,3,COOH,CH,3,COCl/HAc,冷置：醇,OH,(CH,3,CO),2,O/,短时间加热：醇,OH,-,酚,OH,/长时间加热：醇,OH,-,酚,OH,2,个,-,酚,OH,之一,(CH,3,CO),2,O/,硼酸冷置：醇,OH,-,酚,OH,(CH,3,CO),2,O/,浓硫酸室温：醇,OH,-,酚,OH,-,酚,OH,(CH,3,CO),2,O/,吡啶室温：醇,OH,及,-,酚,OH,烯醇式,OH,2.波谱分析,（1）UV,苯醌：240,nm，,强峰285,nm，,中强峰；400,nm，,弱峰。,萘醌：245,nm，251nm，257nm，335nm。,蒽醌：由苯样结构（,a）,和醌样结构（,b）,引起。,a.,苯样 252,nm（,强）322,nm（,中强）,b.,醌样 272,nm 405nm,羟基蒽醌：,第一峰230,nm,左右,第二峰240260,nm（,由苯样结构引起）,第三峰262295,nm（,由醌样结构引起）,第四峰305389,nm（,由苯样结构引起）,第五峰400,nm,以上（由醌样结构中的羰基引起）,规律：,第一峰：随酚羟基数目增多而向红移，但与酚,OH,取代位置无关。,1个-,OH，222.5nm 2,个-,OH225nm,3,个-,OH，2302.5nm 4,个-,OH，236nm,第三峰：受,-,酚羟基影响，红移且强度增加（4.1，4.1则无,-OH,）。,第四峰：受供电基影响红移。在,位，强度降低；在,位，强度增加。,第五峰：受,-,酚羟基影响，数目越多，红移越大。,无，356-362.5（3.30-3.88）,1个-,OH，400-420,2,个-,OH，420-440(1,5)、430-450(1,8)、470-500(1,4),3,个-,OH，485-530,4,个-,OH，540-560,2.波谱分析,（2）IR,主要特征是,CO、C-OH,及苯环的吸收峰。,如羟基蒽醌：,CO,（1675-1653cm,-1,）,C-OH,（3600-3100cm,-1,）,芳环,（1600-1480,cm,-1,）,（2）IR,无取代基：1675,cm,-1,(,共轭体系),有取代基：供电基,波数减少;吸电基,波数增加。,1个,-OH,1675-1647,和1637-1621,cm,-1,，差24-38,cm,-1,2个,-OH(1,4,或1,5),1645-1608,cm,-1,(1,8),1678-1661(强度低)和1626-1616,cm,-1,，差40-57,cm,-1,3个,-OH,1616-1592cm,-1,4个,-OH,1592-1572cm,-1,（与,CC,骨架振动频率重叠难以分辨）,-OH -OH,与羰基缔合,3150,cm,-1,（多与不饱和,C,H,伸缩振动频率相重叠）,-OH,3600-3150,cm,-1,1个,-OH 3300-3390cm,-1,单峰,多个,-OH 3600-3150cm,-1,数峰,1480-1620,cm,-1,(骨架),3100-3000cm,-1,(,C=H,),2.波谱分析,（3）,1,H-NMR,醌环质子：对苯醌：,6.72（s）,1,4-,萘醌：,6.95（s）,芳环质子：1,4-萘醌：,8.06(-H)、7.73(-H),蒽醌：,8.07（-H）、7.67（-H）,-H,处于,CO,的负屏蔽区，位于较低场,-H,受,CO,影响小,（3）,1,H-NMR,取代基质子及对芳环质子的影响：,-CH,3,：2.1-2.9(,s)。,供电基，使相邻芳氢向-0.15,ppm，,间位芳氢-0.10。,-OCH,3,：4.0-4.5(,s),。供电基,，,使邻位及对位芳氢-0.45,ppm。,-CH,2,OH,：-,CH,2,-,为4.6,ppm，,一般为单峰，与-,OH,偶合呈现双峰；,-,OH,为,5.6ppm。,-,ArOH,及-,COOH,：,-OH,约11-12,ppm(C=O),-OH,小于11,ppm,-COOH,同酚,OH,酚羟基为供电基，使邻位及对位芳氢-0.45,ppm,-,COOH,为吸电基使邻位芳氢+0.8,ppm。,2.波谱分析,（4）,13,C-NMR,蒽醌 萘醌,-C：126.6,126.2,-C：134.3,136.6,C=O：182.5,184.6,季,C：132.9,131.7,CH,：,138.6,2.波谱分析,（5）MS,游离醌类，分子离子峰多为基峰，且出现强的,M-CO,峰、,M-2CO,峰及较强的双电荷离子峰。,醌苷用,EI-MS,得不到分子离子峰，基峰常为苷元离子。,（5）MS,对苯醌：,1,4-萘醌：,9,10-蒽醌：,3.实例,（1）从中药虎刺中分得一橙红色针晶，该化合物的,HR-MS,给出,M,270.0495（,分子式为,C,15,H,10,O,5,）。,其,UV,有5个吸收带（,羟基蒽醌,），,IR,有,CO,吸收峰及苯环特征吸收峰，均和羟基蒽醌类化合物相符。,UV：,第五峰的,max（lg）,为438,nm（,1,5或1,8-二羟基蒽醌,）。,IR：,1630（有缔合），说明为,1,5-,二羟基蒽醌。,1,HNMR：4.03（3H,s,-,OCH,3,，位置可能是2,、3、4,位)。,1,HNMR：7.18,（,1H,d,J=8.4,）和,7.89,（,1H,d,J=8.4,）为相邻芳氢信号，,其中,7.89,是,-H,。,7.13,（,1H,d,J=8.0Hz,）、,7.67,（,1H,t,J=8.0Hz,）、,7.8,（,1Hd,J=8.0Hz,）三个芳香质子组成,ABC,系统，其中,7.84,是,-H,。以上表明,蒽醌母核上有两个,-H,，有两个相邻芳氢，有三个连续芳,H,。,由此可知，结构如下。,3.实例,（2）黄花中分得黄花蒽醌,黄色结晶,mp243-244,分子式,C,16,H,12,O,6,(M,+,300).,5%NaOH：,深红色，提示为,蒽醌化合物,。,Molish,反应：阴性，提示为,游离蒽醌,。,5%Na,2,CO,3,：,溶解且显橙红色，提示有,一个,-OH,。,乙酸镁：橙红色，提示有环上有,单,-OH,或,间位二羟基,，不可能为对位,（紫色）或邻位二羟基（蓝紫）。,IR：3320（,游离-OH）,，,1655,和,1633（,游离及缔合,C=O,差22，1-,OH）,。,1,HNMR：3.76(3H,s,-,OCH,3,),；,4.55(2H,s,-CH,2,OH,),；,7.22(1H,d,J=8),，,7.75(1H,d,J=8),7.61(1H,m),提示有,3个相邻芳,H,且经,IR,证实(750-800)；,8.15(1,H,s),提示为,1个孤立芳,H,(,去屏蔽，靠近,C=O,，邻位不可能连接供电基,OH,或,OCH,3,);,10.5(1,H,s),为,非缔合,-OH,质子,;,12.85(1H,s),为,缔合,-OH,质子。,-OH,-OH,-OCH,3,-CH,2,OH,3,个相邻芳,H,1,个孤立芳,H,分子式满足。,基团：,-OH,-OH,-OCH,3,-CH,2,OH,3,个相邻芳,H,1,个孤立芳,H,乙酰化物的,1,HNMR,提示有3个乙酰基（,-OH,-OH,-CH,2,OH,），且,4.55信号移至5.18,表明为,-CH,2,OH。,从生源角度，可能为,C,0,。用合成产物证明，合成的乙酰化物与黄花,蒽醌,C,0,的乙酰化物的薄层色谱,Rf,值、,IR,一致，混合,mp.,也不下降，证明,该化合物为,C,0,。,2,8-二羟基-1-甲氧基-3-羟甲基-9,10-蒽醌。,13,CNMR,完全符合。,5.5,含醌类成分中药的实例,1紫草,2.丹参,3.大黄,4.决明子,5.何首乌,1.紫草,（1）化学成分,（2）提取分离,2.丹参,（1）化学成分,丹参的主要化学成分为脂溶性成分和水溶性成分，脂溶性成,分为菲醌衍生物，如丹参醌,A,等。水溶性成分为丹参素等。,2.丹参,（2）理化性质,丹参醌,A,为红色小片状结晶，丹参醌,B,为紫色针状结晶，,隐丹参醌为橙色针状结晶，丹参新醌甲为橙黄色粉末，丹参新醌,乙为橙红色针晶，丹参新醌丙为红色针晶。,丹参醌类化合物不溶于水，溶于有机溶剂。多为中性，但丹,参新醌因醌环上有-,OH，,有较强酸性，可溶于碳酸氢钠水溶液。,2.丹参,（3）提取分离,3.大黄,（1）化学成分,主要为蒽醌类成分，约25，其中游离的仅为1/10-1/5，主要,为大黄酚、大黄素、芦荟大黄素、大黄酸和大黄素甲醚。多数羟基蒽醌,衍生物以蒽苷存在。此外，还有鞣质、脂肪酸及少量的土大黄苷。,（2）理化性质,大黄酚为长方形或单斜形结晶，能升华。不溶于水，难溶于石油醚,等有机溶剂，易溶于沸乙醇、氢氧化钠水溶液。大黄素为橙红色针晶，,不溶于水，溶于碳酸钠溶液、氨水、氢氧钠溶液、醇等。大黄素甲醚为,金黄色针晶，不溶于水、碳酸钠溶液，溶于苯、氯仿、氢氧化钠溶液。,芦荟大黄素为橙色针晶，溶于碱水、醇和吡啶。,（3）提取分离,复习思考题：,1.,名词解释,醌类化合物 大黄素型蒽醌 茜草素型蒽醌,pH,梯度萃取法,Borntrager,反应 乙酸镁反应 对亚硝基二甲苯胺反应,2.问答题,（1）简述醌类化合物的理化性质。,（2）简述用化学法、色谱法及波谱法检识、鉴别蒽醌类化合物,的原理及操作。,（3）写出从大黄中提取分离游离蒽醌的流程图，并简述原理。,（4）简述用,Sephadex LH-20,柱分离蒽醌苷及游离蒽醌的原理,及操作。,（,5,）说明甲基化试剂及乙酰化试剂的特点及用途。,