醌類化合物結(jié)構(gòu)和要求

1、醌類化合物結(jié)構(gòu)和要求本 章 內(nèi) 容一、概述 二、結(jié)構(gòu)與分類 三、理化性質(zhì) 四、醌類成分的提取分離五、醌類化合物的檢識(shí)六、醌類化合物的結(jié)構(gòu)研究七、實(shí)例：大黃、丹參含義:指分子內(nèi)具有不飽和環(huán)二酮結(jié)構(gòu)（醌式結(jié)構(gòu)）或容易轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂絮浇Y(jié)構(gòu)的化合物。主要包括:苯醌、萘醌、菲醌、蒽醌分布廣泛，由于醌類具有不飽和酮結(jié)構(gòu)，當(dāng)其分子中連接助色團(tuán)后（-OH、-OMe等）多有顏色，故常作為動(dòng)植物、微生物的色素而存在于自然界中。生物活性多樣，具有致瀉，抗菌，抗病毒，止血、擴(kuò)張冠狀動(dòng)脈、利尿、鎮(zhèn)咳、平喘等多方面的生理活性。 第一節(jié) 概述第二節(jié) 結(jié)構(gòu)和分類（不穩(wěn)定） （多見）一、苯醌類醌核上多有-OH、-OMe、-Me等

2、基團(tuán)取代。如：輔酶Q10（n=10）橙紅色結(jié)晶驅(qū)除腸寄生蟲作用參與生物氧化反應(yīng)治療心臟病、高血壓及癌癥對(duì)苯醌類在堿性下可被次亞硫酸鈉還原為氫醌。 醌類通過這種可逆的氧化還原過程，在生物體內(nèi)起著重要的電子傳遞媒介作用。 二、萘醌類從天然界得到的幾乎均為-萘醌類。 橙色針狀結(jié)晶，有抗菌、抗癌及中樞神經(jīng)鎮(zhèn)靜作用。維生素K1（n=3）紫草素R=OH三、菲醌 鄰菲醌 對(duì)菲醌丹參醌A R1=CH3 丹參醌B R1=CH2OH 丹參新醌甲R(shí)=丹參新醌乙R= 丹參新醌丙R= CH3四、蒽醌是廣泛存在于植物界的一種色素。是許多中藥的有效成分。目前已發(fā)現(xiàn)近200種。分為單蒽核和雙蒽核兩大類 位 1，4，5，8位

3、2，3，6，7meso（中位） 9，10蒽醌 蒽酚或蒽酮 依羥基分布 單 蒽 核 大黃素型 茜草素型 依氧化程度羥基在兩側(cè)苯環(huán)上，多呈黃色羥基在一側(cè)苯環(huán)上，多呈橙黃或橙紅色蒽醌在酸性條件下的還原產(chǎn)物，一般存在于新鮮植物中，貯藏中會(huì)緩緩氧化為蒽醌，但如果meso位羥基與糖成苷，則不易被氧化，性質(zhì)比較穩(wěn)定。 雙 蒽 核1.二蒽酮： 2分子蒽酮脫去一分子氫，通過C10-C10結(jié)合而成番瀉葉苷A（反式） 番瀉葉苷C（反式） 番瀉葉苷B（順式） 番瀉葉苷D（順式） 番瀉葉中致瀉的主要有效成分（ 二蒽酮類 ） 去氫二蒽酮 日照二蒽酮 金絲桃素中位萘駢二蒽酮最高氧化水平，高度稠和的多元環(huán)系統(tǒng)中位再脫去1分子

4、氫氧化氧化-位連接2.二蒽醌： 蒽醌類脫氫縮合或二蒽酮類氧化天精（skyrin）1、以母核的衍生物形式存在 取代基：羥基、甲基、甲氧基、羥甲基、羧基等 還原產(chǎn)物：蒽酚、蒽酮2、以游離形式存在 以苷的形式存在： 氧苷為主，碳苷。 存在形式第三節(jié) 理化性質(zhì)一、物理性質(zhì) 1.性狀 顏色多為有色晶體 無Ar-OH近乎于無色；助色團(tuán)越多，顏色越深， 如：黃、紅、橙、紫紅等 存在狀態(tài)：苯醌、萘醌多以游離狀態(tài)存在； 蒽醌類往往結(jié)合成苷存在于植物中。2.溶解度 H2O MeOH EtOH Et2O CHCl3游離醌 - + + + +成 苷 +（熱） + + - -3.揮發(fā)性 小分子的苯醌、萘醌類具有揮發(fā)性，

5、能隨水蒸氣蒸餾，可據(jù)此進(jìn)行提取、精制工作。碳苷難溶于水和有機(jī)溶劑，易溶于吡啶4.升華性 游離的醌類多具有升華性，蒽醌衍生物加熱即能升華。二、化學(xué)性質(zhì)（1）來源羧基(COOH)、酚羥基（OH）（2）影響酸性強(qiáng)弱的因素酸性基團(tuán)的種類、數(shù)目及連接位置。 （3）酸性規(guī)律 ： 含羧基的醌類酸性強(qiáng)，2-羥基苯醌也有類似羧基的酸性。 酚羥基的數(shù)目越多，酸性越強(qiáng)，-羥基的酸性強(qiáng)于-羥基的酸性。 1、酸性 游離蒽醌類衍生物為例，酸性強(qiáng)弱排列順序：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 可用于提取分離 例：試比較下列化合物的

6、酸性強(qiáng)弱DACB2.堿性 來源于羰基氧原子，能接受質(zhì)子表現(xiàn)微弱的堿性。 能溶于濃硫酸生成洋鹽，伴有顏色的轉(zhuǎn)變。 羥基蒽醌在濃硫酸中呈現(xiàn)紅至紅紫色3.顏色反應(yīng)（1）Feigl反應(yīng)醌類在反應(yīng)前后無變化，只是起到傳遞電子的媒介作用，醌類成分含量越高，反應(yīng)速度也就越快 （2）無色亞甲藍(lán)顯色試驗(yàn) 苯醌、萘醌(+)專屬鑒別 蒽醌（）（3） 與堿液反應(yīng)（ Borntrge反應(yīng)） 羥基醌類在堿性溶液中發(fā)生顏色改變，會(huì)使顏色加深，多呈橙、紅、紫紅色及藍(lán)色。顯色反應(yīng)與形成共軛體系的酚羥基與羰基有關(guān)。因此羥基蒽醌及具有游離酚羥基的蒽醌苷均可顯色，蒽酚、蒽酮、二蒽酮類化合物則氧化形成羥基蒽醌類化合物后才能顯色。 （4

7、）與活性次甲基試劑反應(yīng)（Kesting Craven反應(yīng)） 苯醌、萘醌（） 蒽醌（）萘醌的苯環(huán)上如有羥基取代，此反應(yīng)即會(huì)受到抑制。蒽醌類化合物因醌環(huán)兩側(cè)有苯環(huán)，不能發(fā)生該反應(yīng)。（5） 與金屬離子的反應(yīng)蒽醌類化合物，如果有-酚羥基或具有鄰二酚羥基時(shí)，可與Pb2+、Mg2+等金屬離子形成絡(luò)合物。1個(gè)-OH 或 1個(gè)-OH 或 2個(gè)-OH不在同環(huán)時(shí) 已有一個(gè)-OH，并另有個(gè)OH (6) 對(duì)亞硝基二甲基苯胺反應(yīng)9位或10位未取代的羥基蒽酮，其羰基對(duì)位的亞甲基很活潑，易與對(duì)亞硝基二甲苯胺發(fā)生縮合，產(chǎn)生各種顏色。用于蒽酮類化合物的定性鑒別。 綠色反應(yīng)類型反應(yīng)試劑反應(yīng)特征鑒別特點(diǎn)意 義Feigl反應(yīng)甲醛、鄰

8、硝基苯 紫 色苯、萘、菲、蒽醌非醌成分無色亞甲藍(lán) 無色亞甲藍(lán)溶液PC、TLC蘭色斑點(diǎn)苯、萘醌與蒽醌區(qū)別Borntrge反應(yīng)堿 液橙、紅、紫紅、藍(lán)苯、萘、菲、蒽（羥基醌類）羥基蒽醌 呈紅色Kesting Craven反應(yīng)活性次甲基試劑（乙酰乙酸酯）藍(lán)綠、藍(lán)紫苯、萘醌（+）蒽醌（）與金屬離子醋酸鎂（鉛）橙黃、橙紅紫、紅紫、藍(lán)色蒽醌（-酚羥基、鄰二酚羥基）羥基取代位置的鑒別對(duì)亞硝基二甲基苯胺反應(yīng)0.1%對(duì)亞硝基-二甲基苯胺吡啶液紫、綠、藍(lán)、灰色蒽 酮1，8-二羥基蒽酮呈綠色不同顏色反應(yīng)鑒別特點(diǎn)及意義第四節(jié) 醌類化合物的提取分離一、醌類的提取方法 有機(jī)溶劑1.有機(jī)溶劑提取法 (相似相溶）2.堿提取酸沉

9、淀法 用于提取含酸性基團(tuán)（Ar-OH、-COOH)的化合物。3.水蒸氣蒸餾法 適用于小分子的苯醌及萘醌類化合物。 提取液濃縮結(jié)晶濃縮液二、醌類化合物的分離（一）游離蒽醌的分離1、PH梯度萃取法據(jù)結(jié)構(gòu)中Ar-OH位置、數(shù)目不同，酸性強(qiáng)弱不同，來進(jìn)行分離NaHCO3Na2CO31%NaOH5%NaOH2.色譜法 吸附劑硅膠、聚酰胺*不易用氧化鋁，尤其不易用堿性氧化鋁C可溶于5%碳酸氫鈉溶液，A可溶于5%碳酸鈉溶液，B可溶于1%氫氧化鈉溶液。A B C（二）蒽醌苷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)多用層析法進(jìn)行分離。1.溶劑法 用極性較大的溶劑（正丁醇）將苷從水液中萃取出來。2.色譜

10、法 吸附劑硅膠、反相硅膠、葡聚糖凝膠提取分離工藝流程：在植物體內(nèi)，苷及苷元多通過酚羥基或-COOH結(jié)合成Mg2+、K+、Na+、Ca2+鹽形式存在，為充分提取，必須預(yù)先加酸進(jìn)行酸化使之全部游離后，再進(jìn)行提取。苷及苷元在有機(jī)溶劑中溶解度不同，苷不溶于CHCl3，苷元及其衍生物易溶，故可分離。藥材 甲醇、乙醇提取醇提物（游離苷元、苷） 有機(jī)溶劑萃取或回流 有機(jī)溶劑層（游離蒽醌） 水溶液或殘?jiān)ㄜ眨?PH梯度萃取分離法 有機(jī)溶劑純化 （乙酸乙酯、正丁醇萃?。?色譜法分離 （硅膠吸附色譜 ） 色譜法分離 （葡聚糖凝膠、反相色譜）第五節(jié) 醌類的檢識(shí) 一、化學(xué)檢識(shí)：顏色反應(yīng)二、色譜檢識(shí)：薄層色譜(TLC)

11、 吸附劑：硅膠、聚酰胺 顯色：可見光下顯黃色， uv光下顯黃、紅、橙色熒光 氨熏、噴堿液等顯色劑紙色譜(PPC) 展開劑：甲醇飽和的石油醚、氨水飽和的正丁醇 含水的溶劑系統(tǒng) 顯色：噴堿液、0.5%醋酸鎂等顯色劑 第六節(jié) 醌類化合物的結(jié)構(gòu)研究一、化學(xué)方法（輔助手段）二、波譜技術(shù)： UV、IR、NMR、MS等四大光譜技術(shù)。目前已成為醌類化合物結(jié)構(gòu)研究主要技術(shù)手段。 尤其在樣品量比較少的情況下，波譜技術(shù)為首選方法。特別是核磁共振技術(shù)、質(zhì)譜技術(shù)。 一化學(xué)方法1鋅粉干餾母核推斷 蒽醌取代基中的氧原子被還原除去,生成相應(yīng)的母體烴類2氧化反應(yīng)取代基推斷 環(huán)上有羥基取代可氧化開環(huán),生成苯二甲酸的衍生物3衍生物

12、制備：甲基化物、乙?；?(1)甲基化反應(yīng)目的保護(hù)-OH、測定-OH數(shù)目及成苷的位置。條件 (1)反應(yīng)物甲基化易難： -COOH -OH -OH R-OH ( 酸性越強(qiáng)，質(zhì)子易解離，甲基化易 ) (2)試劑甲基化的能力 CH3I (CH3)2SO4 CH2N2 不同功能基的甲基化反應(yīng)能力： -COOH -OH - OH R-OH CH2N2 + + - - (CH3)2SO4 + + + - CH3I + + + +曲菌素的甲基化反應(yīng)：(2)乙?；磻?yīng) 1)反應(yīng)物的活性： R-OH -OH -OH （易與羰基形成氫鍵） 2)酰化試劑的活性 乙酰氯 醋酐 酯 冰醋酸 CH3COCl (CH3CO

13、)2O CH3COOR CH3COOH 3)催化劑的催化能力 吡啶 濃硫酸 選擇性乙?；捍佐?硼酸 保護(hù)酚羥基不被乙?；?，僅使酚羥基乙?；?乙?；噭?醇OH -OH -OH 烯醇式OH冰醋酸少量乙酰氯(冷) + - - -醋酐熱(短時(shí)間) + + - - (長時(shí)間) + + + (之一) -醋酐+硼酸(冷) + + - (OH絡(luò)合) -醋酐+濃硫酸(室溫過夜) + + + -醋酐+吡啶(室溫過夜) + + + +不同羥基的乙?；磻?yīng)能力曲菌素的乙?；磻?yīng)：1紫外可見（UV）光譜：共軛特征2、紅外光譜（IR）： 官能團(tuán)特征3、核磁共振（13C譜）： 分子骨架 （ 1H譜）： 基團(tuán)特征4、質(zhì)譜

14、（MS ）：分子量（M+.）二 波譜分析240nm 強(qiáng)峰 285nm 中強(qiáng)峰400nm 弱峰苯 醌萘醌 1紫外光譜特征 引入助色團(tuán)（-OH，-OMe）使相應(yīng)吸收峰紅移 醌環(huán)上引入助色團(tuán)影響257nm紅移 （不影響苯環(huán)引起的吸收） 苯環(huán)上引入-OH影響335nm紅移到427nm苯甲?；?252nm 325nm 醌式結(jié)構(gòu) 272nm 405nm蒽醌羥基蒽醌 峰 位 與結(jié)構(gòu)的關(guān)系 230nm（母核強(qiáng)吸收） 與總-OH數(shù)目有關(guān)，數(shù)目 增加，波長紅移 240260nm（苯） 262295nm（醌） 與-OH有關(guān)，lg 4.1 示有-OH，伴隨峰紅移 305389nm（苯） 400nm以上 （C=O） 與

15、-OH數(shù)目有關(guān)，數(shù)目 越多，紅移越大 第一峰與羥基數(shù)目的關(guān)系：第五峰與結(jié)構(gòu)的關(guān)系：醌類母核2. 紅外光譜（IR）苯環(huán)(16001480cm-1)羰基（16751653 cm-1） 羰基 苯環(huán) 羥基16751653 cm-1 16001480 cm-1 36003130 cm-1羥基蒽醌 羰基與 -OH締合相互影響羥基蒽醌紅外光譜（IR）特征：締和羰基 游離羥基 游離羰基 締和羥基 吸收峰向低波數(shù)位移 游離羰基（高波數(shù)） 游離羥基（-OH/ 36003150cm-1） 締合羰基（低波數(shù)） 締合羥基（-OH/ 3150cm-1以下） 羰基峰的數(shù)目、位置與-羥基的數(shù)目及位置有關(guān) -羥基的數(shù)目及位置對(duì)

16、羰基（c=o）吸收的影響-OH數(shù) 蒽醌類型 游離羰基頻率 締合羰基頻率 頻率差0 無-OH + - -1 1-OH + + 24382 1，4-；1，5-二OH - + - 1，8-二OH + + 40573 1，4，5-三OH - + -4 1，4，5，8-四OH - + -3.核磁共振氫譜(1H-NMR譜) (1) 醌環(huán)上質(zhì)子 (2)芳環(huán)質(zhì)子 分為-H及-H兩類-H因處于C=O的負(fù)屏蔽區(qū),位于低場，化學(xué)位移值較大； -H處于高場當(dāng)有取代基時(shí)，峰的數(shù)目及峰位都將改變。(3)取代基質(zhì)子的化學(xué)位移及對(duì)芳環(huán)質(zhì)子的影響 甲基質(zhì)子 2.9 （或?qū)挘?供電基，鄰芳?xì)浯簏S素 a-OH質(zhì)子 1112 供電基，鄰、對(duì)芳?xì)?-OH質(zhì)子 大黃素蘆薈大黃素大黃酚、大黃素甲醚（3）二蒽酮瀉下 番瀉苷A、B、C、D。 2、芪類（二苯乙烯類） 土大黃苷（rhaponticin）： 3、苯丁酮苷類 蓮花掌苷(lindleyin)、異蓮花掌苷(isolindleyi