中药化学第四章醌类化合物.ppt

第第 四四 章章 醌类化合物醌类化合物 含含 义义:具有醌式结构的一类化 学成分的总称。主要包括:苯醌、萘醌、菲醌 蒽醌。第一节第一节 结构和分类结构和分类 2，6-甲氧基苯醌（对苯醌）甲氧基苯醌（对苯醌）苯醌苯醌:分为对苯醌和邻苯醌,以对苯醌常见。邻苯醌（不稳定）邻苯醌（不稳定）胡桃醌（胡桃醌（-萘醌）萘醌）-萘醌萘醌 amphi-萘醌萘醌萘醌萘醌：分为-（1 1，4 4）萘醌、-（1 1，2 2）萘醌和 amphi（2，6）萘醌 菲醌菲醌:分为邻菲醌（丹参醌）和对菲醌（丹参 新醌甲、乙、丙）丹参醌A R=CH3 丹参醌B R=CH2OH 丹参新醌甲R=丹参新醌乙R=丹参新醌丙R=CH3蒽醌 蒽酚或蒽酮（新鲜植物中）大黄素型大黄素型 茜草素型茜草素型 (两侧苯环上）两侧苯环上）(一侧苯环上一侧苯环上)依羟基分布依羟基分布 单蒽核单蒽核 蒽醌蒽醌:1、4、5、8 位2、3、6、7 位 9、10 meso位，又称中位大黄素 羟基茜草素 双双 蒽蒽 核核二蒽酮二蒽酮 2H 去氢二蒽酮 2H 日照二蒽酮 2H 中位萘并二蒽酮类二蒽醌类二蒽醌类番泻叶苷A（反式）番泻叶苷C（反式）番泻叶苷B（顺式）番泻叶苷D（顺式）（二蒽酮类）去氢二蒽酮去氢二蒽酮 日照二蒽酮日照二蒽酮 金丝桃素金丝桃素（中位萘中位萘并并二蒽酮二蒽酮）1、均以母核的衍生物形式存在，主要取 代基羟基、甲基、甲氧基、羧基等。2、以游离形式存在。3、以不同苷的形式存在 氧苷（为 主）单糖苷、双糖苷 葡 萄糖、鼠李糖。碳苷如：芦荟苷 蒽醌类化合物的存在形式蒽醌类化合物的存在形式第二节第二节 醌类化合物的性质醌类化合物的性质一、性状：一、性状：游离醌类通常为有色结晶（由于共轭系统的存在）游离醌类通常为有色结晶（由于共轭系统的存在）蒽醌苷难以得到结晶（极性大）蒽醌苷难以得到结晶（极性大）升华性（游离醌类）升华性（游离醌类）用于提取、分离和纯化。用于提取、分离和纯化。挥发性（小分子游离苯醌、萘醌）挥发性（小分子游离苯醌、萘醌）用于分离和用于分离和纯化。纯化。二溶解性：二溶解性：符合苷类溶解性的一般规律符合苷类溶解性的一般规律 苷（亲水性），苷元苷（亲水性），苷元（亲脂性）。蒽醌碳苷在水、有机溶剂中的溶解度都（亲脂性）。蒽醌碳苷在水、有机溶剂中的溶解度都很小，但易溶于吡啶中。很小，但易溶于吡啶中。三酸碱性：1酸性酸性来源羧基(COOH)、酚羟基（OH）影响酸性强弱的因素影响酸性强弱的因素酸性基团的种类、数目及连接位置。酸性基团的种类、数目及连接位置。酸性酸性规规律律 含含羧羧基的基的醌类醌类酸性酸性强强于不含于不含羧羧基者，基者，酚羟基的数目越多，酸性越强，酚羟基的数目越多，酸性越强，羟基的酸性强于羟基的酸性强于羟基的酸性。羟基的酸性。应用：应用：pH梯度萃取法进行分离。梯度萃取法进行分离。COOH 2个或2个以上OH 1个OH 2个或2个以上OH 1个OH5%NaHCO3(+)5%Na2CO3(+)1%NaOH(+)5%NaOH(+)2碱性碱性：由于羰基氧原子能够接受质子，显微弱的碱性 溶于浓硫酸生成红色烊盐。四颜色反应（用于检识）不同颜色反应鉴别特点及意义反应类型反应试剂反 应 特 点鉴别特点意 义Feigl反应甲醛、邻硝基苯紫 色苯、萘、菲、蒽醌非醌类成分（）无色亚甲蓝 无色亚甲蓝溶液PC、TLC兰色斑点苯、萘醌与蒽醌类区别（）Borntrge反应碱 液橙、红、紫红、蓝苯、萘、菲、蒽（羟基醌类）羟基蒽醌类呈红色Kesting Craven反应活性亚甲基试剂（乙酰乙酸酯）蓝绿、蓝紫苯、萘醌（醌环上有活性亚甲基）蒽醌类（）与金属离子醋酸镁（铅）橙黄、橙红、紫红紫、蓝色蒽醌（-酚羟、基邻二酚羟基）其余醌类（）对亚硝基二甲基苯胺反应01%对亚硝基-二甲基苯胺吡啶液紫、绿、蓝、灰色蒽 酮1，8-二羟基蒽酮呈绿色第三节第三节 醌类化合物的提取分离醌类化合物的提取分离 原料 甲醇、乙醇提取醇提物（游离苷元、苷）有机溶剂萃取或回流 有机溶剂层（游离蒽醌）水溶液或残渣（苷）梯度萃取分离法（酸性差异）有机溶剂纯化（乙酸乙酯、正丁醇萃取）色谱法分离（用于难分离成分）色谱法分离：葡聚糖凝胶吸附色谱：硅胶，不能用氧化铝 （分子筛）反相硅胶柱色谱（络和反应）聚酰胺色谱：游离羟基蒽醌适用一化学方法1锌粉干馏：母核推断（不再常用）2氧化反应：取代基推断（有无、位置）3衍生物（甲基化、乙酰化）制备：羟基蒽醌（-OH、-OH、醇OH、羧基）羟基数 目、位置。*甲基化试剂的选择性反应 *（乙酰化试剂）推断 元素分析或波谱分析（NMR）甲基化产物 甲氧基数目（乙酰化产物）确 定 （乙酰基数目）第五节第五节 醌类化合物的结构究醌类化合物的结构究 常用甲基化试剂的作用能力：重氮甲烷CH2N2 硫酸二甲酯(CH3)2SO4 -OH -OH -CHO CH 2N 2 +-+(CH 3)2SO4 -+-CH3I+Ag 2O +所有酚OH+醇OH +甲基化试剂的选择性：甲基化试剂的选择性：常用乙酰化试剂的作用能力：乙酰氯 醋酐 醋酸酯 醋酸CH3COCI（CH3CO）2O CH3COOR CH3COOH不同羟基的乙酰化反应能力：烯醇 醇OH -OH -OH 式OH冰醋酸(少量乙酰氯)(冷)+-醋酐 热 (短时间)+-(长时间)+(两个之一)-醋酐+硼酸 (冷)+-(-OH络合)-醋酐+浓硫酸 (室温过夜)+-醋酐+吡啶 (室温过夜)+乙酰化试剂的选择性二二 波谱分析波谱分析 1紫外可见（紫外可见（UV）光谱：（共轭系统特征）光谱：（共轭系统特征）（1）苯醌、萘醌紫外光谱特征：）苯醌、萘醌紫外光谱特征：苯 醌240nm 强峰 285nm 中强峰400nm 弱峰（苯甲酰基）245nm 251nm335nm 萘醌257nm(醌样结构)（2）蒽醌紫外光谱特征：蒽醌母核：苯甲酰基 252nm 325nm 醌样结构 272nm 405nm羟基蒽醌：峰 位 与结构的关系第一峰 230nm左右 与羟基总数目（、）有关（红移）第二峰 240260nm（苯）第三峰 262295nm（醌）与-OH有关，log 4.1 示有-OH，（伴随吸收 峰的红移）第四峰 305389nm（苯）第五峰 400nm以上（醌）与-OH数目有关，数目 越多，红移越大 醌类母核醌类母核2.红外（红外（IR）光谱：（功能基特征）光谱：（功能基特征）苯环(16001480cm-1)双键 羰基（1675 cm-1）羰羰基基 苯苯环环 羟羟基基（167516751653 cm1653 cm-1-1 ）(1600 (16001480 cm1480 cm-1-1)(3600)(36003130 cm3130 cm-1-1)羟基蒽醌羟基蒽醌 羰基与羟基羰基与羟基(-OH)缔合相互影响缔合相互影响化学键力常数下降（化学键力常数下降（K）缔和羟基缔和羟基 缔和羰基缔和羰基 游离羟基游离羟基 游离羰基游离羰基 吸收峰向低波数位移 游离羰基（高波数）游离羟基（-OH/36003150cm-1）缔合羰基（低波数）缔合羟基（-OH/3150cm-1以下）羰基峰的数目、位置与-羟基的数目及位置有关-羟基的数目及位置对羰基（羟基的数目及位置对羰基（c=o）吸收的影响）吸收的影响-OH数 蒽醌类型 游离羰基频率 缔合羰基频率 频率差0 无-OH +-1 1-OH +24382 1，4-；1，5-2 OH -+-1，8-2 OH +40573 1，4，5-3 OH -+-4 1，4，5，8-4 OH -+-3.核磁共振氢谱核磁共振氢谱(1H-NMR谱谱)(1)醌环上质子 醌环质子（2、3、5、6）672（）芳环质子芳环质子 8.06(-H,5、8)7.73(-H,6、7)醌环质子醌环质子（2、3）6.95()芳环质子芳环质子-H（1、4、5、8）8.07（负屏蔽效应大、低场区）-H（2、3、6、7）7.67(负屏蔽效应小、高场区)(2)芳环上质子(3)取代基质子的化学位移及对芳环质子的影响取代基质子的化学位移及对芳环质子的影响-酚羟基质子酚羟基质子1112（羰基影响大）（羰基影响大）(供电基团供电基团)（芦荟大黄素芦荟大黄素）甲基质子 -酚羟基质子（）2.12.9（或宽）11（供电基，邻芳氢-0.15）（供电基，邻、对 芳氢-0.45）（大黄素大黄素）羟甲基-CH2-质子 4.6(sd)-OH 质子4.06.0 （供电基，邻芳氢-0.45）甲氧基质子甲氧基质子4.04.04.54.5（）（）羧基质子羧基质子1111以下以下（供电基团，（供电基团，邻、对芳氢邻、对芳氢-0.45-0.45）(吸电基团吸电基团 邻芳氢邻芳氢+0.8)+0.8)（大黄素甲醚大黄素甲醚大黄素甲醚大黄素甲醚 ）（大黄酸大黄酸大黄酸大黄酸 ）取代基取代基类类型型质质子性子性质质化学位移化学位移取代基取代基性性质质对对芳芳环质环质子的影响子的影响酚-OH-OH质子-OH质子1112 11供电基邻、对芳氢-0.45-CH2OH-CH2-质子 -OH 质子4.6(s或d)4.06.0邻芳氢-0.45-OCH3甲氧基质子4.04.5（）邻、对芳氢-0.45-CH3甲基质子2.12.9（或宽-烯丙偶合）邻芳氢-0.15对芳氢-0.1-COOH羧基质子11以下吸电基邻芳氢+0。8 取代基质子的化学取代基质子的化学位移及对芳环质子的影响位移及对芳环质子的影响(二二)对对苯苯醌醌的的质谱质谱特征：特征：1 1分子离子峰分子离子峰为为基峰。基峰。2 2相相继继失去失去2 2分子分子CO CO 的碎片离子峰。的碎片离子峰。3出现失去乙炔出现失去乙炔CHCH 分子的碎片离子峰分子的碎片离子峰 m/z 82（A）及）及 m/z54(B)、m/z82（C）。）。1、分子离子峰为基峰。、分子离子峰为基峰。2、苯环无取代的萘醌，出现特征性的、苯环无取代的萘醌，出现特征性的m/z 104及及 分解产物分解产物m/z 76及及m/z 50 的碎片离子峰。的碎片离子峰。（三）萘醌的质谱特征（三）萘醌的质谱特征m/z 50m/z186 m/z 104 m/z 7 引入羟基烷基萘醌萘醌（上下对称）引入羟基 4.核磁共振碳谱（13C-NMR谱）（1）母核碳谱特征）母核碳谱特征 （2）取代位移规律）取代位移规律引入引入羟羟基（基（邻对邻对位定位基）位定位基）邻、对位电子云密度邻、对位电子云密度，间位电子云密度减少，间位电子云密度减少，蒽蒽 醌（上下、左右对称）醌（上下、左右对称）5质谱（质谱（MS）（1）蒽醌类化合物的质谱特征）蒽醌类化合物的质谱特征 游离蒽醌：游离蒽醌：a 分子离子峰为基峰。分子离子峰为基峰。b 碎片离子为相继失去两分子的一氧化碳及碎片离子为相继失去两分子的一氧化碳及 相应的双电荷离子峰。相应的双电荷离子峰。蒽醌苷蒽醌苷:c得不到分子离子峰。得不到分子离子峰。d基峰为苷元离子峰基峰为苷元离子峰mz 208 mz180 mz152醌类化合物思考题醌类化合物思考题1、熟悉醌类化合物的分类、结构及重要的、有代表性的化学成分。2、掌握蒽醌的结构、分类（依据）、编号方法（2种）。3、熟悉蒽醌类成分在植物体内的存在形式。4、醌类化合物多呈有色结晶的原因何在。5、掌握醌类化合物的溶解性规律，熟悉二蒽酮类、蒽醌碳苷的溶解性特点。6、掌握蒽醌的酸性来源、酸性规律及应用。7、了解蒽醌的碱性来源及应用。8、掌握醌类各种颜色反应的反应名称、鉴别原理、鉴别特点和鉴别意义。9、熟悉醌类各种提取方法（溶剂法、酸碱法、蒸 馏法）的原理和适应范围。10、掌握甲醇、乙醇用于提取醌类成分的特点。11、掌握游离蒽醌与蒽醌苷的分离原理和方法。12、掌握 梯度法分离游离蒽醌的原理、方法。13、掌握色谱法分离游离蒽醌的条件（吸附剂、洗 脱剂）、原理及洗脱规律（洗脱顺序）。14、一般不用氧化铝，尤其不用碱性氧化铝分离蒽 醌的原因何在。15、蒽醌苷在柱色谱分离以前的纯化方法、原理为 何，意义何在。16、掌握葡聚糖凝胶用于分离蒽醌苷的原理、方法及 洗脱顺序。17、掌握醌类化合物检识（理化、色谱）方法、鉴别 特点和鉴别意义。18、了解锌粉干馏、氧化反应在结构测定中的意义。19、熟悉甲基化反应、乙酰化反应在蒽醌结构测定中 的意义。20、熟悉常用甲基化试剂、乙酰化试剂的种类及作用 特点。21、掌握蒽醌紫外吸收的特点及各吸收峰的归宿。22、掌握蒽醌紫外各吸收峰（峰）在结构测定 中的作用（与结构的关系）。23、掌握羟基蒽醌在红外区域的主要特征吸收（羰基、苯环、羟基）。24、掌握羟基蒽醌中-羟基对羰基吸收峰的影响规 律及不同羟基（、醇羟基）吸收峰特征。25、掌握蒽醌母核芳环质子（、质子）化学位移 的大致范围。26、掌握蒽醌主要取代基团（羟基、甲氧基、甲基、羧基、羟甲基）的核磁共振信息特征（化学位移、峰形状、偶合常数、峰面积），并熟悉其对芳环 质子的影响规律。27、掌握蒽醌母核各碳原子碳谱的化学位移范围（对 称结构-1、2、8a、9a）.28、熟悉引入取代基团对母核各碳原子化学位移的影 响规律。29、掌握游离蒽醌的质谱裂解规律及质谱特征。30、熟悉苯醌、萘醌的波谱（紫外、红外、核磁、质谱）特征。31、熟悉常用中药（紫草、丹参、大黄等）主要化学成分的结构、类型及重要活性。32、熟悉大黄蒽醌类化学成分的提取、分离工艺流程的原理和方法。