天然药化-第四章-醌类及其化合物.pptx

天然药物化学讲 授：张 辰 露第1-11周第一页，共四十七页。第四章第四章 醌类化合物醌类化合物1 概述概述 定义定义天然产物中一类具有醌式不饱和环二天然产物中一类具有醌式不饱和环二酮结构的化学成分。蒽醌、苯醌、萘醌、菲醌等酮结构的化学成分。蒽醌、苯醌、萘醌、菲醌等都属于醌类衍生物，其中蒽醌及其衍生物种类较多。都属于醌类衍生物，其中蒽醌及其衍生物种类较多。分布分布由于醌类具有不饱和酮结构，当其分子由于醌类具有不饱和酮结构，当其分子中连接助色团后中连接助色团后-OH、-OMe等多有颜色，故等多有颜色，故常作为动植物、微生物的色素而存在于自然界中，常作为动植物、微生物的色素而存在于自然界中，表现有多方面生理活性。醌类成分容易被复原成表现有多方面生理活性。醌类成分容易被复原成二酚类衍生物，氧化又恢复为原来的醌类，起到二酚类衍生物，氧化又恢复为原来的醌类，起到传递电子的作用，能促进或干扰某些生化反响。传递电子的作用，能促进或干扰某些生化反响。第二页，共四十七页。2 醌类化合物的结构类型醌类化合物的结构类型2.1苯醌类苯醌类 分为对苯醌和邻苯醌二类，根本结构：分为对苯醌和邻苯醌二类，根本结构：第三页，共四十七页。邻苯二酚不稳定，故中药中常以邻苯二酚不稳定，故中药中常以对苯醌对苯醌衍生物存在，衍生物存在，如如2，6-二甲氧基对苯醌、黄金醌。醌核上多有二甲氧基对苯醌、黄金醌。醌核上多有-OH、-OMe、-Me等基团取代。等基团取代。凤眼草凤眼草朱砂根朱砂根白花酸藤果白花酸藤果第四页，共四十七页。可治疗心脏病、高血压及癌症可治疗心脏病、高血压及癌症第五页，共四十七页。对苯醌类在碱性下可被次亚硫酸钠复原为氢醌。醌类通过这种可逆的氧化复原过程，在生物醌类通过这种可逆的氧化复原过程，在生物体内起着重要的电子传递媒介作用。体内起着重要的电子传递媒介作用。第六页，共四十七页。2.2萘醌类从结构上可分为：从天然界得到的几乎均为从天然界得到的几乎均为-萘醌类。如：具有抗菌、萘醌类。如：具有抗菌、抗癌及中枢神经镇静作用的抗癌及中枢神经镇静作用的胡桃醌。胡桃醌。第七页，共四十七页。萘醌大致分布在萘醌大致分布在20科的高等植物中，较富有的科科的高等植物中，较富有的科委紫草科、柿科、蓝雪科、紫葳科等。在低等植物地委紫草科、柿科、蓝雪科、紫葳科等。在低等植物地衣类、藻类中也有分布。许多萘醌类化合物具有显著衣类、藻类中也有分布。许多萘醌类化合物具有显著的的生物活性生物活性。第八页，共四十七页。第九页，共四十七页。2.3菲醌类菲醌类 天然菲醌衍生物包括邻醌及对醌两种类型，含非醌类的天然菲醌衍生物包括邻醌及对醌两种类型，含非醌类的植物分布在唇形科、兰科、豆科、番荔枝科、使君子科、蓼植物分布在唇形科、兰科、豆科、番荔枝科、使君子科、蓼科、杉科等高等植物中，在地衣中也有分布。科、杉科等高等植物中，在地衣中也有分布。第十页，共四十七页。丹参丹参第十一页，共四十七页。2.4蒽醌类蒽醌类 包括蒽醌衍生物及不同程度的复原产物，如氧化蒽酚、包括蒽醌衍生物及不同程度的复原产物，如氧化蒽酚、蒽酚、蒽酮及蒽酮的二聚体等。蒽酚、蒽酮及蒽酮的二聚体等。位 1，4，5，8位 2，3，6，7meso中位 9，10第十二页，共四十七页。2.4.1蒽醌衍生物蒽醌衍生物 在蒽醌母核上常有羟基、羟甲基、甲氧基和羧基在蒽醌母核上常有羟基、羟甲基、甲氧基和羧基取代，以游离态及与糖结合苷两种形式存在。取代，以游离态及与糖结合苷两种形式存在。大黄素型大黄素型 羟基分布在两侧的苯环上，多数化合物呈黄色。羟基分布在两侧的苯环上，多数化合物呈黄色。第十三页，共四十七页。茜草素型茜草素型 羟基分布在一侧的苯环上，多为呈黄色至橙红色。羟基分布在一侧的苯环上，多为呈黄色至橙红色。第十四页，共四十七页。2.4.2蒽酚或蒽酮衍生物蒽酚或蒽酮衍生物 蒽醌在酸性条件下被复原，生成蒽酚及其互变异构体蒽蒽醌在酸性条件下被复原，生成蒽酚及其互变异构体蒽酮。酮。第十五页，共四十七页。2.4.3二蒽酮类衍生物二蒽酮类衍生物第十六页，共四十七页。第十七页，共四十七页。3 醌类化合物的理化性质醌类化合物的理化性质3.1物理性质物理性质 性状性状 升华性升华性 溶解度溶解度第十八页，共四十七页。性状性状 颜色颜色 无无Ar-OH近乎于无色近乎于无色 助色团越多，颜色越深助色团越多，颜色越深 如：黄、红、橙、紫红等如：黄、红、橙、紫红等 多为有色晶体多为有色晶体 存在状态苯醌、萘醌存在状态苯醌、萘醌多以游离状态存在；多以游离状态存在；蒽醌类蒽醌类那么往往结合成苷而存在那么往往结合成苷而存在于植物中。于植物中。第十九页，共四十七页。2.溶解度 H2O MeOH EtOH Et2O CHCl3游离醌 +成 苷 +热+3.挥发性挥发性 小分子的苯醌、萘醌类具有挥发性，能随水蒸气小分子的苯醌、萘醌类具有挥发性，能随水蒸气蒸馏，可据此进行提取、精制工作。蒸馏，可据此进行提取、精制工作。第二十页，共四十七页。4.升华性 游离的醌类多具有升华性，蒽衍生物在常压下加热即能升华。5.不同pH条件下显不同的颜色 OH-中性 H+紫草 兰兰 紫紫 红红 大黄 红红 黄黄第二十一页，共四十七页。含含COOH 含含2个以上个以上-OH 含一个含一个-OH 含两个含两个-OH 含一个含一个-OH。根据醌类酸性强弱的差异，可用碱梯度萃取法根据醌类酸性强弱的差异，可用碱梯度萃取法进行这类化合物的别离工作。进行这类化合物的别离工作。3.23.2化学性质化学性质 酸性酸性第二十二页，共四十七页。以游离蒽醌类衍生物为例，酸性强弱将按以下顺序排列：以游离蒽醌类衍生物为例，酸性强弱将按以下顺序排列：含含-COOH 2个以上个以上-OH 1个个-OH 2个个-OH 1个个-OH 5%NaHCO3 5%Na2CO3 1%NaOH 5%NaOH 可用于提取别离可用于提取别离 第二十三页，共四十七页。2.2.颜色反响颜色反响 主要取决于其氧化复原性质以及分子中的酚羟基性质。主要取决于其氧化复原性质以及分子中的酚羟基性质。1Feigl反反响响第二十四页，共四十七页。无色亚甲蓝显色试验无色亚甲蓝显色试验 苯醌、萘醌苯醌、萘醌区别于蒽醌区别于蒽醌第二十五页，共四十七页。碱性条件下的呈色反响碱性条件下的呈色反响 羟基醌类在碱性溶液中发生颜色改变，会使颜色加羟基醌类在碱性溶液中发生颜色改变，会使颜色加深。多呈橙、红、紫红色及蓝色。深。多呈橙、红、紫红色及蓝色。第二十六页，共四十七页。化学性质碱性条件下碱性条件下 的显色反响的显色反响 第二十七页，共四十七页。2.2.颜色反响颜色反响 与活性次甲基试剂反响与活性次甲基试剂反响 Kesting-CravenKesting-Craven法法 苯醌、萘醌苯醌、萘醌区别于蒽醌区别于蒽醌第二十八页，共四十七页。2.2.颜色反响颜色反响 与金属离子反响与金属离子反响第二十九页，共四十七页。与金属离子反响与金属离子反响第三十页，共四十七页。浓硫酸反响浓硫酸反响 羟基蒽醌类化合物能与强酸形成烊盐，使分子内羟基蒽醌类化合物能与强酸形成烊盐，使分子内共轭体系发生变化出现不同颜色，可用于检识。如大共轭体系发生变化出现不同颜色，可用于检识。如大黄酚由暗黄色变为红色。黄酚由暗黄色变为红色。第三十一页，共四十七页。对亚硝基二甲苯胺反响对亚硝基二甲苯胺反响 此反响用于鉴定蒽醌类化合物，与此反响呈现此反响用于鉴定蒽醌类化合物，与此反响呈现不同颜色，如紫、绿、蓝等色。不同颜色，如紫、绿、蓝等色。9 9位或位或1010位未取代的羟基蒽酮类化合物，尤其位未取代的羟基蒽酮类化合物，尤其1,8-1,8-二羟基衍生物，其羰基对位的亚甲基上的氢很活泼，二羟基衍生物，其羰基对位的亚甲基上的氢很活泼，可与对亚硝基二甲苯胺反响缩合产生各种颜色可与对亚硝基二甲苯胺反响缩合产生各种颜色紫紫色、绿色、兰色及灰色等。色、绿色、兰色及灰色等。第三十二页，共四十七页。4 4 醌类化合物的提取别离醌类化合物的提取别离4.14.1提取提取 中药中的蒽醌类一般以结合成甙的状态存在要比游中药中的蒽醌类一般以结合成甙的状态存在要比游离状态多，因此多采用乙醇为溶剂甙和甙元均可以提取离状态多，因此多采用乙醇为溶剂甙和甙元均可以提取出来，将提取液浓缩后再进一步别离。假设只提取游离出来，将提取液浓缩后再进一步别离。假设只提取游离蒽醌类那么可先水解，使之全部转为蒽醌甙元，然后用蒽醌类那么可先水解，使之全部转为蒽醌甙元，然后用有机溶剂提取，使蒽醌转入有机相中。有机溶剂提取，使蒽醌转入有机相中。有机溶剂提取法有机溶剂提取法 极性小极性小第三十三页，共四十七页。第四节第四节 提取别离提取别离一游离醌类的提取方法一游离醌类的提取方法 二游离羟基蒽醌的别离二游离羟基蒽醌的别离三蒽醌苷类与游离蒽醌衍生物的别离三蒽醌苷类与游离蒽醌衍生物的别离四蒽醌苷类的别离四蒽醌苷类的别离第三十四页，共四十七页。有机溶剂 一游离醌类的提取方法一游离醌类的提取方法2.2.碱提取酸沉淀法碱提取酸沉淀法 用于提取含酸性基团用于提取含酸性基团Ar-OHAr-OH、-COOH)-COOH)的化合物。的化合物。3.3.水蒸气蒸馏法水蒸气蒸馏法 适用于小分子的苯醌及萘醌类化合物。适用于小分子的苯醌及萘醌类化合物。提取液浓缩结晶氯仿等溶剂浓缩液1.有机溶剂提取法有机溶剂提取法第三十五页，共四十七页。二游离羟基蒽醌的别离二游离羟基蒽醌的别离1.pH1.pH梯度萃取法梯度萃取法第三十六页，共四十七页。2.2.层析法层析法 吸附剂吸附剂硅胶、聚酰胺硅胶、聚酰胺 不易用氧化铝，尤其不易用碱性氧化铝。不易用氧化铝，尤其不易用碱性氧化铝。第三十七页，共四十七页。第三十八页，共四十七页。常用的有机溶剂如氯仿、苯和常用的有机溶剂如氯仿、苯和20%20%硫酸加热回流，水硫酸加热回流，水解后是游离蒽醌全部转入有机相中，然后采用解后是游离蒽醌全部转入有机相中，然后采用pHpH梯度别梯度别离法或柱层析别离法别离。离法或柱层析别离法别离。三蒽醌苷类与蒽醌衍生物苷元别离三蒽醌苷类与蒽醌衍生物苷元别离第三十九页，共四十七页。第四十页，共四十七页。四蒽醌苷类的别离四蒽醌苷类的别离由于蒽醌苷类水溶性较强，别离精制较困难，由于蒽醌苷类水溶性较强，别离精制较困难，故现多用柱色谱进行别离。故现多用柱色谱进行别离。柱层析载体常用有：柱层析载体常用有：别离前，多进行预处理别离前，多进行预处理除局部杂质。除局部杂质。预处理方法：预处理方法：1.1.铅盐法铅盐法 2.2.溶剂法溶剂法硅胶、聚酰胺、葡萄糖凝胶、纤维素等第四十一页，共四十七页。预处理方法：预处理方法：1.1.铅盐法铅盐法2.2.溶剂法溶剂法用极性较大的溶剂将苷从提取液中提取萃取出来。用极性较大的溶剂将苷从提取液中提取萃取出来。第四十二页，共四十七页。第五节第五节 结构鉴定结构鉴定一、衍生物的制备一、衍生物的制备 1.1.甲基化反响甲基化反响 2.2.乙酰化反响乙酰化反响二、波谱学方法二、波谱学方法 1.1.紫外光谱紫外光谱UVUV 2.2.红外光谱红外光谱IRIR 3.3.核磁共振核磁共振NMRNMR 4.4.质谱质谱MSMS第四十三页，共四十七页。一泻下作用一泻下作用 如：大黄中主要泻下成分为如：大黄中主要泻下成分为二蒽酮类成分二蒽酮类成分二抗菌作用二抗菌作用 大黄酸、大黄素、芦荟大黄素等具有此作用大黄酸、大黄素、芦荟大黄素等具有此作用三抗肿瘤作用三抗肿瘤作用 抑制大鼠乳癌及艾氏腹水癌有明显作用抑制大鼠乳癌及艾氏腹水癌有明显作用 对对cAMPcAMP磷酸二酯酶有显著的抑制作用磷酸二酯酶有显著的抑制作用第五节第五节 生物活性生物活性第四十四页，共四十七页。药用大黄原植物第四十五页，共四十七页。作作 业业1.1.写出苯醌、萘醌、菲醌、蒽醌、蒽酚、蒽酮的根写出苯醌、萘醌、菲醌、蒽醌、蒽酚、蒽酮的根本结构。本结构。2.2.简述醌类和蒽醌类的主要理化性质及其与分子简述醌类和蒽醌类的主要理化性质及其与分子结构的关系。结构的关系。第四十六页，共四十七页。内容总结天然药物化学。定义天然产物中一类具有醌式不饱和环二酮结构的化学成分。游离的醌类多具有升华性，蒽衍生物在常压下加热即能升华。5.不同pH条件下显不同的颜色。主要取决于其氧化复原性质以及分子中的酚羟基性质。羟基醌类在碱性溶液中发生颜色改变，会使颜色加深。用于提取含酸性基团Ar-OH、-COOH)的化合物。不易用氧化铝，尤其不易用碱性氧化铝。作 业第四十七页，共四十七页。