齐鲁医学天然药化-第四章-醌类及其化合物.pptx

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1、天然药物化学讲 授：张 辰 露第1-11周第四章第四章 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，当其分子中连接助色由于醌类具有不饱和酮结构，当其分子中连接助色团后（团后（-OH、-OMe等）多有颜色，故常作为动植物、微生物等）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，表现有多方面生理活性。醌类成的色素

2、而存在于自然界中，表现有多方面生理活性。醌类成分容易被还原成二酚类衍生物，氧化又恢复为原来的醌类，分容易被还原成二酚类衍生物，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应。起到传递电子的作用，能促进或干扰某些生化反应。2 醌类化合物的结构类型醌类化合物的结构类型2.12.1苯醌类苯醌类 分为对苯醌和邻苯醌二类，基本结构：分为对苯醌和邻苯醌二类，基本结构：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衍生物存在，如在，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。

3、凤眼草凤眼草朱砂根朱砂根白花酸藤果白花酸藤果 可治疗心脏病、高血压及癌症可治疗心脏病、高血压及癌症对苯醌类在碱性下可被次亚硫酸钠还原为氢醌。醌类通过这种可逆的氧化还原过程，在生物醌类通过这种可逆的氧化还原过程，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。2021/7/27 2021/7/27 星期二星期二6 62.2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。2021/7/27 2021/7/27 星期二星期二7 7 萘醌大致分布在萘醌大

4、致分布在20科的高等植物中，较富有的科的高等植物中，较富有的科委紫草科、柿科、蓝雪科、紫葳科等。在低等植科委紫草科、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物地衣类、藻类中也有分布。许多萘醌类化合物具有显著的有显著的生物活性生物活性。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、蓼科、杉科等高等植物中，在地衣科、使君子科、蓼科、杉科等高等植物中，在地衣中也有分布。中也有分布。丹参丹参2.4蒽醌类蒽醌类 包

5、括蒽醌衍生物及不同程度的还原产物，如氧包括蒽醌衍生物及不同程度的还原产物，如氧化蒽酚、蒽酚、蒽酮及蒽酮的二聚体等。化蒽酚、蒽酚、蒽酮及蒽酮的二聚体等。位 1，4，5，8位 2，3，6，7meso（中位）9，102.4.1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。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

6、黄色至橙红色。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还原，生成蒽酚及其互变异蒽醌在酸性条件下被还原，生成蒽酚及其互变异构体蒽酮。构体蒽酮。2.4.3二蒽酮类衍生物二蒽酮类衍生物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 溶解度溶解度性状性状 颜色 无Ar-OH近乎于无色 助色团越多，颜色越深 如：黄黄、红红、橙橙、紫红紫红紫红紫红等 多为有色晶体多为有色晶体 存在状态存在状态苯醌、萘醌苯醌、萘醌多以游离状态存在；多以游离状态存在；蒽醌类蒽醌类则往往结合成苷而存在于则往往结合成苷而存在于植物中。植物中。2021/7/

7、27 2021/7/27 星期二星期二19192.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。2021/7/27 2021/7/27 星期二星期二20204.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 OH-中性 H H+紫草 兰兰兰兰 紫紫 红红 大黄 红红 黄黄2021/7/27 2021/7/27 星期二星期二2121 含含COO

8、H 含含2个以上个以上-OH-OH 含一个含一个-OH-OH 含两个含两个-OH-OH 含一个含一个-OH-OH。根据醌类酸性强弱的差别，可用碱梯度萃取法进根据醌类酸性强弱的差别，可用碱梯度萃取法进行这类化合物的分离工作。行这类化合物的分离工作。3.23.2化学性质化学性质 酸性酸性 以游离蒽醌类衍生物为例，酸性强弱将按下列顺序以游离蒽醌类衍生物为例，酸性强弱将按下列顺序排列：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 可用于提取分离可用于提取分离 2021/7/27 2021/7/27

9、星期二星期二23232.2.颜色反应颜色反应 主要取决于其氧化还原性质以及分子中的酚羟基性质。主要取决于其氧化还原性质以及分子中的酚羟基性质。（1）Feigl反应反应2021/7/27 2021/7/27 星期二星期二2424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2021/7/27 2021/7/27 星期二星期二2525碱性条件下的呈色反应碱性条件下的呈色反应 羟基醌类在碱性溶液中发生颜色改变，会使颜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。色加深。多呈橙、红、紫红色及蓝色。化学性质化学性质碱性条件下碱性条件下 的显色反

10、应的显色反应 2021/7/27 2021/7/27 星期二星期二27272.2.颜色反应颜色反应 与活性次甲基试剂反应与活性次甲基试剂反应 （Kesting-CravenKesting-Craven法）法）苯醌、萘醌区别于蒽醌2021/7/27 2021/7/27 星期二星期二28282.2.颜色反应颜色反应 与金属离子反应与金属离子反应2021/7/27 2021/7/27 星期二星期二2929与金属离子反应与金属离子反应2021/7/27 2021/7/27 星期二星期二3030 浓硫酸反应浓硫酸反应 羟基蒽醌类化合物能与强酸形成烊盐，使分子羟基蒽醌类化合物能与强酸形成烊盐，使分子内共轭

11、体系发生变化出现不同颜色，可用于检识。内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。如大黄酚由暗黄色变为红色。对亚硝基二甲苯胺反应对亚硝基二甲苯胺反应 此反应用于鉴定此反应用于鉴定蒽醌类化合物，与此反应呈蒽醌类化合物，与此反应呈现不同颜色，如紫、绿、蓝等色。现不同颜色，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应缩合产生各种活泼，可与对亚硝基二甲苯胺反应缩合产生各种颜色颜色紫色、绿色、兰

12、色及灰色等。紫色、绿色、兰色及灰色等。4 4 醌类化合物的提取分离醌类化合物的提取分离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游离状态多，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分离。若只以提取出来，将提取液浓缩后再进一步分离。若只提取提取游离蒽醌类游离蒽醌类则可先水解，使之全部转为蒽醌甙则可先水解，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。元，然后用有机溶剂提取，使蒽醌转入有机相中。有机溶剂提取法有机溶剂提取法 极性小极性小第四节第四节

13、提取分离提取分离（一）游离醌类的提取方法（一）游离醌类的提取方法 （二）游离羟基蒽醌的分离（二）游离羟基蒽醌的分离（三）蒽醌苷类与游离蒽醌衍生物的分离（三）蒽醌苷类与游离蒽醌衍生物的分离（四）蒽醌苷类的分离（四）蒽醌苷类的分离有机溶剂 （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 用于提取含用于提取含酸性基团酸性基团（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 适用于适用于小分子小分子的苯醌及萘醌类化合物。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（二）游离

14、羟基蒽醌的分离二）游离羟基蒽醌的分离1.pH1.pH梯度萃取法梯度萃取法2021/7/27 2021/7/27 星期二星期二36362.2.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。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%硫酸加热回硫酸加热回流，水解后是游离蒽醌全部转入有机相中，然后流，水解后是游离蒽醌全部转入有机相中，然后采用采用pHpH梯度分离法或柱层析分离法分离。梯度分离法或柱层析分离法分离。（三）蒽醌苷类与蒽醌衍生物苷元分离（三）蒽醌苷类与蒽醌衍生物苷元分离2021/7/27 20

15、21/7/27 星期二星期二4040（四）蒽醌苷类的分离四）蒽醌苷类的分离四）蒽醌苷类的分离四）蒽醌苷类的分离由于蒽醌苷类水溶性较强，分离精制较困难，由于蒽醌苷类水溶性较强，分离精制较困难，故现多用柱色谱进行分离。故现多用柱色谱进行分离。柱层析载体常用有：柱层析载体常用有：分离前，多进行预处理分离前，多进行预处理除部分杂质。除部分杂质。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2021/7/27 2021/7/27 星期二星期二4141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

16、取）出来。用极性较大的溶剂将苷从提取液中提取（萃取）出来。2021/7/27 2021/7/27 星期二星期二4242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.甲基化反应甲基化反应 2.2.乙酰化反应乙酰化反应二、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）（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 生物活性生物活性药用大黄原植物作作 业业1.1.写出苯醌、萘醌、菲醌、蒽醌、蒽酚、蒽酮的基写出苯醌、萘醌、菲醌、蒽醌、蒽酚、蒽酮的基本结构。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结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。构的关系。