醌類

1、第四章 醌類化合物 Quinones,§1 結(jié)構(gòu)類型 天然醌類主要有四種類型 苯醌 萘醌 菲醌 蒽醌其中蒽醌及其衍生物的類型較多。,,naphthoquinones,phenanthraquinones,anthraquinones,,benzoquinones,,,,,,一、苯醌（benzoquinones）類 是具有醌型結(jié)構(gòu)的最簡(jiǎn)單化合物。 按其結(jié)構(gòu)可分為鄰苯醌及對(duì)苯醌兩大類

2、。 鄰苯醌不穩(wěn)定，故天然存在的苯醌化合物多為對(duì)苯醌衍生物，其母核上常有-OH、-OCH3、- CH3等基團(tuán)取代。,對(duì)苯醌（ para-）,鄰苯醌（ ortho-）,天然苯醌類化合物多為黃色或橙黃色結(jié)晶體。,鄰苯醌和對(duì)苯醌均可由相應(yīng)的二元酚氧化制得。,,,[O],[O],苯醌類化合物具有一定的生物活性中藥鳳眼草的果實(shí)中得到的2，6-二甲氧基苯醌有抗菌作用；白花酸藤果中得到的信筒子醌有驅(qū)腸內(nèi)寄生蟲作用。,2，6-二甲氧基

3、苯醌,信筒子醌,1,1,1,1,1,2,2,3,4,5,6,7,8,9,10,10,3,1,2,3,4,5,6,7,8,1,2,3,4,5,6,7,8,α(1,4),β(1,2),amphi(2,6),但目前從自然界得到的幾乎均為α-萘醌類。,二、萘醌（naphthoquinones）類 按理論，結(jié)構(gòu)上有α(1,4)，β(1,2)，amphi(2,6) 三種類型萘醌。,α-萘醌類是黃色結(jié)晶，可升華，微溶于水，能溶于乙醇和乙醚。

4、天然萘醌衍生物多為橙黃色或橙紅色結(jié)晶，個(gè)別為紫色結(jié)晶。許多萘醌類有很明顯的生物活性。,從熱帶柿科一植物中分得的三色柿醌為一橙紅色針晶，屬鄰醌衍生物，該植物在非洲曾用作治療麻風(fēng)病。胡桃醌、拉帕醌有抗癌活性。從中藥紫草中分得一系列萘醌類衍生物，有止血、抗炎、抗菌、抗病毒及抗癌作用。,三色柿醌,胡桃醌,拉帕醌,,,,維生素K1,苜宿中的維生素K1是黃色粘稠狀油，熔點(diǎn)-20℃，加熱至100-200℃以上即被分解。 K-Vitami

5、n 是一類自然界存在的萘醌衍生物，基本結(jié)構(gòu)與Vitamin K1相似，只是3位上的側(cè)鏈有長有短，由不同數(shù)目的異戊二烯組成。 它的生物活性是興奮或促進(jìn)能合成凝血酶原(phothrombin)的信使RNA形成，可促進(jìn)血液凝固。該類屬于生物醌類的一種。,三、菲醌(phenanthraquinones)類天然菲醌衍生物主要包括鄰醌及對(duì)醌兩大類。唇形科植物丹參具有活血化瘀、消炎抗菌、抗腫瘤、擴(kuò)張血管等多種作用，近幾十年來，中日學(xué)者深入研

6、究，從中得到了幾十種菲醌衍生物。,三、菲醌(phenanthraquinones)類天然菲醌衍生物主要包括鄰醌及對(duì)醌兩大類。唇形科植物丹參具有活血化瘀、消炎抗菌、抗腫瘤、擴(kuò)張血管等多種作用，近幾十年來，中日學(xué)者深入研究，從中得到了幾十種菲醌衍生物。,這一類具有菲醌母核的化合物，于生物合成上可能來源于二萜類，故常稱其為二萜醌類成分。由于其生理活性多樣、顯著，有抗腫瘤活性，近年來成為各國學(xué)者研究的焦點(diǎn)。由于植物親源關(guān)系，唇形科鼠

7、尾草植物含二萜醌類成分較多，故報(bào)道較多。這類菲醌成分是一類醌性色素，多為橙色、紅色、棕紅色結(jié)晶，也有黃色結(jié)晶。在提取分離中不需要顯色，可直接根據(jù)色帶收集。,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,1，4，5，8---,α位,2，3，6，7—β位,9，10—meso位,四、蒽醌(anthraquinones)類蒽醌類成分包括蒽醌衍生物及其不同還原程度的產(chǎn)物，如：氧化蒽酚、蒽酚、蒽酮、二蒽酮。,,,,[H],[O],,,[H],[

8、O],,蒽醌,,氧化蒽酚,蒽酮,蒽酚,1.  蒽醌衍生物天然蒽醌有1，2-蒽醌、1，4-蒽醌、9，10-蒽醌，但由于C9、C10位氧化產(chǎn)物較為穩(wěn)定，故9，10-蒽醌最為常見。多數(shù)蒽醌母核上有不同數(shù)目的羥基取代，其中以二元羥基為多。,根據(jù)羥基在蒽醌母核上的位置不同，可將羥基蒽醌分為兩大類：（1）    大黃素型（Emodin） 羥基分布于兩側(cè)苯環(huán)上，多呈棕黃色。大黃中的主要蒽醌衍生物

9、多屬于大黃素型。,大黃素,（2）    茜草素型(Alizarin) 羥基分布于一側(cè)苯環(huán)上，多呈橙色-橙紅色。,茜草素,2、  蒽酚和蒽酮衍生物蒽醌在酸性條件下還原生成蒽酚及互變異構(gòu)體蒽酮。,,Sn,Hcl,,還原,,蒽酚,蒽酮,NOTE：（1）蒽酚及蒽酮類一般只在存于新鮮植物中，存放期間易被氧化，生成蒽醌類。（2）蒽酚的中位羥基與糖縮合成苷后，則難以被氧化，較穩(wěn)定，因?yàn)樾纬傻能罩挥?/p>

10、被水解除去糖才易被氧化而轉(zhuǎn)變?yōu)檩祯苌?。而苷的水解是需要一定條件的。（3）羥基蒽酚抑菌作用較強(qiáng)，可治療疥癬之類皮膚病。,3. 二蒽酮類：由兩分子蒽酮脫去一分子氫后而成。根據(jù)連接部位不同，又可分為中位連接二蒽酮及α位連接二蒽酮。（1）  中位(meso-)連接：如有瀉下作用的中藥番瀉葉中的番瀉苷A,Sennoside A,NOTE：C10-C10,鍵容易水解而斷裂，生成較穩(wěn)定的蒽酮游離基，繼而氧化成蒽醌類化合物。

11、一般隨著植物原料儲(chǔ)存時(shí)間延長，二蒽酮類含量下降，單蒽酮類含量上升。,.,,水解,,[O],大黃酸,（2) α-位連接二蒽酮類：C1-C1,或C4-C4,醌類成分容易被還原為二元酚類衍生物，后者再被氧化又容易轉(zhuǎn)變?yōu)轷?，所以它們起到了電子傳?dǎo)的作用，加之它們是新陳代謝的產(chǎn)物，容易參與生物的生化反應(yīng)，從而促進(jìn)或干擾了某些生化反應(yīng)，從而表現(xiàn)出多種生物活性（抗菌、抗癌、抗病毒、凝血、生物氧化反應(yīng)中輔酶）。,SECTION 2,理化性質(zhì)及

12、呈色反應(yīng),一．  物理性質(zhì)：1．  性狀：植物中存在的醌類衍生物是一類醌類色素，故多為有色晶體。隨著酚-OH等助色團(tuán)引入越多，顏色越深。,苯醌、萘醌、菲醌---多以游離狀態(tài)存在，多為 完好結(jié)晶。 萘醌,,游離形式—多為完好結(jié)晶,結(jié)合成苷---難得到完好結(jié)晶，呈粉末 狀物,,2．  升華性：游離醌類多具有升華性。即常壓下加熱可升華而不分解，一般來說其升華溫度隨酸性增強(qiáng)而升高。3． 

13、 揮發(fā)性：小分子苯醌及萘醌具揮發(fā)性，可隨水蒸氣蒸餾。,4．  溶解度：游離醌：溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿等有機(jī)溶劑，難溶于水。醌苷類：易溶于甲醇、乙醇，溶于熱水，不溶于乙醚、苯、氯仿。,5．  光穩(wěn)定性：有些醌類對(duì)光不穩(wěn)定，曾對(duì)丹參酮ⅡA等8種丹參酮作光的穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)表明，各種丹參酮經(jīng)光照射后均有損失，且隱丹參酮分解為兩個(gè)小峰，而避光保存者峰面積基本不變，故對(duì)醌類色素的處理應(yīng)盡量避光。,二．  化學(xué)

14、性質(zhì)與呈色反應(yīng)：1．  酸性：醌類化合物多具酚羥基或羧基，故多具有酸性。其酸性的強(qiáng)弱取決于是否有羧基及酚羥基的數(shù)目、位置。,,,溶于5%NaHCO3,,,,,溶于5%Na2CO3,溶于5%NaOH,β,α,含-COOH或兩個(gè)以上β-酚羥基 含一個(gè)β-酚羥基 含兩個(gè)以上α-酚羥基

15、 含一個(gè)α-酚羥基 因此對(duì)蒽醌類成分的提取分離，常用梯度pH萃取法，用不同堿液提取。,,,,溶于5%NaHCO3,,溶于5%Na2CO3,,溶于1%NaOH,,溶于5%NaOH,醌類,,醛及鄰二硝基苯,,OH-,,,紫色化合物,2．  顏色反應(yīng)：  （1）  Feigl reaction:醌類衍生物在堿性條件下加熱能迅速與醛類及鄰二硝基苯反應(yīng)生成紫色化合物。在這個(gè)

16、反應(yīng)中醌類在反應(yīng)前后并無變化，只起傳遞電子的作用。,+ 2HCHO + OH-,,+ 2HCOO-,+,,+,紫色,OH-,,,（2）無色亞甲蘭顯色試驗(yàn)： 醌類衍生物層析展開后，噴以無色亞甲蘭溶液， 若出現(xiàn)蘭色斑點(diǎn) 可能含苯醌或萘醌 不顯色不顯色　　　　可能含蒽醌,,,（3）與活性次甲基試劑的反應(yīng) （Kesting-Craven reaction）對(duì)于醌環(huán)尚未完全取代的苯醌或萘醌，可在氨的堿性環(huán)境中與活性次甲

17、基試劑（乙酰醋酸酯、丙二酸酯、丙二腈等）的溶液反應(yīng)，生成蘭綠或蘭紫色。 蒽醌類無此反應(yīng)。 萘醌苯環(huán)上有羥基取代時(shí)，此反應(yīng)受抑制。,,乙二胺------ethyldiamine 二乙胺------diethylamine,（4）       Karius reaction:將苯醌或萘醌類溶于石油醚中，加入乙二胺，可呈現(xiàn)各種不同顏色。

18、 蒽醌類無此反應(yīng)。,（5）       Borntrager’s reaction: 羥基蒽醌類遇堿顯紅—紫紅色。 這是蒽醌類一個(gè)很重要的鑒別反應(yīng)。,..,藥粉,,酸水熱提,酸水液,,Et2O,萃取,,萃取液,加5%NaOH,,,,,,堿水液（顯紅色）,,醚層（變?yōu)闊o色）,（6）醋酸鎂反應(yīng)（Magnesium acetate

19、 reaction）羥基蒽醌和0.5%醋酸鎂的甲醇或乙醇液生成穩(wěn)定的橙紅色或紫色絡(luò)合物。生成的顏色隨分子中羥基的位置而有所不同。因此此反應(yīng)不僅作為蒽醌的一般定性檢查，而且可以提供羥基取代位置的線索，有利于結(jié)構(gòu)的推測(cè)。多用作 PPC、TLC顯色劑。,,羥基蒽醌乙醇液,,點(diǎn)于濾紙上,干燥,,噴0.5%醋酸鎂 甲醇液,90 。C,,5 min,,顯色,若母核只有a-OH或一個(gè)b-OH或兩個(gè)OH不在

20、同一環(huán),,顯橙黃-橙色,若一個(gè)a-OH，鄰-OH,,顯蘭、蘭紫色,間--OH,,橙紅、紅色,對(duì)--OH,,紫紅、紫色,SECTION 3 醌類化合物的提取分離,,醌類化合物由于結(jié)構(gòu)及性質(zhì)具很大差異，于植物體內(nèi)的存在狀態(tài)也不同，故提取分離方法多樣。一．一般醌類成分的提取分離1：有機(jī)溶劑提取法：A .將藥粉用有機(jī)溶劑提取,提取液濃縮,可能析出結(jié)晶，再重結(jié)晶。,B. 游離形式蒽醌成分可用不同極性溶劑依次提取，溶劑極性由小到大

21、，在提取過程中可得到初步分離。如極性較小的蒽醌如大黃酚、大黃素甲醚可被石油醚提出，而極性較大的多羥基蒽醌則需乙醇提出。,2．堿提酸沉法：適于具酚羥基的醌類成分。它們可溶于堿性水液中，加酸后又沉淀析出。3．水蒸氣蒸餾法：適于分子量較小的苯醌及萘醌類。它們具揮發(fā)性，可隨水蒸氣蒸餾出來，同時(shí)可與不具揮發(fā)性的醌類分離4．分離：多采用吸附層析。許多醌類色素在植物中含量不高，故需將CC與pre. TLC結(jié)合使用。,二．蒽醌類成分的提

22、取分離： NOTE： 羥基及含羧基蒽醌在植物體內(nèi)常以鹽的形式存在，提取時(shí)應(yīng)先酸化成游離狀態(tài)，再提取。,1.游離蒽醌衍生物的分離：常采用梯度PH萃取法。A． 由于蒽醌羥基位置、數(shù)目及羧基的有無，其酸度大小是有區(qū)別的，可分別溶于不同堿性的水液，故可采用梯度PH萃取法。此法為分離游離蒽衍生物的經(jīng)典方法，也為常用方法。5%NaHCO3液-----含—COOH及兩個(gè)以上b-酚OH5%Na2CO3液-----含一個(gè)b-酚OH蒽醌類

23、 1%NaOH液------含兩個(gè)a-酚OH蒽醌類 5% NaOH液------含一個(gè)a-酚OH蒽醌類,B． PH梯度萃取法對(duì)蒽衍生物進(jìn)行初步分離，對(duì)性質(zhì)相似，酸性強(qiáng)弱相差不大的羥基蒽醌類則不能很好分離，故初分后再結(jié)合層析法進(jìn)一步分離。多用吸附柱層析，以硅膠、磷酸氫鈣、聚酰胺粉為吸附劑，不宜用氧化鋁，尤其是堿性氧化鋁，因?yàn)榱u基蒽醌能與氧化鋁形成牢固螯合物，難以洗脫。

24、,2．  游離蒽衍生物與蒽苷類的分離：根據(jù)它們的溶解性不同分離。苷元------極性小，難溶于水，易溶于乙醚、氯仿等有機(jī)溶劑。 苷------極性大，溶于水，難溶于乙醚、氯仿等有機(jī)溶劑。,3．  蒽醌苷類的分離：常用層析法。這類成分水溶性強(qiáng)，分離及精制工作都較為困難，層析前用鉛鹽法或溶劑法處理，得較純總苷后再進(jìn)一步分離。溶劑法是用中等極性的有機(jī)溶劑如乙酸乙酯、正丁醇等，從除去游離蒽醌衍生物的水

25、溶液中，將蒽醌苷萃取出來，再作進(jìn)一步分離。,虎杖浸膏的水溶液,,氯仿回流,,,,,氯仿液,,（含大黃素等 游離蒽醌脂溶成分）,水液,,EtOAc萃取,EtOAc液 （含大黃素苷等 蒽醌苷極性成分）,,溶劑法：,鉛鹽法：,中藥粉,,90%乙醇加熱提取,提取液,,濃縮,濃縮液,,氯仿（或乙醚、苯）萃取,,,,氯仿液 （游離蒽醌）,,,,水層,,加Pb(OAc)2液，過濾,,,濾液,,沉淀,,水洗，懸浮于水中，通H2S脫鉛過濾,,,沉

26、淀（Pb2S）,,濾液,,蒽醌苷,SECTION 4 結(jié)構(gòu)測(cè)定,蒽醌類化合物的結(jié)構(gòu)研究，一般是在進(jìn)行Borntrager反應(yīng)、乙酸鎂反應(yīng)初步確定為蒽醌化合物后，再依據(jù)光譜分析，同時(shí)輔以衍生物制備等經(jīng)典化學(xué)方法作出判斷。,一．衍生物制備：主要采用甲基化及乙?；苌锏闹苽?，用以判斷羥基的數(shù)目及位置。1．  甲基化反應(yīng)：甲基化反應(yīng)的難易及作用位置取決于結(jié)構(gòu)中—OH類型、化學(xué)環(huán)境及甲基化試劑的種類

27、及反應(yīng)條件。,A.     –OH類型不同，化學(xué)環(huán)境不同，其甲基化反應(yīng)難易不同。R—OH < a-酚OH < b-酚OH < -COOH  難 易 -OH酸性越強(qiáng)，甲基化反應(yīng)越易進(jìn)行。,,B．常用甲基化試劑：重氮甲烷（CH2N2）碘甲烷（CH3I）硫酸二甲酯（（CH3）

28、2SO4）等。,C.甲基化試劑和反應(yīng)官能團(tuán)之間的關(guān)系：甲基化試劑的組成反應(yīng)官能團(tuán)     C.甲基化試劑和反應(yīng)官能團(tuán)之間的關(guān)系：,,因此，采用不同的甲基化試劑，按不同的反應(yīng) 條件進(jìn)行選擇性的甲基化反應(yīng)，可得到甲基化 不同的衍生物，對(duì)衍生物作光譜分析，確定 衍生物中甲氧基的數(shù)目、位置，便可推斷原來 子中羥基的數(shù)目、位置。,,CH2N2/Et2O,,CH2N2/Et2

29、O+MeOH,,(CH3)2SO4+K2CO3+丙酮,,CH3I+Ag2O,2.乙酰化反應(yīng)： 乙?；磻?yīng)的難易及作用位置同樣取決于結(jié)構(gòu)中 -OH類型、化學(xué)環(huán)境及乙?；噭┑姆N類及反應(yīng) 條件。 A.不同-OH的反應(yīng)難易：,a-酚OH,b-酚OH,R-OH,<,<,難,易,,B.常用乙酰化試劑:CH3COCl > (CH3CO)2O > CH3COOR > CH3COOH,反應(yīng)能力 強(qiáng),,,弱,

30、C.乙酰化試劑和反應(yīng)條件及作用位置:,,,,,HOAc冷放,Ac2O 回流 2min,Ac2O 回流 20min,Ac2O+H2SO4 或Ac2O+吡啶,二.波譜分析：（一）UV:1.苯醌和萘醌：,主要有三個(gè)吸收峰：240nm 強(qiáng) 　　　　　　　　　285nm 中強(qiáng) 　　　　　　　　　400nm　弱,主要有四個(gè)吸收峰：　257nm 由醌樣結(jié)構(gòu)引起 　　　245nm 251nm 335nm 由苯樣結(jié)構(gòu)引起,

31、,,２．蒽醌：,,苯甲酰基結(jié)構(gòu)（苯樣結(jié)構(gòu)）252nm 322nm,,,醌樣結(jié)構(gòu) 272nm 405nm,對(duì)于蒽醌類母核上多具羥基取代，對(duì)于羥基蒽醌類主要有五個(gè)吸收峰：Ⅰ.230nm左右－－與－OH有關(guān)．對(duì)推斷母核上　　　　　　　酚羥基的數(shù)目很有意義．一般來　　　　　　　說，酚－OH越多，吸收峰紅移　　　　　　　越多，吸收峰波長越長． Ⅱ.240nm—260n

32、m-----由苯?；Y(jié)構(gòu)引起．,Ⅲ．262nm----295nm------由醌樣結(jié)構(gòu)引起　　　　　　　　　　　　與b-酚OH有關(guān)．　　　主要標(biāo)志是吸收強(qiáng)度的增加． b-酚OH可通過蒽醌母核向羰基供電，形成一系列共振結(jié)構(gòu)，電子躍遷很大，吸收強(qiáng)度與躍進(jìn)距的平方成正比． 　lgε＞4.1 lgε＜4.1,,,具有b-酚OH羥基,不具有b-酚OH羥基,Ⅳ. 305nm----389nm 由苯?；Y(jié)構(gòu)引起　　　　　　

33、　　　與苯環(huán)上供電基取代有關(guān)α位－－-CH3, -OCH3, -OH 取代，峰位紅移，　　　　　　　　　　　　　　　　強(qiáng)度降低β位－－ -CH3, -OCH3, -OH 取代，強(qiáng)度增加．,Ⅴ.>400nm---由醌樣結(jié)構(gòu)中的羰基引起　　　　　　與a-酚OH 有關(guān)因?yàn)閍-酚OH 與羰基形成分子內(nèi)氫鍵，分散了羰基上的電子，從而使羰基具有更大的吸電子能力，故引起峰位變化． a-酚OH 越多，最大位移值紅移越多．,（二

34、）IR:１．具a-酚OH羥基蒽醌中羰基的吸收頻率： a-酚OH 可與羰基締合，從而使羰基的吸收波數(shù)降低，分以下幾種情況加以說明：⑴,分子中由一個(gè)a-OH和羰基形成一個(gè)締合 羰基，還存在一個(gè)正常羰基。因此有 兩個(gè)羰基峰。 正常者：1675-1647cm-1 締合者：1637-1621cm-1 △ν： 24---38cm-1,⑵.,1,8-二OH,有兩個(gè)a-OH和同一個(gè)羰基形成一個(gè)締合羰基， 使得此羰基更

35、向低波數(shù)移動(dòng)，為1626-1616cm-1， 另一正常峰在1678-1661cm-1 △ν：40--57 cm-1,⑶,1,4-二OH,1,5- 二OH,兩個(gè)羰基都分別和一個(gè)-OH成締合狀態(tài)， 故只有一個(gè)單一的締合峰，1645-1608cm-1.,⑷.,1,4,5-三OH,兩個(gè)羰基都成締合狀態(tài)，但其中一個(gè)與兩個(gè) -OH締合，波數(shù)更低，1616-1592cm-1.

36、另一個(gè)與一個(gè)a-OH締合，羰基的伸縮振動(dòng)頻率 在1645-1608 cm-1。,⑸.,1,4,5,8-四OH,兩個(gè)羰基分別與兩個(gè)a-OH締合，出現(xiàn)單一的 低波數(shù)峰，在1592-1572 cm-1，與C=C骨架 振動(dòng)頻率重疊，難以分辨。,2.羥基蒽醌的羥基頻率：（1） a-OH與相鄰的羰基締合，其吸收頻率移至3150 cm-1以下，多與不飽和C-H伸縮振動(dòng)頻率相重疊。（2）β-OH伸縮振動(dòng)頻率在3600-3150 cm-.