nullnull第四章 醌类化合物
(Quinones)
null[基本内容]
醌类化合物的基本结构类型(如苯醌、萘醌、菲醌及蒽
醌)及常见的取代基图式。
重要物理化学性质及其在提取分离与结构测定中的意义。
化学性质:酸性强弱与取代基位置的关系,以及重要的呈
色反应,如Feigl反应、Bornträger’s反应等。
醌类化合物的提取分离方法。pH梯度萃取法。
醌类衍生物的波谱特征及结构测定。
null[基本要求]
掌握 醌类化合物结构类型;影响酸性大小的规律和
鉴别方法;醌类化合物的氢谱和红外光谱的谱学特征。
熟悉 醌类化合物的提取分离方法,pH梯度萃取的原理和方法。
了解 蒽醌类化合物的紫外、碳谱和质谱的谱学特征。null 本 章 内 容第一节 结构类型
第二节 理化性质
第三节 提取分离
第四节 结构鉴定
第五节 生物活性
null醌类化合物:是存在于自然界中一类分子内具有不饱和环二酮结构(醌式结构)或容易转变成这样结构的化合物总称。
分类:按芳环的数目、骈合情况,分四类。
即:苯醌、萘醌、菲醌和蒽醌。
第一节 结构类型(Types of structure)null一、结构分类
(一)苯醌类(benzoquinones)
包括邻苯醌和对苯醌两类。第一节 结构类型(Types of structure)信筒子醌(embelin)
驱绦虫活性辅酶Q10
(coenzymes Q10)
营养心肌,抗氧化null一、结构分类
(二)萘醌类(naphthoquinones)
分为-(1,4), -(1,2)及amphi-(2,6)萘醌,天然
以-(1,4)萘醌为主。第一节 结构类型(Types of structure)null(二)萘醌类(naphthoquinones)胡桃醌红根草邻醌紫草素第一节 结构类型(Types of structure)null一、结构分类
(三)菲醌类(phenanthraquinones)
包括邻菲醌和对菲醌。第一节 结构类型(Types of structure)邻菲醌对菲醌null(三)菲醌类(phenanthraquinones)
丹参醌IIA丹参新醌甲null一、结构分类
(四)蒽醌类(anthraquinones)
包括蒽醌衍生物及其不同程度的还原产物,依据其
还原程度的不同,将其分成蒽醌、蒽酚及二蒽酮类。1,4,5,8位为-位
2,3,6,7位为-位
9,10位为meso-位存在形式:游离或苷(O-苷,C-苷)第一节 结构类型(Types of structure)null 1. 蒽醌衍生物
根据-OH在母核上分布的位置不同分两类:
大黄素型(-OH在羰基的两侧)
茜草素型(-OH在一侧苯环上)
大黄素型茜草素型(四)蒽醌类(anthraquinones)第一节 结构类型(Types of structure)null 2. 蒽酚(或蒽酮)衍生物(四)蒽醌类蒽酮、蒽酚性质不稳定,故只存在于新鲜植物中.第一节 结构类型(Types of structure)蒽醌氧化蒽酚蒽酮蒽酚互变异构null 3. 二蒽酮类衍生物(四)蒽醌类第一节 结构类型(Types of structure)二蒽酮蒽酮游离基蒽醌长时间贮存null番泻苷Anull番泻苷A在体内代谢成大黄酸蒽酮发挥致泻作用番泻苷A大黄酸蒽酮肠道菌群null金丝桃素抑制中枢神经和抗病毒作用null 本 章 内 容第一节 结构类型
第二节 理化性质
第三节 提取分离
第四节 结构鉴定
第五节 生物活性
null一、性状、色泽
颜色—— 无Ar-OH近乎于无色
助色团越多,颜色越深,如:黄、红、橙、紫红等
性状——多为有色晶体
存在状态——苯醌、萘醌:多以游离状态存在
蒽醌类:常结合成苷而存在于植物中
第二节 理化性质(Physical and chemical characters)null第二节 理化性质(Physical and chemical characters)二、升华性
游离醌类一般具有升华性。小分子苯醌和萘醌类
具有挥发性,能随水蒸气蒸馏。
三、溶解性
苷元一般溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿等,不溶于
水。
苷类溶于甲醇、乙醇及热水。null四、酸性
酸性来源:羧基和酚羟基酸性顺序:
COOH > 醌环上OH > -OH > 酚-OH > -OH
OH多者酸性强,分子内氢键使酸性减弱第二节 理化性质(Physical and chemical characters)null 以游离蒽醌类衍生物为例,酸性强弱将按下列顺序排列:
含-COOH > 2个以上-OH > 1个-OH > 2个-OH > 1个-OH
5%NaHCO3 5%Na2CO3 1%NaOH 5%NaOH
————————可用于提取分离——————————四、酸性
null
:比较下列化合物的酸性?
:由强到弱:
E>F >D > B > C >AFnull五、显色反应
1. Feigl反应:
醌类衍生物在碱性条件下经加热与醛类及邻二硝基苯反应, 生成紫色化合物。
原理:第二节 理化性质(Physical and chemical characters)紫色null五、显色反应
2. 无色亚甲蓝反应:
适用于苯醌和萘醌,用于PC, TLC的喷雾剂, 显蓝色斑
点.
第二节 理化性质(Physical and chemical characters)喷洒
无色亚甲蓝试剂null3. 与活性次甲基试剂的反应(Kesting-Craven法)
苯醌及萘醌类: 醌环上有未被取代的位置,可在氨碱性条件下与活性次甲基试剂(乙酰醋酸酯、丙二酸酯等)反应生成蓝绿或蓝紫色.五、显色反应第二节 理化性质(Physical and chemical characters)null五、显色反应
4. 碱性条件下的显色反应
羟基醌类遇碱颜色加深,呈橙、红、紫红及兰色
Bornträger’s反应:羟基蒽醌类遇碱显红-紫红色的反应.
(NaOH, Na2CO3,NH4OH等)
蒽酚、蒽酮、二蒽酮需氧化成羟基蒽醌后才显色。第二节 理化性质(Physical and chemical characters)nullBornträger’s反应机理α-羟基蒽醌β-羟基蒽醌null五、显色反应
5. 与金属离子的络合反应
具有-OH或邻二酚OH的蒽醌:与Pb2+、Mg2+等金属离子形成络合物而呈色。第二节 理化性质(Physical and chemical characters)null与醋酸镁形成的络合物具有一定的颜色——鉴定null五、显色反应
6. 对亚硝基二甲基苯胺反应
羟基蒽酮类(9或10位未取代)绿色第二节 理化性质(Physical and chemical characters)null习
:用化学方法区别下列各组化合物 1.
A B C A B C
无色亚甲蓝显色反应: (-) ( + ) ( + )
三氯化铁试剂: (-) ( + )null 本 章 内 容第一节 结构类型
第二节 理化性质
第三节 提取分离
第四节 结构鉴定
第五节 生物活性
null一、提取法
1. 溶剂提取法
游离醌类——氯仿、苯、乙醚等提取;
蒽醌及其苷——乙醇提取
2. 碱提取-酸沉淀法
提取羟基醌类或含羧基化合物,溶于碱水中,加酸后析出。
3. 水蒸气蒸馏法
适用于分子量小的苯醌及萘醌化合物。第三节 提取分离null一、分离法
1. pH梯度萃取法----分离蒽醌
根据酸性大小,采用pH不同的碱性水溶液进行萃取(碱性由小到大),再酸化得到沉淀。
-COOH——5%NaHCO3;
-OH——5%Na2CO3;
2个-OH——1%NaOH;
1个-OH——5%NaOH一般而言:第三节 提取分离null 例如:萱草提取物中主要含有下面4种化合物,采用pH梯度萃取法对其进行分离的流程如下:A BC Dnull萱草根乙醇浸膏乙醚乙醚溶液不溶物5%NaHCO3NaHCO3液H+,
重结晶(D)乙醚液5%Na2CO3Na2CO3液乙醚液(C)1%NaOHNaOH液乙醚液(B)(A)重结晶null2. 色谱法
硅胶
聚酰胺
葡聚糖凝胶(Sephadex LH-20)
不适宜用氧化铝色谱法,避免化学吸附
第三节 提取分离聚酰胺色谱法分离纯化芦荟蒽醌衍生物实例聚酰胺色谱法分离纯化芦荟蒽醌衍生物实例新鲜芦荟去皮,打碎后50%乙醇浸泡24h,过滤滤渣滤液20%硫酸水解4h; 氯仿萃取蒽醌粗产物聚酰胺柱色谱; 水/醇梯度洗脱40%洗脱物60%洗脱物70%洗脱物80%洗脱物40%60%70%80%凝胶色谱法分离纯化大黄蒽醌实例凝胶色谱法分离纯化大黄蒽醌实例大黄70%甲醇提取液经Sephadex LH-20
70%甲醇洗脱
分段收集二蒽酮苷蒽醌二糖苷70%甲醇回流提取蒽醌单糖苷苷元null 本 章 内 容第一节 结构类型
第二节 理化性质
第三节 提取分离
第四节 结构鉴定
第五节 生物活性
null1.紫外光谱(UV)
(1)苯醌类的紫外吸收特征第四节 结构鉴定一、谱学方法~240nm(强峰)~285nm(中强峰)~400nm(弱峰)苯醌类主要有
三个吸收峰null(2)萘醌类的紫外吸收特征第四节 结构鉴定~257nm~245nm~251nm~335nm由苯样结构引起由醌样结构引起null(3)蒽醌类的紫外吸收特征第四节 结构鉴定由苯样结构引起由醌样结构引起蒽醌类化合物主要有4个吸收峰null(3)蒽醌类的紫外吸收特征 羟基蒽醌类有五个主要吸收带
第 Ⅰ 峰—— 230 nm左右(比母核的强吸收峰)
第 Ⅱ 峰—— 240 ~ 260 nm (苯样结构引起)
第 Ⅲ 峰—— 262 ~ 295 nm (醌样结构引起)
第 Ⅳ 峰—— 305 ~ 389 nm (苯样结构引起)
第 Ⅴ 峰—— > 400 nm (醌样结构中 >C=O引起)
-OH取代将影响相应的吸收带向红位移第四节 结构鉴定null 第Ⅰ峰与结构中羟基数目有关,羟基越多,位置越偏长波方向。
羟基蒽醌类紫外吸收光谱(第Ⅰ峰)(3)蒽醌类的紫外吸收特征null 峰Ⅲ的峰位和强度主要受β酚羟基的影响, β酚羟基能够通过蒽醌母核向羰基供电,使该峰红移,强度亦增强。
峰Ⅴ主要受α羟基影响,α羟基数目越多,λmax红移就越多.羟基蒽醌类峰带V的吸收null2. 醌类化合物的红外光谱(IR)羟基蒽醌类化合物的红外区域有:
VC=O 1675 ~ 1653 cm-1 (羰基的伸缩振动)
V-OH 3600 ~ 3130 cm-1 (羟基的伸缩振动)
V芳环 1600 ~ 1480 cm-1 (苯核的骨架振动)
母核上无取代: 两个>C=O只给出一个吸收峰1675 cm-1
芳环上引入一个-OH时,给出两个>C=O吸收峰:
1675 ~ 1647 (游离>C=O)
1637 ~ 1608 (缔合>C=O)第四节 结构鉴定null(1) 蒽醌类C=O 与-OH数目及位置的关系第四节 结构鉴定(2) 羟基频率与结构的关系(2) 羟基频率与结构的关系-OH: 频率移至3150 cm-1以下,多与不饱和C-H伸缩振动频率重叠
β-OH: 伸缩振动频率在3600-3150 cm-1。 null3.醌类化合物的核磁共振光谱(NMR)
1H-NMR
(1)醌环上的质子第四节 结构鉴定供电取代基——高场位移null3.醌类化合物的核磁共振光谱(NMR)
1H-NMR
(1)醌环上的质子第四节 结构鉴定 R=H -OCH3 -OH -OCOCH3 -CH3
δH3 6.95 6.17 6.37 6.76 6.79 位移幅度加大null3.醌类化合物的核磁共振光谱(NMR)
1H-NMR
(2)芳环质子当有取代基时,峰的数目及峰位都将改变。第四节 结构鉴定α-H处于羰基的负屏蔽区,处于低场null(3)取代基质子
-OCH3: 3.8-4.2 (s, 3H);
-CH2OH: 4.4-4.7 ;
Ar-CH3: -CH3, 2.1-2.5;-CH3,2.7-2.8,为单峰,或受邻位质子的烯丙远程偶合而呈宽单峰;
Ph-OH : -OH >12.25; 1,8-二羟基 11.6-12.1; -OH 10.9-11.4
null3.醌类化合物的核磁共振光谱(NMR)
13C-NMR
(1)1,4-萘醌类第四节 结构鉴定null3.醌类化合物的核磁共振光谱(NMR)
13C-NMR
(2)9,10-蒽醌类第四节 结构鉴定null4.醌类化合物的质谱(MS)
主要特征如下:
(1)分子离子峰通常为基峰;
(2)失去1~2分子CO;
(3)特征碎片峰:(m/z)
p-苯醌——82、80、54、52
1,4-萘醌——104、76、50
9,10-蒽醌——180、152、90、76第四节 结构鉴定null4.醌类化合物的质谱(MS)第四节 结构鉴定蒽醌衍生物的裂解null目的——保护-OH、测定-OH数目及成苷的位置。
1.甲基化反应
反应物的活性:
-COOH > -OH > Ar-OH > -OH > R-OH
(酸性越强, 甲基化越易进行)
甲基化试剂:
CH2N2/Et2O(最弱), (CH3)2SO4, CH3I(Ag2O+CHCl3, 最强)
第四节 结构鉴定二、化学法--衍生物的制备nullnull2.乙酰化反应
(1)反应物的活性
强 R-OH > -OH > -OH 弱
(亲核性越强,越容易被酰化)
(2)酰化试剂的活性
乙酰氯 > 醋酐 > 酯 > 冰醋酸 CH3COCl (CH3CO)2O CH3COOR CH3COOH
(3)催化剂的催化能力
吡啶 > 浓硫酸第四节 结构鉴定nullnull 本 章 内 容第一节 结构类型
第二节 理化性质
第三节 提取分离
第四节 结构鉴定
第五节 生物活性
null1. 泻下作用
如:大黄中主要泻下成分为——二蒽酮类成分
2. 抗菌作用
大黄酸、大黄素、芦荟大黄素等具有此作用
3. 抗肿瘤作用
大黄素对多种癌细胞具有抑制增殖作用
4. 其他作用
对CAMP磷酸二酯酶有显著的抑制作用
抗真菌作用
第五节 生物活性null[知识点回顾]
掌握 醌类化合物结构类型;影响酸性大小的规律和
鉴别方法;醌类化合物的氢谱和红外光谱的谱学特征。
熟悉 醌类化合物的提取分离方法,pH梯度萃取的原理和方法。
了解 蒽醌类化合物的紫外、碳谱和质谱的谱学特征。习题:从茜草中分离得到一橙色针状结晶,NaOH反应呈红色,醋酸镁反应呈橙红色。习题:从茜草中分离得到一橙色针状结晶,NaOH反应呈红色,醋酸镁反应呈橙红色。UV max(MeOH) nm: 213, 277, 341, 424.
IR : 3400, 1664, 1626, 1590, 1300.
1H-NMR (DMSO-d6): 13.32(1H,s), 8.06 (1H, d, J=8Hz), 7.44(1H, d, J=3Hz), 7.21 (1H, dd, J=8, 3Hz), 7.20(1H, s), 2.10(3H, s).
MS m/z (rel. int.): 270(M+,100), 242(M-CO).
全乙酰化物的1H-NMR 示有三个乙酰基。
请推导该化合物可能的结构。nullHow to distinguish 1,3,6-tri-OH, 2-methyl or 1,3,7-tri-OH, 2-methyl?null习题:如何用红外光谱(IR)区分下列化合物nullThe End