中药化学第四章醌类化合物

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1、第 四 章 醌类化合物,含义:具有不饱和环二酮结构（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。,概述：,第一节 结构和分类,邻苯醌（不稳定）,2，6-甲氧基苯醌（对苯醌） 邻苯醌,苯醌:对苯醌（多见）,举例：,辅酶Q10（n=10）,胡桃醌（-萘醌） -萘醌 amphi - 萘醌,萘醌 ： （1，4）萘醌 （1，2）萘醌 amphi（2，6）萘醌,举例：,维生素K1（n=3）,紫草素R=OH,菲醌: 邻菲醌、对菲醌,丹参醌A R1=CH3 丹参醌B R1=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,大黄素型 茜草素型 (两

2、侧苯环上）(一侧苯环上),依羟基分布,单蒽核,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 蒽 核,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,日照二蒽酮,金丝桃素 （ 中位萘骈二蒽酮 ）,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、羟 甲基、羧基等。 2、以游离形式存在。 3、以苷的形式存在：氧苷为主，碳苷。,蒽醌类化合物的存在形式,第二节 醌类化合物的性质,一、性状：有色结晶（共轭系统），蒽醌苷难以得到结晶。游离醌类升华性，小分子苯醌、萘醌挥发性。

3、 二溶解性：符合苷类溶解性的一般规律 。蒽醌碳苷在水、有机溶剂中的溶解度都很小，但易于吡啶中。,三酸碱性,1酸性来源羧基(COOH)、酚羟基（OH）,2、影响酸性强弱的因素酸性基团的种类、数目及连接位置。,3、酸性规律 ： 含羧基的醌类酸性强于不含羧基者， 酚羟基的数目越多，酸性越强， -羟基的酸性强于-羟基的酸性。,酸碱性,碱性：来源于羰基氧原子，能接受质子表现微弱的 溶于浓硫酸生成红色洋盐。,四颜色反应,1、Feigl反应,颜色反应,2、无色亚甲蓝显色试验： 用于PPC、TLC喷雾剂，是检出苯醌、萘醌类的专用显色剂。试样在白色背景下显蓝色斑点。可借此与蒽醌类化合物相区别。,颜色反应,3、

4、与碱液反应（ Borntrge反应）,颜色反应,4、与活性次甲基试剂反应（Kesting Craven反应）,颜色反应,5、与金属离子的反应,鉴别依据：,1-OH或1-OH或二个OH不在同环时，显橙黄橙色。 有一个-OH，而且另一个OH在其邻位时，显兰兰紫色。 若两个在间位时，显橙红 红色。 若两个在对位时，显紫红 紫色。,颜色反应,6、对亚硝基二甲基苯胺反应,不同颜色反应鉴别特点及意义,第三节 醌类化合物的提取分离,1、在植物体内的存在状态 2、提取的目的（苷、苷元） 3、提取对象的性质（溶解性、水解性）,提取分离工艺流程：,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

5、有机溶剂层（游离蒽醌） 水溶液或残渣（苷） 梯度萃取分离法 有机溶剂纯化 （乙酸乙酯、正丁醇萃取） 色谱法分离 （吸附色谱 ） 色谱法分离 硅胶，不能用氧化铝 （葡聚糖凝胶、反相色谱）,pH 梯度法萃取分离工艺流程：,游离蒽醌氯仿溶液,不同碱度的碱依次萃取,5%NaHCO3液,5%Na2CO3液,5%NaOH液,酸化、过滤,同前,同前,强酸性蒽醌 -COOH,中强酸性蒽醌 -OH,弱酸性蒽醌 a-OH,第四节 醌类检识,一、化学检识：颜色反应 二、色谱检识： 吸附色谱 分配色谱 纸色谱(PPC) 薄层色谱(TLC),第五节 醌类化合物的结构研究,一、化学方法（辅助手段） 二、波谱技术：包括UV

6、、IR、NMR、MS等四大光谱技术。目前已成为醌类化合物结构研究主要技术手段。 尤其在样品量比较少的情况下，波谱技术为首选方法。特别是核磁共振技术、质谱技术。,一化学方法,1锌粉干馏：母核推断 2氧化反应：取代基推断 3衍生物制备：甲基化物、乙酰化物,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）,不同功能基的甲基化反应能力： -COOH -OH - OH -CHO CH 2N 2 + + - + (CH 3) 2SO4 - + + -

7、CH3I+Ag 2O + 所有酚OH 、 醇OH +,甲基化反应：,曲菌素的甲基化反应：,乙酰化试剂 醇OH -OH -OH 烯醇式OH 冰醋酸(少量乙酰氯) (冷) + - - - 醋酐 热 ( 短时间 ) + + - - ( 长时间 ) + + + (2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) + + + +,乙酰化反应（不同羟基的乙酰化反应能力）：,曲菌素的乙酰化反应：,1紫外可见（UV）光谱：共轭特征 2、红外光谱（IR）: 官能团特征 3、核磁共振（13C谱）: 分子骨架 （ 1H谱）: 基团

8、特征 4、质谱（MS ）：分子量（M+.）,二 波谱分析,苯 醌 240nm 强峰 285nm 中强峰 400nm 弱峰,（苯甲酰基） 245nm 251nm 335nm,萘醌,(醌样结构) 257nm,（1）醌类化合物的紫外光谱特征,苯甲酰基 252nm 325nm,醌式结构 272nm 405nm,蒽醌：,羟基蒽醌：,第一峰与羟基数目的关系：,第五峰与结构的关系：,醌类母核,（ 2 ）红外光谱（IR）,苯环(16001480cm-1) 双键,羰基（1675 cm-1）,羰基 苯环 羟基 （16751653 cm-1 ） (16001480 cm-1) (36003130 cm-1),羟基蒽

9、醌,羰基与羟基(-OH)缔合相互影响化学键力 常数下降（K）,羟基蒽醌红外光谱（IR）特征：,缔和羟基,缔和羰基,游离羟基 游离羰基,羟基蒽醌红外光谱（IR）特征：,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,羟基蒽醌红外光谱（IR）特征：,-羟基数目及位置对羰基频率的影响：,3.核磁共振氢谱(1H-NMR谱),(1) 醌环上质子,醌环质子（2、3、5、6） 672（）,芳环质子 8.06(-H, 5、8) 7.73(-H, 6、7)

10、,醌环质子 6.95(),(2) 芳环上质子,萘醌,苯醌,蒽醌芳环上质子：,-H （1、4、5、8）8.07 -H （2、3、6、7）7.67,蒽醌,(3)取代基质子的化学位移及对芳环质子的影响,甲基质子 2.12.9 （或宽） （ 供电基，邻芳氢-0.15）,（ 大黄素 ）,a-OH质子 1112 邻、对芳氢-0.45,-酚羟基质子（） 11 邻、对芳氢-0.45,取代基质子及对芳环质子的影响 :,羟甲基： -CH2- 质子 4.6(sd) -OH 质子4.06.0 （供电基，邻芳氢-0.45）,（ 芦荟大黄素 ）,甲氧基质子4.04.5（） （供电基，邻、对芳氢-0.45）,取代基质子的化

11、学位移及对芳环质子的影响 :,（ 大黄素甲醚 ）,取代基质子的化学位移及对芳环质子的影响 :,羧基-COOH质子11以下 ( 吸电基，邻芳氢+ 0.8）,（ 大黄酸 ）,取代基质子的化学位移及对芳环质子的影响,引入羟基,烷基,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 （2）取代位移规律,引入羟基（邻对位定位基） 邻、对位电子云密度， 间位电子云密度减少，,蒽 醌（上下、左右对称）,5质谱（MS）,质谱法特点： 1、超微量（微克级） 2、快速（数分钟） 3、提供分子量，元素组成、碳骨架及官能团信息。 4、 既能定性，又能定量。 5、能最有效与各种色谱

12、法在线联用。成为分析复杂 体系的有利手段。,（1） 对苯醌的质谱特征,1分子离子峰为基峰。 2相继失去2分子CO 的碎片离子峰。 3出现失去乙炔CHCH 分子的碎片离子峰 m/z 82（A）及 m/z54(B)、 m/z80（C）。,对苯醌的质谱裂解规律：,m/z 108 m/z80 m/z52,对苯醌的质谱裂解规律：,m/z 82（A） m/z54(B) m/z80（C）,m/z 50,m/z186 m/z 104 m/z 76 m/z 50,（2）萘醌的质谱裂解规律：,1、游离蒽醌分子离子峰（M+）为基峰。 2、碎片离子为相继失去两分子的CO及相 应的双电荷离子峰。 3、蒽醌苷得不到分子离

13、子峰，基峰为苷元离子峰。,（3）蒽醌类化合物的质谱特征,mz 208,mz180,mz152,游离蒽醌裂解规律：,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。,醌类化合物思考题：,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、

14、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。,醌类化合物思考题：,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。,醌类化合物思考题：,醌类化合物思考题：,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）。,