中药化学-第四章-醌类化合物教学课件

第第 四四 章章 醌类化合物醌类化合物含义含义: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：概述：第一节第一节 结构和分类结构和分类邻苯醌（不稳定）2，6-甲氧基苯醌（对苯醌）甲氧基苯醌（对苯醌）邻苯醌邻苯醌苯醌苯醌:对苯醌（多见）举例：举例：辅酶Q10（n=10）胡桃醌（胡桃醌（-萘醌）萘醌）-萘醌萘醌 amphi-萘醌萘醌萘醌：（1 1，4 4）萘醌 （1 1，2 2）萘醌）萘醌 amphi amphi（2 2，6 6）萘醌）萘醌举例：举例：维生素K1（n=3）紫草素R=OH菲醌菲醌:邻菲醌、对菲醌邻菲醌、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 大黄素型大黄素型 茜草素型茜草素型 (两侧苯环上）两侧苯环上）(一侧苯环上一侧苯环上)依羟基分布 单蒽核单蒽核 蒽醌蒽醌:1、4、5、8 位2、3、6、7 位9、10 meso位，又称中位大黄素大黄素 羟基茜草素羟基茜草素 双双 蒽蒽 核核番泻叶苷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）去氢二蒽酮去氢二蒽酮 日照二蒽酮日照二蒽酮 金丝桃素金丝桃素（中位萘骈二蒽酮中位萘骈二蒽酮）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蒽醌类化合物的存在形式第二节第二节 醌类化合物的性质醌类化合物的性质一、性状：有色结晶（共轭系统），蒽醌苷难以一、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、得到结晶。游离醌类升华性，小分子苯醌、萘醌挥发性。萘醌挥发性。二溶解性：符合苷类溶解性的一般规律二溶解性：符合苷类溶解性的一般规律。蒽醌。蒽醌碳苷在水、有机溶剂中的溶解度都很小，但碳苷在水、有机溶剂中的溶解度都很小，但易于吡啶中。易于吡啶中。三酸碱性1酸性来源酸性来源羧基羧基(COOH)、酚羟基（、酚羟基（OH）2、影响酸性强弱的因素、影响酸性强弱的因素酸性基团的种类、数目及连接位置。酸性基团的种类、数目及连接位置。3、酸性、酸性规律律：含含羧基的基的醌类酸性酸性强强于不含于不含羧基者，基者，酚羟基的数目越多，酸性越强，酚羟基的数目越多，酸性越强，-羟基的酸性强于羟基的酸性强于-羟基的酸性。羟基的酸性。酸碱性碱性碱性：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反应反应 颜色反应2、无色亚甲蓝显色试验：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o3、与碱液反应与碱液反应（Borntrge反应反应）颜色反应 4、与活性次甲基试剂反应（与活性次甲基试剂反应（Kesting Craven反应）反应）颜色反应o5、与金属离子的反应与金属离子的反应 鉴别依据鉴别依据：o1-OH或1-OH或二个OH不在同环时，显橙黄橙色。o有一个-OH，而且另一个OH在其邻位时，显兰兰紫色。o若两个在间位时，显橙红 红色。o若两个在对位时，显紫红 紫色。颜色反应o6、对亚硝基二甲基苯胺反应对亚硝基二甲基苯胺反应反反应类型型反反应试剂反反 应 特特 征征鉴别特点特点意意 义Feigl反反应甲甲醛、邻硝基苯硝基苯紫紫 色色苯、苯、萘、菲、蒽、菲、蒽醌非非醌成分成分无色无色亚甲甲蓝 无色无色亚甲甲蓝溶液溶液PC、TLC兰色色斑点斑点苯、苯、萘醌与蒽与蒽醌区区别Borntr ge反反应碱碱 液液橙、橙、红、紫、紫红、蓝苯、苯、萘、菲、蒽、菲、蒽（羟基基醌类）羟基蒽基蒽醌 呈呈红色色Kesting Craven反反应活性次甲基活性次甲基试剂（乙（乙酰乙酸乙酸酯）蓝绿、蓝紫紫苯、苯、萘醌（+）蒽蒽醌（）与金属离子与金属离子醋酸醋酸镁（铅）橙黄、橙橙黄、橙红、紫、紫、红紫、紫、蓝色色蒽蒽醌（-酚酚羟基、基、邻二酚二酚羟基）基）羟基取代位置的羟基取代位置的鉴别鉴别对亚硝基二硝基二甲基苯胺反甲基苯胺反应01%对亚硝基硝基-二甲基苯胺吡二甲基苯胺吡啶液液紫、紫、绿、蓝、灰色灰色蒽蒽 酮1，8-二二羟基基蒽蒽酮呈呈绿色色不同颜色反应鉴别特点及意义不同颜色反应鉴别特点及意义第三节第三节 醌类化合物的提取分离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：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 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：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)第五节第五节 醌类化合物的结构研究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、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：不同功能基的甲基化反应能力：-COOH -OH -OH -CHO CH 2N 2 +-+(CH 3)2SO4 -+-CH3I+Ag 2O +所有酚OH、醇OH +甲基化反应：甲基化反应：曲菌素的甲基化反应：曲菌素的甲基化反应：乙酰化试剂乙酰化试剂 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)+乙酰化反应乙酰化反应（不同羟基的乙酰化反应能力）：（不同羟基的乙酰化反应能力）：曲菌素的乙酰化反应：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）:基团特征4、质谱（MS）：分子量（M+.）二二 波谱分析波谱分析 苯苯 醌醌240nm 强峰 285nm 中强峰400nm 弱峰（苯甲酰基）245nm 251nm335nm 萘醌萘醌(醌样结构)257nm （1）醌类化合物的紫外光谱特征）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：蒽醌：羟基蒽醌：羟基蒽醌：峰 位 与结构的关系 230nm 与总-OHOH数目有关 240260nm（苯）262295nm（醌）与-OH有关，lg 4.1 示有-OH，伴随峰红移 305389nm（苯）400nm以上（醌）与-OH数目有关，数目 越多，红移越大 第一峰与羟基数目的关系：第一峰与羟基数目的关系：第五峰与结构的关系：第五峰与结构的关系：醌类母核醌类母核（2）红外光谱（）红外光谱（IR）苯环(16001480cm-1)双键 羰基（1675 cm-1）羰基基 苯苯环 羟基基（167516751653 cm-1 1653 cm-1）(1600 (16001480 cm-1)(36001480 cm-1)(36003130 cm-1)3130 cm-1)羟基蒽醌羟基蒽醌 羰基与羟基羰基与羟基(-OH)缔缔合相互影响化学键力合相互影响化学键力常数下降（常数下降（K）羟基蒽醌红外光谱（羟基蒽醌红外光谱（IR）特征：）特征：缔和羟基缔和羟基 缔和羰基缔和羰基 游离羟基游离羟基 游离羰基游离羰基 羟基蒽醌红外光谱（羟基蒽醌红外光谱（IR）特征：）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（羟基蒽醌红外光谱（IR）特征：）特征：-OH数 蒽醌类型 游离羰基频率 缔合羰基频率 频率差0 无-OH +-1 1-OH +24382 1，4-；1，5-二OH -+-1，8-二OH +40573 1，4，5-三OH -+-4 1，4，5，8-四OH -+-羟基数目及位置对羰基频率的影响：羟基数目及位置对羰基频率的影响：3.核磁共振氢谱核磁共振氢谱(1H-NMR谱谱)(1)醌环上质子醌环上质子 醌环质子（2、3、5、6）672（）芳环质子芳环质子 8.06(-H,5、8)7.73(-H,6、7)醌环质子醌环质子6.95()(2)芳环上质子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 取代基质子取代基质子及对芳环质子的影响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）（芦荟大黄素芦荟大黄素）甲氧基质子甲氧基质子4.04.04.54.5（）（）（供电基，（供电基，邻、对芳氢邻、对芳氢-0.45-0.45）取代基质子的化学位移及对芳环质子的影响取代基质子的化学位移及对芳环质子的影响:（大黄素甲醚大黄素甲醚）取代基质子的化学位移及对芳环质子的影响取代基质子的化学位移及对芳环质子的影响:羧基羧基-COOH-COOH质子质子1111以下以下(吸电基，吸电基，邻芳氢邻芳氢+0.8+0.8）（大黄酸大黄酸）取代基取代基类型型质子子类型型化学位移化学位移取代基取代基性性质对芳芳环质子的影响子的影响酚-OH-OH质子-OH质子1112 11 供电基 邻、对芳氢-0.45-CH2OH-CH2-质子 -OH 质子4.6(s或d)4.06.0 邻芳氢 -0.45-OCH3甲氧基质子4.04.5（）邻、对芳氢-0.45-CH3甲基质子2.12.9（或宽-烯丙偶合）邻芳氢 -0.15对芳氢 -0.1-COOH羧基质子11以下 吸电基 邻芳氢 +0.8取代基质子的化学位移及对芳环质子的影响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）母核碳谱特征 （2）取代位移规律）取代位移规律引入引入羟基（基（邻对位定位基）位定位基）邻、对位电子云密度邻、对位电子云密度，间位电子云密度减少，间位电子云密度减少，蒽蒽 醌（上下、左右对称）醌（上下、左右对称）5质谱（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：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：对苯醌的质谱裂解规律：m/z 82（A）m/z54(B)m/z80（C）m/z 50m/z186 m/z 104 m/z 76 m/z 50（2）萘醌的质谱裂解规律：）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子峰，基峰为苷元离子峰。（3）蒽醌类化合物的质谱特征）蒽醌类化合物的质谱特征mz 208 mz180 mz152游离蒽醌裂解规律：游离蒽醌裂解规律：醌类化合物思考题：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：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、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：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：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）。谢谢！谢谢！67