天然药物化学(改)-4.ppt

1、,1,第四章 醌类化合物 Quinonoid,2,一、概述,二、 结构类型,三、醌类化合物的理化性质,四、蒽醌类化合物的提取与分离,五、醌类化合物的光谱特征,定义指醌类(具有不饱和环二酮结构)或容易转变为具有醌类性质的化合物，以及在生物合成方面与醌类有密切联系的化合物。,分布,常见科：蓼科、茜草科、紫葳科、百合科、豆科等 常见中药材：大黄、何首乌、虎杖、决明子、丹参、芦荟、紫草,一、概 述,4,应用醌类化合物具有多方面的生理活性，如致泻、抗菌、利尿和止血等，还有一些醌类化合物具有抗癌、抗病毒、解痉平喘等作用，是一类很有前途的天然药物。 从结构上讲，醌类化合物可分为苯醌、萘醌和蒽醌等。其中蒽醌及

2、其衍生物种类较多，生理活性也较广泛。,5,一、概述,二、 结构类型,三、醌类化合物的理化性质,四、蒽醌类化合物的提取与分离,五、醌类化合物的光谱特征,（一）苯醌类,邻苯醌不安定，故天然界存在的大多为对苯醌。 醌核上多有-OH、-OMe、-Me等基团取代。,二、结构类型,（二）萘醌类,从结构上可分为：,从天然界得到的几乎均为-萘醌类。,常见科：紫草科、柿科、蓝雪科、紫葳科等,分布：20个科的高等植物中，低等植物地衣和藻类中也有。,8,如中药丹参根中所含多种化合物都是菲醌的衍生物，包括邻菲醌和对菲醌两种。,邻醌,（三）菲醌类,9,（四） 蒽醌类蒽醌广泛存在于植物界，是许多中药如大黄、何首乌、虎杖等

3、的有效成分。目前已经发现的蒽醌类化合物近200种，这类化合物具有多方面的生理活性，是醌类化合物中最重要的一类物质。 在植物中的蒽醌衍生物主要分布于根、皮、叶及心材，也可在茎、种子、果实中。多和糖结合成苷，或以游离态存在。,10,1、 单蒽核类 依据其还原程度的不同，将其分成以下二类：蒽醌衍生物和蒽酚衍生物,1,4,5,8位为位 2,3,6,7位为位 9,10位为meso位，又叫中位,（1）蒽醌衍生物,常见取代基：羟基、甲基、羟甲基、甲氧基、醛基或羧基 根据蒽醌衍生物上的取代基的特点不同又分为大黄素型和茜素型。 1）大黄素型（-OH分布在羰基的两侧，多呈黄色。）,2）茜草素型（-OH在分布羰基的

4、一侧，颜色较深，多呈橙黄色至橙红色。 ）,（2）蒽酚（或蒽酮）衍生物,依其还原程度的不同而分为蒽酚和蒽酮。,蒽酚或蒽酮衍生物不稳定，易被氧化为相应的蒽醌类衍生物，故只存在于新鲜植物中,2008-6-4,14,小知识：芦荟简介,芦荟（Aloe）, 原产于非洲或地中海干燥地区，性寒味苦，入心、肝、脾径，是一种集医药医疗、美容化妆、保健护肤、食用和观赏功能为一体的经济作物,百合科芦荟属多年生常绿多肉质草本植物。,15,芦荟的药理作用及应用 目前，芦荟的应用主要集中在三个方面：化妆品、保健食品和药品。在芦荟产业发展过程中，发展最快、最易被消费者接受的是芦荟化妆品。 一、杀菌作用 二、润湿美容作用 三、

5、抗衰老作用 四、防晒作用,16,五、健胃下泄作用 六、免疫与再生作用 七、防虫、防腐作用 八、防臭作用,17,最重要的二蒽酮类化合物是从番泻叶中得到的番泻苷A,B,C,D.,2、 双蒽核类 （1）二蒽酮衍生物 可看作是两分子的蒽酮脱去一分子氢后相互结合而成。又分为中位连接(C10-C10)和位(C1-C1或C4-C4)相连。,18,番泻叶中含蒽衍生物约1.5，主要成分为番泻苷AD，以及大黄酸葡萄糖苷和大黄酚等。 番泻苷A和B互为异构体,19,20,国产大黄中含番泻苷类约0.87， 主要是苷A和B，是大黄泻下作用最 有效的有效成分，泻效最强。,番泻苷C和番泻苷D也是一对同分异构体,21,近来，大

6、黄对肾功能的药理和临床作用受到重视，研究表明，大黄提取物能有效地延缓慢性肾衰的进展，同时发现大黄酸治疗糖尿病肾病，大黄素治疗尿毒症均有良好的疗效。,22,（2）萘骈二蒽酮衍生物：,金丝桃属某些植物如贯叶连翘、小连翘中含有的金丝桃素(hypericin)、假金丝桃素(pseudohypericin)均 为萘骈二蒽酮衍生物，,23,金丝桃素和假金丝桃素存在于多种金丝桃属植物中，以贯叶连翘中含量居多。 贯叶连翘很早在欧洲被用于镇静、抗抑郁及其他中枢神经系统疾病。研究表明，在金丝桃科中普遍存在的一些xanthone类化合物能抑制A型和B型单胺氧化酶，德国于1991年6月上市了一个以金丝桃素为标准的新的

7、抗抑郁药。,24,一、概述,二、 结构类型,三、醌类化合物的理化性质,四、蒽醌类化合物的提取与分离,五、醌类化合物的光谱特征,25,三、醌类化合物的理化性质,（一） 物理性质 1、性状 颜色: 与助色基的多少有关，助色团越多，颜色越深。形态：多为固体 存在状态：苯醌、萘醌多以游离状态存在；蒽醌类则往往结合成苷而存在于植物中。 2、升华性 游离醌多具升华性。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。,26,3、溶解度H2O MeOH EtOH Et2O CHCl3 游离醌 - + + + + 成 苷 +（热） + + - -,1、酸性Ar-OH/-COOH的存在显

8、酸性用于碱提酸沉 分子中Ar-OH/-COOH的数目、位置不同则酸性强弱有差异,-OH：插烯酸结构,-OH： 与羰基形成分子内氢键,（二）化学性质与呈色反应,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-OH5%NaHCO3 5%Na2CO3 1%NaOH 5%NaOH可用于提取分离,溶于5%NaHCO3,溶于5%Na2CO3,溶于5%NaOH,29,2、颜色反应： （1） Feigl reaction:各种醌类（+）,30,+ 2HCHO + OH-,+ 2HCOO-,+,+,紫色,OH-,31,（2）无色亚甲兰显色试验： 无色

9、亚甲蓝是检出苯醌及萘醌的专用显色剂。 醌类衍生物层析展开后，喷以无色亚甲兰溶液， 若出现兰色斑点 可能含苯醌或萘醌 不显色 可能含蒽醌,32,（3）碱性条件下显色反应Borntragers reaction (保恩特莱格反应) : 羟基蒽醌类遇碱显红紫红色。,这是羟基蒽醌及具有游离酚羟基蒽醌苷类一个很重要的鉴别反应。,33,（4）与活性次甲基试剂的反应 （Kesting-Craven reaction） 对于醌环尚未完全取代的苯醌或萘醌，可在氨的碱性环境中与活性次甲基试剂（乙酰醋酸酯、丙二酸酯、丙二腈等）的溶液反应，生成兰绿或兰紫色。,苯醌、萘醌（无2，3位取代）区别于蒽醌,（4）与活性次甲基

10、试剂反应 （Kesting-Craven法）,35,与活性次甲级试剂的反应机理,（1）,（2）,蒽醌类无此反应。 萘醌苯环上有羟基取代时，此反应受抑制。,36,（5）与金属离子的反应 醋酸镁反应(Magnesium acetate reaction) 定性检查羟基蒽醌 羟基蒽醌和0.5%醋酸镁的甲醇或乙醇液生成稳定的橙红色或紫色络合物。 生成的颜色随分子中羟基的位置而有所不同。,37,38,39,一、概述,二、 结构类型,三、醌类化合物的理化性质,四、蒽醌类化合物的提取与分离,五、醌类化合物的光谱特征,40,（一）醌类成分的提取 1、有机溶剂提取法：A .将药粉用有机溶剂提取，取液浓缩，可能析

11、出结晶，再重结晶。 B. 游离形式蒽醌成分可用不同极性溶剂依次提取，溶剂极性由小到大，在提取过程中可得到初步分离。,41,2、碱提酸沉法：适于具酚羟基或羧基的醌类成分。它们可溶于碱性水液中，加酸后又沉淀析出。 3、水蒸气蒸馏法：适于分子量较小的苯醌及萘醌类。它们具挥发性，可随水蒸气蒸馏出来，同时可与不具挥发性的醌类分离 4、其他方法 超临界提取法（supercritical fluid extraction SFE） 超声提取法,42,（二）醌类成分的分离 1、游离蒽醌衍生物的分离： 1) 采用梯度pH萃取法(经典方法) 由于蒽醌羟基位置、数目及羧基的有无，其酸度大小是有区别的，可分别溶于不同

12、碱性的水液。 5%NaHCO3液 含-COOH及两个以上-酚OH 5%Na2CO3液 含一个-酚OH蒽醌类 1%NaOH液 含两个a-酚OH蒽醌类 5% NaOH液 含一个a-酚OH蒽醌类,43,决明蒽醌,大黄酚,大黄酸,决明蒽醌甲醚,例：,44,2）色谱法pH梯度萃取法对蒽衍生物进行初步分离，精细分离还需进一步借助层析法。（最有效手段）吸附剂硅胶、聚酰胺*不易用氧化铝，尤其不易用碱性氧化铝，因为酸性的羟基蒽醌易与碱性氧化铝产生化学吸附而难以洗脱。,45,2、游离蒽衍生物与蒽苷类的分离： 根据它们的溶解性不同分离。 苷元 极性小，难溶于水，易溶于乙醚、氯仿等有机溶剂。 苷极性大，溶于水，难溶于

13、乙醚、氯仿等有机溶剂。,溶剂法：,46,3、蒽醌苷类的分离 这类成分水溶性强，分离及精制工作都较为困难，先用铅盐法或溶剂法处理，得较纯总苷后再用层析法进一步分离。 溶剂法是用中等极性的有机溶剂如乙酸乙酯、正丁醇等，从除去游离蒽醌衍生物的水溶液中，将蒽醌苷萃取出来，再作进一步分离。,47,铅盐法：,48,色谱法：Sephadex LH-20柱色谱,49,一、概述,二、 结构类型,三、醌类化合物的理化性质,四、蒽醌类化合物的提取与分离,五、醌类化合物的光谱特征,2008-6-4,50,主要有三个吸收峰：240nm 强 285nm 中强 400nm 弱,主要有四个吸收峰：257nm 由醌样结构引起

14、245nm 251nm 335nm 由苯样结构引起,（一）UV: 1.苯醌和萘醌：,51,苯甲酰基结构（苯样结构）252nm 325nm,醌样结构 272nm 405nm,.蒽醌：,52,对于蒽醌类母核上多具羟基取代，对于羟基蒽醌类主要有五个吸收峰： .230nm左右 与OH有关对推断母核上酚羟基的数目很有意义一般来说，酚OH越多，吸收峰红移越多，吸收峰波长越长 .240nm260nm 由苯酰基结构引起,3.羟基蒽醌：,53,具有-酚OH 不具有-酚OH,262nm-295nm 由醌样结构引起 与-酚OH有关 主要标志是吸收强度的增加 -酚OH可通过蒽醌母核向羰基供电，形成一系列共振结构，电子

15、跃迁很大，吸收强度与跃进距的平方成正比,lg4.1 lg4.1,54,. 305nm-389nm 由苯酰基结构引起 与苯环上供电基取代有关 位-CH3, -OCH3, -OH 取代，峰位红移，强度降低 位 -CH3, -OCH3, -OH 取代，强度增加,55,.400nm-由醌样结构中的羰基引起与a-酚OH 有关 因为a-酚OH 与羰基形成分子内氢键，分散了羰基上的电子，从而使羰基具有更大的吸电子能力，故引起峰位变化 a-酚OH 越多，最大位移值红移越多,56,分子中由一个a-OH和羰基形成一个缔合羰基，还存在一个正常羰基。因此有两个羰基峰。 正常者：1675-1647cm-1 缔合者：16

16、37-1621cm-1 ： 24-38cm-1,（二）IR: 具a-酚OH羟基蒽醌中羰基的吸收频率： a-酚OH 可与羰基缔合，从而使羰基的吸收波数降低，分以下几种情况加以说明： ,57,1,8-二OH,有两个a-OH和同一个羰基形成一个缔合羰基， 使得此羰基更向低波数移动，为1626-1616cm-1， 另一正常峰在1678-1661cm-1 ：40-57 cm-1,58,1,4-二OH,1,5- 二OH,两个羰基都分别和一个-OH成缔合状态， 故只有一个单一的缔合峰，1645-1608cm-1.,59,1,4,5-三OH,两个羰基都成缔合状态，但其中一个与两个-OH缔合，波数更低，1616

17、-1592cm-1. 另一个与一个a-OH缔合，羰基的伸缩振动频率在1645-1608 cm-1。,60,1,4,5,8-四OH,两个羰基分别与两个a-OH缔合，出现单一的 低波数峰，在1592-1572 cm-1，与C=C骨架 振动频率重叠，难以分辨。,61,2.羟基蒽醌的羟基频率： （1） a-OH与相邻的羰基缔合，其吸收频率移至3150 cm-1以下，多与不饱和C-H伸缩振动频率相重叠。 （2）-OH伸缩振动频率在3600-3150 cm-. 仅一个-OH，3300-3390 cm-. 两个以上-OH，3600-3150 cm-.,62,（三）1H-NMR,1.醌环上的质子,对苯醌,1，

18、4萘醌,当醌环上有一供电取代基时，醌环上其它质子移向高场，位移大小顺序如下：-OCH3-OH-OCOCH3-CH3,63,2.芳环上的质子,1，4萘醌,蒽醌,a-H因处于C=O的负屏蔽区，受影响较大，共振信号出现在低场，化学位移值较大；-H受C=O的影响较小，共振信号出现在较高场，化学位移值较小。,64,3.取代基质子,甲氧基 ：3.84.2，s 芳香甲基 ： 一般2.12.5，s；a-CH3 2.72.8，s -CH2OH：CH2在4.44.7，s；OH在4.06.0 -CH2-O-CH2-CH3：与芳环相连的CH2 4.45.0，s；乙基中的CH2 3.63.8，q；CH3 1.31.4，t 酚羟基： 在10以上。,65,（四）13C-NMR,1，4萘醌类化合物,9，10-蒽醌类化合物,66,蒽醌的质谱特征,（五）MS 共同特征：分子离子峰通常为基峰，且出现1-2分子CO的碎片离子峰,