理学第4章醌类天然药物化学

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1、理学第4章-醌类-天然药物(yow)化学第一页，共58页。主要主要(zhyo)内容内容结构类型结构类型1 1理化性质与呈色反应理化性质与呈色反应2 2提取分离提取分离3 3结构测定结构测定4 4第二页，共58页。 第一节第一节 醌类化合物的结构醌类化合物的结构(jigu)(jigu)类型类型蒽醌蒽醌anthraquinones苯醌苯醌benzoquinones萘醌萘醌naphthoquinones醌类化合物醌类化合物quinones菲醌菲醌phenanthraquinone第三页，共58页。 是具有醌型结构的最简单是具有醌型结构的最简单(jindn)化合物化合物; 按其结构可分为邻苯醌及对苯醌

2、两大类按其结构可分为邻苯醌及对苯醌两大类; 邻苯醌不稳定，故天然存在的苯醌化合物多为对苯醌衍生邻苯醌不稳定，故天然存在的苯醌化合物多为对苯醌衍生物，其母核上常有物，其母核上常有-OH、-OCH3、-CH3等基团取代等基团取代;一、一、苯醌类苯醌类(benzoquinones)第四页，共58页。苯醌类化合物具有一定的生物苯醌类化合物具有一定的生物(shngw)活性。活性。中药凤眼草的果实中得到的中药凤眼草的果实中得到的2,6-二甲氧基苯醌有抗菌作用；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驱肠内寄生虫作用。白花酸藤果中得到的信筒子醌有驱肠内寄生虫作用。第五页，共58页。邻苯醌和对苯醌

3、均可由相应邻苯醌和对苯醌均可由相应(xingyng)的二元酚氧化制的二元酚氧化制得得;第六页，共58页。二、二、萘醌类萘醌类(naphthoquinones) -(1,4)萘醌萘醌 -(1,2)萘醌萘醌 amphi-(2,6)萘醌萘醌 目前目前(mqin)(mqin)从自然界得到的几乎均为从自然界得到的几乎均为- -萘醌类。萘醌类。 - -萘醌类是黄色结晶，可升华，微溶于水，能溶于萘醌类是黄色结晶，可升华，微溶于水，能溶于乙醇和乙醚。乙醇和乙醚。 天然萘醌衍生物多为橙黄色或橙红色结晶，个别为紫天然萘醌衍生物多为橙黄色或橙红色结晶，个别为紫色结晶。色结晶。 许多萘醌类有很明显的生物活性。许多萘醌

4、类有很明显的生物活性。第七页，共58页。从热带从热带(rdi)柿科一植物中分得的三色柿醌为一橙红色针晶，柿科一植物中分得的三色柿醌为一橙红色针晶，属邻醌衍生物，该植物在非洲曾用作治疗麻风病。属邻醌衍生物，该植物在非洲曾用作治疗麻风病。胡桃醌、拉帕醌有抗癌活性。胡桃醌、拉帕醌有抗癌活性。第八页，共58页。从中药紫草及软紫草中分从中药紫草及软紫草中分(zhnfn)得一系列萘醌类得一系列萘醌类衍生物，有止血、抗炎、抗菌、抗病毒及抗癌作用。衍生物，有止血、抗炎、抗菌、抗病毒及抗癌作用。紫紫草草Lithospermum erythrorhizon软紫草软紫草(zco)Arnebiaeuchroma第九页

5、，共58页。维生素维生素K类是一类自然界存在的萘醌衍生物，主要包括类是一类自然界存在的萘醌衍生物，主要包括VK1、VK2(肠道细菌合成肠道细菌合成)、VK3，具有，具有(jyu)促进血促进血液凝固作用，可用于新生儿出血、肝硬化及闭塞性黄疸液凝固作用，可用于新生儿出血、肝硬化及闭塞性黄疸出血等。出血等。第十页，共58页。三、菲醌类三、菲醌类(phenanthraquinone)邻菲醌邻菲醌(I)邻菲醌邻菲醌(II)对菲醌对菲醌天然菲醌衍生物包括天然菲醌衍生物包括(boku)邻醌及对醌两种类型。邻醌及对醌两种类型。第十一页，共58页。丹参丹参(dncn)Salviamiltiorrhiza抗菌、扩

6、张抗菌、扩张(kuzhng)冠状冠状动脉；治疗冠心病和心肌堵动脉；治疗冠心病和心肌堵塞；塞；第十二页，共58页。四、蒽醌类四、蒽醌类(anthraquinones)蒽醌衍生物蒽醌衍生物茜草素型茜草素型大黄素型大黄素型蒽醌类蒽醌类蒽酚衍生物蒽酚衍生物二蒽酮类衍生物二蒽酮类衍生物第十三页，共58页。(一一)蒽醌类蒽醌类(anthraquinones)1,4,5,8-位为位为 -位位;2,3,6,7-位为位为 -位位;9,10-位为位为meso-位位;第十四页，共58页。大黄素型大黄素型:羟基分布羟基分布(fnb)在两在两侧苯环上，侧苯环上，多数化合物多数化合物呈黄色。呈黄色。茜草素型茜草素型:羟基

7、分布在一侧羟基分布在一侧苯环上，多数化苯环上，多数化合物呈橙黄至橙合物呈橙黄至橙红色。红色。蒽醌衍生物：天然蒽醌有蒽醌衍生物：天然蒽醌有1,2-蒽醌、蒽醌、1,4-蒽醌、蒽醌、9,10-蒽蒽醌，但由于醌，但由于C-9、C-10位氧化产物较为稳定，故位氧化产物较为稳定，故9,10-蒽醌最为常见。蒽醌母核上多有羟基取代，根据羟基蒽醌最为常见。蒽醌母核上多有羟基取代，根据羟基取代位置取代位置(wizhi)不同，可将羟基蒽醌分为两大类不同，可将羟基蒽醌分为两大类:第十五页，共58页。大黄素大黄素(hun s)型羟基蒽醌型羟基蒽醌大黄大黄(dihung)Rheumpalmatum虎杖虎杖Polygonu

8、m cuspidatum 第十六页，共58页。茜草茜草(qinco)素型羟基蒽醌素型羟基蒽醌茜茜草草Rubia cordifolia第十七页，共58页。蒽醌在酸性条件下被复原，生成蒽酚及其互变异构体蒽醌在酸性条件下被复原，生成蒽酚及其互变异构体蒽酮；蒽酮；蒽酚及蒽酮类一般只在存于新鲜植物中，存放期间易蒽酚及蒽酮类一般只在存于新鲜植物中，存放期间易被氧化，生成蒽醌类；被氧化，生成蒽醌类；蒽酚的中位羟基与糖缩合成苷后，那么难以被氧化，蒽酚的中位羟基与糖缩合成苷后，那么难以被氧化，较稳定，因为形成的苷只有较稳定，因为形成的苷只有(zhyu)被水解除去糖才被水解除去糖才易被氧化而转变为蒽醌衍生物；易被

9、氧化而转变为蒽醌衍生物；(二二)蒽酚及蒽酮蒽酚及蒽酮第十八页，共58页。可看作是两分子的蒽酮脱去一分子氢后相互可看作是两分子的蒽酮脱去一分子氢后相互(xingh)结合而成。又分为中位连接结合而成。又分为中位连接(C-10 C10)和和位位(C-1 C-1或或C-4 C-4)相连；相连；这类物质多为黄色结晶，多以苷的形式存在，假设催化这类物质多为黄色结晶，多以苷的形式存在，假设催化加氢复原那么生成二分子蒽酮，用三氯化铁氧化那么生加氢复原那么生成二分子蒽酮，用三氯化铁氧化那么生成二分子蒽醌成二分子蒽醌;(三三)二蒽酮衍生物二蒽酮衍生物第十九页，共58页。番泻叶番泻叶Folium Sennae (S

10、ennaLeaf)第二十页，共58页。现在道，大黄泻下作用的有效成分不下现在道，大黄泻下作用的有效成分不下20余种，在体内余种，在体内真正起泻下作用的物质是大黄中的番泻苷真正起泻下作用的物质是大黄中的番泻苷A受大肠内细菌作受大肠内细菌作用的复原产物，但不是番泻苷元，而是大黄酸蒽酮或其用的复原产物，但不是番泻苷元，而是大黄酸蒽酮或其8-葡葡萄糖苷。但这仍不能完全代表萄糖苷。但这仍不能完全代表(dibio)大黄的泻下效力，大黄的泻下效力，大黄中还有起协同作用的物质或其它泻下作用较强的物质存大黄中还有起协同作用的物质或其它泻下作用较强的物质存在。在。第二十一页，共58页。第二节第二节 醌类的理化醌类

11、的理化(lhu)(lhu)性质与呈色反响性质与呈色反响理化理化(lhu)(lhu)性质性质 物理性质物理性质化学性质化学性质第二十二页，共58页。一、物理性质一、物理性质(wlxngzh)物理性质物理性质物理性质性状性状醌类化合物母核引醌类化合物母核引入酚羟基等助色团，入酚羟基等助色团，表现一定的颜色，表现一定的颜色，取代越多，颜色越取代越多，颜色越深。深。升华性升华性游离的醌类化合物游离的醌类化合物具升华性。具升华性。小分子小分子苯醌及萘醌还具挥苯醌及萘醌还具挥发性，可随水蒸气发性，可随水蒸气蒸馏蒸馏。溶解度溶解度游离醌类极性较小，游离醌类极性较小，一般溶于乙醇、乙一般溶于乙醇、乙醚、苯、氯

12、仿。醚、苯、氯仿。成苷后极性增大，成苷后极性增大，易溶于乙醇、甲醇。易溶于乙醇、甲醇。第二十三页，共58页。二、化学性质二、化学性质(huxuxngzh)(一一)酸性酸性(sunxn)醌核上的羟基取代醌核上的羟基取代(qdi)相当于插烯酸结构，酸性相当于插烯酸结构，酸性与羧基取代与羧基取代(qdi)相当，可溶于相当，可溶于5%NaHCO3溶液。溶液。第二十四页，共58页。酸性强弱酸性强弱(qinru)顺序：顺序：含含-COOH含含2个以上个以上-OH含含1个个-OH含含2个个-OH含含1个个-OH5%NaHCO35%Na2CO31%NaOH5%NaOH -OH -OH第二十五页，共58页。显色

13、显色(xin s)性质性质(二二)颜色颜色(yns)反响反响Feigl金属离子无色亚甲蓝次甲基试剂Borntragers第二十六页，共58页。1.Feigl反响反响(fnxing)取醌类化合物水或苯溶液取醌类化合物水或苯溶液1滴，参加滴，参加25Na2CO3水溶液，水溶液，4HCHO及及5邻二硝基苯的苯溶液各邻二硝基苯的苯溶液各1滴，混合滴，混合(hnh)后置水浴加后置水浴加热，热，14分钟内产生紫色。在该反响中，醌类只起到电子传递的作分钟内产生紫色。在该反响中，醌类只起到电子传递的作用。用。第二十七页，共58页。2.无色亚甲蓝显色试验：无色亚甲蓝溶液可作为喷雾剂用于无色亚甲蓝显色试验：无色亚

14、甲蓝溶液可作为喷雾剂用于PPC和和TLC显色，专用于检出苯醌及萘醌，区别于蒽醌。显色，专用于检出苯醌及萘醌，区别于蒽醌。3.碱性条件下的呈色反响碱性条件下的呈色反响(羟基蒽醌的反响称为羟基蒽醌的反响称为(chnwi)Borntragers反响反响)：羟基苯醌、萘醌、蒽醌均可与碱：羟基苯醌、萘醌、蒽醌均可与碱性试剂反响呈现一定颜色，蒽酮及蒽酚衍生物氧化成蒽醌性试剂反响呈现一定颜色，蒽酮及蒽酚衍生物氧化成蒽醌后才可发生碱性试剂的呈色反响。后才可发生碱性试剂的呈色反响。红色红色(hngs)第二十八页，共58页。Borntragers反响：用于检查反响：用于检查(jinch)中草药中是中草药中是否含蒽

15、醌否含蒽醌中草药粉末中草药粉末乙醚乙醚酸水酸水10%硫酸，乙醚硫酸，乙醚NaOH乙醚乙醚5%NaOH第二十九页，共58页。 对于对于(duy)醌环尚未完全取代的苯醌或萘醌，可在氨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乙酸酯、丙二酸的碱性环境中与活性次甲基试剂乙酰乙酸酯、丙二酸酯、丙二腈等的溶液反响，生成蓝绿或蓝紫色；酯、丙二腈等的溶液反响，生成蓝绿或蓝紫色； 蒽醌类无此反响；蒽醌类无此反响； 萘醌苯环上有羟基取代时，此反响受抑制；萘醌苯环上有羟基取代时，此反响受抑制；4.与活性次甲基试剂与活性次甲基试剂(shj)的反响的反响第三十页，共58页。5.与金属与金属(j

16、nsh)离子的反响离子的反响第三十一页，共58页。第三节第三节 醌类化合物的提取醌类化合物的提取(tq)(tq)别离别离游离醌类的提取游离醌类的提取1 1游离羟基蒽醌的分离游离羟基蒽醌的分离2 2蒽醌苷类与苷元的别离蒽醌苷类与苷元的别离(bil)(bil)3 3蒽醌苷类的分离蒽醌苷类的分离4 4第三十二页，共58页。一、游离一、游离(yul)醌类的提取醌类的提取有机溶剂有机溶剂提取提取(tq)：氯仿、乙氯仿、乙酸乙酯酸乙酯碱提取碱提取(tq)-(tq)-酸酸沉淀法：沉淀法：带游离酚羟带游离酚羟基的醌类基的醌类水蒸气水蒸气蒸馏法：蒸馏法：分子量小分子量小的苯醌及的苯醌及萘醌萘醌超临界流超临界流体

17、萃取、体萃取、超声提取超声提取第三十三页，共58页。二、游离羟基二、游离羟基(qingj)蒽醌的别离蒽醌的别离1.pH梯度梯度(td)萃取法萃取法第三十四页，共58页。2.色谱法色谱法硅胶硅胶(ujio)、聚酰胺；一般不用氧化铝；、聚酰胺；一般不用氧化铝；第三十五页，共58页。三、蒽醌苷类与苷元的别离三、蒽醌苷类与苷元的别离(bil)根据它们根据它们(t men)的溶解性不同别离。的溶解性不同别离。 苷元：苷元： 极性小，难溶于水，易溶于乙醚、氯仿等有机极性小，难溶于水，易溶于乙醚、氯仿等有机溶剂。溶剂。 苷：苷： 极性大，溶于水，难溶于乙醚、氯仿等有机溶剂。极性大，溶于水，难溶于乙醚、氯仿等

18、有机溶剂。第三十六页，共58页。四、蒽醌苷类的别离四、蒽醌苷类的别离(bil)水溶性强的成分，别离及精制工作都较为困难，层析前水溶性强的成分，别离及精制工作都较为困难，层析前用铅盐法或溶剂法处理，得较纯总苷后再进一步别离，常用铅盐法或溶剂法处理，得较纯总苷后再进一步别离，常用层析法。用层析法。 铅盐法：参加醋酸铅溶液，使之沉淀铅盐法：参加醋酸铅溶液，使之沉淀(chndin)，别，别离后用硫化氢脱铅，得总蒽醌苷类；离后用硫化氢脱铅，得总蒽醌苷类； 溶剂法：是用中等极性的有机溶剂如乙酸乙酯、正丁溶剂法：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，将蒽醌苷萃取醇等，从

19、除去游离蒽醌衍生物的水溶液中，将蒽醌苷萃取出来，再作进一步别离；出来，再作进一步别离； 层析法：硅胶、反相硅胶、凝胶、层析法：硅胶、反相硅胶、凝胶、HPLC；第三十七页，共58页。第三十八页，共58页。第四节第四节 醌类化合物的结构醌类化合物的结构(jigu)(jigu)测定测定紫外光谱紫外光谱(gungp)红外光谱红外光谱(gungp)1H-NMR13C-NMRMS衍生物的制备衍生物的制备 第三十九页，共58页。一、紫外光谱一、紫外光谱(gungp)苯醌苯醌240 nm 强强285 nm 中强中强400 nm 弱弱萘醌萘醌醌类化合物由于存在较长的共轭体系，在紫外区域均出现醌类化合物由于存在较

20、长的共轭体系，在紫外区域均出现(chxin)较强的紫外吸收；较强的紫外吸收；第四十页，共58页。蒽醌蒽醌醌样结构醌样结构(jigu)：第第峰峰 272 nm第第峰峰 405 nm苯样结构苯样结构(jigu)：第第峰峰 252 nm第第峰峰 325 nm第四十一页，共58页。羟基羟基(qingj)蒽醌蒽醌羟基羟基(qingj)蒽醌有五个主要吸收带蒽醌有五个主要吸收带:第第峰：峰：230 nm左右，与左右，与-OH有关，对推断有关，对推断(tudun)母核上酚羟基的数目很有母核上酚羟基的数目很有 意义，一般来说，酚意义，一般来说，酚-OH越多，红移越多。越多，红移越多。第第峰：峰：240260 n

21、m, 由苯样结构引起。由苯样结构引起。第第峰：峰：262295 nm, 由醌样结构引起，与由醌样结构引起，与b-酚酚OH有关。有关。第第峰：峰：305389 nm, 由苯样结构引起，与苯环上供电基取代有关。由苯样结构引起，与苯环上供电基取代有关。 -位位-CH3, -OCH3, -OH 取代，峰位红移，强度降低。取代，峰位红移，强度降低。-位位-CH3, -OCH3, -OH取代，强度增加。取代，强度增加。第第峰：峰： 400 nm，由醌样结构中的羰基引起，与，由醌样结构中的羰基引起，与-酚酚OH 有关，有关， - 酚酚OH 越多，红移越多。越多，红移越多。第四十二页，共58页。二、红外光谱二

22、、红外光谱(gungp)羰基羰基(tn j)1645-1608cm-11645-1608cm-11678-1653cm-11637-1621cm-11675-1647cm-1第四十三页，共58页。羰基羰基(tn j)1616-1592cm-11592-1572cm-11678-1661cm-11626-1616cm-1第四十四页，共58页。三、三、1H-NMR醌环质子醌环质子(zhz)第四十五页，共58页。甲氧基：甲氧基：3.84.2,s,3H;芳香甲基：芳香甲基：2.12.5,s,3H；a-CH3:2.72.8;羟甲基羟甲基(-CH2OH)：4.44.7(-CH2)；4.06.0(-OH);

23、乙氧甲基乙氧甲基(-CH2-O-CH2-CH3)：4.45.0,s(-CH2-)；3.63.8,q(-CH2-)；1.31.4,t(-CH3);a-酚酚OH位于较低场，位于较低场，；两个；两个-OH与同一个羰基成氢键与同一个羰基成氢键(qnjin)时，时，；-酚酚OH在较高场，邻位无取代时，在较高场，邻位无取代时，11.111.4;邻位有邻位有取代时，取代时，醋酐醋酐醋酸酯醋酸酯冰醋酸冰醋酸lCH3COCl(CH3CO)2OCH3COORCH3COOH;l羟基类型羟基类型(lixng)：醇羟基，：醇羟基，b-OH，a-OH;l冰醋酸，冷置：醇羟基冰醋酸，冷置：醇羟基;l醋酐，加热：短时间醋酐，

24、加热：短时间醇羟基，醇羟基，b-OH；l长时间长时间醇羟基，醇羟基，b-OH，两个两个a-OH之一；之一；l醋酐醋酐+硼酸，冷置：醇羟基，硼酸，冷置：醇羟基，b-OH；l醋酐醋酐+浓硫酸，浓硫酸，.放置：醇羟基，放置：醇羟基，b-OH，a-OH；l醋酐醋酐+吡啶，吡啶，.放置：醇羟基，放置：醇羟基，b-OH，烯醇式羟基；烯醇式羟基；乙酰化乙酰化第五十二页，共58页。乙酰化反响乙酰化反响(fnxing)第五十三页，共58页。乙酰化乙酰化- -硼酸硼酸(pn sun)(pn sun)保护保护第五十四页，共58页。第五节第五节 醌类化合物的生物醌类化合物的生物(shngw)(shngw)活活性性一泻

25、下作用一泻下作用 如：大黄中主要泻下成分为如：大黄中主要泻下成分为二蒽酮类成分二蒽酮类成分二抗菌作用二抗菌作用 大黄酸、大黄素、芦荟大黄素等具有此作用大黄酸、大黄素、芦荟大黄素等具有此作用三其它作用三其它作用 抑制大鼠乳癌及艾氏腹水抑制大鼠乳癌及艾氏腹水(fshu)癌有明显癌有明显作用作用 对对cAMP磷酸二酯酶有显著的抑制作用磷酸二酯酶有显著的抑制作用第五十五页，共58页。第五十六页，共58页。谢谢(xi xie)大家！第五十七页，共58页。内容(nirng)总结理学第4章-醌类-天然药物化学。中药(zhngyo)凤眼草的果实中得到的2,6-二甲氧基苯醌有抗菌作用。天然萘醌衍生物多为橙黄色或橙红色结晶，个别为紫色结晶。可看作是两分子的蒽酮脱去一分子氢后相互结合而成。蒽醌苷类与苷元的别离。三、蒽醌苷类与苷元的别离。酚OH 越多，红移越多。醌环上取代基的影响：羟基、烃基取代。甲基化：羟基酸性越强，甲基化反响越易进行。如：大黄中主要泻下成分为二蒽酮类成分。谢谢大家第五十八页，共58页。