第四章 醌类化合物文档格式.docx

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熔点159；

橙色针状结晶；

具有抗菌、抗癌及中枢神经镇静作用。

兰雪醌（plumbagin）

橙色结晶

活性——抗菌、止咳、祛痰

存在于——白雪花全草等植物。

（三）菲醌类（phenanthraquinones）

有两种类型：

丹参醌类成分

丹参醌类成分具有——抗菌及扩张冠状动脉的作用。

临床上——治疗冠心病、心肌梗塞、治疗由金黄色葡萄球菌引起的疾病。

（四）蒽醌类（anthraquinones）

a位——1，4，5，8

b位——2，3，6，7

meso（中位）——9，10

依据其还原程度的不同，将其分成以下三类：

1.蒽醌衍生物

根据-OH在母核上分布的位置不同分两类：

（1）大黄素型（-OH在羰基的两侧）

如：

（2）茜草素型（-OH在一侧苯环上）

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、蒽酮性质不稳定，故只存在于新鲜植物中。

3.二蒽酮类衍生物

依据聚合度分——二蒽酮类衍生物。

番泻叶中致泻的主要有效成分——番泻苷A、B、C、D属此类成分。

二、理化性质

（一）物理性质

1.性状

颜色——无Ar-OH近乎于无色，助色团越多，颜色越深。

黄、红、橙、紫红等

天然醌类多为有色晶体（苷元、极性不大的苷类）。

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.溶解度

H2OMeOHEtOHEt2OCHCl3

游离醌—++++

成苷+（热）++——

有些醌类对光不太安定，故处理时应避光。

3.挥发性

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。

4.升华性

游离的醌类多具有升华性，蒽衍生物在常压下加热即能长华。

5.不同pH条件下显不同的颜色

OH-中性H+

紫草兰紫红

大黄红黄

（二）化学性质

1.酸性

醌类多具有Ar-OH的存在，故显酸性，易溶于碱水中，加酸酸化时又可重新沉淀析出——用于碱提酸沉

分子中Ar-OH的数目、位置不同则酸性强弱有差异，例如：

β-羟基蒽醌，实际上为插烯酸结构，表现出与羧酸类似的酸性，见下图：

在β-羟基蒽醌中，羟基受羰基的吸电子影响，使羟基上氧原子电子密度降低，故质子解离度增高，酸性较强。

在α-羟基蒽醌中，由于羟基上的H与相邻羰基形成分子内氢键，降低了质子的解离度，故酸性很弱。

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%NaHCO35%Na2CO31%NaOH5%NaOH

可用于提取分离

例：

试比较下列化合物的酸性强弱

D>

A>

C>

B

2.颜色反应

此类反应主要取决于醌类氧化还原性质及存在的酚-OH的性质。

（1）Feigl反应（菲格格）——醌类氧化还原过程

醌类衍生物在OH-下经加热能迅速与醛类及二硝基苯反应，生成紫色化合物。

原理如下：

从上述反应中可知，在反应中醌类仅起一电子传递媒介作用，醌类成分含量越高，则反应速度也越快。

试验：

（2）无色亚甲蓝显色试验

苯醌、萘醌——区别于蒽醌

无色亚甲蓝溶液用于PPC及TLC作为喷雾剂，能检出苯醌及萘醌，样品在白色背景上作为蓝色斑点出现。

（3）碱性条件下的显色反应

羟基醌类在碱性溶液中发生颜色改变，会使颜色加深。

多呈橙、红、紫红色及蓝色。

Borntrager’s反应（保恩特来格）

羟基蒽醌类化合物遇碱显红~紫红色的反应。

反应机理如下：

形成了新的共轭体系

呈色反应与形成共轭体系的酚羟基和羰基有关。

所以，羟基蒽醌以及具有游离酚羟基的蒽醌苷均可呈色。

[O]

蒽酚、蒽酮、二蒽酮————蒽醌——呈色

氧化

检查中药中蒽醌类成分

（4）与活性次甲基试剂反应（Kesting-Craven法）

当苯醌及萘醌类化合物的醌环上有未被取代的位置时，即可在氨碱性下与一些含有活性次甲基试剂（如：

丙二酸酯、乙酰醋酸酯等）的醇溶液反应，生成兰绿色或兰紫色。

即：

如果结构中有-OH存在，影响反应的灵敏度，速度减慢或不发生反应。

下列化合物中哪一个能反应，哪个不能或受抑制。

醛（或酮）中的α活泼氢，在碱的作用下，失去一个氢，形成一个负碳离子，但是负碳离子旁还有一个碳氧双键，因此这个负电荷可以分配在碳氧原子之间，也就是说，发生离域的作用，使这个负离子特别稳定，也就是这个原因，α碳上的氢很容易被碱移去。

（5）与金属离子反应

在蒽醌类化合物结构中，如果有α-酚羟基或具有邻二酚羟基时，则可与Pb++、Mg++等金属离子形成络合物。

以醋酸镁为例：

与Pb++形成的络合物在一定的pH条件下能沉淀析出，故可——精制。

与醋酸镁形成的络合物具有一定的颜色，可用于鉴定。

在母核上：

1个α-OH或1个β-OH或2个-OH不在同环时

（邻位有-OH）

（间位有-OH）

（对位有-OH）

据此可用于进行羟基的定位。

三、提取分离

（一）游离醌类的提取方法

1.有机溶剂提取法

2.碱提取酸沉淀法

该法可用于提取含酸性基团（Ar-OH、-COOH）的化合物。

3.水蒸气蒸馏法

适用于小分子的苯醌及萘醌类化合物。

（二）游离羟基蒽醌的分离

1.pH梯度萃取法

依据结构中Ar-OH位置、数目不同，酸性强弱不同，来进行分离。

一般的分离过程如下：

2.层析法

吸附剂——硅胶、聚酰胺（Ar-OH）

*不易用氧化铝，尤其不易用碱性氧化铝——产生化学吸附

利用极性差异进行分离

（三）蒽醌苷与游离蒽醌衍生物的分离

苷及苷元在CHCl3中溶解度不同，苷不溶，苷元及其衍生物易溶于CHCl3故可分离。

在植物体内，苷及苷元多通过酚羟基或-COOH结合成Mg++、K+、Na+、Ca++盐形式存在，为充分提取，必须预先加酸进行酸化使之全部游离后，再进行提取。

（四）蒽醌苷类的分离

由于蒽醌苷类水溶性较强，分离精制较困难，故现多用柱色谱进行分离。

柱层析载体常用有：

硅胶、聚酰胺、葡萄糖凝胶、纤维素等。

分离前，多进行预处理——除部分杂质。

预处理方法：

1.铅盐法

2.溶剂法

用极性较大的溶剂将苷类从提取液中提取（萃取）出来。

四、结构鉴定

（一）衍生物的制备

1.甲基化反应

目的——保护-OH、测定-OH数目及成苷的位置。

反应条件：

（1）反应物甲基化易难：

-COOH>

b-OH>

Ar-OH>

a-OH>

R-OH

（酸性越强，质子易解离，甲基化易）

（2）试剂的活性

CH3I>

（CH3）2SO4>

CH2N2

（3）溶剂——溶剂的极性强，甲基化能力增强

曲菌素的甲基化反应

2.乙酰化反应

（1）反应物的活性：

R-OH>

b-OH>

a-OH

强弱（易与羰基形成氢键）

（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）2OCH3COORCH3COOH

（3）催化剂的催化能力——吡啶>

浓硫酸

曲菌素的乙酰化反应

（二）波谱学方法

1.紫外光谱（UV）

（1）苯醌类的紫外吸收特征

（2）萘醌类的紫外吸收特征

主要有四个吸收峰：

引入助色团（如-OH，-OMe）使相应吸收峰——红移

醌环上引入助色团——影响257nm——红移（不影响苯环引起的吸收）

苯环上引入a-OH——影响335nm——红移到427nm

（3）蒽醌类的紫外吸收特征

蒽醌有四个吸收峰：

羟基蒽醌类有五个主要吸收带（比母核多230nm强吸收峰）

第Ⅰ峰——230nm左右

第Ⅱ峰——240~260nm（苯样结构引起）

第Ⅲ峰——262~295nm（醌样结构引起）

第Ⅳ峰——305~389nm（苯样结构引起）

第Ⅴ峰——>

400nm（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

吸收带的具体峰位与吸收强度与母核上取代基的性质、数量及排列方式有关。

（详见教材）

2.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=O1675~1653cm-1（伸缩振动）

V-OH3600~3130cm-1（伸缩振动）

V芳环1600~1480cm-1（骨架振动）

母核上无取代——两个>

C=O只给出一个吸收峰：

1675cm-1

芳环上引入一个a-OH时，给出两个>

C=O吸收峰：

1675~1647（游离>

C=O）

1637~1608（缔合>

3.醌类化合物的核磁共振光谱（NMR）

1H-NMR

（1）醌环上的质子（苯醌和萘醌）

当醌环上有一个供电取代基时，将使醌环上其它质子移向高场。

位移幅度大小如下顺序：

（2）芳环质子

具有芳氢的只有萘醌（最多4个）及蒽醌（最多8个）。

可分为α-H及β-H组。

当有取代基时，峰的数目及峰位都将改变。

13C-NMR

13C-NMR已经广泛用于醌类化合物的结构研究，并通过测定大量数据，已经累积了一些经验规律。

（1）1,4-萘醌类

①醌环上取代基的影响；

C3-OH或-OR（烷氧基）取代——引起C3向低场移约20ppm；

C2向高场移约30ppm。

②苯环上取代基的影响；

（2）9,10-蒽醌类

一侧苯环上有取代，另一侧苯环无取代时，无取代苯环各碳移位值变化较小，即取代基的跨环影响不大。

4.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

五、生物活性

（一）泻下作用

大黄中主要泻下成分为——二蒽酮类成分

（二）抗菌作用

大黄酸、大黄素、芦荟大黄素等具有此作用

（三）其它作用

抑制大鼠乳癌及艾氏腹水癌有明显作用

对cAMP磷酸二酯酶有显著的抑制作用

在历史上，醌类化合物曾在染料工业中占有重要地位，最知名的蒽醌染料是茜素，是一种早为古埃及人和古波斯人所知道的天然染料。

它存在于亚洲的茜草根中。

早在700年时茜草在欧洲已成为商品，并且在欧洲移植，于1868年年产量已增至约7万吨。

虽然茜素在1826年才第一次被分离出来，但所有早期测定其结构的尝试均告失败。

1868年格雷柏和利伯曼最终确定了茜素的结构，并合成了它。

合成的茜素不久把天然茜素驱逐出市场，结果对西欧的农业经济造成相当的影响。

由于合成染料代替了天然染料后，人们对醌类化合物的兴趣逐渐减少，甚至不予理会。

直至有人发现了醌类化合物的生理作用，才再度引起人们对这类化合物的研究。