天然第八章醌类.ppt
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1、第八章 醌类化合物,Quinones,醌类,学 习 要 求,目标,掌握醌类化合物的结构类型、理化性质和提取分离方法。熟悉苯醌、萘醌、菲醌、蒽醌的典型化合物;蒽醌的波谱特征。了解醌类化合物的生物活性。,本 章 内 容,概 述,基本知识,同步测试,本章小结,应用实例,实训项目,概述,含义,分布,作用,醌类化合物(quinonoids)是指分子内具有不饱和环二酮结构(醌式结构)及其容易转变为具有醌式结构的化合物。蒽醌是广泛存在于植物界的一种色素。,概述,概述,分布,含义,作用,分布于蓼科、茜草科、豆科、鼠李科、百合科、紫草科等植物。醌类化合物主要存在于植物的根、枝、心材及叶中,也可存在于茎、种子、果
2、实中。常见的天然药物:大黄、虎杖、何首乌、丹参、决明子、芦荟、紫草等。在一些低等植物如地衣类、菌类的代谢产物中也含有醌类化合物。,概述,概述,作用,分布,含义,生物活性有多方面:番泻叶中番泻苷具有较强的泻下作用;大黄中的游离蒽醌对细菌,尤其是对金黄色葡萄球菌有明显的抑制作用;紫草中的萘醌类成分紫草素具有止血、抗炎、抗病毒、抗菌等作用;丹参中的丹参醌类具有扩张冠状动脉的作用,用于治疗冠心病、心肌梗死等病症。,概述,结构类型,1、对苯醌,来源于紫金牛科白花酸藤果的果实中,具有驱绦虫作用。,2、邻苯醌,信筒子醌,苯醌,基本结构,紫草素(shikonin),来源于紫草科新疆紫草、内蒙紫草(的根中,具有
3、止血、抗炎、抗菌、抗病毒、抗癌等作用。维生素K1及K2也属于萘醌类化合物,具有促进凝血作用,可用于新生儿出血等等。,萘醌,1、基本结构,邻菲醌 对菲醌,2、代表成分,丹参醌A 丹参新醌丙,来源于唇形科植物丹参的根及根茎中,具有抗菌及扩张冠状动脉的作用。,菲醌,丹参滴丸是提取丹参、三七的有效成分再加入适量冰片而制成的新型纯中药滴丸剂。用于冠心病、心绞痛等心血管疾病的治疗。,1.蒽醌的基本结构,(1)编号,1,4,5,8 2,3,6,7 9,10,.位,.位,meso位,(3)取代基:OH、COOH、OCH3、CH3,(4)存在形式:游离或苷(O-苷、C-苷)的形式,(2)分组,1,2,3,4,5
4、,6,7,8,9,10,蒽醌,2.蒽醌的分类(包括蒽醌衍生物及不同程度的还原产物),(1)羟基蒽醌衍生物类(根据-OH在母核的分布情况),大黄素型,茜草素型,OH分布于两侧的苯环上,OH分布于一侧的苯环上,蒽醌,多与葡萄糖结合成苷类,一般有单糖苷和双糖苷。,大黄可治危重病者胃肠功能衰竭。严重创伤、休克、感染等可诱发胃肠功能衰竭,致使肠道内大量细菌和毒素侵入体内组织器官,最终引起多器官功能障碍综合症而死亡。中药大黄可以有效抑制肠道细菌和毒素移位,减轻由此引发的脏器功能损害,阻断多器官功能障碍综合症的病理环节。,知识链接,茜草,(2)蒽酚(或蒽酮)衍生物类,氧化蒽酚,蒽酮,蒽酚,是蒽醌的还原型产物
5、(还原蒽醌),多存在于新鲜药材,有较强的黏膜刺激性,不宜内服。,氧化,还原,还原,氧化,异构化,蒽醌,蒽醌,为什么药典规定新鲜的大黄必须贮存两年以上才能供药用?,课堂互动,(3)二蒽酮衍生物类,番泻苷A(10-10反式)番泻苷B(10-10顺式),番泻苷C(反式)番泻苷D(顺式),10,10,10,10,蒽醌,金丝桃素(中位萘骈二蒽酮),(4)其他,天精(二蒽醌类),蒽醌,3、蒽醌的生物活性,(1)泻下作用 蒽醌苷类泻下作用大于苷元,具有二蒽酮结构的番泻苷类泻下作用最强,是泻下作用的主要活性成分。(2)抗菌作用 蒽醌类成分大多有抗菌活性,且苷元作用大于蒽醌苷类。在常见苷元中,大黄酸的抗菌作用最
6、强。(3)其他作用 大黄中三种蒽醌苷元有一定的抗癌活性。且大黄素大黄酸芦荟大黄素。金丝桃素具有中枢神经抑制作用,大黄素有解痉作用等。,蒽醌,一、蒽醌类化合物的一般性质,性状,溶解性,酸性,(一)性状与升华性颜色:黄、橙、棕红、紫红 酚OH越多,颜色越深。结晶性:一般都有良好的晶形,成苷后多为无定形粉末。,一、蒽醌类化合物的一般性质,性状,溶解性,酸性,一、蒽醌类化合物的一般性质,性状,溶解性,酸性,(一)性状与升华性荧光:多数蒽醌有荧光。升华性:游离醌多有升华性,成苷消失。挥发性:小分子的苯醌和萘醌类有挥发性。,一、醌类化合物的一般性质,苷元:溶于醇、乙酸乙酯、氯仿、乙醚等成苷:甲醇、乙醇、水
7、(热水中易溶)蒽醌的碳苷在水中溶解度均很小,也 难溶于亲脂性有机溶剂,易溶于吡啶中。,性状,溶解性,酸性,(二)溶解性:,一、醌类化合物的一般性质,应用:某中药中含有蒽醌苷,可选用哪些溶剂提取?A、氯仿 B、水 C、乙醇 D、碱水,答案:B、C、D、,性状,溶解性,酸性,(二)溶解性:,一、醌类化合物的一般性质,强弱与酸性基团的种类、数量和位置有关;苯醌/萘醌的醌核上有-OH插烯酸,与-COOH相似,可溶于NaHCO3;,酸性,(三)酸性,原因:多具-COOH和酚-OH;遇碱可成盐溶于水,遇酸则游离,性状,溶解性,一、蒽醌类化合物的一般性质,蒽醌类衍生物中一般:1、-COOH Ar-OH 2、
8、-OH-OH,酸性,(三)酸性,性状,溶解性,酸性顺序:含-COOH 2个(或以上)-OH 1个-OH 2个(或以上)-OH 1个-OH,可溶于 5%NaHCO3可溶于5%NaHCO3可溶于 5%Na 2CO3 可溶于 1%NaOH可溶于 5%NaOH,(三)酸性,应用:PH梯度法分离 碱溶酸沉法提取,二、蒽醌类化合物的鉴别,1、菲格尔(Feigl)反应 试剂:25碳酸钠水溶液、4甲醛及5邻二硝基苯溶液,菲格尔,亚甲蓝,(一)显色反应,方法:取醌类化合物的水或苯溶液1滴 加入试剂25碳酸钠水溶液 4甲醛5邻二硝基苯溶液,混合后置水浴上加热14分钟,观察颜色,各1滴,醋酸镁,活性次甲基,碱,结果
9、:紫红色反应范围:醌类,二、蒽醌类化合物的检识,(一)显色反应,2、无色亚甲蓝反应 试剂:无色亚甲蓝乙醇溶液(1mg/ml),菲格尔,亚甲蓝,醋酸镁,活性次甲基,碱,用于PC和TLC,是苯醌及萘醌类的专用显色剂。方法:取苯醌或萘醌类化合物的溶液滴于白瓷板或薄层板上1滴 加入试剂1滴 观察颜色,结果:白色背景上有蓝色斑点,二、蒽醌类化合物的检识,(一)显色反应,3、活性次甲基试剂反应 试剂:活性次甲基试剂(乙酰醋酸乙酯、丙二酸酯等),菲格尔,亚甲蓝,醋酸镁,活性次甲基,碱,结果:蓝绿色或蓝紫色反应范围:苯醌或萘醌类醌环上有未被取代位置,蒽醌类化合物无此反应,可加以区别!,二、蒽醌类化合物的检识,
10、4、与碱的反应,(一)显色反应,菲格尔,亚甲蓝,醋酸镁,活性次甲基,碱,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。羟基蒽醌类化合物遇碱显红紫红色的反应称为Borntrager 反应,二、蒽醌类化合物的检识,Borntrager 反应试剂:碱液(NaOH、KOH、Na2CO3),+碱液,结果:红色,(一)显色反应,方法:羟基蒽醌类乙醇液(或水溶液)+试剂23滴,观察颜色。,菲格尔,亚甲蓝,醋酸镁,活性次甲基,碱,反应范围:羟基蒽醌,二、蒽醌类化合物的检识,2、醋酸镁反应:试剂:Mg(AC)2甲醇液阳性结果:不同的结构反应颜色不同,(一)显色反应,菲格尔,亚甲蓝,醋
11、酸镁,活性次甲基,碱,反应原理:(-酚羟基、邻位二酚羟基),蓝色,橙色,二、蒽醌类化合物的检识,(二)色谱鉴别,常用薄层色谱:吸附剂:多用硅胶,也可用聚酰胺。展开剂:多用混合溶剂:游离蒽醌可用亲脂性溶剂系统展开,如苯-醋酸乙酯(75:25),石油醚(3060)-醋酸乙酯(8:2)等。蒽醌苷类可采用极性较大的溶剂系统,如醋酸乙酯-甲醇-冰醋酸(100:17:13)等。,二、蒽醌类化合物的鉴别,(二)色谱鉴别,1、蒽醌及其苷类本身具有颜色,在日光下多显黄色,在紫外光下显黄棕、红、橙色荧光。2、若再用氨熏或喷碱液,颜色会加深或变红。3、亦可用0.5醋酸镁甲醇溶液喷后于90加热5分钟,再观察颜色。,显
12、色方法:,用化学方法鉴别:1,2-二羟基蒽醌 1,4-二羟基蒽醌 1,8-二羟基蒽醌,醋酸镁试剂:紫红色 橙黄色 蓝紫色,课堂练习,1、提取蒽醌的苷和苷元:乙醇,(一)溶剂提取法:,溶解性,三、蒽醌类化合物的提取,提取,2、提取苷元:酸水解后,用有机溶剂提取。,(一)溶剂提取法:,溶解性,一、蒽醌类化合物的提取,提取,一、蒽醌类化合物的提取,(二)碱溶酸沉法:酸性,1、PH梯度萃取法,二、蒽醌类化合物的分离,(一)蒽醌苷元的分离,2、色谱法:常用硅胶吸附色谱,(二)蒽醌苷类的分离,色谱法:可用吸附色谱、分配色谱、聚酰胺色谱、凝胶色谱,分离,PH梯度萃取法,分离,大黄酸,大黄素,例:某中药含有下
13、列成分,试利用酸性设计流程 提取分离它们:,酸性:大黄酸(-COOH)大黄素(1个-OH)大黄酚,大黄酚,例:某中药含有下列成分,试利用酸性设计流程 提取分离它们:,中药材,5%氢氧化钠,碱水液(大黄酸)氯仿液,药渣,+NaHCO3 水液 萃取,碱水液,加盐酸,沉淀,滤液,+Na2CO3 水液 萃取,碱水液(大黄素)氯仿液(大黄酚),一、蒽醌类化合物紫外光谱 蒽醌类UV特征,紫外光谱,红外光谱,核磁共振,质 谱,结构鉴定,羟基蒽醌有五个吸收带 I:230 nm II:240260 nm(由苯样结构引起)III:262295 nm(由醌样结构引起)IV:305389 nm(由苯样结构引起)V:4
14、00 nm(由醌样结构中C=O引起),一、蒽醌类化合物紫外光谱,紫外光谱,红外光谱,核磁共振,质 谱,结构鉴定,1.峰I的 max 与酚羟基数目及位置有关;2.峰的 max 及 max 随-酚羟基 而;3.峰V的max随-酚羟基 而,如P170表4-2。,二、IR光谱 VOH(36003130 cm-1)V芳环(16001480 cm-1)VC=O(16751653 cm-1)-OH:吸收下降,另一羰基不变,紫外光谱,红外光谱,核磁共振,质谱,分子中由一个-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:1637-1621cm-1:
15、24-38cm-1,(二)IR:具-OH的羟基蒽醌中羰基的吸收频率:-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:,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-1,三、1HNMR 芳氢的化学位移,紫外光谱,红外光谱,核磁共振,质谱,-H 处于羰基的负屏蔽区,为8.07ppm左右-H 受羰基影响较小,为 7.67ppm左右。,三、1HNMR 取代基的化学位移,紫外光谱,红外光谱,核磁共振,质谱,取代基 化学位移(ppm)及峰形-CH3 2.
16、12.9(s or brs)-CH2OH 4.6(-CH2-,s)、5.6(-OH,s)-OCH3 4.04.5(s)-OH 1112(s)-OH 11(s)-COOH 11(s),四、醌类化合物的MS 对所有醌类来说,MS上共同的特征是出现CO峰。,紫外光谱,红外光谱,核磁共振,质 谱,五、结构鉴定实例:从茜草中分得一黄色粉末状结晶,mp:263264,Molish反应:阳性 Bontrager试验:阳性,Mg(OAc)2反应:橙黄色UV:nm:215,274,339,413 IR:cm-1:3430(OH),1716(COO),1660(C=O),1615(C=O),1595,1580(苯
17、环)FDMS:M+474EIMS m/z:270,1HNMR:1.98(3H,S)CH3 2.19(3H,S)CH3 3.03.85(4H,m)糖上 CH 3.854.56(2H,m)6H 5.08(1H,d;J7.5Hz)C1H 7.23(1H,dd;J8.0,2.5Hz)7H 7.49(1H,d;J2.5Hz)5H 8.10(1H,d;J8.0Hz)8H 7.46(1H,S)4H,应用实例大黄蒽醌,大黄系蓼科植物掌叶大黄Rheum palmatum L.,药用大黄Rheum officinale Baill及唐古特大黄Rheum tanguticum Maximex Balf.的根和根茎。
18、具有泻热通便,凉血解毒,逐瘀通经作用。内服用于治疗肠胃积滞,肠痈腹痛,血热吐衄,目赤咽肿等,外用治疗烧伤,并有较强的抑菌作用。,大黄,游离蒽醌:大黄酸、大黄素、大黄酚 芦荟大黄素、大黄素甲醚等蒽醌衍生物:蒽醌苷:上述游离蒽醌的葡萄糖苷 成苷的位置,一般在8位上,二蒽酮苷:番泻苷A、B、C、D其他:鞣质、多糖,(一)化学成分与结构,大黄,大黄酸 R1=H R2=COOH大黄素 R1=CH3 R2=OH大黄酚 R1=H R2=CH3大黄素甲醚 R1=OCH3 R2=CH3芦荟大黄素 R1=H R2=CH2OH,大黄,(二)性质,1、溶解性:苷元:可溶于醇及亲脂性有机溶剂,难溶于水。蒽醌苷:可溶于水
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