《天然药物化学改》PPT课件.ppt

《《天然药物化学改》PPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《天然药物化学改》PPT课件.ppt（66页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

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、

2、萘醌 和 蒽醌 等。其中蒽醌及其衍生物种类较多，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。 O O 1 2 345 6 O O 1 2 3 4 5 6 对苯醌 P- qu i no ne 邻苯醌 O - q u i n o n e 二、结构类型 （二）萘醌类 从结构上可分为： O O O O O O 1 2 34 5 6 7 8 1 2 6 1 2 - ( 1 , 4 ) - ( 1 , 2 )

3、 am p h i - ( 2 , 6 )萘醌 萘醌 萘醌 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 O O O R O H O O C H 2 O H 丹参 酮 II A R = H 丹参 酮 II A 磺 酸 钠 盐 R =- SO 3 Na 丹参 新酮 甲 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。 O O 对醌 邻醌 O O 邻醌 O O （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 等的有效成分。目前

4、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 O O 1 2 45 7 8 9 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

5、布在羰基的 两侧 ， 多呈黄色。 ） R1 R2 COOH 大黄酚 大黄素 大黄 酸 大黄素甲醚 芦荟大黄素 H OH CH3 H OCH3 CH3 H CH2OH CH3 O O O H O H R 2 R 1 2）茜草素型（ -OH在分布羰基的 一侧 ， 颜色较深， 多呈 橙黄色 至 橙红色 。 ） O O O H R 1 R 2 R3 茜草素 羟基茜草素 伪羟基茜草素 R1 R2 R3 OH OH OH OH H H H OH COOH （ 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 。 O O O O H H O 蒽醌 蒽酮 蒽酚 互变异构体 蒽酚或蒽酮衍生物不稳定

6、，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、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 1

7、7 O O H H O O 中位 二蒽 酮 位 二蒽 酮 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 O O HO OO O H C O O H C O O H g l c g l c H H O O HO OO O H C O O H C O O H g l c g l c H H s e n n o s i d e A s e n n o s i d e B 番泻叶 中含蒽衍生物约 1.5，主要成分

8、为 番泻苷 A D， 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 O O HO OO O H C O O H C O O H g l c g l c H H O O HO H OO H O H C O O H C O O H H H O O HO C O O H g l c O O HO H C O O H O H + , H 2 O Pd H2 C r O 3 番泻苷 A 番泻苷 元 A 大黄 酸 蒽酮 葡 萄糖苷 大黄 酸 2 2 20 O O HO OO O H C H 2 O H C O O H g l c g l c H H O O HO OO O H C H

9、2 O H C O O H g l c g l c H H s e n n o s i d e C s e n n o s i d e D 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 O O HO H C H 3 OO H O H C H 3 OH OH O O HO H C H 3 OO H O H C H 2 O H

10、OH OH h y p e r i c i n p s e u d o h y p e r i c i n （ 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 抗 抑郁药 。

11、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-O

12、H/-COOH的存在 显酸性 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 O O OH O O O H O O O . - -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 -OH 5%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 O O O H O O O H O O H O . . H O O O 29 2、颜色反

13、应： （ 1） Feigl reaction:各种醌类（ +） 醌类 碱性 加热 HCHO 邻二硝基苯 紫色 化合物 25% Na 2 CO 3 4% HCHO 5% 邻二硝基苯 样品液1滴 （水或苯液） 1 4 紫色 30 O O OH OH + 2HCHO + OH- + 2HCOO- OH OH NO 2 NO 2 O O NO 2 - N O - + + 紫色 OH- 31 （ 2）无色亚甲兰显色试验： 无色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 无色亚甲兰试剂 苯醌、萘醌 显色剂

14、 T L C 、P P C 32 药粉 酸水热提 酸水液 乙醚 萃取 萃取液 加 5%NaOH 碱水液（显红色） 醚层（变为无色） （ 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

15、取代） 区别于蒽醌 O O O O 活性次甲基试剂 在氨碱性下 （丙二酸酯、乙酰醋酸脂/ 醇液） 兰绿色 兰紫色 或+ 醌环上未取代位置 （ 4）与活性次甲基试剂反应 （ Kesting-Craven法 ） 35 O O C H C O 2 E t C O 2 E t O O C C O 2 E t C O 2 E t O C C O 2 E t C O 2 E t O O O C C O E t C O 2 E t O 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 a

16、cetate 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。 O O O M g OO O O O O M g O O O O O H H 37 羟基蒽醌乙醇液 点于滤纸上 干燥 喷 0.5%醋酸镁甲醇液 90 加热 5min 显色 38 若母核只有 a-OH或一 个 b-OH或两个 OH不在 同一环 显橙黄 -橙色 若一个 a-OH，邻 -OH 显兰、兰紫色 间 -OH 橙红、红色 对 -OH 紫红、紫色 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

17、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。 提取液 浓缩 结晶 氯仿、苯等溶剂 浓缩液 有机溶剂提取 药材 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 f

18、luid 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 萱草根乙醇提取浓缩液 乙醚 不溶物 乙醚溶液 5 NaHCO3 NaHCO3液 乙醚液 酸化 黄色沉淀 重结晶 淡黄色结晶 1 5 NaCO3 NaCO3液

19、 乙醚液 酸化 黄色沉淀 重结晶 橙黄色结晶 2 NaOH液 乙醚液 1 NaOH 酸化 黄色沉淀 重结晶 金黄色结晶 3 浓缩 结晶 重结晶 橙黄色结晶 4 乙醚液 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

20、于乙醚、氯仿等有机溶剂。 虎杖浸膏 的水溶液 氯仿回流 氯仿液 （含大黄素等 游离 蒽醌 脂溶成分） 水液 EtOAc萃取 EtOAc液 （含大黄素 苷等蒽醌苷极性成分） 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 ： 中药粉 90%乙醇加热提取 提取液 浓缩 浓缩液 氯仿（或乙醚、苯）萃取 氯仿液 （游离蒽醌） 加 Pb(OAc)

21、2液 ,过滤 沉淀（ Pb2S） 水层 滤液 水洗 ,悬浮于水中 ,通 H2S脱铅过滤 沉淀 滤液 蒽醌苷 48 大黄药材粗粉 70 甲醇提取 提 取 液 LH - 20 葡聚糖凝胶柱色谱 70 甲醇洗脱 分段收集 二蒽酮苷 蒽醌二葡萄糖苷 蒽醌单糖苷 游离苷元 (sennoside AD) 分子量由大至小依次洗脱 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 O O 主要有三个吸收峰 ： 240nm 强 285nm 中强 400nm 弱 主要有四个吸收峰

22、： 257nm 由 醌样结构 引起 245nm 251nm 335nm 由 苯样结构 引起 O O （一） UV: 1.苯醌和萘醌： 51 O O 苯甲酰基结构 （苯样结构） 252nm 325nm O O 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 .240nm 260nm 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

23、 -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，电子跃迁很大，吸收强度与跃 进距的平方成正比 lg 4.1 lg 4.1 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

24、移值红移越多 56 O O O H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： 1637-1621cm-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 O O O HO H 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

25、 cm-1 58 O O O H O H O O O H O H 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 O O O H O HO H 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， 1616-1592cm-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 O O O H O HO H O H 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-

26、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， 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 O O H H O O HH H H R 6

27、 . 7 2 ( s ) 6 . 9 5 ( s ) 供电取代基 向高场位移 63 2.芳环上的质子 O O 8 . 0 6 7 . 7 3 O O 8 . 0 7 6 . 6 7 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 ： 3.8 4.2， s 芳香甲基 ： 一般 2.1 2.5， s； a-CH3 2.7 2.8， s -CH2OH： CH2在 4.4 4.7， s； OH在 4.0 6.0 -CH2-O-CH2-

28、CH3： 与芳环相连的 CH2 4.4 5.0， s； 乙基中的 CH2 3.6 3.8， q； CH3 1.3 1.4， t 酚羟基： 在 10以上。 65 （四） 13C-NMR 1， 4萘醌类化合物 O O 1 8 4 . 6 1 3 8 . 6 1 3 1 . 7 1 2 6 . 2 1 3 6 . 6 O O O H 1 9 0 . 0 1 3 8 . 4 1 3 9 . 3 1 8 3 . 9 1 1 4 . 8 1 6 1 . 8 1 2 4 . 2 1 3 6 . 4 1 1 8 . 9 1 3 1 . 5 O O 1 8 2 . 5 1 3 2 . 9 1 2 6 . 6 1 3 4 . 3 O O O H 1 8 7 . 9 1 1 3 . 8 1 6 1 . 3 1 2 3 . 7 1 3 6 . 3 1 1 8 . 8 1 3 2 . 61 8 1 . 5 9， 10-蒽醌类化合物 66 O O O O O - C O - C O + + + . . . m / z 2 0 8 m / z 1 8 0 m / z 1 5 2 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